Energia Solar - Segunda fonte de energia da Matriz Elétrica Nacional

1. Energia Solar - Energia Solar Fotovoltaica

1.1. Energia Solar

É uma fonte alternativa, renovável e sustentável de energia que provém da radiação eletromagnética (luz e calor) emitida diariamente pelo sol. A Energia Solar pode ser utilizada tanto para geração de eletricidade pelos Sistemas de Energia Solar Fotovoltaica (através dos painéis fotovoltaicos) e Heliotérmica (Termossolar), como também, para aquecimento de água com a utilização de aquecedores de Energia Solar Térmica.

Energia Solar é simplesmente a energia mais abundante em nosso planeta. Ela aquece nosso planeta, sendo essencial para manter a temperatura do mundo como o conhecemos e, também para processos naturais, como a fotossíntese das plantas, que converte a energia do sol em energia química e metabólica para esses organismos.

1.2. Energia Solar Fotovoltaica:

A energia fotovoltaica é outro nome dado a Energia Solar, também conhecida como Energia Solar Fotovoltaica.

A Energia Solar Fotovoltaica é a energia elétrica produzida a partir da luz do sol. quanto maior for a incidência de radiação solar sobre os painéis solares, maior será a quantidade de energia elétrica produzida podendo também ser gerada em dias nublados e com chuva.

A Energia Solar Fotovoltaica é uma fonte de energia alternativa renovável, limpa e sustentável.

Os painéis solares fotovoltaicos são compostos por células solares, assim designadas, pois são as responsáveis por converter a energia da luz solar em energia elétrica pelo efeito fotovoltaico.

Quando os fótons (*) incidem sobre os painéis solares fotovoltaicos ocorre a geração de corrente elétrica que pode ser utilizada para alimentar residências, empresa, indústrias, àreas rurais e diversos outros setores.

(*) Fótons são partículas que compõem a luz solar e podem ser definidos como pequenos “pacotes” que transportam a energia contida nas radiações eletromagnéticas.

A Energia Solar fotovoltaica permite uma economia de até 95% no valor da conta de luz paga mensalmente para a Distribuidora de energia.

O investimento feito para instalação de painéis solares acaba sendo pago pelo dinheiro economizado com a redução de gastos.

Capacidade instalada Acumulada Capacidade Instalada Acumulada

1. China: 216,9 GW 1. China: 609,3 GW

2. EUA: 24,8 GW 2. EUA: 137,7 GW

3. Alemanha: 14,2 GW 3. Japâo: 87,1 GW

4. Brasil: 11,9 GW 4. Alemanha: 81,7 GW

5. Índia: 9,7 GW 5. Índia: 72,7 GW

6. Itália: 5,2 GW 6. Brasil: 37,4 GW

7. Espanha: 4,8 GW 7. Austrália: 33,6 GW

8. Japão: 4,0 GW 8. Itália: 29,8 GW

9. Austrália: 3,7 GW 9. Espanha: 28,7 GW

10. Polônia: 3,6 GW 10. Repúblíca da Coréia: 27,0 GW

CPG - Click Petróleo e Gás - 12.04.24

Países com maior investimento (bilhões de dólares) em transição energética em 2023

1. China - 675,9

2. USA – 303,1

3. Alemanha – 95,4

.4 Reino Unido – 73,9

5. França – 55,5

6. Brasil – 34,8

7. Espanha- 32,2

8. Japão – 32,0

9 . Índia – 31,4

10. Itália – 29,7

2. Energia Solar no Brasil

Ano 2023/2024

ABSOLAR - 01/08/2024

A energia solar ultrapassou a marca de 45 GW de potência instalada tornando-se a segunda fonte da Matriz Elétrica Nacional com 19% e evitou a emissão de 55 milhões de toneladas de CO2.

A energia solar já atraiu mais de R$ 211,7 bilhões em novos investimentos e gerou mais de 1,4 milhão de empregos (ABSOLAR)

Exame - 21/06/2024

O Brasil foi o terceiro maior mercado mundial de energia solar em 2023 atrás apenas da China e dos Estados Unidos.

(Relatório “Global Market Outlook For Solar Power 2024 – 2028”, elaborado pela SolarPower Europe),

ABSOLAR - 08/04/2024

O Brasil subiu duas posições no ranking de capacidade instalada de energia solar fotovoltaica no mundo em 2023, atingindo o sexto lugar, com 37,4 gigawatts (GW) a partir dos dados da Agência Internacional de Energias Renováveis (Irena).

Valor Econômico - 13/03/2024

Somos o terceiro país no mundo que mais atraiu investimentos em energias renováveis em 2023, totalizando mais de US$ 25 bilhões (relatório Energy Transition Investment 2024 /BloombergNEF (BNEF), atrás apenas de China e Estados Unidos

Portal Solar / Canal Solar - 16/10/2023

Seremos o 5º maior Mercado de Energia Solar do mundo em 2032. (Wood Mackenzie)

O que leva o crescimento acelerado do Mercado de Energia Solar

O crescimento do mercado de energia solar é motivado por diversos fatores, mas principalmente pelos altos preços da energia elétrica no Brasil e os constantes aumento da conta de luz.

Outros fatores incluem a diminuição do custo para aquisição de painéis solares, as linhas de financiamento facilitadas, as condições climáticas favoráveis no país, o baixo custo de manutenção dos sistemas fotovoltaicos e o fator de simultaneidade.

Fator de Simultaneidade

O fator de simultaneidade é um indicador que mostra a relação do autoconsumo com a energia total gerada pelo sistema solar fotovoltaico. Ele tem o objetivo de identificar qual é o percentual de energia solar gerada que está sendo consumida instantaneamente e que, portanto, não está sendo injetado na rede elétrica

Para calcular o fator de simultaneidade basta dividir a quantidade de energia autoconsumida, pela quantidade de energia total.

ABSOLAR 15/03/2024

2024 O ano da energia Solar no Brasil

De acordo com a Associação Brasileira de Energia Solar Fotovoltaica (ABSOLAR) em 2023 a fonte solar representou 36 GW de geração de energia, significando cerca de 16% da matriz elétrica, com expectativa de 45,5 GW para 2024.

Quando falamos tanto de energia solar de pequeno porte, residências e comércios, como de grande porte e fazemos o levantamento dos inúmeros dados divulgados no ano passado, entendemos que a matriz foi a que mais cresceu e que tem um potencial imenso para este ano

De acordo com a ANEEL (Associação Nacional de Energia Elétrica), o Brasil conta com 89,9 milhões de unidades consumidoras (UC) de energia elétrica, sendo apenas 3,2 milhões beneficiadas pela geração solar distribuída. Isso significa que temos muito mercado para conquistar em 2024 e que tudo será muito rápido, visto a evidência que a energia solar ganhou, principalmente com a Conferência das Nações Unidas sobre as Mudanças Climáticas de 2023 (COP28).

Portal Solar – 28.03.24

Brasil alcança a sexta posição no ranking global de geração de energia solar - IRENA (International Renewable Energy Agency)

IRENA (Agência Internacional de Energias Renováveis)

O Brasil encerra 2023 na sexta colocação do ranking mundial de geração de energia solar fotovoltaica. Com os dados do levantamento realizado pela IRENA o Brasil chegou a 37 GW de capacidade instalada e ganhou duas posições em relação Ranking de 2022, ultrapassando a Itália e Austrália.

A energia solar é a segunda maior fonte da Matriz Elétrica Nacional, com 41 GW em operação no Brasil, responsáveis por mais de 195 bilhões em novos investimentos, que geraram mais de 1,2 milhões de empregos verdes no País. (ABSOLAR)

Em 2023 foram gerados mais de 300 mil novos empregos e em 2024 deverão ser gerados mais de 281,6 mil (ABSOLAR)

Atualmente, a energia solar é a segunda maior fonte da Matriz Elétrica Nacional, com 41 GW em operação no Brasil, responsáveis por mais de 195 bilhões em novos investimentos, que geraram mais de 1,2 milhões de empregos verdes no País. (ABSOLAR)

A participação atual da fonte solar equivale a 17,4% da Matriz Elétrica Brasileira. (ABSOLAR)

Melhores Estados para se investir em Energia Solar (ABSOLAR - 05/03/2024)

1.o) São Paulo (SP) 3,4 GW

2.o) Minas Gerais (MG): 3,34 GW

3.o) Rio Grande do Sul (RS): 2,56 GW

4.o) Paraná (PR): 2,38 GW

5.o) Santa Catarina (SC): 1,35 GW

Florianópolis é a cidade que mais investe em energia solar.

Ranking Estadual de Residências com Energia Solar (ABSOLAR - Abril 2024)

1.o) São Paulo (SP): 385.373

2.o) Rio Grande do Sul (RS): 303.180

3.o) Minas Gerais (MG): 291.829

4.o) Paraná (PR): 176.482

5.o) Bahia (BA): 173.489

6.o) Rio de Janeiro (RJ): 212.569

7.o) Pernambuco (PE): 113.254

8.o) Mato Grosso (MT): 107.415

9.o) Goias (GO): 102.676

10.o) Mato Grosso do Sul (MS): 102.530

Ranking das maiores Usinas Solares do Brasil (ABSOLAR / Portal Solar - 19/10/2023)

O Brasil possui mais de 10 GW de capacidade instalada de geração centralizada, modalidade composta por grandes empreendimentos fotovoltaicos.

O Brasil conta com mais de 34 GW de capacidade instalada de energia solar. Desse total 24 GW correspondem a sistemas de pequeno e médi porte instalado em residencias e comércios, no segmento de geração distribuída.

A potência operacional restante, pouco mais de 10,5 GW, se refere a grandes usinas fotovoltaicas de geração centralizada. Esses empreendimentos estão conectados com o SIN (Sistema Interligao Nacional) e fornecem eletricidade para o mercado regulado e livre de energia do país.

A maior parte das usinas solares de geração centralizada estão instaladas na região Nordeste e em Minas Gerais (MG) e integram grandes complexos.

Principais empreendimentos do país:

Cluster de Serra Branca

Desenvolvida pela Voltalia no Rio Grande do Norte (RN) agrupando usinas de energia solar e eólica que em conjunto, totalizam 2,4 GW de capacidade instalada. Integram o Complexo as usinas solares Serra do Mel I e II, as duas maiores unidades de geração fotovoltaica do Brasil.

Sol do Sertão

O projeto Sol do Sertão foi construido pela Essentia Energia (Grupo Pátria) da Bahia, totaliza 474 MW de capacidade instalada. Com oito usinas, o projeto conta com mais de 1 milhão de móduos bifaciais, 9 mil rastreadores e 122 inversores e ocupa uma àrea de mais de 1 mil hetcares.

Complexo Santa Luzia

Construido pela Neoenergia na Paraíba (PB), o Complexo possui capacidade instalada de 149,3 MW. Inaugurado em março de 2023, o projeto possui sinergia operacional com empreendimentos eólicos e transmissão que a empresa tem na região.

Complexo Solar Serra do Mato

Localizado no Ceará com 124 MW de capacidade instalada. desenvolvido pela Qair Brasil, o projeto teve construção iniciada em 2022 e conta com mais de 220 mil painéis solares.

Complexo Solar Janaúba

Localizado no norte de Minas Gerais (MG), o Complexo Solar Janúba é um dos maiores da América Latina, com 1,2 GW de capacidade instalada. O projeto da Elera Renováveis conta com 20 usinas fotovoltaicas e 2,2 milhões de painéis solares, ocupando uma área de mais de 3 mil hectares.

As 10 maiores usinas de energia solar do Brasil:

1.o) Serra do Mel I - Cluster Serra Branca - Serra do Mel I (RN) - 137,4 MW

2.o) Serra do Mel II - Cluster Serra Branca - Serra do Mel II (RN) - 103,1 MW

3.o) Sol do Sertão VII - Complexo Solar Sol do Sertão - Oliveira dos Brejinhos (BA) - 95,2 MW

4.o) Sol do Sertão XIII - Complexo Solar Sol do Sertão - Oliveira dos Brejinhos (BA) - 74,8 MW

5.o) Luzia 2 - Complexo Solar Luzia - Santa Luzia (PI) - 58,9 MW

6.o) Luzia 3 - Complexo Solar Luzia - Santa Luzia (PI) - 58,9 MW

7.o) Sol do Sertão XII - Complexo Solar Sol do Sertão - Olveira dos Brejinhos (BA) - 54,4 MW

8.o) Terra do Sol VII - Complexo Solar Sol do Sertão - Oliveira dos Brejinhos - 54,4 MW

9.o) Serra do Mato IV - Complexo Solar Serra do Mato - Trairi (CE) - 54,1 MW

10.o) Janaúba 3 - Complexo Solar Janaúba - Janaúba (MG) - 51,4 MW

Número de Usinas no Brasil

O número de empreendimentos voltados a geração compartilhada sextuplicou no Brasil em menos de 4 anos passando de 861 em 2020 para 5141 em Abril de 2023.

Os dados apurados também revelam que as fazendas solares já foram responsáveis por atrair mais de R$ 574 milhões de investimentos pela instalação de 117,6 MW de potência e com mais de 3,5 mil empregos gerados desde o inicío da expansão no Brasil.

(Canal Solar / ABSOLAR - (06/06/2023)

O número de clientes usuários dessa modalidade passaram de 3,2 mil para 14,7 mil recebendo créditos gerados a partir de Usinas Solares.

A ABSOLAR (Associação Brasileira de Energia Solar Fotovoltaica) informou que a Energia Solar Fotovoltaica é a fonte renovável com os menores preços desde 2019.

O Capex das Usinas Solares no segmento GD e GC registrou queda nos últimos meses por causa da redução do custo dos módulos tornando os investimentos em Sistemas Fotovoltaicos mais rentáveis.

(Canal Solar - 18/05/2023 / Green Summit 2023).

A IEA (Agência Internacional de Energia) informou que o Grau de Potencial de geração solar no Brasil é gigantesco, muito melhor que o de países como Alemanha que possui uma capacidade fotovoltaica instalada de 54 GW.

O Brasil possui um grande potencial de utilização na grande maioria dos estados.

ABSOLAR - 30.04.24

Geração Centralizada (GC) - Capacidade instalada:

Ranking aponta parques solares com os melhores desempenhos

https://www.absolar.org.br/noticia/https-canalsolar-com-br-ranking-parques-solares-desempenho-brasil/

Portal Solar – 28.03.24

Ranking mundial da fonte de Energia Solar - ABSOLAR / IRENA - Associação Internecional de Energias Renováveis (Abril 2024)

Países que mais instalaram energia solar em 2023 Ranking Mundial de Energia solar Fotovoltaica em 2023

Portal Solar - 09.04.24 Portal Solar 28.03.24

1. China: 216,9 GW 1. China: 609 GW

2. EUA: 24,8 GW 2. EUA: 137 GW

3. Alemanha: 14,2 GW 3. Japâo: 87 GW

4. Brasil: 11,9 GW 4. Alemanha: 81 GW

5. Índia: 9,7 GW 5. Índia: 72 GW

6. Itália: 5,2 GW 6. Brasil: 37 GW

7. Espanha: 4,8 GW 7. Austrália: 33 GW

8. Japão: 4,0 GW 8. Itália: 29 GW

9. Austrália: 3,7 GW 9. Espanha: 28 GW

10. Polônia: 3,6 GW 10. Coréia do Sul: 27 GW

CPG - Click Petróleo e Gás - 12.04.24

Países com maior investimento (bilhões de dólares) em transição energética em 2023

1. China - 675,9

2. USA – 303,1

3. Alemanha – 95,4

4 Reino Unido – 73,9

5. França – 55,5

6. Brasil – 34,8

7. Espanha- 32,2

8. Japão – 32,0

9 . Índia – 31,4

10. Itália – 29,7

ABSOLAR – 22/04/24 (reportagem publicada no Canal Solar - 22.04.24)

Brasil ultrapassa a marca de 42 GW de potência instalada

O Brasil tem feito progressos significativos na energia solar. De acordo com a ABSOLAR - Associação Brasileira de Energia Solar Fotovoltaica, o Brasil já adicionou mais de 4 GW de potência na fonte solar neste ano.

Segundo a ANEEL - Associação Nacional de Energia Elétrica o país ultrapassou a marca de 42 GW de potência instalada da fonte solar no país.

Este valor inclui tanto as usinas de mini e microgeração em GD (geração distribuída) quanto as de usinas de grande porte em GC (geração centralizada).

A GD representa a maior parte deste montante, cerca de 28,66 GW, quase 70% do valor total. Grandes usinas são responsáveis por 13,48 GW da capacidade instalada no país.

No final de 2023, a ABSOLAR estimava que a fonte solar chegaria a 45 GW até o final de 2024, valor que tende a ser ultrapassado.

Geração Distribuída

No segmento de GD solar, o Brasil possui hoje mais de 2,5 milhões de sistemas fotovoltaicos instalados. Além disso, neste mês, o país ultrapassou dois milhões de residências com energia solar.

O segmento traz hoje economia para mais de 3,6 milhões de Unidades Consumidoras (UCs), com as classes de consumo mais beneficiadas sendo residencial, comercial e rural.

Geração Centralizada

Hoje, o Brasil conta com 13,48 GW de potência nas grandes usinas em operação, além de outros 129,5 GW outorgados a outros projetos.

Deste valor, 6,4 GW estão destinados a usinas que já estão em construção. Enquanto outros 123,1 GW são em empreendimentos que ainda não estão em construção.

Todos os 26 estados além do DF (Distrito Federal) possuem ao menos uma grande usina em operação neste momento. Minas Gerais se destaca com mais de 4,3 GW no segmento, cerca de 30% da capacidade das grandes usinas no país.

Outros estados com, pelo menos, 1 GW são: Bahia (2GW), Piauí (1,87 GW), Ceará (1,25 GW), Rio Grande do Norte (1,1 GW) e Pernambuco (1,09 GW).

Canal Solar - 16/02/2024)

Geração Distribuída (GD)

Atualmente o Brasil possui uma capacidade instalada aproximada de 26,8 GW, distribuídos em 2,3 milhões de sistemas fotovoltaicos. Esses sistemas atendem 5.547 municípios por todo o Brasil que correspondem a 99,5% do país.

O Brasl já possui mais de 2,18 milhões de Sistemas Solares Fotovoltaicos instalados. Deste total, mais de 694 mil foram instalados em 2023, segundo a ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica).

CNN Brasil 20.02.24 / ABSOLAR – 06.03.24

Energia Solar cresce no Brasil em 2024 e, ultrapassa 39 GW, afirma ABSOLAR

Com 2 gigawatts (GW) de energia solar adicionados sómente este ano, o Brasil acaba de ultrapassar a marca de 39 gigawatts (GW) de potência instalada da fonte fotovoltaica desde 2012, somando as usinas de grande porte e de geração distribuída (telhados, fachadas e pequenos terrenos), o equivalente a 17% da potência operacional da matriz elétrica do país, informou a ABSOLAR (Associação Brasilera de Energia Solar Fotovoltaica).

De acordo com a entidade desde 2012 a energia solar já trouxe para o Brasil mais de R$ 189,3 bilhões de novos investimentos e mais de 51,6 bilhões de arrecadação aos cofres públicos e gerou aproximadamente cerca de 1,1 milhão de empregos acumulados (Geração Distribuída e Centralizada). Com isso também evitou a emissão de 47,7 milhões de toneladas de CO2 na atmosfera.

Geração Distribuída (GD)

No segmento de geração distribuída (GD) o Brasil possui uma potência instalada de 26,8 GW da fonte solar equivalendo a cerca de R$ 134,9 bilhões em investimentos, R$ 33,4 bilhões em arrecadação e mais de 805,2 mil empregos acumulados desde 2012 em todo o país.

A tecnologia solar é utilizada atualmente em 99,9% de todas as conexões de geração distribuída no Brasil. sendo líder no segmento.

Geração Centralizada (GC)

O Brasil possui uma capacidade instalada de cerca de 12,2 GW em Usinas Solares de grande porte.

Desde 2012 os empreendimentos fotovoltaicos trouxeram para o país cerca de R$ 54,3 bilhões de novos investimentos e mais de 366,6 mil empregos acumulados, além de uma arrecadação superior a R$ 18,2 bilhões aos cofres públicos.

Segundo, Rodrigo Sauia, CEO da ABSOLAR, a fonte solar é uma alavanca para o desenvolvimento social, econômico e ambiental do País, em especial com o uso da tecnologia na habitação de interesse social, como casas populares do programa Minha Casa Minha Vida, bem como em escolas, hospitais, postos de saúde, delegacias, bibliotecas, museus, parques, etc.

Canal Solar - 07.03.24

O IBGE (Instituto Brasileiro de Geográfia e Energia) catalogou 5.570 municípios, sendo que mais de 99% (5.547 cidades) contem pelo menos 1 município com Sistema Solar Fotovoltaico instalado.

