É a eletricidade gerada a partir da luz do sol. Para tanto, é necessário possuir painéis fotovoltaicos, compostos de materiais semicondutores (o principal é o silício). Estes semicondutores também são chamados de “células solares”. Ao receber raios solares, os painéis de semicondutores convertem a energia dos fótons em energia dos elétrons do material, em um efeito conhecido como fotoelétrico. O movimento dos elétrons é o que gera corrente elétrica.
Existem, basicamente, dois usos dos raios solares como fonte de energia: o térmico e o elétrico. O primeiro pode ser feito de forma passiva, através de técnicas modernas de arquitetura e construção que permitem maior iluminação natural aos ambientes, ou com o auxílio de coletores ou concentradores solares – nestes casos, porém, a função da energia gerada é basicamente aquecer a água. Já a conversão da energia solar em elétrica, pode ocorrer por processo termoelétrico, ou fotoelétrico. O termoelétrico é conseguido através da junção de dois materiais semicondutores, que quando aquecidos pelo sol, provocam uma diferença de potencial entre as extremidades, gerando corrente elétrica; mas seu rendimento é baixo e o custo do material, muito elevado, o que inviabiliza o uso comercial. O processo fotoelétrico, por sua vez, converte os fótons contidos na luz solar em energia elétrica, através do uso dos painéis fotovoltaicos, formados por células solares.
À parte do investimento inicial, com compra e instalação do equipamento, a energia elétrica gerada pelo sistema fotovoltaico não tem outros custos, dado que os painéis demandam pouca manutenção. Com a evolução tecnológica, o prazo de retorno deste investimento inicial está cada vez menor. Além disso, tal energia é autossuficiente e, portanto, mais segura em termos de abastecimento, principalmente para os consumidores corporativos, para quem a falta de energia pode significar perdas de produção. A energia fotovoltaica também é a solução mais barata para a eletrificação de grandes propriedades rurais formadas por sistemas elétricos dispersos. Outro uso bastante viável, principalmente para a iniciativa pública, é a eletrificação de comunidades remotas.
A interação entre o silício e a luz solar, que gera a energia fotovoltaica, não produz resíduos. Por isso, ela é considerada uma fonte de energia limpa, ou ecológica. Além disso, a radiação solar é abundante e inesgotável, com grande potencial de utilização, enquanto o silício, principal semicondutor utilizado nos painéis fotovoltaicos, é o segundo elemento mais encontrado na superfície terrestre. Ou seja: é uma solução energética sustentável.
Para maior eficiência do sistema, os painéis fotovoltaicos devem ser instalados em posição e altura determinadas de acordo com a localização da construção. Além disso, é necessário calcular a quantidade de energia demandada e a radiação solar recebida a fim de definir o modelo e o tamanho dos painéis. A instalação requer, ainda, inversores (para transformar a corrente elétrica direta em alternada) e baterias (no caso dos sistemas off-grid, em que é preciso armazenar a energia gerada ao longo do dia).
Sim, a energia solar fotovoltaica tem os mesmos usos que a energia elétrica convencional. No entanto, é necessário um projeto de instalação de painéis condizente com a demanda e a finalidade de consumo.
No sistema fotovoltaico, a energia elétrica não é gerada a partir de movimentos mecânicos. É a interação entre o silício cristalino e a luz solar que gera a liberação de elétrons para a corrente elétrica, e este processo é silencioso.
Não. Por isso, a energia solar fotovoltaica é considerada uma energia limpa.
A eficiência do sistema solar fotovoltaico depende, sim, da quantidade de luz recebida. Porém, mesmo em dias nublados há radiação mais do que suficiente para a geração de energia. Além disso, em localidades com condições climáticas piores, o sistema pode ser potencializado aumentando-se a superfície de contato (com painéis fotovoltaicos maiores). No Brasil, todas as regiões apresentam ótimas condições climáticas. Como a energia produzida durante o dia fica armazenada em baterias, o abastecimento de energia é garantido também durante a noite.
O silício, principal matéria-prima utilizada na fabricação de painéis fotovoltaicos, é o segundo elemento químico mais abundante na Terra, atrás somente do oxigênio.