ABSOLAR - 18.02.24

Setor fotovoltaico deverá gerar mais de 281,6 mil novos empregos em 2024

A estimativa é que ainda neste ano, sejam injetados R$ 38,9 bilhões no setor solar e sejam criados mais de 281,6 mil novos empregos.

A energia solar poderá prover mais de R$ 11,7 bilhões de arrecadação para os cofres públicos.

Para cada megawatt instalado no ano, a energia solar gera 30 empregos. Atualmente a energia solar é responsável por mais de um terço de todos os empregos de energia renovável no planeta.

ABSOLAR 11.01.24

Geração renovável global cresceu 50% em 2023. Brasil se destaca em solar e biocombustíveis

Relatório publicado em 11/01/2024 pela Agência Internacional de Energia (IEA).

A agência classifica como generosa a política brasileira de geração distribuída (GD) que possibilita a injeção de energia na rede e avalia que este incentivo tem sido um dos responsáveis pelo montante de geração solar no país. Desde janeiro de 2023, esses incentivos tem sido reduzidos gradualmente.

Mesmo assim, a IEA prevê que a fonte solar continuará forte no país, com acréscimo na casa dos 7 GW por ano até 2028. Isso se explica por dois fatores:

. O custo da energia residencial no país, que tem aumentado diante da menor geração hídrica associada a maior demanda, e os custos para a instalação de sistemas solares fotovoltaicos que devem continuar baixos.

. O país deve ter um crescimento de 108 GW entre 2023 e 2028, o que representa 92,6% do crescimento previsto para a América Latina no período.

ABSOLAR - 11.01.24

Fonte Solar deve viver ano de expansão forte em 2024 chegando a capacidade de 45,6 GW no Brasil

A energia solar no Brasil deve ter um acréscimo de 9,4 GW em 2024, elevando a potência instalada acumulada para 45,6 GW até o final do ano. Isso representa investimentos de R$ 38,9 bilhões.

Esses investimentos resultarão em uma arrecadação de R$ 11,7 bilhões para os cofres públicos.

Em 2024 deverão ser gerados mais 280 mil empregos.

A expectativa é de que 2024 seja de firme desenvolvimento para a energia solar fotovoltaica.

Crescimento do mercado em 2023

Com um balanço completo do ano, apenas com os números consolidados até meados de novembro de 2023 o crescimento mercado e do setor solar foi positivo para os negócios.

A previsão projetada para negócios em 2023 na faixa de 10 GW e mais de R$ 50 bilhões em investimentos.

Com os números parciais essas projeções foram ultrapassadas incluindo a geração de mais de 300 mil novos empregos em 2023. Isso

evidencia que a fonte solar fotovoltaica continua a se afirmar como protagonista no avanço da Matriz Energática brasileira e na transição energética do país, contribuindo significativamente para a geração de empregos verdes de qualidade em todo o território nacional.

A Bloomberg New Energy Finance informou que com os dados do setor solar em 2023 estima que com esse desenvolvimento, espera-se que a tecnologia ao longo dos próximos anos e décadas ultrapasse as hidroelétricas tornando-se a maior fonte de energia instalada no Brasil entre 2040 e 2050, dependendo apenas das políticas públicas que possam acelerar esse processo.

Canal Solar - 16/02/2024)

Geração Distribuída (GD)

Portal Solar – 03/01/2024

O Brasil acrescentou 7,46 GW em geração solar distribuída em 2023

O Brasil acrescentou 7,46 GW em sistemas de geração solar distribuída em 2023 de acordo com dados da ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica ganhou 838 mil novos consumidores no país no ano passado.

Número de novas conexões e Unidades Consumidoras (UCs)

. Instalações residenciais e comerciais de pequeno porte ao longo do ano: 626 mil.

. Unidades Consumidoras (UCs) beneficiadas no país: 838 mil

Os números podem ser maiores pois ainda estão sujeitos a atualizações retroativas, conforme a disponibilidade de informações das concessionárias de distribuição.

Até o momento, o mercado brasileiro de GD solar totaliza 25,6 GW com 2,28 milhões de sistemas atendendo 3,29 milhões de consumidores,

O desempenhou superou as projeções da ABSOLAR (Associação Brasileira de Energia Solar Fotovoltaica), que estimava que a GD solar terminaria 2023 com 21,6 GW de capacidade instalada.

Perfil das instalações em 2023:

Maior potência acrescentada:

. Sistemas residenciais: 3,5 GW e 489 mil sistemas beneficiando 60 mil consumidores.

. Comercial: 2 GW,

. Rural: 1,5 GW

. Industrial: 560 MW

Modalidade de consumo com capacidade adicionada em 2023

. Geração na própria unidade: 5,75 GW;

. Autoconsumo remoto: 1,58 GW;

. Geração compartilhada: 120 MW;

. Múltiplas Unidades Consumidoras (UCs): 3,6 MW;

Sistema de energia solar é instalado em condomínio residencial ou comercial, foi a única a registrar crescimento em potência adicionada em relação a 2022 (1,4 MW).

. Minigeração distribuída (sistemas acima de 75 MW): 13,8 mil sistemas e 2,12 GW de capacidade instalada em 2023, contra 11,65 mil sistemas e 1,79 GW em 2022.

Estados e Municípios

São Paulo foi o estado que mais acrescentou capacidade instalada em geração solar distribuída (GD) em 2023, com 1,11 GW superando Minas Gerais com 874 MW. O mercado mineiro enfrentou problemas para conectar sistemas de energia solar em boa parte do ano, em razão de restrições impostas pela CEMIG, sob alegação de impactos na rede elétrica.

Estados que mais adicionaram geração solar distribuída em 2023:

São Paulo: 1,11 GW
Minas Gerais: 874 MW
Paraná (PR): 627 MW
Rio Grande do Sul (RS): 605 MW
Mato Grosso (MT): 528 MW

Ranking de cidades com capacidade adicionada no Brasil em 2023:

1. Brasília (DF): 132 MW

2. Cuiabá (MT): 82 MW

3. Campo grande (MS): 70 MW

4. Teresina (PI): 69 MW

5. Fortaleza (CE): 68 MW

Perspectivas para 2024

Em dezembro a ABSOLAR divulgou projeção de acréscimo de 9,3 GW em capacidade instalada de energia solar no Brasi em 2024, levando em conta a geração distribuída e a geração centralizada segmento composto por grandes usinas fotovoltaicas. Dessa forma, a fonte solar atingiria 45,5 GW de potência acumulada no país ao final do ano.

Desse total, 31 GW serão provenientes da Geração distribuída (GD), enquanto 14,4 GW estarão na geração centralizada. Segundo a entidade, os novos investimentos gerados pelo setor fotovoltaico poderão ultrapassar a cifra de R$ 38,9 bilhões em 2024, com mais 281,6 mil novos empregos e uma arrecadação extra de mais de R$ 11,7 bilhões aos cofres públicos.

Na avaliação da associação, a combinação de aumentos nas tarifas de energia, queda no preço dos equipamentos fotovoltaicos e redução de juros pode resultar em um ano mais favorável para o mercado de energia solar brasileiro. Oferta de crédito e regulamentação sobre inversão de fluxo devem ser os maiores desafios para o setor.

SP Noticías - 09/02/24

De acordo com dados da ANEEL - Agência Naconal de Energia Elétrica o Estado de São Paulo encerrou em 2023 na liderança do ranking nacional de geração distribuída de energia solar fotovoltaica.

Em São Paulo, a geração distribuída de energia solar está em uma curva ascendente nos últimos 10 anos.

Apenas em 2023, houve um acréscimo de 50% em relação ao ano anterior.

O Estado de São Paulo mostra o compromisso da região com a sustentabilidade e a inovação em energia renovável. Isso não só ajuda a reduzir a dependência de combustíveis fósseis, mas também contribui para a redução das emissões de gases de efeito estufa.

Ranking Nacional:

Geração Distribuída - Capacidade instalada:

1. São Paulo (SP) - 3,51 GW

2. Minas Gerais (MG) - 3,45 GW

3. Rio Grande de Sul (RS) - 2,60GW

4. Paraná (PR) - 2,46 GW

5. Mato Grosso (MT) - 1,54 GW

A Geração Centralizada (GC) soma 10,68 GW de capacidade instalada referentes a Usinas outorgadas ao mercado regulado e o mercado livre de energia.

Ranking Nacional:

1. Minas Gerais (MG) - 3,5 GW

2. Bahia (BA) - 2,0 GW

3. Piauí (PI) - 1,4 GW

4. Ceará (CE) - 8,10 GW

5. Rio Grande do Norte (RN) - 463 MW

Ano 2023

ABSOLAR - 28.10.23

O Brasil foi o segundo país do mundo que mais gerou empregos no setor de energia renovável em 2022.

Canal Solar - 16/02/2024)

Geração Distribuída (GD)

Portal Solar - 28.09.23

Geração de empregos

IRENA – International Renewable Energy Agency (Agência Internacional de Energia Renovável)

No final do ano passado (2022) a IRENA – International Renewable Energy Agency (Agência Internacional de Energia Renovável) informou que o Brasil se tornou o 4º quarto país com maior geração de empregos no Setor de Energia Solar no mundo.

A IRENA divulgou essa análise em setembro considerando os dados de 2022 de diversos países do mundo.

Ao todo o Brasil somou em 2022 mais 214 mil empregos ficando apenas atrás da China (2,76 milhões), Índia (281,4 mil) e Estados Unidos (264 mil).

Canal Solar - 16.11.23

O Brasil será o quinto maior mercado de energia solar do mundo no começo da próxima decáda, com uma capacidade instalada superior à países como Austrália e Japão, segundo projeção da empresa de pesquisa e consultoria Wood Mackenzie.

Em seu estudo mais recente, divulgado em 12/01/2023, a Wood Mackenzie aponta que o mercado fotovoltaico do Brasil ficará atrás da China, Estados Unidos, Índia e Alemanha ao final de 2032.

CNN Brasil - 15.10.23

O Brasil lidera investimentos estrangeiros em energia renovável, diz relatório da ONU

Nos últimos sete anos, o Brasil emergiu como líder em investimentos internacionais no Setor de Energias Renováveis e superou outras economias emergentes.

De acordo cm dados do relatório de investimentos das Nações Unidas sobre Comércio e Desenvolvimento (UNCTA), o Brasil recebeu U$114,8 bilhões em investimentos entre 2015 e 2022.

Esse montante representa a 11% do valor investido para energia sustentável em economias emergentes,

3. Energia Solar no Mundo

Ano 2023 / 2024

O boom de investimentos em energia limpa está transformando o cenário global e também o do Brasil. No ano passado, o mundo adicionou 50% a mais de capacidade na geração de energia limpa em comparação com 2022. Foram acrescentados 510 GW com a energia solar fotovoltaica respondendo por três quartos das adições em todo o mundo. Essa quantidade de energia equivale a mais de 36 novas usinas de Itaipu, a segunda maior hidrelétrica do mundo, que possui uma potência instalada de 14 GW. A maior barragem, da usina chinesa Três Gargantas, tem capacidade para 22,5 GW.

Nos próximos cinco anos, espera-se que o mercado de energia limpa tenha o crescimento mais acelerado da história. Energias solar e eólica são as mais promissoras no Brasil e serão responsáveis por 95% da expansão global.

De acordo com relatórios, os investimentos na área subirão de US$ 640 bilhões em 2023 para US$ 800 bilhões neste ano. Até 2030, os aportes globais devem atingir US$ 1 trilhão, o equivalente a cerca da metade do atual PIB (Produto Interno Bruto) do Brasil. A energia solar deve ser responsável por 55% do investimento total nos próximos anos, seguida pela eólica e onshore (em terra).

IRENA aponta que renováveis foram 86% da energia nova do mundo em 2023

A Agência Internacional de Energia Renovável (IRENA), lançou seu mais recente relatório, Estatísticas de Capacidade Renovável 2024 onde demonstra que em 2023 estabeleceu um novo recorde na implantação de energias limpas. As energias renováveis representaram 86% da energia nova no mundo. (27/03/2024).

Maior Usina Solar do mundo:

Mohammed bin Rashid Al Maktoum Solar Park - Dubai, Emirados Àrabes

Área de 77 km2

Potência prevista em 2030 é de 5 GW.

Meta atual: 100% renovável em 2050.

O parque deverá reduzir 6,5 milhões de toneladas anualmente de emissão de carbono quando estiver completamente concluida em 2030.

Atualmente representa apenas 15% da energia elétrica da cidade.

Dados do levantamento da IRENA:

. Foram adicionados 345,5 GW de capacidade instalada de energia solar no mundo em 2023;

. Somente a China foi responsável pelo acréscimo de 217 GW;

. Potência global acumulada da fonte solar de 1.419 GW;

. Volume da capacidade instalada de energia solar renovável acrescida no mundo em 2023: 3.870 GW;

. A energia solar dominou essa expansão das renováveis, respondendo por 73% da potência renovável acrescentada;

. As energias renováveis responderam por 86% das adições de capacidade de geração de energia elétrica;

. A segunda colocação ficou com a energia eólica, com 24%;

. A Ásia foi líder em capacidade renovável adicionada, com 326 GW, 69% do total;

. Regiões com crescimentos significativos foram o Oriente Médio, com 16,6% e a Oceania, com 9,4%;

. Os países do G7 registraram incremento de 7,6%, adicionado quase 70 GW de capacidade renovável no ano passado;

. As nações do G20, atingiram 3.084 GW ao final do ano

. Alerta para o desequilíbrio entre os continentes como África apresentando um avanço de 4,6% de capacidade acumulada de energia renovável de apenas 62 GW;

. União Europeia, com foco em segurança energética foi o principal catalizador para o forte crescimento da geração renovável, em conjunto com os custos mais competitivos frente as alternativas fósseis;

. Foram incluídas no levantamento as fontes hídricas, maremotriz e geotérmica.

Portal Solar – 28.03.24

Ranking mundial da fonte de Energia Solar - ABSOLAR / IRENA - Associação Internecional de Energias Renováveis (Abril 2024)

Países que mais instalaram energia solar em 2023 Ranking Mundial de Energia solar Fotovoltaica em 2023

Portal Solar - 09.04.24 Portal Solar 28.03.24

1. China: 216,9 GW 1. China: 609 GW

2. EUA: 24,8 GW 2. EUA: 137 GW

3. Alemanha: 14,2 GW 3. Japâo: 87 GW

4. Brasil: 11,9 GW 4. Alemanha: 81 GW

5. Índia: 9,7 GW 5. Índia: 72 GW

6. Itália: 5,2 GW 6. Brasil: 37 GW

7. Espanha: 4,8 GW 7. Austrália: 33 GW

8. Japão: 4,0 GW 8. Itália: 29 GW

9. Austrália: 3,7 GW 9. Espanha: 28 GW

10. Polônia: 3,6 GW 10. Coréia do Sul: 27 GW

CPG - Click Petróleo e Gás - 12.04.24

Países com maior investimento (bilhões de dólares) em transição energética em 2023

1. China - 675,9

2. USA – 303,1

3. Alemanha – 95,4

4 Reino Unido – 73,9

5. França – 55,5

6. Brasil – 34,8

7. Espanha - 32,2

8. Japão – 32,0

9 . Índia – 31,4

10. Itália – 29,7

ABSOLAR 11.01.2024

Geração renovável global cresceu 50% em 2023. Brasil se destaca em solar e biocombustíveis

O mundo adicionou 510 GW de energia renováveis em 2023, crescimento de 50% na comparação com 2022, segundo relatório publicado em 11/01/2024 pela Agência Internacional de Energia (IEA).

O destaque para a energia solar fotovoltaica, que responde por três quartos dessa expansão.

Embora o maior crescimento tenha sido pela China, onde apenas a energia solar comissionada em 2023 corresponde a toda a expansão global de 2022, Brasil, Estados Unidos e Europa alcançaram maiores aumentos em geração renovável já registrado em seus territórios.

O expressivo crescimento levou a agência a revisar suas própias previsões sobre 2023, com acréscimo de 33% no montante em comparação com o balanço divulgado em 2022. Ente os fatores que contribuiram para uma expansão mais acelerada estão as políticas públicas de incentivo a renováveis e a adoção da Geração Distribuída (GD) pelos consumidores diante da eletricidade mais cara.

Segundo a IEA, cosiderando as atuais condições regulatórias de mercado, a potência renovável deve crescer 7,3 mil GW no mundo entre 2023 e 2028, sendo 95% deste montante em energia solar e eólca.

O preço dos módulos solares fotovoltaicos, que caiu 50% em 2023 na comparação com 2022, deve continuar reduzido já que a capacidade de produção global deve superar a demanda e chegar a 1.100 GW em 2024. Já a cadeia de geração eólica deve continuar enfrentando desafios de fornecimento, aumento de custos e prazos longos.

Apenas a China esse cenário não deverá ocorrer.

Pela previsão, a geração renovável deverá superar o carvão como principal matriz elétrica no começo de 2025. Mesmo assim, para cumprir o acordo firmado durante a última Conferência das Naçõs Unidas sobre as mudanças Climáticas (COP28) de triplicar a geração renovável global até 2030, ainda será necessário acelecer este processo, pois o ritmo atual prevê crescimento na casa de 2,5 vezes a atual capacidade.

"Para mim, o maior desafio para a comunidade internacional é escalar rapidamente o financiamento e a implantação de renováveis na maior parte dos países emergentes e em desenvolvimento muitos dos quais estão ficando para trás na economia da nova energia", declarou em comunicado o Diretor Executivo da IEA, Faith Biol.

A agência classifica como generosa a política brasileira de geração distribuída (GD) que possibilita a injeção de energia na rede e avalia que este incentivo tem sido um dos responsáveis pelo montante de geração solar no país. Desde janeiro de 2023, esses incentivos tem sido reduzidos gradualmente.

Mesmo assim, a IEA prevê que a fonte solar continuará forte no país, com acréscimo na casa dos 7 GW por ano até 2028. Isso se explica por dois fatores:

. O país deve ter um crescimento de 108 GW em 2023 e 2028, o que representa 92,6% do crescimento previsto para a América Latina no período.

A IEA avalia novas plantas eólicas e solares não dependerão mais, de leilões governamentais para se viabilizarem, graças a acordos no mercado livre. No Brasil, o mercado livre deve responder por 85% da nova geração solar e eólica até 2028.

ABSOLAR 16.01.2024

Mercado Solar e a cadeia de fornecimento: seis principais previsões - Ver descrição detalhada em Tendências 2024

Levantamento publicado pela Solarbe Global aponta têndências que podem ocorrer no decorrer deste ano.

No cenério de desenvolvimento da indústria de energia solar para o ano de 2024, uma série de previsões foi apresentdas em 16/01/2024, pela Solarbe Global, um dos mais importantes institutos de pesquisa e insigths sobre a cadeia produtiva fotovoltaica, com foco no mercado de fabricantes e novas tecnologias.

1. Preço do polissilício deve cair.

2. Preços dos módulos FV devem cair gradativamente:

3. Aumento na participação de tecnologias do tipo N no mercado:

4. Energia Solar distribuída pode atingir 200 GW:

5. Aumento de projetos de escala de serviços públicos e iniciativas offshore:

6. Instalação global aumentará 15% e 20%

Portal Solar (15/01/2024)

Renováveis devem crescer mais nos próximos 5 anos do que em toda a sua história

O mundo deve acrescentar mais capacidade instalada de energia renovável nos próximos 5 anos do que em toda a sua história de acordo com o relatório da IEA – International Energy Agency (Agência Internacional de Energia). Conforme o estudo, cerca de 3.700 GW devem entrar em operação entre 2023 e 2028.

Até o final de 2022, o mundo contava com cerca de 3.382 GW de potência operacional de energia renovável. As fontes solar e eólica devem responder por 95% da expansão, se beneficiando de custos de geração menores que as alternativas fósseis e não fósseis.

Nos próximos anos, os seguintes marcos são esperados:

. Em 2024, solar e eólica juntas devem gerar mais eletricidade que as hidroelétricas.

. Em 2025, as renováveis devem superar o carvão e se tornar a maior fonte de geração elétrica.

. Solar e eólica devem superar a geração nuclear em 2025 e 2026, respectivamente.

. Em 2028, as fontes renováveis devem responder por cerca de 42% da geração global de eletricidade, com participação de eólica e solar fotovoltaica dobrando para 25%.

A China deverá responder por quase 60% da nova capacidade renovável global estimada até 2028.

Apesar da retirada de subsídios entre 2020 e 2021, o desenvolvimento de projetos solares e eólicos esta acelerando no país asiáico, impulsionado pela atratividade econômica das tecnologias e políticas de incentivos para contratos de longo prazo.

A IEA (Agência Internacional de Energia) prevê que a China deverá atingir a meta de eólica e solar estipulada para 2030 em 2024, seis anos antes do prazo.

Até 2028, o acréscimo de capacidade eólica e solar, deve mais que dobrar nos EUA, União Européia, Índia e Brasil em relação aos últimos cinco anos. Essa aceleração deve ser motivada por políticas de incentivos e melhora da atratividade econômica de novas tecnologias. A expansão das renováveis também é esperada em outras regiões do mundo, especialmente o Oriente Médio e Norte da África.

Avanço recorde em 2023

O mundo acrescentou 507 GW de capacidade instalada de energia renovável em 2023, crescimento de quase 50% em relação ao volume adicionado em 2022, mostra o relatório da IEA (International Energy Agency). Foi o 22º ano consecutivo de avanço no setor.

Conforme o estudo, a energia solar fotovoltaica respondeu por 66% da capacidade global acrescentada. As energias renováveis tiveram um crescimento recorde na Europa, Estados Unidos e Brasil, mas o incremento foi novamente pelo aumento das instalações na China.

Wood Mackenzie - 17/01/2024

A indústria solar atingiu novo estágio em sua evolução com cerca de 1,5 TW instalados globalmente até 2023, e outros 3 TW de capacidade esperados para a próxima década, não é mais uma tecnologia de energia renovável em expansão - é uma pedra angular de transição energética global.

Na maioria dos mercados, a energia solar fotovoltaica crescerá para compor a maior parte da capacidade de geração de energia renovável. E, por vezes, representará a maior fatia da capacidade de geração em geral.

Perpesctivas a serem observados em 2024:

A energia solar mudará de alto crescimento para uma indústria madura e de crescimento mais lento em 2024. A medida que entramos no ano novo existem tendências importantes a observar. Procure uma desaceleração no crescimento em vários mercados-chave, a tão esperada materealização dos impactos da Lei IRA e os desafios para o setor de fabricação solar.

O crescimento do mercado global de enegia solar está seguindo uma curva S típica. Nos últimos anos o crescimento subiu rapidamente na parte mais ingreme da curva. A partir de 2024, o setor passa oficialmente do ponto de inflexão, caracterizado por um padrão de crescimento lento. O mercado global de energia solar ainda é muitas vezes maior do que era a alguns anos, mas o crescimento médio está desacelerado.

Esse tipo de desaceleração anda de mãos dadas com a maturidade.

Nem todas as regiões estão no mesmo lugar ao longo da curva S. (Ver o relatório completo para saber mais sobre os mercados que impulsionam a desaceleração e sobre aqueles que ainda não atingiram os seus pontos de inflexão de crescimento).

Os impactos do Inflation Reduction Act (IRA) devem se materializar em 2024, o que pode mudar o panorama solar.

A indústria de fabricação solar pode enfrentar desafios em 2024. (Ver as três previsões para energia solar global em 2024)

Crescimento da capacidade solar: A indústria solar atingiu uma nova etapa em sua evolução. Com cerca de 1,5 TW instalados globalmente até 2023, espera-se que outros 3 TW de capacidade sejam adicionados na próxima década.

Bloomberg Linea / Bloomberg Green (19/10/2023)

Energia Solar prestes a dar um salto no mercado global, prevê estudo.

Modelos projetam que a energia solar vai ser responsável por 56% da produção de eletricidade em 2050.

Energia fóssil deve cair de 60% para 20% da matriz.

A energia solar está prestes a dominar os mercados globais de eletricidade nas próximas décadas e pode já ter atingido "um ponto de não retorno", de acordo com um estudo publicado está semana na Nature Communication. O estudo constata que a adoção da energia solar continuará avançando, a menos que ocorram grandes mudanças de política destinadas a interompê-la.

Os pesquisadores inseriram dados de 70 regiões globais em um modelo de simulação de energia para prever como 22 tecnologias diferentes, desde energia geotérmica até carvão, serão implantadas até 2060. Em 72% das simulações descobriram que a energia solar apresentava a maioria da geração de energia global em 2050.

Espera-se que os combustíveis fosséis produzam 21% da eletricidade em 2050, em comparação com 62% em 2020. A energia solar representará 56% da produção de eletricidade em 2050.

4. Inflação Energética

A inflação energética nada mais é do que a inflação aplicada ao custo da eletricidade. É a taxa de aumento do preço da tarifa de energia elétrica em um determinado período.

A inflação é causada por alto custos na produção de produtos, serviços relacionados a matérias-primas, mão-de obra, impostos entre outros fatores.

Referente a Inflação Energética, a inflação afeta diretamente o valor da fatura de energia paga mensalmente a distribuidora de energia. Dessa maneira, mesmo que a demanda de uso mantenha-se a mesma ao longo de todos os meses, constata-se o aumento do valor da fatura devido a inflação energética.

As Unidades Consumidoras de energia elétrica, tais como residências, condomínios, comércio, empresas entre outras, percebem uma mudança significativa na fatura de energia elétrica, ainda que o custo não tenha sido alterado, fazendo com que o orçamento mensal fique comprometido.

A busca por meios alternativos para os consumidores físicos como jurídicos se protegerem da Inflação Energética tornou-se a melhor opção.

Sendo assim, um dos motivos para investir em energia solar é o seu enorme potencial de energia sustentável. Por isso, os consumidores estão optando por soluções sustentáveis e produtos ecologicamente corretos.

O investimento na instalação de um Sistema Solar Fotovoltaico permite uma redução de até 95% na conta de luz. Devido a isso, a economia proporcionada é suficiente não só pagar a sua aquisição e instalação, mas também para gerar rentabilidade por muito tempo, pois a vida útil dos painéis solares garantido pelos fabricantes é de 25 a 30 anos.

Pesquisas realizadas comprovam que a vida útil de um painel solar pode chegar até 40 anos.

5. Geração Distribuída

Greener - 2024

Estudo Estratégico referente ao 1º semestre de 2024 / Geração Distribuída / Mercado Fotovoltaico

Agosto 2024

Links:

Estudo Estratégico Geração Distribuída 2024 1º semestre de 2024

https://www.greener.com.br/estudo/estudo-estrategico-geracao-distribuida-1o-semestre-de-2024/

Estudo Estratégico Grandes Usinas Solares 2024

https://www.greener.com.br/estudo/estudo-estrategico-grandes-usinas-solares_2024/

Estudo Estrtégico: Geração Distribuída Dados 2023 Lançamento Fev. 2024

https://www.greener.com.br/estudo/estudo-estrategico-geracao-distribuida-2024/

1. Brasil bateu o recorde semestral de importação, com 10,7 GWp de módulos FV no 1º semestre de 2024, aumento de 30% em comparação com 1º semestre de 2023. Setenta porcento (70%) foi destinado à Geração Distribuída (GD).

2. Classe residencial volta a crescer em 2024. Preços mais baixos, queda na taxa de juros e retomada gradual do interesse do consumidor foram alguns dos motivos para a retomada do mercado residencial de GD.

3. 99,6% das cidades brasileiras contam com pelo menos um sistema FV instalado de GD.

4. Financiamento apoiou 51% das vendas, possivelmente impulsionado pela redução das taxas de juros e menor restrição ao crédito pelos bancos.

5. Preços de sistemas FV para clientes residenciais e comerciais de pequeno porte registraram queda de 6% em junho de 2024 comparados a janeiro de 2024. Redução do preço dos módulos foi principal fator que contribuiu para essa variação.

6.Retorno do investimento em sistemas FV apresentou melhora, com redução de 10% do payback para as instalações locais residenciais em comparação a janeiro de 2024, sendo impulsionado pela queda do preço dos sistemas FV.

Valorização dos Custos e Benefícios da GD

Encontro de contas: diretrizes publicadas pelo CNPE

A Lei nº 14.300/2022 estabeleceu que o Conselho Nacional de Política Energética (CNPE) deveria definir as diretrizes para a valoração dos custos e dos benefícios da Microgeração e Minigeração Distribuída (MMGD) até julho/2022. A partir daí, a Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) poderia estabelecer o cálculo. Somente em 7 de maio de 2024 a Resolução nº 02/2024 do CNPE foi publicada com as diretrizes, recomendando que a ANEEL considere no cálculo:

. Os impactos na rede de distribuição e transmissão;

. Os custos operacionais das distribuidoras;

. Qualidade do suprimento de energia elétrica;

. Os efeitos nos encargos setoriais;

. A transparência sobre as especificidades das redes;

. Os efeitos relativos à simultaneidade, sazonalidade e respectivos horários de injeção e consumo;

As diferenças de efeitos entre a geração próxima à carga e a geração remota;

. Os efeitos da exposição involuntária e sobrecontratação das distribuidoras;

. A garantia de que não haverá duplicidade na contabilização de custos e benefícios.

Próximos Passos:

Com as diretrizes do CNPE, o momento é de aguardar a Agência definir e publicar os valores a serem aplicados, trazendo mais segurança ao setor.

Modalidades de Transição da Lei 14.300/2022

Item

GD I

Conexões existentes ou solicitadas até 7 de janeiro de 2023

(art. 26 da Lei 14.300/2022)

Situação: Permanecem nas regras antigas, compensando todas as componentes tarifárias até 2045 (Direito Adquirido).

GD II

Conexões protocoladas após 7 de janeiro de 2023 que se enquadram como:

• Autoconsumo local ou remoto inferior a 500 kW;

• Geração compartilhada até 500 kW (em que um único beneficiário não detenha 25% ou mais da participação do excedente);

• Empreendimentos de Múltiplas Unidades

Consumidoras (EMUCs)

Situação: Não compensação gradativa e escalonada da TUSD Fio B iniciando em 15% no ano de 2023 até 90% em 2028 ou 2030*. Após o período de transição, as unidades ficarão sujeitas às regras tarifárias estabelecidas pela ANEEL.

*As unidades que protocolarem a solicitação de acesso entre o 13º e o 18º mês a partir da publicação da Lei permanecem nessa regra até 2030.

GD III

Conexões protocoladas após 7 de janeiro de 2023 que se enquadram como:

• Autoconsumo remoto acima de 500 kW;

• Geração compartilhada acima de 500 kW (em que um único titular detenha 25% ou mais de participação do excedente)

(§ 1º do art. 27 da Lei 14.300/2022).

Situação: Não compensação, desde 2023 até o ano de 2028 ou 2030*, de:

• 100% TUSD Fio B +

• 40% TUSD Fio A +

• 100% TUSD P&D +

• 100% TE P&D +

• 100% TUSD TFSEE

*As unidades que protocolarem a solicitação de acesso entre o 13º e o 18º mês a partir da publicaçãoda Lei permanecem nessa regra até 2030.

Fabricação

PREÇO DOS INSUMOS

Polissilício

O preço do polissilício atinge seu nível mais baixo desde o começo do ano de 2024. Queda de 40% do preço do polissilício N-Type entre janeiro e junho de 2024.

Os fatores que contribuíram para essa queda foram uma aceleração da oferta em relação a demanda do mercado

Em Junho de 2024 o Market Share na China da tecnologia N-type foi de 64%.

Células P-type possuem tecnologia de construção mais antiga e podem perder eficiência ao longo do tempo devido à degradação. Já células N-type são mais avançadas tecnologicamente, apresentam maior eficiência e são mais duráveis quando comparadas às células P-type.

Fonte: Bernreuter Research, 2024; EnergyTrend, 2024 (Adaptado). Greener, 2024

Aço

O preço do aço teve uma queda de 13% em relação a janeiro de 2024

(545 USD/t), atingindo 473 USD/t em julho de 2024.

Leve aumento na produção do aço na China junto a um crescimento abaixo do esperado no mercado imobiliário tem contribuído para a desvalorização do aço. Tendência de estabilidade de preços em 2024.

O preço do aço impacta o custo da fabricação de estruturas de fixação, especialmente para as usinas fotovoltaicas de solo.

Fonte: Trading Economics, 2024 (Adaptado)

MÓDULOS FOTOVOLTAICOS

Volume Importado: GD e GC*

10,7 GW nacionalizados durante o 1º semestre de 2024. Maior volume importado registrado em um semestre.

Dos 10,7 GW nacionalizados, 7,5 GW (70%) destinou-se ao mercado de GD, representando um aumento de 5 p.p em relação ao ano de 2023. Em contrapartida, 3,2 GW (30%) foi destinado ao mercado de GC.

1º trim. 2024 registrou 5,6 GW, o maior volume trimestral histórico, com um aumento de 59% frente ao 1º trim. de 2023, que apresentou queda no volume importado.

Fonte: Greener, 2024. *Geração Distribuída (GD) e Geração Centralizada (GC)

TOP 10 - MÓDULOS FOTOVOLTAICOS

Volumes Importados [MWp] – 1º Semestre de 2024*

As top 10 marcas foram responsáveis por 68% do volume total importado no 1º semestre de 2024. Total de 99 marcas forneceram módulos para o Brasil em 2024.

Jinko 1.340

JA Solar 1.217

Trina 1.070

Canadian 844

Astronergy 742

TSUN 640

Sunova 450

DAH Solar 402

Risen 398

Osda 331

Fonte: Greener, 2024. Fonte: Greener, 2024. *volumes em análise, podem ser alterados.

Preços

Preço dos Kits + Preço de Serviços = Preço do Sistema

O preço médio do sistema fotovoltaico por porte é obtido por meio da análise de preços fornecidos por milhares de integradores que respondem às Pesquisas GD realizadas semestralmente pela Greener.

O preço médio dos kits é obtido por meio do mapeamento de preços e pesquisa com os distribuidores.

O preço médio do serviço de integração é a diferença entre o preço do sistema FV e o preço do kit, e representa a prestação de serviço do integrador.

*Kit é composto por: Módulos FV + Inversor + Sistema de Montagem + Sistema de Cabeamento + Sistema de Proteção

Fonte: Greener, 2024.

PREÇOS DOS SISTEMAS FV

Redução média de 6% nos preços para sistemas de até 75kWp instalados em telhados em comparação a janeiro de 2024 e uma queda de 15% para sistemas acima de 150kWp. A diminuição no custo dos módulos foi um dos principais fatores que contribuíram para essa redução.

Fonte: Greener, 2024

PREÇOS DOS KITS* FOTOVOLTAICOS

Redução média de 16% no preço dos kits fotovoltaicos de até 75kWp e uma queda de 19% nos kits acima de 75kWp até 5MWp, em comparação a janeiro de 2024.

Fonte: Greener, 2024. *Considerando kits com estrutura em telhado.

PREÇOS DOS SERVIÇOS DE INTEGRAÇÃO

O preço médio dos serviços de integração em micro GD apresentou uma recuperação em relação a janeiro de 2024, embora ainda esteja abaixo dos valores praticados em 2022 e 2023.

No caso da mini GD, os preços médios dos serviços de integração se estabilizaram para sistemas de até 300kWp, enquanto para sistemas a partir de 500kWp houve uma queda de 14% em comparação com janeiro de 2024.

Fonte: Greener, 2024

EVOLUÇÃO DOS PREÇOS DE SISTEMAS FV

Sistema residencial (4 kWp) em R$/Wp

Houve uma redução de 8% no preço final dos sistemas de 4kWp, com o custo médio em junho de 2024 chegando a aproximadamente R$ 11.700, em comparação com os R$ 12.680 registrados em janeiro de 2024.

Participação (%) dos serviços de integração apresentou leve aumento em relação aos anos anteriores, sendo cerca de 42% do custo do sistema FV de 4kWp.

Fonte: Greener, 2024

EVOLUÇÃO DOS PREÇOS DE SISTEMAS FV

Sistema residencial (4 kWp) em R$/Wp

2,93 R$/Wp é a média nacional do preço do sistema de 4kWp em junho de 2024.

Regiões Sul e Sudeste apresentam preços médios mais competitivos em relação às demais regiões.

Norte: 3,03 R$/Wp

Nordeste: 2,96 R$/Wp

Centro-Oeste: 3,13 R$/Wp

Sudeste: 2,80/Wp

Sul: 2.89 R$/Wp

EVOLUÇÃO DOS PREÇOS DE SISTEMAS FV

Sistema comercial (50 kWp) em R$/Wp

Houve uma redução de 8% no preço final dos sistemas de 50kWp, com o custo médio em junho de 2024 chegando a aproximadamente R$ 112.500, em comparação com os R$ 122.500 registrados em janeiro de 2024.

Participação (%) dos serviços de integração apresentou leve aumento em relação aos anos anteriores, sendo cerca de 37% do custo do sistema FV de 50kWp.

Fonte: Greener, 2024.

EVOLUÇÃO DOS PREÇOS DE SISTEMAS FV

Sistema comercial sobre telhado (1 MWp) em R$/Wp

Houve uma redução de 18% no preço final dos sistemas de 1MWp, com o custo médio em junho de 2024 chegando a aproximadamente R$ 2,22 milhões, em comparação com os R$ 2,70 milhões registrados em janeiro de 2024.

Fonte: Greener, 2024.

PAYBACK MÉDIO POR ESTADO

Premissas

• Foram analisados os cenários de GD II em junho de 2023 até junho de 2024, considerando apenas as mudanças de tempo de obra, início da operação, reajustes tarifários e preço de equipamentos.

• O payback é calculado para os portes 4 kWp, 50 kWp e 300 kWp com as seguintes premissas:

4kWp (Baixa Tensão)

Valor dos sistemas em junho/2023 de

3,68 R$/Wp, em janeiro/2024 de 3,17

R$/Wp e em junho/2024 de 2,93 R$/Wp. O cálculo leva em consideração a produtividade média, astarifas*, um PR de 75% e fator desimultaneidade de 30%.

*UC Trifásica

50 kWp (Baixa Tensão)

Valor dos sistemas em junho/2023 de 2,84 R$/Wp, em janeiro/2024 de 2,45 R$/Wp e em junho/2024 de 2,24

R$/Wp. O cálculo leva em consideração a produtividade média, as tarifas*, um PR de 75% e fator de simultaneidade de 70%.

*UC Trifásica

300 kWp* (Média Tensão)

Valor dos sistemas em junho/2023 de

2,94 R$/Wp, em janeiro/2024 de 2,58

R$/Wp e em junho/2024 de 2,25

R$/Wp. O cálculo leva em consideração a produtividade média, astarifas, um PR de 75% e fator de simultaneidade de 50%.

*Potência menor que a demanda de carga contratada. Não paga TUSDg.

PAYBACK MÉDIO POR ESTADO (em anos)

Residencial (4 kWp) – Baixa Tensão

GD II em junho de 2023: 3,9

GD II em janeiro de 2024: 3,4

GD II em junho de 2024: 3,0

O cenário de melhora no payback do investimento no 1° semestre de 2024, com redução de 10,0% do payback em relação a janeiro de 2024 e 22,5% de redução quando comparado a junho de 2023, considerando as condições e premissas simuladas, sendo a queda do CAPEX o principal fator para essa melhora.

Valores diferentes do Estudo GD lançado em março de 2024 devido a algumas mudanças nas premissas que foram simuladas.

PAYBACK MÉDIO POR ESTADO (em anos)

Comercial (50 kWp) – Baixa Tensão

GD II em junho de 2023: 2,5

GD II em janeiro de 2024: 2,2

GD II em junho de 2024: 2,0

O cenário de melhora no payback do investimento no 1° semestre de 2024, com redução de 8,9% do payback em relação a janeiro de 2024 e 20,2% de redução quando comparado a junho de 2023, considerando as condições e premissas simuladas, sendo a queda do CAPEX o principal fator para essa melhora.

Valores diferentes do Estudo GD lançado em março de 2024 devido a algumas mudanças nas premissas que foram simuladas.

PAYBACK MÉDIO POR ESTADO (em anos)

Industrial (300 kWp) – Média Tensão

GD II em junho de 2023: 4,7

GD II em janeiro de 2024: 4,0

GD II em junho de 2024: 3,4

O cenário de melhora no payback do investimento no 1° semestre de 2024, com redução de 14,9% do payback em relação a janeiro de 2024 e 26,3% de redução quando comparado a junho de 2023, considerando as condições e premissas simuladas, sendo a queda do CAPEX o principal fator para essa melhora.

Valores diferentes do Estudo GD lançado em março de 2024 devido a algumas mudanças nas premissas que foram simuladas.

Consumo de GD

EVOLUÇÃO DA GD

Adesão e recebimento de créditos (milhões)

2,7 milhões de sistemas FV conectados à rede até junho de 2024 no Brasil. Além disso, quase 4 milhões de UCs são recebedoras de crédito.

. Após a desaceleração de instalações durante o 1º semestre de 2023, observa-se uma recuperação do mercado a partir desse período e um crescimento em patamares elevados comparado com o período anterior a 2022.

GD POR ESTADO

Municípios com e sem Geração Distribuída

99,6% das cidades brasileiras até junho de 2024 contam com pelo menos um sistema fotovoltaico na GD.