O sistema solar fotovoltaico chamado off-grid é aquele que não está conectado à rede elétrica convencional. Pode abastecer locais remotos, como propriedades rurais e embarcações, e equipamentos isolados, como radares de autoestradas. Atualmente, é o mais utilizado no Brasil. Já o on-grid é o sistema solar fotovoltaico conectado à rede elétrica. Ele pode abastecer edificações completas ou apenas algumas de suas instalações – por exemplo, câmeras domésticas de segurança. Em muitos países onde o sistema on-grid é amplamente utilizado, como Alemanha e Espanha, é possível que o proprietário venda o excedente da eletricidade produzida por seu sistema fotovoltaico para a concessionária de energia, o que gera ainda mais economia.
No Brasil, o potencial de energia fotovoltaica é imenso, dados seus altos índices de radiação solar. Atualmente, os governos e as concessionárias de serviços públicos são os principais investidores, utilizando painéis fotovoltaicos em sinalização e fiscalização rodoviárias, iluminação pública, telecomunicações e outros. O projeto federal Luz Para Todos, que visa levar energia elétrica para comunidades isoladas e carentes, também faz amplo uso da energia fotovoltaica. No entanto, os sistemas fotovoltaicos on-grid ainda são uma grande novidade. Os dois principais obstáculos têm sido o custo de compra e instalação dos painéis e a falta de uma política oficial de subsídios. O primeiro já está sendo ultrapassado graças ao avanço da tecnologia, que tem reduzido o custo e aumentado a eficiência dos painéis fotovoltaicos. Já o segundo depende da vontade política dos governantes e da conscientização da sociedade, o principal fator de pressão junto ao poder público. As perspectivas do setor no Brasil, porém, são otimistas, e espera-se que em breve o país conte com legislação que defina incentivos à instalação de sistemas fotovoltaicos residenciais e comerciais, assim como à venda de energia fotovoltaica à rede elétrica por parte dos usuários. Fontes: Suntech Power, Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel) e Universidade Federal de Santa Catarina.
Podem-se usar painéis fotovoltaicos para suprir eletricidade para praticamente qualquer carga em qualquer região do Brasil, mas eles se tornam viáveis economicamente apenas para pequenas cargas. Por isso eles são mais usados em residências rurais distantes das redes elétricas, estações de telecomunicação em morros, bombeamento d’água em locais sem energia, na sinalização de estradas, em barcos e em um sem número de aplicações onde o consumo de energia é baixo e torna-se difícil levar uma rede elétrica da concessionária.
A energia solar é gratuita, mas os painéis fotovoltaicos e as baterias ainda são relativamente caros. E quanto mais energia se gasta, maior deve ser o número de painéis e baterias instalados, e maiores o investimento inicial. Por isso é preciso usar eficientemente a energia gerada. Não se devem utilizar lâmpadas incandescentes, somente lâmpadas fluorescentes e de LED´s de maior eficiência. Aquecer água, só com o aquecedor solar, que é outro equipamento completamente diferente. Ferros elétricos, chuveiros, secadores, motores grandes não devem ser ligados ao gerador. O sol não brilha todo o tempo, existe o ciclo natural do dia e da noite, existem os períodos chuvosos ou nublados. Por isso é necessário armazenar a energia gerada durante os períodos ensolarados em baterias elétricas, para usá-la nos períodos sem ou com pouca insolação.
De cada aparelho que for alimentado pelo sistema é preciso saber sua potência em Watt e quantas horas ele ficará ligado em média por dia. O produto da potência em Watt pelo número de horas, terá o consumo em Watt x hora x dia de cada um o somatório de todos estes consumos e terá o consumo total. Além disso é necessário saber a exata localização de onde serão instalados os painéis, uma vez que a insolação varia de região para região levando em conta a posição geográfica e o volume das chuvas.
Este tipo de sistema é viável economicamente quando o governo edita uma legislação especifica e proporciona diversos incentivos fiscais e econômicos. No Brasil esta legislação ainda está em estudos e discussões. Os painéis fotovoltaicos conectados diretamente a rede elétrica são muito comuns em diversos países mas não ainda no Brasil, onde são instalados principalmente em universidades e centros de pesquisas, para fins experimentais e de demonstração.