Número de municípios por UF sem GD*

Amazonas: 11

Piauí: 3

Santa Catarina: 2

Roraima: 1

Amapá: 1

Acre: 1

Pará: 1

Fonte: ANEEL, 2024; Greener, 2024. * até Junho de 2024

EVOLUÇÃO DA GD

Potência adicionada e acumulada (MW) por semestre

30 GW de potência instalada até junho de 2024 no Brasil.

O 1º semestre apresentou recuperação em relação ao semestre anterior, com crescimento de 22%, embora tenha sido um volume 21% inferior ao mesmo período de 2023*.

Fonte: ANEEL, 2024; Greener, *até Junho de 2024. * A potência adicionada em um semestre não reflete, necessariamente, as vendas no mesmo semestre.

PERFIL DE CONSUMO DA GD

Representatividade (%) da potência adicionada anual e classe de consumo

Após uma queda na representatividade da potência adicionada em 2023, a classe residencial voltou a se destacar em 2024.

Preços mais baixos, queda na taxa de juros e a retomada gradual do interesse do consumidor foram alguns dos motivos para a retomada do mercado residencial de GD em 2024.

Fonte: ANEEL, 2024; Greener, 2024 (até Junho de 2024).

GD POR ESTADO EM 2024

Potência adicionada (MW) e investimento estimado

Potência adicionada em 2024* (MW)

R$ 11 bilhões foram investidos em GD Solar no 1º semestre de 2024.

Sudeste lidera entre as regiões, concentrando cerca de 1/3 dos investimentos feitos em 2024.

TOP 10 Estados em 2024

UF Potência Adicionada (MW) Investimento Estimado (R$ bilhões)

SP 677 1,98

PR 397 1,16

MT 374 1,09

MG 354 1,03

MS 248 0,72

GO 231 0,67

RS 227 0,66

PA 181 0,53

CE 151 0,44

RJ 138 0,40

Fonte: ANEEL, 2024 (Adaptado); Greener, 2024 (até Junho de 2024).

GD POR POTÊNCIA

Representatividade da potência adicionada em cada ano

Empreendimentos com potência superior a 75 kW (minigeração) correspondem a cerca de 21% da potência adicionada em 2024, representando um aumento percentual em relação aos 3 anos anteriores.

Este aumento era esperado, conforme apontado em nosso (Greener) mais recente Estudo Estratégico de GD Remota, que mapeou quase 5 GW de novas conexões de projetos de grande porte direcionados aos modelos de autoconsumo remoto e geração compartilhada entre 2024* e 2025.

Fonte: ANEEL, 2024 (Adaptado); Greener, 2024 (até Junho de 2024).

MINI GD POR ESTADO

Potência adicionada das mini usinas GD (> 75 kW)

Potência adicionada em 2024* (MW)

Apesar das dificuldades com a inversão de fluxo, Minas Gerais continua sendo o estado líder em adições de empreendimentos de mini GD em 2024, representando 20% do total no Brasil.

A representatividade da minigeração vem crescendo desde 2019, em especial, empreendimentos acima de 500 kW.

Fonte: ANEEL, 2024 (Adaptado); Greener, 2024. (até Junho de 2024)

TOP 10 CIDADES

Potência adicionada (MW) em mini GD em 2024*

As Top 10 cidades representam cerca de 14% do total da potência adicionada em mini GD no Brasil em 2024.

Apesar da maioria das cidades do ranking serem da região Centro-Oeste, foi a região Sudeste que mais adicionou potência em mini GD em 2024.

Cuiabá (MT): 22,9

Cassilancia (MS): 12,6

Lorena (SP): 12

Paranavaí (PR): 11,1

Campo Grande (MS): 10,7

Nova Ubiratã (MT): 10,6

Paranaíba (MS): 10,4

Mineiros (GO): 10

Matupá (MT): 9,9

São Romão (MG); 8,25

Fonte: ANEEL, 2024 (Adaptado); Greener, 2024. (*até Junho de 2024).

5. Geração Distribuída de Energia (GD)/Micro e Minigeração Distribuída (MMD) / REN482/2012 - REN687/2015

Geração Distribuída de energia: denomina a energia elétrica gerada no local de consumo ou próximo a ele sendo válida para diversas fontes de energias renováveis, tais como a Energia Solar, Energia Eólica e Hídrica.

Na geração solar distribuída (GD), os painéis solares são instalados na própria unidade consumidora (UC) ou em pontos próximos.

5.1. Microgeração e Minigeração de energia (MMGD)

Micro e Minigeração de energia se referem ao valor da potência na autogeração de energia solar.

De acordo com as regras vigentes da Geração Distribuída (GD), os geradores solares instalados foram definidos como:

Microgeração: potência instalada menor ou igual a 75 kW (quilowatts).

Minigeração: potência instalada menor ou igual a 75 kW (quilowatts) e menor ou igual à 5 MW (megawatts).

5.2. REN482- Resolução Normativa Nr. 482/2012

Entende-se como Geração Distribuída aquela que é descentralizada, ou seja, realizadas por geradores na mesma Unidade Consumidora (UC) ou próximo dela, conectados à rede elétrica pública.

A Resolução 482/2012 da ANEEL definiu o prazo de até 36 meses para utilização dos créditos.

O mercado de energia solar distribuída no Brasil iniciou no ano de 2012. Desde 17 de abril de 2012, quando entrou em vigor a Resolução Normativa ANEEL nº 482/2012. A partir de então, pessoas físicas (CPF) e jurídicas (CNPJ) foram autorizadas a instalar micro e minigeradores para gerar sua própria energia elétrica para atendimento da demanda de consumo.

Ela foi responsável por criar as regras da geração distribuída (GD) é considerada como um marco legal da energia solar.

A REN 482/2012 estabeleceu as regras que permitem que o consumidor injete a energia excedente do sistema solar fotovoltaico na rede elétrica e seja compensado pela distribuidora por meio de créditos, gerando economia na conta de luz.

A partir dessa resolução, a geração de energia solar passou a tornar-se viável para os consumidores, os quais podiam conectar o sistema à rede de distribuição e gerar créditos solares a partir do excedente de energia. Esses créditos são compensados e, reduzem o valor das tarifas de energia em até 95%.

Na geração solar distribuída (GD), os painéis solares são instalados na própria unidade consumidora (UC) ou em pontos próximos.

5. Geração Distribuída de Energia (GD) / Micro e Minigeração Distribuída (MMD) / REN482/2012 - REN687/2015

Lei 14.300/2022

5.1. Geração Distribuída de energia: denomina a energia elétrica gerada no local de consumo ou próximo a ele sendo válida para diversas fontes de energias renováveis, tais como a Energia Solar, Energia Eólica e Hídrica.

Na geração solar distribuída (GD), os painéis solares são instalados na própria unidade consumidora (UC) ou em pontos próximos.

5.2. REN482/2012- Resolução Normativa Nr. 482/2012

O mercado de energia solar distribuída no Brasil iniciou no ano de 2012. Desde 17 de abril de 2012, quando entrou em vigor a Resolução Normativa ANEEL nº 482/2012. A partir de então, pessoas físicas (CPF) e jurídicas (CNPJ) foram autorizadas a instalar micro e minigeradores de energia distribuída para gerar sua própria energia elétrica para atendimento da demanda de consumo.

Ela foi responsável por criar as regras da geração distribuída (GD) é considerada como um marco legal da energia solar.

A REN 482/2012 estabeleceu as regras que permitem que o consumidor injete a energia excedente do sistema solar fotovoltaico na rede elétrica de distribuição e seja compensado pela distribuidora por meio de créditos a partir do excedente de energia, gerando economia na conta de luz em até 95%.

A Resolução 482/2012 da ANEEL definiu o prazo de até 36 meses para utilização dos créditos.

Na geração solar distribuída (GD), os painéis solares são instalados na própria unidade consumidora (UC) ou em pontos próximos.

Microgeração de Energia Distribuída: sistemas de geração de energia renovável ou cogeração qualificada conectados à rede com potência até 75 kW.

Minigeração de Energia Distribuída: sistemas de geração de energia renovável ou cogeração qualificada conectados à rede com potência superior a 75 kW e inferior a 5 MW.

5.3. REN 687/2015 - Resolução Normativa Nr. 687/20215 (atualização da REN 482/2012)

A Resolução Normativa 687/2015 criou três modalidades de geração distribuída:

A geração compartilhada, múltiplas e as de autoconsumo remoto.

A geração compartilhada é quando mais de um consumidor, dentro de uma área de concessão, utiliza a energia solar por meio de um consórcio ou cooperativa.

Na geração feita por múltiplas unidades consumidoras (UC's) a energia elétrica é utilizada de maneira individualizada pelas unidades consumidoras (UC's), mas administrada pelo condomínio ou por uma administradora local.

O autoconsumo remoto caracteriza-se quando a unidade consumidora (UC) que gera a energia solar fica em um local diferente da unidade que vai consumir a energia, desde que estejam em uma mesma área de distribuição.

Com a criação dessas três modalidades deu início ao crescimento do número dos consumidores da geração distribuída, colaborando para o rápido crescimento do mercado de energia solar no Brasil.

5.4. Lei 14.300/2022 - Marco Legal da Geração Distribuída.

O mercado de energia solar do Brasil é regulamentado através do Marco Legal de Geração Distribuída estabelecido pela Lei 14.300/2022 de 6 de janeiro de 2022.

A aprovação do Marco Legal não revogou a REN482/2012 por esta ser uma resolução normativa e não uma lei.

A lei é um instrumento hierárquico superior a uma resolução normativa. Desta maneira fica revogado qualquer elemento da REN482 /2012 que contrarie as disposições da Lei 14.300/2022.

O principal ponto da Lei 14.300/2022 é a mudança do sistema de crédito de energia. Isto é, como será o tratamento dado excedente de energia que é injetada na rede da distribuidora, e como isso retorna para o cliente em forma de desconto na conta de luz.

(Portal Solar)

6. Geração Centralizada

Geração Centralizada (GC)

O segmento de geração centralizada (GC) iniciou a operação em 2014. Devido ao tempo para a construção das usinas, A geração centralizada começou a operar em 2017.

Na geração centralizada (GC), a energia que é enviada aos centros urbanos por redes de transmissão e entregue as unidades consumidoras (UC) por meio das Distribuidoras de energia.

O Brasil possui uma capacidade instalada de cerca de 12,2 GW em Usinas Solares de grande porte.

Desde 2012 os empreendimentos fotovoltaicos trouxeram para o país cerca de R$ 54,3 bilhões de novos investimentos e mais de 366,6 mil empregos acumulados, além de uma arrecadação superior a R$ 18,2 bilhões aos cofres públicos.

Foram gerados cerca de 1,1 milhão de empregos somando-se a Geração Distribuída e Centralizada.

Geração Centralizada (GC) - Capacidade instalada:

A Geração Centralizada (GC) soma 10,68 GW de capacidade instalada referentes a Usinas outorgadas ao mercado regulado e o mercado livre de energia.

Ranking Nacional:

1. Minas Gerais (MG) - 3,5 GW

2. Bahia (BA) - 2,0 GW

3. Piauí (PI) - 1,4 GW

4. Ceará (CE) - 8,10 GW

5. Rio Grande do Norte (RN) - 463 MW

7. Geração Compartilhada

Resolução Normativa REN 687/2015 e Lei 14.300/2022

7.1. Resolução Normativa REN 687/2015

Criada em 2015, a Geração Compartilhada consiste em uma das modalidades da Geração Distribuída (GD), criada pela ANEEL na Resolução Normativa 687/2015 (*) que torna possível o compartilhamento de energia de mini ou microgeração entre dois ou mais consumidores (CPF e/ou CNPJ), por meio de consórcio ou cooperativas com a condição de todos os participantes estarem na mesma área e concessão (mesma rede da Distribuidora de energia).

(*) Ver artigo 2o, inciso VII, da Resolução Normativa 687 de 24 de novembro de 2015, a qual adota as definições de geração compartilhada.

Modalidades de Geração Distribuída;

. Geração junto à carga;

. Geração Compartilhada;

. Autoconsumo remoto;

. Empreendimento com Múltiplas Unidade Consumidoras (EMUC) também chamado de Geração de Condomínio.

O EMCU é uma modalidade de compensação local em que a Central Geradora deve estar junto à carga, ou seja, no mesmo local do Condomínio.

A Geração Compartilhada tornou-se um marco para milhares de consumidores, tanto pessoas físicas e jurídicas interessados na autoprodução de energia elétrica através da utilização de fontes renováveis de energia que garantem a economia e sustentabilidade.

Vantagens da Geração de Energia Solar Compartilhada

. Segurança

Evita surpresas no valor gasto pelo consumo, portanto, seus equipamentos têm maior durabilidade e são mais econômicos.

. Economia

Apesar de ser um investimento a longo prazo, ela garante um retorno financeiro, sendo pago com o tempo pela própria vida útil (25 anos) do sistema de energia.

. Redução de perdas

A Geração Compartilhada viabiliza um sistema de créditos energéticos com a Concessionária local que contribui para que os custos com materiais e mão de obra sejam compartilhados. Ou seja, através do compartilhamento, haverá menos despesas na distribuição de energia para cada consumidor.

. Diminuição dos impactos ambientais

A Geração Compartilhada contribui para a preservação do meio ambiente. Além da economia a produção de energia é de forma limpa e inesgotável.

7.2. Lei 14.300/22

A Lei 14.300/2022 regulamentada pela REN 1000/21 trouxe novos modelos para a reunião de consumidores.

1. Consórcio

2. Consórcio de Consumidores;

3. Cooperativa;

3. Condomínio Civil Voluntário;

4. Condomínio Edilício;

5. Qualquer outra forma de Associação Civil.

A inclusão de novas possibilidades de Geração Compartilhada está indicada no Artigo 1o, inciso X da lei:

Artigo 1o: Para fins e efeitos desta Lei, são adotadas as seguintes definições:

X - Geração Compartilhada: modalidade caracterizada pela reunião de consumidores, por meio de consórcio, cooperativa, condomínio civil voluntário ou edilício ou edifício ou qualquer outra forma de Associação Civil, instituída para esse fim, composta por pessoas físicas (PF) ou jurídicas (PJ) que possuam unidade consumidora com microgeração ou minigeração distribuída, com atendimento de todas as unidades consumidoras pela mesma distribuidora;

Consórcio:

É a reunião de no mínimo duas pessoas jurídicas.

Constituição: As empresas participantes terão um Contrato Social que deve ser registrado na Junta Comercial, no estado em que estão localizadas.

Legislação: De acordo com a Lei das Sociedades Autônomas conforme a Lei 6.404/76.

Consórcio de consumidores:

A Lei 14.300/22 inclui o chamado Consórcio de Consumidores, conforme inciso III do seu Artigo 1o

III - Consórcio de consumidores de energia elétrica:

Reunião de pessoas físicas ou jurídicas consumidoras de energia elétrica instituída para a geração de energia elétrica destinada a consumo próprio, com atendimento de todas as unidades consumidoras pela mesma Distribuidora.

Surgiu uma controvérsia na qual se discute se a lei teria criado um novo tipo de consórcio, permitindo também a reunião de pessoas físicas (PF) para a constituição do instituto.

Situação atual:

Aguardando a manifestação e regulação do instituto pelo Departamento Nacional de Registro Empresarial e Integração (DREI) sobre a figura do Consórcio de consumidores de energia elétrica.

Cooperativa:

É composta, no mínimo por 20 pessoas físicas (PF) e eventualmente jurídicas (PJ).

Constituição: É constituído por deliberação constante na Ata de Constituição ou Instrumento Público de Constituição e, de acordo com a Lei das Cooperativas, deve ser registrada na Junta Comercial.

Legislação: de acordo com a Lei das Cooperativas 5.764/71.

Condomínio Civil Voluntário:

É formado quando mais de uma pessoa tem o exercício da propriedade sobre determinado bem (coproprietário), ou seja, as partes concordam em compartilhar a propriedade de um certo bem, tal como compra de um terreno. O integrante tem o exercício integral de seu direito de propriedade na relação com terceiros, mas na relação com os demais condôminos, o exercício é autolimitado a sua cota.

Constituição: Por contrato entre as partes podendo ser composto tanto por pessoas físicas (PF) quanto pessoas jurídicas (PJ).

A sua administração é realizada pela escolha por meio de maioria absoluta, podendo ser escolhido um dos condôminos ou por uma pessoa física (PF) ou jurídica (PJ) não pertencente ao condomínio através de um mandado legal, representando o interesse de todos os condôminos.

O Condomínio Civil Voluntário não é permanente, sendo a sua duração de acordo com a vontade dos condôminos. O prazo máximo que as partes podem firmar a indivisão é de 5 (cinco anos).

Esse prazo pode ser prorrogado (ilimitado), através de acordo entre as partes envolvidas.

A inclusão de novos integrantes pode ser realizada através sde um Termo Aditivo Contratual.

Legislação: De acordo com o Código Civil, Lei 10.406/02.

Esse modelo se encaixa bem quando investidores desejam se reunir, por exemplo, para a compra de uma Usina Solar Fotovoltaica.

Condomínio Edilício:

Edifício formado pela Área exclusivamente autônoma e pela área comum. A Área exclusiva/autônoma é uma fração real com apartamentos, salas, casas em vilas particulares ou abrigo para veículos. Já a Área comum é uma fração ideal para o solo, a estrutura, telhado, rede geral de esgoto, gás e eletricidade.

É uma modalidade de compensação remota na qual a Central Geradora pode estar em local diferente do Condomínio.

A sua administração ocorre por meio da eleição do síndico. É prevista a realização anual de assembléioa geral ordinária, ato de instituição, convenção condominal, eleição do administrador, prestação de contas, etc.

A adesão de novos propietários é automática.

Constituição: Convenção de Condomínio que deve ser registrada no Cartório de Registro de Imóveis e pode ser composto por pessoas físicas (PF) e, também jurídicas (PJ).

Associação Civil:

Consiste na união de pessoas que se organizam sem fins econômicos. Pode ser constituído tanto por pessoas físicas (PF) como jurídicas (PJ), devendo existir para a sua constituição, no mínimo, duas pessoas.

Constituição: Através da Assembleia de Constituição em que será escolhido o nome da associação, indicada a localização da sede e aprovado o seu Estatuto Social. O seu registro deve ser realizado no Cartório de Registro de Pessoas Jurídicas.

Legislação: De acordo com o Código Civil, 10.406/2.

A entrada é realizado através de Termo de Adesão e a saída por Termo de Saída.

Dentre todos os modelos a associação é o mais flexível, constituição mais simples tanto por CPF como por CNPJ.

ANNEL - NT 41

A NT 41 no item III.2 - Formas de associação para Geração Compartilhada estabelece que as formas associativas da Lei 14.300/22 devem respeitar a proibição de qualquer mecanismo de comercialização de energia entre seus usuários expressa essa proibição na Norma.

A nota informa que a Associação participante da modalidade de Geração Compartilhada deve possuir, necessariamente, um CNPJ, de acordo com os critérios previstos nas legislações vigentes.

Resumo dos Modelos para Geração Compartilhada pela Lei 14.300/22

. Cooperativa (mínimo 20 PFs)

. Consórcio (apenas PJ)

. Consórcio de consumidores (aguardando regulação)

. Condomínio Civil Voluntário (PF e/ou PJ)

. Condomínio Edilício (PF ou PJ)

. Qualquer tipo de Associação civil (PF ou PJ)

O documento firmado entre os participantes que qualquer um desses institutos deve ser apresentado à Distribuidora juntamente com a solicitação de Orçamento de conexão.

Referência: Energês

8. Lei 14.300/2022

Limites de Potência Instalada nos Sistemas de Solar

Fontes Despacháveis e não Despacháveis

Potência Instalada:

A potência instalada é o que define o tamanho de um sistema de geração de energia. Com as novas regras da MMGD o limite de potência máxima para energia solar foi alterado.

As regulações que tratam desse assunto:

Lei 14.300/22 (art.1º) e REN 1.000/21 (Art. 2o e Art. 655-B).

8.1. Limites de potência para Micro e Minigeração Distribuída:

Pela regulação anterior, REN 482/2012 (Resolução Normativa 482/2012 da ANELL Agência Nacional de Energia Elétrica), não havia essa diferenciação, de maneira que o limite máximo de potência para ambos os tipos de fonte era 5 MW (cinco megawatts).

O Marco Legal da Geração Distribuída (Lei 14.300/22) manteve os parâmetros de potência para a microgeração distribuída. Contudo, trouxe mudanças na potência máxima para minigeração distribuída.

. Microgeração até 75 kW.

. Minigeração – Centrais despacháveis >75 kW até 5 kW.

. Minigeração – Centrais despacháveis e fotovoltaica despachável com armazenamento > 75kw até 3 kW.

A alteração da potência está indicada no Art.1º, inciso XI e XIII e Parágrafo Único da Lei 14300/22.

XI – Microgeração distribuída:

Central geradora de energia elétrica, com potência instalada em corrente alternada (CA) menor (setenta e cinco ou igual a 75 kW (setenta e cinco quilowatts) e que utilize cogeração qualificada, conforme regulamentação da Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), ou fontes renováveis de energia elétrica, conectada na rede de distribuição de energia elétrica por meio de Unidade Consumidora;

XIII – Minigeração distribuída:

Central geradora de energia elétrica renovável ou de cogeração qualificada que não se classifica como microgeração distribuída e que possua potência instalada em corrente alternada, maior que 75 kW (setenta e cinco quilowatts) menor ou igual a 5 MW (cinco megawatts) para as fontes despacháveis e menor ou igual a 3 MW (três megawatts) para as fontes não despacháveis, conforme regulamentação da ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica), conectada na rede de distribuição de energia elétrica por meio de instalações de unidades consumidoras;

Parágrafo único:

Para todas as unidades referidas no caput do art. 26 desta Lei, o limite de potência instalada de que trata o inciso XIII do caput deste artigo é de 5 MW (cinco megawatts) até 31 de dezembro de 2045.

Art. 26: Os que protocolarem orçamento de conexão até 07/01/2023 mantém limite de potência de 5 MW (cinco megawatts) até 31 de dezembro de 2045.

Além disso, a lei trouxe um limite de potência diferente para as fontes despacháveis e não despacháveis. É nesse contexto que é importante entender o que são esses conceitos.

8.2. Fontes despacháveis e não despachaveis:

As fontes despacháveis, são aquelas em que é possível controlar a geração de energia, existe a possibilidade de armazenamento em determinados momentos.

Exemplos: fontes hidroelétricas, biomassa, biogás, etc.

A fonte solar fotovoltaica pode ser considerada despachável se possuir um armazenamento de 20% (vinte por cento) da capacidade de geração mensal.

Porém, sua potência ainda fica limitada a 3 MW (três megawatts) para minigeração.

Definição de fontes despacháveis conforme a lei no inciso IX do art.1º:

As hidroelétricas, incluídas aquelas a fio d’agua que possuam viabilidade de controle variável de sua geração de energia, cogeração qualificada biomassa, biogás e fontes de geração fotovoltaica, limitadas nesse caso a 3 MW (três megawatts) de potência instalada com baterias cujos montantes de energia despachada aos consumidores finais apresentam capacidade de modulação de geração por meio de armazenamento de energia em baterias, em quantidade de pelo menos 20% (vinte por cento) da capacidade de geração mensal da central geradora que podem ser despachadas por meio de controlador local ou remoto;

A energia solar pode ser considerada despachável desde que, possua um sistema de baterias que promova o controle de geração e injeção de energia na rede. Porém, o limite de potência instalada neste caso, é limitado a 3 MW (três megawatts).

A fonte solar fotovoltaica consegue atingir a sua viabilidade com um porte menor, não sendo, portanto, essencial que o seu limite de potência seja igual ao das demais fontes.

Já as fontes não despacháveis, são fontes intermitentes, em que não é possível ter controle de geração, ou seja, “ligar e desligar”. A energia é produzida e injetada na rede.

Exemplos: energia eólica e solar fotovoltaica.

Essa alteração se aplica a todos os sistemas?

O Marco Legal trouxe ainda a previsão de uma regra de transição no período de vacância para essa alteração no limite de potência.

Dessa forma a regra anterior (limite máximo de 5 MW para a minigeração de fonte solar fotovoltaica) será mantida para os projetos já existentes ou cujos protocolos de orçamento de conexão (antiga “solicitação de acesso”) sejam realizadas em até 12 meses contados da publicação da lei, ou seja, até de 07/01/2023. Com isso, para esses casos permanece o limite de 5 MW (cinco megawatt) até 31 de dezembro de 2045.

Assim somente os novos projetos que serão protocolados após 07/01/2023, será aplicada essa alteração do limite da potência instalada.

Parâmetros de definição de potência instalada dos sistemas de geração fotovoltaica é definida pelo Art. 2º da REN ANEEL no 1.029/22* como:

XIV - Potência instalada da unidade geradora de UFV:

Potência nominal elétrica, em kW (quilowatt), na saída do inversor, respeitadas as limitações de potência decorrentes dos módulos de controle de potência do inversor ou de outras restrições técnicas.

*Conforme Ofício no 57/2023 - STD/ANEEL.

Portanto, quando se refere à definição de potência para enquadramento dos sistemas em micro ou minigeração trazidos nesta resolução é o menor valor entre a potência nominal do inversor e a potência dos módulos.

Microgeração Distribuída:

Potência instalada (em corrente alternada) menor ou igual a 75 kW (setenta e cinco quilowatts) para todas as fontes.

Minigeração Distribuída:

. Potência instalada (em corrente alternada) maior que 75 kW (quiliwatts) e menor ou igual a 5 MW (cinco megawatts) para fontes despacháveis.

. Potência instalada (em corrente alternada) maior 75 kW (quilowatts) e menor ou igual a 3 MW (três megawatts) para as fontes não despacháveis e fonte despachável de geração fotovoltaica com um sistema de baterias de capacidade mínima prevista pela lei.

Resumo das alterações do limite de potência trazidos na lei:

Microgeração Distribuída:

Potência instalada (em corrente alternada) menor ou igual a 75 kW (setenta e cinco quilowatts) para todas as fontes.

Minigeração Distribuída:

. Potência instalada (em corrente alternada) maior que 75 kW (setenta e cinco quilowatts) e menor ou igual a 5 MW (cinco megawatts) para fontes despacháveis.

. Potência instalada (em corrente alternada) maior que 75 kW (setenta e cinco quilowatts) e menor ou igual a 3 MW (três megawatts) para as fontes não despacháveis e fonte despachável de geração fotovoltaica com um sistema de bateria de capacidade mínima prevista na lei.

(Energês)

9. Lei 14.300/2022 - Direito Adquirido - Custo de Disponibilidade - FIO B - Valor da Tarifa

O principal ponto da Lei 14300 (Marco Legal da Energia Distribuída) sancionada em 07/01/2022 é a mudança do sistema de compensação de crédito de energia. Ou seja, como será o tratamento dado para o excedente de compensação de crédito de energia que é injetado na rede da distribuidora e com isso retorna para o cliente em forma de desconto na conta de luz.

Antes da Lei 14300/2022 todo o consumidor que usasse um Sistema de Energia Solar Fotovoltaica (idem outras fontes renováveis) para pagar a própria energia através conexão à rede da distribuidora local receberiam créditos e pagariam menos na conta de luz.

O valor do crédito dependia da quantidade de energia produzida e injetada na rede para uso da distribuidora, mas funcionava na proporção de 1kW emprestado é igual a 1kW de crédito.

Pela Lei 14300 os créditos passam a ser taxados para cobrir os custos da distribuidora como infraestrutura e investimentos na rede elétrica. Quando o excedente de energia é injetado na rede da concessionária haverá a cobrança da taxa.

9.1. Direito adquirido da Lei 14.300/2022

O Direito Adquirido mantém as regras da compensação total da energia até 31/12/2045 para os consumidores já conectados anteriormente à data de promulgação da Lei 14300 (07/01/2022).

Sistemas de Microgeração (potência instalada menor ou igual a 75 kW) e Minigeração (potência instalada maior que 75 kW e menor ou igual a 5MW) de Geração Distribuída (GD) já existentes que protocolarem solicitação de acesso em até 12 meses após a publicação da lei permanecerão sob a regra de paridade tarifária até 31/12/2045. Essa situação é definida como "Direito Adquirido".

9.2. Perda do Direito Adquirido:

Encerramento Contratual da Unidade Consumidora (UC)

Se um imóvel com Sistema Energia Solar Fotovoltaico com direito adquirido é vendido. Caso o proprietário antigo peça desligamento da Unidade Consumidora (UC), o comprador terá que homologar uma nova Unidade Consumidora e o sistema.

Para manter o Direito Adquirido é necessário manter a UC ativa, Após a venda do imóvel deverá transferir a titularidade para o novo proprietário.

Aumento da potência instalada (somente para a parcela ampliada)

O proprietário de um imóvel com um Sistema de 10 kW decide aumentar para 15 kW. Os 10 kW originais mantém o Direito Adquirido, enquanto os 5 kW adicionais entram na nova regra (Lei 14300).

Irregularidades no Sistema de Medição (desde que atribuíveis ao consumidor)

Ligação irregular (gato)

Aumentar a potência do sistema sem comunicar a concessionária de distribuição.

Resolução Normativa REN 1.059 (2023)

A ANEEL Agência nacional de Energia Elétrica) realizou duas reuniões públicas para definir como seriam as novas regras.

Na primeira reunião muitos entenderam que pela regra da ANEEL as Distribuidoras fariam uma cobrança dupla do Custo de Disponibilidade + Fio B das Unidades Consumidoras (UC) que começassem a consumir a sua energia depois de 07/01/2022, ou seja as novas Unidades Consumidoras não tem o Direito Adquirido.

9.3. Custo de Disponibilidade:

Custo de Disponibilidade é o valor mínimo que se paga para a Concessionária de Energia, ou seja, para que ela leve a energia elétrica até a residência, comércio ou indústria.

9.4. FIO B:

A conta de energia é composta pela Tarifa de Energia (TE) e pela Tarifa de Uso do Sistema de Distribuição (TUSD), ainda tem o adicional da bandeira tarifária, subvenção tarifária, iluminação, contribuição pública.

9.5. Valor da Tarifa:

A Tarifa do Uso do Sistema de distribuição (TUSD) contém diversos componentes tarifários e o FIO B é uma das componentes

A dupla cobrança do Custo de Disponibilidade + FIO B causou muita insegurança, pois a viabilidade do Sistema de Energia Solar Fotovoltaico ficaria em risco.

Esclarecimento:

A Unidade Consumidora (UC) sempre pagará o maior valor entre o Custo de Disponibilidade e o FIO B, o que significa que não haverá dupla cobrança.

As UC que garantiram o Direito Adquirido e ficaram nas regras antigas não terão que pagar o FIO B.

Exemplo:

Supondo que o Sistema de Energia Solar Fotovoltaico começou a gerar energia no mês de Maio/2023 (dentro da nova regra de compensação de energia).

No mês de Junho/2023 a Conta de Energia veio com os seguintes dados:

Energia consumida da rede: 2.000 kWh

Energia injetada na rede 2.100 kWh

Valor da tarifa de energia: R$ 1,00

FIO B: representa 28% da tarifa = R$ 0,28

Taxa do FIO B em 2023: 15%

Valor fixo do FIO B = 15% de R$ 0,28 = R$ 0,04

2.100,00 - 2.000,00 = 100 kWh (crédito) para ser utilizado nos próximos 60 meses.

Pagamento Escalonado

O pagamento escalonado da Tarifa de Uso do Sistema de Distribuição (TUSD Fio B) começa em:

15%, a partir de 2023;

30%, a partir de 2024;

45%, a partir de 2025;

60%, em 2026;

75%, a partir de 2027;

90%, a partir de 2028;

e a partir de 2029 ficará sujeito à tarifa estabelecida pela Aneel.

O crédito deve ser utilizado nos próximos 60 meses, caso deseje.

Cálculo do Valor do FIO B sobre o valor que vai ser compensado (2.000kWh)

Obs.: muitos consumidores pensaram que o FIO B seria cobrado sobre toda a parcela de energia injetada na rede da concessionária.

Na realidade o FIO B será cobrado apenas sobre a energia que foi compensada naquele ciclo de faturamento no momento (mês).

No exemplo não será cobrado o FIO B sobre a parcela de crédito (100kWh). Ele só será cobrado quando for utilizado ou nos próximos 60 meses (prazo para uso dos créditos).

Valor devido do FIO B:

Como a energia compensada é de 2.000 kWh e o valor do FIO B igual a R$ 0,04, temos:

2.000 x R$ 0,04 = R$ 80,00

Custo de Disponibilidade para uma Unidade Bifásica:

R$ 50,00 x R$ 1,00 = R$ 50,00 (Valor da tarifa assumida R$ 1,00)

Na primeira reunião da Regulamentação foi entendido que as Unidades Consumidoras (UC) de Energia Solar Fotovoltaica seriam cobradas em duplicidade, como abaixo indicado.

Custo de Disponibilidade + FIO B = R$ 50,00 + R$ 80,00 = R$ 130,00

Isso impactaria significativamente sobre o retorno do investimento no Sistema de Energia Solar Fotovoltaico. Ocorreu um erro de interpretação.

Sempre deverá ser pago o maior valor (R$) do FIO B e o Custo de Disponibilidade.

De acordo com o indicado neste exemplo:

Valor do Custo de Disponibilidade = R$ 50,00

Valor do FIO B = R$ 80,00

Realizada a comparação devemos aplicá-la para cada próximo ano em 15% (ao ano).

No exemplo acima a taxa do FIO B aumentando em R$ 1,00, ou seja, sempre será pago o valor do FIO B.

Nos primeiros anos o custo do FIO B será menor que o do Custo de Disponibilidade. Deverá ser realizado o cálculo de ambos e comparado ao valor (R$) entre eles.

Vai variar de acordo com o ICMS do local da instalação se não tiver isenção na tarifa de energia.

As Contas de Energia que as UC recebem também estão inclusas:

Taxa de Iluminação Pública: caso o estado onde a UC estiver localizada não tiver isenção na tarifa de energia ela deverá ser paga.

. Outras taxas de cobrança.

10. Silício / Dopagem

10. Silício:

O silício é o sétimo elemento mais abundante no universo. Na crosta terrestre é o segundo elemento mais abundante, constituindo 27,7% da sua composição. Na natureza, ocorre sempre combinado, principalmente na forma de óxidos ou silicatos.

Na crosta terrestre o silício fica apenas atrás do oxigênio.

10.1. Semicondutores:

Os elementos mais utilizados como semicondutores são o silício (Si) e o germânio (Ge), ambos com quatro elétrons em sua camada de valência. O primeiro, por sua vez é o mais difundido por ter melhores propiedades elétricas.

Geralmente eles podem ser usados em diodos, transistores e circuitos.

Principais produtos fabricados por semicondutores: chips, placas fotovoltaicas e lâmpada LED.

Os semicondutores são materiais que aumentam sua condutividade elétrica a partir do aumento da tempetratura ou pelo processo de dopagem. Eles podem ser classificados em dois tipos intrínsecos e extrínsecos.

O silício é um semicondutor intrínseco.

10.1.1. Semicondutor Intrínseco:

Eles são feitos de materiasis puros, isto é, uma estrutura cristalina feita apenas de um elemento que possui quatro elétrons na camada de valência. Os átomos compartilham seus elétrons da camada de valência (banda de valência) por meio de quatro ligações covalentes.

Por serem puros, todos os seus elétrons da banda de valência estão ligados uns aos outros, necessitando de uma certa quantidade de energia, como o aumento de temperatura, para transitarem até a banda de condução.

A banda de condução, por sua vez, refere-se a uma região vazia onde os elétrons podem transitar livremente pelo material, carregando uma corrente elétrica.

10.1.2. Semicondutor Extrínseco:

Quando um semicondutor intrínseco passa pelo processo de dopagem, ele se torna extrínseco. Esse processo diz respeito a adição de outros elementos (impurezas) no cristal. Isso faz com que a condutividade elétrica do material aumente, o que possibilita a passagem de corrente elétrica no material sem a necessidade do aumento de temperatura.

Após esse processo, é possível obter dois tipos de semicondutores extrínsecos:

Tipo N:

Obtido ao adicionar um elemento (impurezas) que possui cinco elétrons na camada de valência (pentavalente) no cristal. Isso faz com que sobre um elétron livre, isto é, sem estar ligado ao outro. Assim, ele pode transitar pela banda de condução. Por isso, a condutividade aumenta a partir da adição de um elétron de carga negativa. (por isso designado com N)

Na dopagem tipo N o fósforo ou arsênico é adicionado ao silício. Ambos possuem cinco elétrons externos cada um, de forma que ficam fora de posição quando entram no reticulo do silício. O quinto eléton não tem a que se ligar, ganhando liberdade de movimento.

Tipo P:

Obtido a partir da dopagem do cristal com um elemento (impureza) de três elétrons na camada de valência (trivalente). Isso resulta em um buraco de carga positiva em uma das quatro ligações dos àtomos do material semicondutor. Por causa disso, um fluxo de elétrons pode ocorrer nesse buraco criado, favorecendo a passagem de uma corrente.

Na dopagem tipo P o boro ou gálio é adicionado ao silício. Ambos possuem três elétrons na camada de valência. Quando são adicionados ao silício criam lacunas, que conduzem corrente e a ausência de um elétron cria uma carga positiva (por isso o nome P)

A parte mais importante de um painel solar são as células fotovoltaicas de silício (Si).

O silício é composto de átomos minusculos que são carregados com elétrons.

A concepção mais comuns de painéis fotovoltaicos utiliza dois tipos diferentes de silício, que serve para criar cargas positivas e negativas.

Para criar uma carga negativa, o silício é carregado com boro, e para criar uma carga positiva, o silício é carregado com fósforo.

Essa combinação cria mais elétrons no silício carregado positivamente e menos elétrons no silício carregado negativamente.

O silício carregado positivamente é unido com o silício carregado negativamente, Isso permite a célula de silício reagir com o sol produzindo corrente elétrica.

11. Efeito Fotovoltaico

O efeito fotovoltaico foi descoberta pelo físico francês Alexandre Edmond Becquerel em 1839 aos 19 anos.

A primeira célula fotovoltaica foi criada em 1883 por Charles Fritts que cobriu o selênio semicondutor com uma fina camada de ouro.

Descobriu ao perceber que a eletricidade erá emitida seguindo as reações químicas por meio da luz. Assim conduziu a construção da técnica actinometria química, a qual permite a medição de radiações eletromagnéticas pela quantificação do número de fótons incidentes e transmitidos.

O efeito fotovoltaico é a geração de uma corrente elétrica em um material semicondutor (o silício é o mais utilizado) quando exposto a luz (ou de outra fonte).

Esse processo só é possível pela movimentação de elétrons no interior da estrutura desse tipo de material que é utilizado na fabricação do painel solar. O painel solar é composto por diversas células fotovoltaicas fabricadas a partir de materiais semicondutores, como o silício.

A estrutura dos semicondutorers é composta por uma banda de valência e outra de condução separadas por uma lacuna "gap".

A geração ocorre quando os elétrons da banda de valência do semicondutor recebe a incidência de fótons que possuem energia suficiente para que os elétrons consigam saltar o "gap" até a banda de condução, criando a corrente elétrica.

Esse salto ocorre quando a energia do fóton é maior ou igual a energia do "gap", o qual fica no meio entre a máxima da banda de energia de valência e a mímina da banda de condução, ou seja, a diferença elas.

Fótons são as particulas que compõem a luz e podem ser definidos como pequenos "pacotes" que transportam energia contida nas radiações eletromagnéticas.

12. Célula Solar Fotovoltaica

O descobridor da célula fotovoltaica foi o físico francês Alexandre Edmond Becquerel. Em 1839, com apenas 19 anos, ele realizou experimentos no laboratório de seu pai e observou a geração de eletricidade quando dois eletrodos imersos em uma solução ácida eram iluminados. Este fenômeno foi a base para o desenvolvimento das células solares que conhecemos hoje.

Célula fotovoltaica

A célula solar, ou célula fotovoltaica é o dispositivo elétrico responsável por converter a energia da luz do sol diretamente em energia elétrica por meio do efeito fotovoltaico. Para isso, as células fotovoltaicas são produzidas a partir de materiais semicondutores, os quais podem ser de diferentes tipos.

Para a fabricação de placas solares que são vistas nos telhados das casas que utilizam energia solar fotovoltaica, são utilizadas várias células solares interligadas em série.

As placas solares são conhecidas como módulos fotovoltaicos, e o conjunto deles forma o painel solar.

Existem diversos tipos de células fotovoltaicas, que são classificadas pelo material e refinamento usados. Os principais tipos de células fotovoltaicas são produzidos em silício cristalizado, podendo ser monocristalino (mono-Si) ou policristalino (multi-Si).

A maior parte das grandes usinas fotovoltaicas e dos projetos de geração distribuída (GD) instalados em residências, comércio e empresas o Brasil utiliza módulos fotovoltaicos com células de silício cristalino.

O painel monocristalino possui uma maior eficiência, maior durabilidade, requerem menos manutenção ele ocupa menos espaço, sem alterar a quantidade de energia gerada. Além disso, em lugares onde a irradiação solar é um pouco menor, ou seja, lugares nublados ou com pouca luz, estes painéis tendem a funcionar melhor que os painéis policristalinos.

Os painéis monocristalinos são a melhor escolha para instalação em telhados com área reduzida ou em propriedades com espaço mais limitado.

Os painéis policristalinos são mais indicados para instalações em grandes áreas e para clientes que pretendem reduzir o investimento inicial.

Os fabricantes de módulos solares oferecem modelos com diferentes quantidades de células fotovoltaicas, sendo os mais comuns, atualmente, fabricados com 60, 66 e 72 células ou, no caso de módulos solares Half-Cell, com 120, 132 e 144 “meias células”.

Como as células são responsáveis por converter a luz do sol em energia elétrica (chamada energia solar fotovoltaica), quanto mais células um módulo fotovoltaico possuir, mais energia ele será capaz de gerar.

Sistema fotovoltaico

Uma placa solar fotovoltaica é composta por dezenas de células fotovoltaicas ordenadas e conectadas em série.

Apenas, um módulo fotovoltaico não é suficiente para gerar toda a energia consumida em uma casa ou empresa, podendo ser poucas unidades (residências) ou até mesmo dezenas deles (para grandes empresas e indústrias).

A quantidade total de módulos, assim como a dos outros equipamentos do kit de energia solar, irá depender do consumo elétrico que precisa ser atendido e de outros fatores técnicos ligados a cada imóvel e região.

Então, para gerar energia elétrica suficiente, que consiga alimentar toda necessidade de uma residência ou empresa, é necessário combinar esses painéis em um arranjo fotovoltaico e instalar os outros componentes do sistema fotovoltaico.

Dispositivo elétrico responsável por converter a energia da luz solar em energia elétrica por meio do efeito fotovoltaico.

Um conjunto de células solares pode ser conectados em série e em paralelo para formar um painel solar. A conexão em série é feita conectando o polo positivo de uma célula ao polo negativo da próxima célula, o que aumenta a tensão total sem alterar a corrente. Por outro lado, a conexão em paralelo é feita conectando todos os polos positivos juntos e todos os polos negativos juntos, o que aumenta a corrente total sem alterar a tensão.

Produzidas a partir de materiais semicondutores de diferentes tipos.

Os elementos mais utilizados como semicondutores são o silício (Si) e o germânio (Ge), ambos com quatro elétrons em sua camada de valência. O silício, por sua vez, é o mais difundido por ter melhores propriedades elétricas .

O silício é composto de átomos minusculos que são carregados com elétrons.

O silício na crosta terrestre é o segundo elemento mais abundante, constituindo 27,7% da sua composição ficando apenas atrás do oxigênio. Na natureza, ocorre sempre combinado, principalmente na forma de óxidos ou silicatos.

Os semicondutores são materiais que aumentam sua condutividade elétrica a partir do aumento da tempetratura ou pelo processo de dopagem. Eles podem ser classificados em dois tipos intrínseco e extrínseco.

O silício é um semicondutor intrínseco.

Eles são feitos de materias puros, isto é, uma estrutura cristalina feita apenas de um elemento que possui quatro elétrons na camada de valência. Os átomos compartilham seus elétrons da camada de valência (banda de valência) por meio de quatro ligações covalentes.

Por serem puros, todos os seus elétrons da banda de valência estão ligados uns aos outros, necessitando de uma certa quantidade de energia, como o aumento de temperatura, para transitarem até a banda de condução.

A banda de condução, por sua vez, refere-se a uma região vazia onde os elétrons podem transitar livremente pelo material, carregando uma corrente elétrica.

A partir da união desses dois tipos de semicondutor com o tipo - N sobre o Tipo - P para que, ao receberem os fótons de luz, os elétrons da camada negativa migrem para a camada positiva, criando a corrente elétrica que chamamos de energia solar fotovoltaica.

Quanto mais perfeito for o alinhamento das moléculas de silício a célula terá uma melhor conversão da luz solar em energia elétrica.

A célula fotovoltaica tem seus "4 lados" cortados para otimizar o espaço disponível no painel solar fotovoltaico e aproveitar melhor a área disponível.

Tamanhos de células fotovoltaicas:

Em 2024, os tamanhos comuns para células fotovoltaicas são:

156 mm x 156 mm:

Estas são frequentemente chamadas de células de tamanho “padrão” e são amplamente utilizadas em instalações residenciais e comerciais de painéis solares.

182 mm x 210 mm:

Conhecidas como células de tamanho N tipo 210R, dois importantes fornecedores de células confirmaram que estão programados para iniciar a produção em massa dessas células em maio ou junho de 2024.

Além disso, a tecnologia de células solares de perovskita está avançando rapidamente, com eficiências de conversão de luz solar em energia elétrica que podem chegar a 26,1% em dispositivos de pequena área.

Os principais tipos de células fotovoltaicas são fabricadas em silício cristalizado, monosilício (mono-Si) e polisilício (multi-silício).

As células fotovoltaicas passam por um processo de dopagem para adquirir as características necessárias.

Com o uso de diferentes elementos, é possível criar dois tipos distintos do mesmo material semicondutor, um com átomos carregados negativamente (com excessso de elétrons) designado tipo-n e o outro com átomos carregados positivamente (com falta de elétrons identificados como gaps / lacunas) designado tipo-p.

Quando os fótons incidem sobre a célula solar fotovoltaica os elétrons da camada tipo-n se deslocam e migram para a camada tipo-p criando a corrente elétrica designada como energia solar fotovoltaica.

Os painéis solares são compostos por diversas células interlgadas em série.

O painel solar que possuir um número maior de células mais energia será capaz de gerar.

Como são fabricadas as células solares

A fabricação de células solares é um processo complexo e preciso que envolve várias etapas.

Resumo geral do processo:

Produção de Wafer: Tudo começa com a criação de wafers de silício, que são fatias finas de silício cristalino. Estes wafers servem como a base para as células solares.

Formação Celular: Os wafers são então tratados para criar as propriedades semicondutoras necessárias. Isso geralmente envolve a adição de impurezas (dopagem) para alterar a condutividade elétrica do material.

Encapsulamento: Após a formação das células, elas são encapsuladas em um material protetor para garantir durabilidade e proteção contra os elementos.

Controle de Qualidade: Cada célula solar passa por um rigoroso controle de qualidade para garantir que atenda aos padrões de eficiência e desempenho.

Montagem Final: As células são então montadas em painéis solares, onde são conectadas em série e paralelo para formar um módulo fotovoltaico completo.

O silício cristalino é o material mais comum usado na fabricação de células solares, mas outros materiais também são usados em diferentes tipos de células solares. Além disso novas tecnologiasnestão sendo desenvolvidas para oferecer alternativas mais eficientes e menos custosas.

12.1 Tipos de Células Solares

Tipos de células solares

1. Células solares de 1a geração – Silício cristalino

1.1. Célula fotovoltaica de silício monocristalino (mono-Si)

1.2. Célula fotovoltaica de policristalino (multi-Si)

2. Células solares de 2a geração - Filme fino (Thin-Film)

2.1. Célula fotovoltaica de silício amorfo (a-Si)

2.2. Célula fotovoltaica de seleneto de cobre índio (CIS)

2.3. Célula fotovoltaica de disselineto de cobre, índio e gálio (CIGS)

2.4. Célula fotovoltaica de telureto de cádmio (CdTe)

2.5. Célula fotovoltaica de arseneto de gálo (GaAs)

2.6. Células fotovoltaicas de multijunção

3. Células Solares de 3a geração

3.1. Células Solares Perc

3.2. Célula Solar híbrida de heterojunção (HIT/HJT)

3.3. Célula fotovoltaika de perovskita

3.4. Célula fotovoltaica orgânica (OPV)

3.5. célula sensibilizada por corante (DSSC)

Canal Solar – 01/07/2019

Tecnologia PERC: A nova geração de células fotovoltaicas

PERC, TOPCon e Heterojunção, as tecnologias de células solares (Portal Solar 22/05/2023)

Célula Solar Half Cell

Célula Solar de perovskita atinge eficiência de 33,9% e quebra recorde mundial (Portal Solar 06/11/2023)

Células Tandem

Células de Grafeno

Células N-Type (CanalSolar - 26/11/2021)

Pesquisas e desenvolvimento de novas tecnologias.

Célula solar de pontos quânticos

Célula solar de bismuto de sódio

Célula solae de disulfeto de molibidêno

1. Células solares de 1a geração – Silício cristalino

O tipo de célula fotovoltaica mais comum utiliza em sua fabricação o silício cristalino (C-Si), também conhecido como silício de grau solar. Em um painel solar para uma casa há 99% de chance de que ele utiliza silício cristalino como base para as suas células.

O silício é o segundo elemento mais abundante na natureza, mas se apresenta na maior parte misturado a outros elementos. Sua maior concentração natural está no quartzo, material que é processado para obter o silício purificado utilizado na fabricação das células fotovoltaicas.

Existem dois graus de purificação do silício: metalúrgico (98%) e grau semicondutor (99,9999%), ambos derivados de processos complexos, que são os principais responsáveis pelo encarecimento da tecnologia fotovoltaica.

As células de silício cristalino são fatias de lingotes de silício purificado tratadas quimicamente para que possam produzir energia elétrica com a luz do sol por meio do efeito fotovoltaico.

Também são chamadas de células solares convencionais, elas são compostas por uma lâmina de silício purificado dopado com boro e fósforo.

A parte do Tipo-N, isto é, dopada em fósforo, é a que fica exposta ao sol, enquanto a do Tipo-P, dopada em boro, fica na parte de baixo da célula e é maior que do Tipo-N.

As células de silício também têm seu aproveitamento reduzido devido as perdas pela recombinação natural dos elétrons do semicondutor, pelo gradiente elétrico formado na área de junção das camadas (P e N) e pela resistência da formação em série dentro dos módulos.

No geral, apenas 13% da radiação solar que atinge as células solares de silício consegue ser aproveitada para produção elétrica. Verificar

1.1. Célula fotovoltaica de silício monocristalino (mono-Si)

Células fotovoltaicas de silício monocristalino são o tipo mais eficiente pois são feitas a partir de um único cristal de silício. Por isso o prefixo mono, originado do grego e que significa único.

O silício purificado se encontra em estado policristalino e precisa ser monocristalizado por um processo de cultura de cristais antes de ser utilizado na fabricação da célula de silício monocristalino. Verificar

A forma mais usada para isso é o Método Czochralski, batizado em homenagem ao seu criador, o químico polonês Jan Czochralski.

Em um forno de fundição chamado de cadinho de quartzo, o silício purificado é derretido novamente a uma temperatura aproximada de 1420º C. Nesse mosto de silício é adicionada uma semente de monocristal de silício.

Então à medida que o cadinho gira lentamente o mosto vai esfriando, a semente de cristal de silício é vagarosamente erguida e orienta os átomos de silício do mosto, que se cristalizam de forma única.

Assim é formado um novo monocristal, que mede cerca de 30 cm de diâmetro e pode chegar a vários metros de comprimento.

Esse lingote cilíndrico de silício monocristalino é cortado para formar uma barra de forma quadrada que, depois, será fatiada em lâminas (wafers) com cerca de 0.3 mm de espessura, as quais formam as células fotovoltaicas.

Em seguida, as lâminas passam por um processo de dopagem para criação das camadas Tipo-P e Tipo-N e recebe uma camada antirreflexiva e os contatos frontais e traseiros.

Por fim, são feitos cortes nos cantos das células, que podem ficar com uma forma octogonal ou redonda para evitar a ocorrência de curtos-circuitos.

As células solares de mono-Si, assim como os painéis solares que as utilizam, são facilmente identificados por apresentarem uma cor uniforme. Células de silício monocristalino apresentam eficiência de 15% a 18%.

1.2. Célula fotovoltaica de policristalino (multi-Si)

As células policristalinas são feitas de silício purificado, no entanto seu processo de fabricação é levemente diferente.

O silício purificado é derretido em um cadinho de quartzo e moldado em forma de lingotes. A partir de processos de aquecimento e resfriamento, o bloco se torna sólido e consegue atingir uma formação cristalino bastante homogênea.

Ao contrário do processo para formação do monocristaino, aqui o silício se cristaliza livremente, o que cria vários cristais, por isso é chamado de policristalino.

Exatamente por isso, as células policristalinas são um pouco menos eficientes que as monocristalinas, pois os múltiplos cristais fazem com que os elétrons dos átomos se recombinem mais facilmente, aumentando a perda por recombinação.

As etapas seguintes da fabricação de células policristalinas são exatamente iguais às das monocristalinas, isto é, o corte do lingote e das lâminas, dopagem e aplicação da camada antirreflexiva e dos contatos.

Uma outra diferença entre as células mono e policristalinas é que estas não precisam do corte final de suas bordas e costumam ser aplicadas aos módulos de uma forma quadrada.

Devido ao seu processo de fabricação mais simples, as células de silício policristalino possuem custos baixos, e até pouco tempo atrás, eram o tipo mais comercializado em painéis fotovoltaicos de todo o mundo.

No entanto, o aperfeiçoamento dos processos de fabricação de células monocristalinas trouxe uma queda nos custos, e desde 2019 elas vêm ganhando espaço por apresentarem mais eficiência.

A eficiência das células e silício policristalino é de 13% a 15%.

Nota: a maioria dos painéis fotovoltaicos utilizados em casas, indústrias e usinas de energia solar utiliza uma das duas células acima: monocristalina ou policristalina.

2. Células solares de 2ª geração filme fino (thin-film)

Nos anos 90, uma segunda geração de células fotovoltaicas baseadas na tecnologia de película fina, ou filme fino, começou a ser desenvolvida como uma opção mais barata para as células de silício cristalizado, mas sem conseguir o sucesso comercial esperado.

Os principais motivos foram as desvantagens das células de filme fino (menor eficiência e vida útil) e a queda dos custos das células de silício cristalino, resultado da sua popularização e da evolução dos meios de produção da tecnologia.

Mesmo assim, as células de película fina apresentam algumas vantagens que justificam a continuação de suas pesquisas, como a menor quantidade de matéria-prima e energia utilizadas na sua fabricação e a maior liberdade de aplicações, como células solares flexíveis e transparentes.

As células solares de filme fino são fabricadas de uma forma completamente diferente das células tradicionais de silício cristalino. Nelas, utiliza-se uma base, que pode ser de vidro, metal, ou plástico, na qual é depositado o material semicondutor por meio de diferentes processos, como vaporização, pulverização ou mesmo impressão.

Os melhores painéis de filme fino possuem eficiência de conversão de 2% a 3% mais baixa que as do silício cristalino. A tecnologia é muito usada em pequenas células fotovoltaicas como as de calculadoras de escritório.

Telureto de cádmio (CdTe), seleneto de cobre, gálio índio (CIGS) e silício amorfo (a-Si) são os três semicondutores mais utilizados em células de filme fino. A maior empresa do mundo é a First Solar (EUA), que usa seus painéis principalmente em usinas solares.

2.1. Célula fotovoltaica de silício amorfo (a-Si)

O silício amorfo (sem forma) possui uma rede irregular e invés de uma estrutura cristalina.

Sua fabricação é feita a partir do silano gasoso (SiH4), que, ao ser aquecido em reatores de plasma, forma o silício hidrogenado (a-Si:H).

O processo de dopagem do silício amorfo também é feito com o uso de gases, sendo o hidreto de boro (B2H6) para a camada Tipo-P e a fosfina (PH3) para a camada Tipo-N.

A fabricação da célula de silício amorfo é feira a partir de um substrato (como vidro, metal ou plástico) em que é depositada uma finíssima camada de cada tipo do material dopado e, entre elas uma terceira camada de silício intrínseco (não dopado Tipo-N), necessária para captar a passagem dos elétrons entre as partes positiva e negativa.

As camadas de silício amorfo podem ser depositadas em qualquer um dos lados do substrato, frontal ou traseiro, apenas invertendo a sua ordem (Tipo-P; Tipo-I; Tipo-N) ou (Tipo-N; Tipo-I; Tipo-P), respectivamente.

A eficiência das células de silício amorfo é baixa e, devido a hidrogenação do material, apresenta uma queda durante o primeiro ano de uso em razão da degradação reduzida pela luz, conhecida como efeito Staebler-Wronski.

Células de silício amorfo apresentam eficiência de 5% a 9%.

Uma tática para aumentar a eficiência das células de silício amorfo é o empilhamento de camadas Tipo-P e Tipo-N dopadas com diferentes materiais, como o germânio (a-SiGe), que permite à célula captar uma maior porção da radiação solar, embora aumente o custo de produção da tecnologia. São as chamadas células de multijunção.

2.2. Célula fotovoltaica de seleneto de cobre índio (CIS)

As células fotovoltaicas de seleneto de cobre índio (CIS) são fabricadas a partir de uma fina camada de cobre índio e selênio (CulnSe2) depositada sobre um substrato que pode ser vidro ou metal flexível.

Em primeiro lugar, o substrato é coberto por uma fina camada de molibdênio (Mo) por meio de uma tecnologia de pulverização catódica.

A camada de CIS, do Tipo-P, pode ser aplicada pela vaporização simultânea de CulnSe2 em uma câmara de vácuo ou pela pulverização de cada um dos elementos em camadas individuais.

Para a camada frontal da célula, do Tipo-N, é utilizado o óxido de zinco dopado com alumínio (ZnO:AI). Entre delas, é aplicada uma camada de sulfato de cádmio dopado com alumínio (CdS:AI), que ajuda a reduzir as perdas provocadas pela combinação entre o óxido de zinco e o CIS.

As células CIS não apresentam degradação pela luz igual às do silício amorfo (a-Si), possuem boa durabilidade e a melhor eficiência entre as células de filme fino, entre 11% e 14%. No entanto, a sua operação é instável em ambientes úmidos e quentes, o que demanda uma boa selagem de seus módulos.

2.3. Célula fotovoltaica de disselineto de cobre, índio e gálio (CIGS)

As células de disseleneto de cobre índio e gálio (CIGS) são constituídas pelos mesmos elementos da célula CIS mais a adição de gálio (Ga), o qual forma uma liga com o índio, permitindo obter melhores desempenhos. No entanto, sua eficiência é um pouco menor: 10%.

Na fabricação das células CIGS, a camada de disseleneto de cobre, índio e gálio (Cu(In,Ga)Se2) é depositada sobre um substrato preventivamente revestido com molibdênio. Sobre ela, são aplicadas respectivamente as camadas de sulfato de cádmio (CdS:AI) e óxido de zinco dopado com aluminío (ZnO:AI).

2.4. Célula fotovoltaica de telureto de cádmio (CdTe)

Nas células fotovoltaicas de telureto de cádmio, o substrato de vidro é revestido pela parte traseira com uma camada de Óxido Transparente Condutivo (TCO), que age como contato frontal.

As camadas de semicondutor Tipo-N, o sulfeto de cádmio (CdS), e de semicondutor Tipo-P, o telureto de cádmio (CdTe), podem ser aplicadas por meio de silk screnn (como uma impressão), deposição galvânica ou pirólise pulverizada.

Da mesma forma, que as células CIS/CIGS, as células solares de CdTe se degradam sob a luz. Porém a sua fabricação apresenta riscos ambientais devido a toxidade do cádmio e necessita de processos rigorosos de controle.

Embora, as células solares de CdTe já tenham alcançado eficiência de 16,5% em laboratório, a sua eficiência em módulos comercializados é de 6% a 9%.

2.5. Célula fotovoltaica de arseneto de gálio (GaAs)

As células solares de arseneto de gálio (GaAs) apresentam a maior eficiência entre as células fotovoltaicas de filme fino de junção única, podendo ultrapassar 30%.

Também possuem boas propriedades elétricas e desempenho, além de serem mais resistentes ao calor.

Tudo isso se deve ao semicondutor GaAs, que tem propriedades eletrônicas muito melhores que as de silício.

No entanto, o oneroso processo de fabricação das células de GaAs não permitiu a sua popularização, e elas ficaram restrita as indústrias espacial e militar, que as utilizam para construção de satélites, espaçonaves e aeronaves.

2.6. Células fotovoltaicas de multijunção

Uma célula fotovoltaica de multijunção nada mais é que uma célula de filme fino com múltiplas camadas Tipo-P e Tipo-N fabricadas e dopadas com diferentes tipos de materiais semicondutores.

Dessa forma, a célula obtém uma maior eficiência ao aproveitar uma camada mais ampla do espectro eletromagnético da radiação solar, pois cada material absorve os fótons de ondas de diferentes frequências, tanto altas como baixas.

Existem duas técnicas de fabricação de células multijunção.

A primeira é o empilhamento mecânico, no qual cada camada (Tipo-P e Tipo-N) é tratada como um dispositivo separado e recebe contatos próprios para captação dos elétrons.

A segunda é a célula multijunção com camadas de semicondutores ligadas “em série”, de modo que toda célula possui apenas dois terminais na parte frontal e traseira. Essa configuração é chamada monolítica.

Ambas as formas de criação de células multijunção demandam processos complexos e que tornam a fabricação desse tipo de tecnologia muito mais complexa e cara.

As maiores eficiências por células solares em laboratório foram alcançadas com células multijunção. Uma célula com quatro junções pode ultrapassar os 46% de eficiência.

Como se trata de células de filme fino, muitos autores consideram as células solares de multijunção como sendo parte da segunda geração, enquanto outros consideram como parte da terceira geração.

3. Células Solares de 3a geração

As células fotovoltaicas de terceira geração, também conhecidas por última geração, são as mais recentes na indústria e utilizam tecnologias ainda em desenvolvimento e/ou com pouco espaço no mercado de módulos fotovoltaicos.

Entre as várias tecnologias em desenvolvimento, as de maior destaque são as células PERC, células híbridas de Heterojunção, células de perovskita, células orgânicas e células sensibilizadas por corante.

3.1. Células solares Perc

As células PERC (Passived Emitter and Rear Contact), em inglês / Emissor Passivado e Contato Traseiro, são células de silício cristalino mais finas e fabricadas com uma camada adicional de passivação.

Com os wafers (lâminas) de silício mais finos (menores que 200 micrômetros), os fabricantes conseguem economizar matéria-prima e reduzir os custos de fabricação das células de silício.

No entanto, a menor espessura do material semicondutor reduz a eficácia da célula, assim como acontece com as células de filme fino, devido à recombinação dos elétrons na área de junção.

Para resolver esse problema, as células PERC contam com uma camada de passivação muito fina na parte traseira que reduz a velocidade de recombinação dos elétrons na superfície do silício, aumentando a eficiência.

Além disso a camada com passivação reflete a luz no fundo da célula e faz com que os raios solares atravessem outra vez o silício, o que aumenta a captação de elétrons e, consequentemente, a geração de energia do dispositivo.

A tecnologia PERC tem conquistado grande interesse dos fabricantes de módulos fotovoltaicos e vem ganhando cada vez mais espaço nomercado mundial. No Brasil, a maioria dos módulos fotovoltaicos importados já são de células de silício PERC monocristalinas ou policristalinas.

Canal Solar – 01/07/2019

Tecnologia PERC: A nova geração de células fotovoltaicas

Essa tecnologia consiste em células fotovoltaicas mais finas e fabricadas com uma camada adicional de passivação.

Os principais fabricantes de módulos fotovoltaicos empregam essa tecnologia nas últimas gerações de seus produtos, com eficiências que ultrapassam 19%.

Basicamente, a tecnologia PERC consiste em células fotovoltaicas mais finas e fabricadas com uma camada adicional de passivação.

Como vantagens, a tecnologia PERC permite obter células fotovoltaicas com menor uso de matéria prima (mais baratas) e de alta eficiência.

Tecnologia PERC

O significado da sigla PERC é Passivated Emitter and Rear Cell.

A tecnologia PERC representa um grande avanço da indústria além das células cristalinas tradicionais. A tecnologia, entretanto, não é nova – foi desenvolvida a mais de 30 anos na University of South Wales, na Austrália.

O interesse pela tecnologia PERC foi bastante motivada pela competitividade agressiva entre os fabricantes de células e módulos fotovoltaicos.

Fabricantes tentam continuadamente melhorar seus produtos, valendo-se de todos os artifícios e tecnologias possíveis para alcançar eficiências maiores.

A passivação permite o aumento da eficiência da célula com a redução da velocidade de recombinação de elétrons na superfície do silício.

Além dessa propriedade elétrica, a passivação também tem um efeito óptico que permite a reflexão da luz no fundo da célula, fazendo com que os raios solares passem mais vezes pelo silício, aumentando a captação de energia da radiação solar.

A tecnologia PERC tem conquistado grande interesse dos fabricantes mundiais. Somente em 2017 foram fabricados mais de 15GW de módulos PERC. A razão disso é que uma linha de fabricação de células PERC requer a adição de apenas dois processos às linhas de fabricação de células tradicionais.

Assim, rapidamente e com baixo investimento os fabricantes conseguem fabricar células PERC mais eficientes do que as convencionais de silício cristalino não passivado. O mercado absorveu bem a tecnologia e módulos PERC já são disponíveis comercialmente em larga escala.

3.2. Célula Solar híbrida de heterojunção (HIT/HJT)

A célula solar de heterojunção foi desenvolvida há 20 anos pela antiga empresa Sanyo (depois adquirida pela Panasonic), que batizou como Tecnologia de Camada Intrínseca de Heterojunção (Heterojunction Intrinsic-layesr Technology ou HIT, em inglês).

Com a queda da patente, em 2010 outras empresas de módulos fotovoltaicos começaram a aplicar essa técnica, que ganhou o nome popular de Tecnologia de Heterojunção (HeteroJunction Technology ou HJT).

As células solares HIT/HJT nada mais são do que células fotovoltaicas de silício cristalino desenvolvidas com camadas de silício amorfo, uma pura (intrínseca) e duas dopadas nas suas duas superfícies.

Ou seja, é a adição do mesmo tipo de silício amorfo utilizado nas células de filme fino, que agrega a sua eficiência à do silício cristalino.

A fabricação da célula de heterojunção é feita pela deposição do silício amorfo sobre a célula de silício cristalizado por meio de um processo chamado de Plasma-Enhanced Chemical Vapour Deposition (Deposição de Vapor Químico Intensificada por Plasma).

Embora existam diferentes células de heterojunção, todas as células possuem pelo menos uma camada de silício cristalino Tipo-N coberta em cada lado por finas camadas de silício amorfo intrínseco (Tipo-I) e camadas de silício amorfo dopado Tipo P e Tipo-N.

Além do ganho de eficiência com as camadas de silício amorfo, as células fotovoltaicas de heterojunção também apresentam um coeficiente de temperatura menor, isto é, sofrem menos influência com o aumento da temperatura e funcionam melhor que células tradicionais em lugares quentes.

Essa combinação entre a tecnologia tradicional do silício cristalino com a de silício amorfo (filme fino) aumenta em 20% a eficiência das células e, é a tecnologia com o maior potencial de crescimento. Ou seja, em 10 anos é provável que que já tenham painéis de HJT nas residências.

Porém, no momento, o custo de módulos fotovoltaicos com células de heterojunção, é mais elevado devido a maior quantidade de matéria-prima utilizada e processos de fabricação mais complexos.

3.3. Célula fotovoltaika de perovskita

A perovskita é um mineral de óxido de cálcio e titânio com estrutura cristalina e fórmula química CaTiO3, descoberta nos Montes Urais na Rússia pelo mineralogista alemão Gustav Rose em 1839.

O termo perovskita foi batizado em homenagem ao mineralogista russo Count Lev Alexevich von Perovski, que descobriu a classe dos óxidos, nitretos, haletos e ternários com a mesma estrutura cristalina do mineral perovskita. Esses materiais apresentam diversas propriedades físicas, entre elas, a supercondutividade.

Existem perovskitas totalmente inorgânicas, mas as utilizadas na fabricação de células fotovoltaicas são híbridas, isto é, também são compostas por componentes orgânicos.

A família de perovskitas com capacidade de produzir o efeito fotovoltaico apresenta uma estrutura composta por um cátion inorgânico (chumbo ou estanho), um cátion orgânico e um halogêneo, que pode ser iodo, cloro ou bromo.

Células à base de perovskita são uma grande aposta na indústria fotovoltaica por apresentarem baixos custos de produção e terem alcançado uma alta eficiência em poucos anos de estudos, a qual já ultrapassa 25%, maior que a das células de silício cristalino.

Os semicondutores de perovskita alcançam maior eficiência pois conseguem reagir a uma gama mais ampla de frequências do espectro eletromagnético dentro da luz visível.

Além disso, oferecem as mesmas vantagens dos semicondutores utilizados em células de filme fino, como flexibilidade, transparência e leveza.

Entretanto, ainda existem muitos desafios a superar para que a tecnologia das células fotovoltaicas de perovskita como a curta durabilidade e baixa estabilidade em ambientes quentes e úmidos.

Outro grande problema é a presença do chumbo dentro da estrutura da perovskita, o qual é responsável pela sua grande eficiência, mas que se trata de um material altamente tóxico e perigoso se liberado no meio ambiente.

3.4. Célula fotovoltaica orgânica (OPV)

Células solares orgânicas (OPV) são constituídas a partir de polímeros conjugados, que apresentam propriedade elétricas e ópticas similares aos metais e aos semicondutores.

A célula fotovoltaica orgânica mais simples é do tipo monocamada, que apresenta eficiência muito baixa, apenas 0,1%. Já as células orgânicas fabricadas por diferentes técnicas de heterojunção conseguiram alcançar eficiência de até 18% em laboratório.

Células orgânicas simples são compostas por um eletrodo transparente (para absorvera luz incidente), uma camada fotossensível (polímero conjugado ou molécula conjugada entre eletrodos), chamada de camada ativa e um eletrodo metálico. As camadas externas são formadas por dois eletrodos condutores.

Assim como, nas células de filme fino, as células orgânicas também têm o seu desempenho influenciado pela espessura das camadas (quantidade) dos materiais semicondutores.

Quanto mais finas, menor energia será gerada, além de comprometer o funcionamento do dispositivo.

Dentre as técnicas utilizadas para a fabricação de células orgânicas, encontram-se a impressão por serigrafia, impressão por lâmina, pintura com pincel, impressão por jato de tinta, rotogravura, flexografia e revestimento por pulverização.

As células solares orgânicas podem ser flexíveis, possuem baixo custo de produção e menor impacto ao meio ambiente, mas apresentam instabilidade na operação devido a degradação ambiental, sem uma proteção eficaz.

. OPV - (Organic Photovoltaic Cell / Célula Orgânica / Célula Solar Flexível);

Portal Solar

Uma célula fotovoltaica orgânica é um tipo de polímero que utiliza a eletrônica orgânica, um ramo da eletrônica que lida com polímeros orgânicos condutores ou pequenas moléculas orgânicas, para absorção da luz e transporte de carga para a produção de eletricidade a partir da luz solar pelo efeito fotovoltaico.

A célula de polímero orgânica foi idealizada a muitos anos como uma tecnologia fotovoltaica flexível, de baixo custo, feita utilizando processo de impressão, máquinas simples e materiais abundantes. Hoje são poucas as empresas que conseguem levar a produção de células fotovoltaica OPV) para escala industrial.

No Brasil existe CSEM do Brasil, em Belo Horizonte (MG), que está desenvolvendo esta produção com tecnologia principalmente suíça.

Eles utilizam um processo industrial (roll to roll) de impressão de células fotovoltaicas orgânicas em substrato leve, flexível e transparente. A eficiências das células orgânicas variam.

No Brasil, quem lidera as pesquisas e a produção de OPV é a Sunew, uma empresa que nasceu de um centro de pesquisas em energia solar, o CSEM Brasil, sediado em Belo Horizonte, e que agora dá seus primeiros passos fora do país, com uma unidade comercial em San Francisco, Vale Silício, nos EUA.

CSEM – Centre Suisse d’ Electronique et de Microtechnique (Centro Suiço de Eletrônica e Microtecnologia)

A Sunew (sunew.com.br)é líder mundial em tecnologia Organic Photovoltaics (OPV), com as maiores instalações implantadas em todo o mundo. Após anos de pesquisa e desenvolvimento, a Sunew construiu um processo de produção industrial, contínuo e altamente escalável.

3.5. Célula sensibilizada por corante (DSSC)

As células solares sensibilizadas por corante (DSSC), também conhecidas como células de Gratzel, são um subgrupo de células fotovoltaicas de filme fino surgido a partir dos estudos do químico suíço Michael Gratzel e do químico americano Brian O’Regan.

A tecnologia se baseia na geração elétrica por meio de corantes orgânicos iluminados em células eletroquímicas e é composto por um ânodo fotossensibilizado fundamentado em um material condutor, um eletrólito e um cátodo fotoeletroquímico.

Células DSSC são tipicamente construídas a partir de um substrato com alta condutividade e mais de 80% de transparência, sobre o qual são aplicadas duas folhas de materiais transparentes condutores que agem como coletores de corrente. Junto a essa estrutura, é depositado o semicondutor e o catalisador.

Entre as vantagens das células DSSC estão resistência mecânica, composição híbrida (combina materiais inorgânicos e orgânicos), fabricação simples e uso de matéria-prima barata.

Também são mais leves que as células fabricadas em silício cristalino, podem ser produzidas em diferentes cores de acordo com o corante aplicado e utilizar substratos que as tornam flexíveis.

Células sensibilizadas por corante apresentam uma eficiência entre 8% e 14% e ganham competividade pelo seu processo de fabricação simples e devido aos baixos custos.

Vantagens

. Resistência mecânica;

. Composição híbrida (combina materiais orgânicos e inorgânicos);

. Fabricação simples;

. Baixos custos.

Desvantages:

. Apresentam instabilidade em climas adversos;

. Perigo de toxidade e corrosão quando fabricadas com chumbo;

. Baixa vida útil de apenas 10 anos (células e silício cristalino possuem garantia de 25 anos

Célula Solar Half Cell

Portal Solar

A tecnologia half cell é uma abordagem inovadora no design de painéis solares fotovoltaicos que visa melhorar a eficiência e o desempenho geral dos sistemas solares.

Em um painel convencional, as células solares individuais são conectadas em série para formar strings, o que pode resultar em perdas de energia devido a resistência interna, sombreamento e outras limitações.

No entanto, na tecnologia de meia célula, as células solares são divididas no meio, criando duas metades independentes. Cada metade opera como uma única célula solar separada, o que reduz as perdas internas de energia. Além disso, como as células são menores, elas são menos suscetíveis a danos por sombreamento ou outros bloqueios parciais da luz do sol.,

A tecnologia meia célula é utilizada para melhorar a eficiência, confiabilidade e desempenho geral dos sistemas solares fotovoltaicos. Ao reduzir as perdas internas e energia, os painéis solares de meia célula podem alcançar eficiências mais altas em comparação com os painéis solares convencionais. Isso significa que mais energia solar pode ser convertida em eletricidade, resultando em uma produção de energia mais eficiente.

As células solares divididas em meia célula são menos suscetíveis aos diversos efeitos do sombreamento parcial. Isso ocorre, se uma parte do painel estiver sombreada, a outra parte ainda pode operar eficientemente, reduzindo a perda de produção de energia.

As células solares de meia célula são tipicamente menores do que as células solares convencionais, os que a torna mais resistente a danos mecânicos e térmicos. Isso pode aumentar a vida útil do painel solar e reduzir os custos de manutenção ao longo do tempo.

PERC, TOPCon e Heterojunção, as tecnologias de células solares (Portal Solar 22/05/2023)

Existem diversas tecnologias de células solares e algumas delas, como a perovskia, são extremamente promissoras, mas ainda estão em fase de desenvolvimento e pesquisa. Atualmente os três principais tipos de painéis comerciais utilizam as tecnologias PERC, TOPCon e Heterojunção.

Tecnologia PERC (Passivated Emitter and Rear Cell / Emissor Passivado e Célula Traseira)

Nessa arquitetura a célula fotovoltaica conta com uma película passivante, na parte de trás o que ajuda minimizar perdas por recombinação e aumenta a absorção de luz.

O papel-chave dessa película é refletir a luz que passa pela célula sem ser absorvida. Com isso, é criada uma segunda chance para essa luz ser absorvida pelo silício, resultando em uma melhora de eficiência.

Tecnologia TopCon (Tunnel Oxide Passived Contact / Contato Passivado com Óxido de efeito Túnel)

A estrutura dessa célula consiste em uma película fina de óxido de túnel encaixado entre um óxido condutor transparente (TCO) e uma lâmina de silício cristalino tipo p. A película age como um passivante, evitando a recombinação de portadores de carga na superfície da célula solar.

A eficiência aumentada permite que o painel solar capture uma maior quantidade de energia por área.

Tecnologia Heterojunção

A célula de Heterojunção (HJT) é composta por três camadas.

A primeira, feita de silício amorfo, captura a luz do sol antes que ela atinja a camada cristalina, assim como qualquer luz refletida pelas demais camadas. A camada do meio, composta por silício cristalino, é a principal responsável por converter a luz solar em eletricidade.

A última camada, outra película de silício amorfo, captura os fótons que tenham passado pelas outras duas.

Tipo n ou tipo p

Tipo n se refere ao silício dopado com fósforo ou arsênio.

Tipo p se refere ao silício dopado com gálio ou boro.

Participação no mercado

Um levantamento do PV Evolution Labs (PVEL), um dos principais laboratórios independentes de teste da indústria solar, indica que a tecnologia PERC domina o mercado mundial de energia solar atualmente, com cerca de 70% de market share.

Porém, o estudo projeta que uma transição para painel TOPCon está em andamento. Esse tipo de módulo possui diversas vantagens técnicas, com melhor eficiência, capacidade operacional em altas temperaturas e sob menor incidência de luz, aplicação bifacial e menor ritmo de degradação. Porém a fabricação é mais cara em relação a tecnologias mais tradicionais.

A perspectiva é que com os custos de fabricação apresentando redução, os painéis solares TOPCon assumam a liderança do mercado. A projeção do PVEL indica que isso irá ocorrer já entre 2024 e 2025. - V rificar

Perovskita

Perovskita é um mineral composto por óxido de cálcio e titânio, com a fórmula química CaTiO3,

Foi descoberto nos Montes Urais da Rússia em 1839 por Gustav Rose e nomeado em homenagem ao mineralogista russo Lev Perovski.

As células solares de perovskita são dispositivos fotovoltaicos que utilizam um material conhecido como perovskita como camada ativa para absorção da luz solar gerando eletricidade,

Esse mineral possue uma estrutura cristalina que permite alta eficiência na conversão de luz em eletricidade.

A perovskita pode ser combinada com uma variedade de elementos químicos.

As células solares de perovskita têm atraído grande atenção devido ao seu rápido desenvolvimento, alta eficiência de conversão de energia e diversificação dos métodos de processamento e diferentes materiais.

Vantagens da célula solar de perovskita:

Flexibilidade e Transparência: As células de perovskita são conhecidas por serem flexíveis e transparentes, o que pode permitir novas aplicações, como em janelas que geram energia ou em dispositivos eletrônicos integrados.

Baixo Custo e Impacto Ambiental: Elas podem ser fabricadas através de processos mais simples e de baixo custo, o que reduz o impacto ambiental associado à produção de células solares.

Alta Eficiência: As células solares de perovskita têm mostrado eficiências que rivalizam com as do silício, alcançando até 25.2% em laboratório, Uma tecnologia inovadora, feito obtido pela Longi foi certificado pelo laboratório m aumento significativo em relação aos 3.8% iniciais em um período relativamente curto.

Capacidade de absorção de uma ampla faixa do espectro solar: A perovskita é capaz de capturar a luz solar em diferentes comprimentos de onda, incluindo a luz visível e infrvermelha, o que aumenenta a eficiência da conversão de energia.

Portanto, isso significa que as células solares de erovskita podem gerar eletricidade e condiçõees de luz solar difusa ou em ambientes com menor intensidade de luz.

Filme Fino e Peso Leve: A natureza do filme fino das células de perovskita contribui para a sua leveza, o que é benéfico para a instalação em superfícies que não suportam o peso dos painéis solares tradicionais.

Pela sua leveza e flexibilidade é menos dispendiosa de fabricar. Além disso é um material abundante e de baixo custoo que a torna uma alternativa economicamente viável para a produção em larga escala.

Processamento de Baixa Temperatura:

Diferentemente do silício, que requer altas temperaturas para a purificação e fabricação, as células de perovskita podem ser processadas em temperaturas muito mais baixas, o que simplifica a produção e reduz os custos.

Célula Solar de perovskita atinge eficiência de 33,9% e quebra recorde mundial (Portal Solar 06/11/2023)

Utilizando tecnologia inovadora, feito obtido pela Longi foi certificado pelo Laboratório NREL.

Uma célula solar de perovskita atingiu a eficiência recorde de 33,9%, conforme anúncio feito pela Longi Green Energy. O feito foi certificado pelo U.S National Renewable Energy.

A eficiência de um painel solar representa o seu potencial de conversão de luz solar em energia elétrica por m2.

De acordo com o fabricante foi utilizada uma tecnologia tandem, desenvolvida para aumentar a eficiência dos painéis fotovoltaicos, enquanto a perovskita é um material considerado extremamente promissor para fabricação de equipamentos de energia solar.

A eficiênica de 33,9% superou o limite de Shockley-Queisser, um conceito que estabelece a máxima eficiência teórica de uma célula solar de 33,7%. A Longi avalia que isso demonstra empiricamente as vantagens das células tandem de perovskita sobre as tecnologias tradicionais de junção única.

De acordo com o presidente da Longi, Zhenoguo Li, o limite teórico para a eficiência de uma célula de perovskita pode chegar a 43%.

"O surgimento dessa tecnologia abriu um novo caminho para desenvolvimento da nova geração de células de alta eficiência."

A Associação da Indústria Fotovoltaica da China (CPIA) destacou que melhorar a eficiência de conversão de células solares é uma forma efetiva de reduzir o custo nivelado da energia solar fotovoltaica (LCOE). Uma vez que essa tecnologia entre em produção em massa, tornará a geração de energia solar fotovoltaica ainda mais barata, impulsionando a transição energética.

Atualmente, o painel solar comercializado com o maior nível de eficiência do mundo é o N-Type ABC White Hole 620W da Aiko com 24%. A empresa detém a liderança desde março de 2023, com a segunda colocação ficando com o Hi-MO 6 da Longi, com 23,2%.

Ranking mensal de Outubro, elaborado pela plataforma Taiyang News

Posição Eficiência

1. Aiko 24%

2. Longi 23,2%

3. Huasen 23,02%

4. Maxeon 23%

5. SPIC 22,8%

Células Tandem

As células Tandem são um tipo de célula solar que aumenta a eficiência dos painéis solares, dividindo o espectro de luz e maximizando a conversão de energia de cada seção em eletricidade.

Elas são chamadas de “Tandem” porque utilizam duas ou mais camadas absorvedoras de luz, cada uma otimizada para uma seção diferente do espectro solar.

Em novembro de 2021 o Instituto de Pesquisa Helmholtz na Alemanha estabeleceu um recorde mundial ao desenvolver um novo tipo de célula solar Tandem que converte 32,5% da radiação solar incidente em energia elétrica limpa.

sso foi alcançado usando um composto de perovskita aprimorado e uma modificação de superfície sofisticada.

Essas células Tandem têm o potencial de revolucionar o mercado de energia solar, pois podem aproveitar uma maior faixa do espectro solar, resultando em uma eficiência superior. Ainda existem desafios a serem superados, como a necessidade de aumentar a estabilidade das células de perovskita.

Limites e Eficiência de células Tandem (Portal Solar - 22/05/22)

As células fotovoltaicas são fundamentalmente limitadas pelos materiais de que são fabricadas, o que, por sua vez, afeta a eficiência máxima que podem alcançar. As tecnologias de células mais adotadas até hoje têm como base o silício.

Apesar de seu sucesso, o silício tem um limite teórico de eficiência estimado em 29,4% (Niwelt et al, 2022), sendo que as eficiências atuais para as células desta tecnologia estão ligeiramente abaixo de 27%, deixando uma pequena margem para ganhos de eficiência futuros.

Essa aproximação do limite prático da eficiência do silício fica ainda ais claro ao se avaliar os avanços de eficiência da tecnologia em anos recentes, sendo que o atual de 26,7% foi registrado há mais de cinco anos para a célula de Heterojunção (HJT) (Greener et.al, 2017)

Na corrida para superar a sua limitação, pesquisadores vêm trabalhando na adição de células fotovoltaicas complementares ao silício para formar células solares tandem.

Nesta topologia, literalmente se “empilham” células solares, assim, a luz incidente com elevados níveis de energia é absorvida na célula anterior, enquanto a luz infravermelha de baixa energia é absorvida na célula de silício colocada na parte detrás do conjunto.

Está técnica permite um melhor aproveitamento da radiação incidente, resultando em níveis máximos de eficiência que são mais limitados pelo material de uma ou outra parte da célula, mas sim uma combinação de ambas.

As células que utilizam estrutura de perovskita foram identificadas como um parceiro ideal para o silício nesta combinação por uma série de motivos, que vêm avançando a passos largos: os primeiros dispositivos fotovoltaicos de perovskita foram produzidos em 2009 e convertiam apenas 3,8% de energia da luz solar em eletricidade; em 2013 a eficiência máxima já era 14,1%, enquanto o último recorde registrado foi de 25,7% ao fim de 2021.(NREL, 2022).

NREL - National Renewable Energy Laboratory - Golden - Colorado - USA

Células de perovskita se apresentam na forma de um filme flexível, que é depositado sobre um substrato, com vidro, por exemplo. Essa deposição pode ser feita sobre uma base de silício, permitindo a integração dos materiais em uma célula tandem com complexibilidade e custos relativamente mais baixos.

Esse processo já é realizado em laboratórios, mas a sua automatização com elevada produtividade, qualidade e replicabilidade para a indústria ainda é uma barreira para a manufatura em larga escala da tecnologia.

Outra e talvez a principal vantagem do uso de perovskita em células tandem é a possibilidade de modificar a resposta espectral destes filmes, permitindo uma otimização junto a célula de silício. O termo perovskita no contexto das células fotovoltaicas não se refere a um material específico, mas sim a um tipo de estrutura de cristal, a qual pode ser customizada em busca de características especificas.

Alterando a composição do cristal, pode-se buscar características que permitam a melhor complementaridade possível entre os comprimentos de luz absorvidos na célula de cima da estrutura tandem (neste caso, perovskita) e na de baixo (neste caso, o silício) maximizando o aproveitamento da luz incidente e a eficiência da célula.

No contexto de células tandem perovskita / silício, o recorde superado representa um aumento de eficiência de 1,5% absoluto em relação ao recorde anterior de 29,8%, que datava de novembro de 2021 e pertencia ao Instituto Helmholz-Zentrum Berlin (HZB).

Antes disso, o recorde mundial era da empresa Oxford PV, sediada no Reino Unido, que em dezembro de 2020 anunciou uma eficiência de conversão de energia de 29,5% para o seu dispositivo tandem de perovskita/silício. Em abril de 2022, os pesquisadores da EPFL(École Polytechnique Fédérale de Lausanne - Suiça|) já haviam alcançado 29,2% de eficiência para uma célula solar tandem, resultado confirmado pelo Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energia Solar ISE (Fraunhofer - ISE) da Alemanha.

Células de Grafeno

Os físicos russos André Gein e Konstantin Novoselov foram os responsáveis pela descoberta acidental do grafeno em sua forma estável e bidimensional em 2004. O grafeno já erá conhecido desde de 1930.

O prêmo Nobel de Física de 2010 foi concedido aos pesquisadores por essa descoberta.

O grafeno pode ser produzido por meio da extração de camadas superficiais de grafite, um mineral abundante na Terra.

Reservas de grafeno:

As maiores reservas de grafeno se encontram no Brasil.

O Departamento Nacional de Produção Mineral (DNPM) através do seu relatório apresentado em 2012 afirma que em poucos anos, o mercado do grafeno deverá ser um dos mais rentáveis do mundo, tendo potencial de atingir 1 trilhão de dólares em 10 anos.

O que é o Grafeno

O grafeno é um material produzido a partir da grafite. Suas incríveis propriedades físicas tornam-no um material com diversas aplicações tecnológicas. Apesar de ter a altura de um átomo, a camada de grafeno é visível a olho nu em virtude de efeitos relativísticos que surgem em sua estrutura. O grafeno permite a passagem de 97% a 98 % da luz incidente.

O grafeno é um material revolucionário composto por uma única camada bidimensional de átomos de carbono, organizados em uma estrutura hexagonal. É conhecido por ser o cristal mais fino, mais leve e mais forte já identificado, além de ser um excelente condutor de eletricidade e calor.

Suas propriedades únicas têm potencial para diversas aplicações, desde a melhoria de materiais de construção até o desenvolvimento de células solares mais eficientes e eletrônicos avançados.

Algumas das propriedades do grafeno:

Resistência mecânica: É mais resistente que o aço, suportando pressões extremas.

Condutividade elétrica: Os elétrons podem se mover quase sem resistência, o que pode ser útil em circuitos e dispositivos eletrônicos.

Condutividade térmica: Excelente para dissipar calor, o que é vantajoso em aplicações eletrônicas.

Transmissão de luz: 97,5% de uma grande gama de comprimentos de onda de ultravioleta ao infravermelho.

Impermeabilidade: Não permite a passagem de gases, mesmo sendo incrivelmente fino.

Melhor rendimento: Devido às suas propriedades hidrofílicas e fotocatalíticas, os painéis com grafeno têm funções autolimpantes e decomposição mais fácil de materiais orgânicos, o que melhora o desempenho e reduz a manutenção.

Redução de hot spots: O tratamento com grafeno acelera a oxidação e decomposição de resíduos orgânicos, diminuindo o tempo que esses materiais ficam depositados sobre a placa, reduzindo assim os riscos de pontos quentes.

Alta durabilidade: O grafeno é extremamente resistente e leve, o que contribui para a longevidade dos painéis solares.

Custos de produção reduzidos: devido as características do grafeno os custos de produção se reduzem.

As aplicações do grafeno são vastas e incluem:

Água potável: Membranas de grafeno podem dessalinizar e purificar água do mar.

Emissões de CO2: Filtros de grafeno podem ajudar a reduzir emissões de gases industriais.

Detecção de doenças: Sensores biomédicos baseados em grafeno podem detectar doenças e vírus rapidamente.

Construção civil: Materiais como concreto e alumínio podem se tornar mais leves e resistentes com a adição de grafeno.

Energia: Células solares com grafeno têm melhor flexibilidade e transparência, além de custos de produção reduzidos.

O grafeno continua a ser um foco de pesquisa intensa devido ao seu potencial para transformar várias indústrias e tecnologias.

Grafeno: fortalecendo a energia solar. (Blog Solfácil - Fonte Citylife)

O grafeno, uma única camada de átomos de carbono dispostos em uma rede hexagonal pode revolucionar a energia solar, abrindo caminho para uma fonte de energia mais eficiente e sustentável para o futuro. O que se deve a sua versatilidade em inúmeras aplicações.

A energia solar é reconhecida a muito tempo como uma solução crucial para os desafios globais de energia e meio ambiente. Apesar de suas inúmeras vantagens, como limpeza, sustentabilidade e abundância a energia solar enfrenta obstáculos em termos de eficiência e custos.

Os painéis solares tradicionais à base de silício têm limitações na conversão da luz em eletricidade. Além disso, os processos de produção intensivos e caros associados aos painéis de silício dificultam a sua adoção generalizada.

Com sua notável condutividade elétrica, flexibilidade e transparência o grafeno tem a capacidade de superar as limitações dos painéis à base de silício. Tornando as células solares mais eficientes, econômicas e ecológicas.

Vantagens da do uso do grafeno em painéis solares

Maior eficiência na captação da energia solar:

Uma das vantagens mais significativas do grafeno é sua capacidade de absorver um amplo espectro de luz, incluindo comprimentos de onda ultravioleta, visível e infravermelho. Essa propriedade permite que as células solares baseadas em grafeno capturem mais luz solar e a convertam em eletricidade com maior eficiência em comparação com as células tradicionais baseadas em silício.

Pesquisadores já alcançaram eficiências de até 22% com células solares baseadas em grafeno, superando a faixa média de 5% a 20% para as células baseada em silício.

Flexibilidade e a resistência:

Além disso, a flexibilidade e a resistência do grafeno oferecem maiores possibilidades de design, permitindo integração das células solares em várias superfícies estruturais. A flexibilidade das células a base de grafeno também aumenta a sua durabilidade, reduzindo os custos de manutenção e estendendo sua vida útil.

Melhor para o meio ambiente:

A produção de células solares baseadas em grafeno oferece benefícios significativos em comparação com os painéis de silício tradicionais. Isso porque a produção de silício envolve altas temperaturas e o uso de produtos químicos tóxicos, levando a emissões nocivas e a poluição ambiental.

Em contraste, o grafeno pode ser produzido por métodos mais ecológicos como a deposição química do vapor, que opera em temperaturas mais baixas e envolve a decomposição de gases contendo carbono.

Assim, as propriedades únicas do grafeno são uma grande promessa na transformação da energia solar em uma fonte de energia mais econômica e sustentável para o futuro. Ao superar as limitações dos painéis tradicionais a base de silício, as células solares à base de grafeno têm o potencial de melhorar a indústria solar tornando-a mais acessível e ecológica,

Células P-Type

Em uma célula P-Type, ao silício se adicionam átomos (como boro ou gálio) que possuem um elétron a menos em seu nível de energia externo em relação ao próprio silício. Já em uma célula N-Type, ocorre a inclusão de átomos que possuem um elétron a mais em seu nível externo do que o silício, como o fósforo.

Células N-Type (CanalSolar - 26/11/2021)

Com maiores benefícios em relação ao tipo P, ela traz mais eficiência para o módulo fotovoltaico.

As células tipo N-Type, devido a sua composição e à sua própria natureza, têm maior tolerância a impurezas e menos, defeitos, por isso oferecem maior desempenho e eficiência geral.

Vantagens

Melhor eficiência

As células N-Type são simplesmente mais eficientes, ou seja, com a mesma superfície mais energia é alcançada, ao longo do tempo. Essa é uma das principais vantagens, pois o mercado sempre exige maiores poderes de geração.

Nos últimos anos, esse aumento de potência foi alcançado principalmente por causa do aumento da superfície de absorção, ou seja, usando células superficiais maiores e/ou simplesmente usando mais células por painel.

Mas esse aumento de área de superfície tem repercussões em módulos que estão ficando maiores, mais pesados e, em seguida cada vez menos manipuladores.

Várias vozes do setor acreditam que já atingimos os tamanhos máximos de módulos, e que não devemos ter maiores.

Portanto, a única maneira de obter mais poder (potência) é conseguir mais eficiência.

E a célula N-Type é uma das melhores aliadas neste desafio de alcançar mais potência sem ampliar a superfície do módulo. Agora é, talvez, quando realmente vamos ver novos aumentos na eficiência dos módulos.

Sem LID

Em célula N-Type, o fósforo é geralmente usado para doping das células. Como o boro não é usado, não há combinação possível entre o boro e oxigênio que possa estar presente na célula.

Esta combinação boro-oxigênio é, em grande parte responsável por causar a perda de energia devido à degradação do efeito LID (Light Induce Degradation).

Este efeito LID, presente em módulos tipo P que usam boro como doping, causa perdas de desempenho entre 1% e 3% do normal. Às vezes, muito mais, desde o início da vida útil da instalação, nas primeiras exposições ao sol.

Essas perdas são irreversíveis, ou seja, durante toda a vida do módulo PV. O que não é pouca coisa, quando você leva em conta toda a energia que representa ao longo da vida útil de uma instalação fotovoltaica, que deve chegar a mais de 35 anos de operação.

Alguns fabricantes usam gálio ao invés de boro em suas células P-Type, evitando assim o efeito boro-oxigênio, tendo mais energia disponível e gerando mais energia ao longo da vida útil. Alguns exemplos já são a Longi, já há anos, e JA Solar e REC em suas respectivas novas faixas de módulo.

Menos PID

Falando em degradação, desta vez induzida por potencial, a N-Type também tem maior resistência ao PID (Potencial Indução da Degradação). O PID com células do tipo P vem, principalmente, com o efeito de imperfeições do vidro, como o oxigênio, que combina com o boro.

Considerando que, em módulos do tipo N, é a qualidade da própria célula que pode causar perdas de PID, por não ter boro, grande parte do problema é eliminado.

Essas duas vantagens, sem LID e menos PID, são resumidas para o cliente final em menor degradação no primeiro ano e também em menor degradação nos anos seguintes. Ou seja, a N-Type confere mais energia ao longo da vida da instalação.

Melhor coeficiente de temperatura

As células tipo N têm um coeficiente de temperatura melhor do que as células tipo P, ou seja, a perda de energia, principalmente devido a queda da tensão, é menos afetada quando as temperaturas sobem.

Isso permite maior saída de energia em condições difíceis para o silício, ou seja, quando é mais quente – em geral é quando há mais irradiação também.

Podemos dizer que as células N-Type oferecem mais energia quando as condições são mais adversas e interessantes.

Coeficiente de Bifacilidade muito maior

Como nada acontece por acaso, aqui também falamos sobre módulos bifaciais.

Já sabemos que essa tecnologia está fazendo um buraco crescente no mercado e está até impulsionando a pesquisa e o desenvolvimento de módulos fotovoltaicos em geral.

Bem, como a tecnologia PERC chegou massivamente, a tecnologia bifacial está fazendo um ótimo caminho, já que entre um e outro há apenas um pequeno passo para alcançar grandes repercussões.

A tecnologia veio para capturar grande parte do mercado, principalmente o de grandes plantas, devido ao seu aumento mais do que interessante na produção, enquanto um aumento de preço reduzido do €/Wp. Ou seja, pagando um pouco mais pode-se gerar muito mais.

A célula N-Type tem um fator coeficiente de bifacilidade melhor do que a célula tipo P, ou seja, essa célula pode gerar mais energia por trás do que a do tipo P.

O fator bifacilidade, ou coeficiente (%), é definido como a razão entre a eficiência obtida pela parte traseira do módulo e a eficiência obtida pela frente do módulo, quando ambos os lados são submetidos à mesma irradiação. Por exemplo,1000W por metro quadrado (m2), como em testes padrão.

Essa vantagem não é desprezível, especialmente quando alguns fabricantes avaliam a possibilidade de manter apenas linhas de módulos bifaciais em um futuro não tão distante.

Todas essas vantagens adicionam mais poder.

É por isso, que podemos pensar que o desenvolvimento da tecnologia N-Type se tornará cada vez mais importante no mercado e essa tecnologia gradualmente abrirá seu caminho.

Pesquisas e desenvolvimento de novas células

. Diversos Centros de Pesquisa, Universidade e Fabricantes pelo mundo estão realizando testes para desenvolvimento de células com novos materias que tornem os painéis solares mais eficientes, geração de potência muito superior aos painéis convencionais, facilidade de fabricação com maior rapidez entre outras qualidades.

Inovação Tecnológica

21/02/2024

Revolucionárias células solares de pontos quânticos batem recorde de eficiência

Pontos quânticos de perovskita

Engenheiros coreanos alcançaram um recorde de eficiência das células solares de pontos quânticos, um salto significativo em direção a comercialização dessas células solares da próxima geração.

Pontos quânticos são nanocristais semicondutores com dimensões típicas que variam de algumas dezenas de nanômetros, sendo que as suas propriedades fotoelétricas variam de acordo com o seu trabalho.

O interesse neles cresceu ainda mais depois que no ano passado, os três cientistas que descobriram e desenvolveram essas nanopartículas partículas semicondutoras receberam o Prêmio Nobel de Química.

Os pontos quânticos tornaram-se píxels nas telas mais modernas porque essas partículas semicondutoras recebem a eletricidade e as transformam em luz com grande eficiência.

Mas eles também podem funcionar invertidos, pegando a luz e transformando-a em eletricidade, o que tem levado a grande interesse em usá-los como células solares.

A tecnologia que desenvolvemos alcançou uma eficiência impressionante de 18,1% em células solares de pontos quânticos, afirmou o professor Sung- Yeon Jang, do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Ulsan.

A abordagem inovadora consistiu na síntese de pontos quânticos de perovskita baseados em cátions orgânicos, garantindo estabilidade excepcional ao mesmo tempo que suprime defeitos internos na camada fotoativa das células solares. Os protótipos mantiveram sua eficiência mesmo após armazenamento a longo prazo.

“Pesquisas anteriores com células solares de ponto quântico empregavam predominantemente PQDs inorgânicos,” observou San-Hak Lee, responsável pela inovação. “Através deste estudo demonstramos o potencial ao enfrentar os desafios associados aos PQDs orgânicos, que revelaram difíceis de se utilizar.”

PQD é a sigla em inglês para “ponto quântico de perovskita”.

A eficiência alcançada ainda é menos do que a metade das células solares mais avançadas de semicondutores tradicionais, mas o feito está sendo comemorado porque rompe uma dificuldade que vinha travando o desenvolvimento dessa nova tecnologia.

Os PQDs (pontos quânticos de perovskita), em particular, têm atraído atenção significativa devido às suas excelentes propriedades fotoelétricas. Além disso, o seu processo de fabricação envolve uma simples pulverização ou a aplicação em solvente, eliminando a necessidade do processo de crescimento em substrato. Essa abordagem simplificada permite uma produção de alta qualidade, em vários ambientes de fabricação, a um custo muito baixo.

Célula solar de bismuto de sódio

As células solares de bismuto de sódio são uma inovação recente no campo da energia solar. Elas são desenvolvidas com sulfeto de bismuto de sódio e têm a capacidade de captar energia solar em níveis muito superiores às células solares convencionais de silício, mesmo sendo significativamente mais finas.

Algumas características dessas células solares:

Espessura Reduzida: Podem ser até 10.000 vezes mais finas do que os painéis solares tradicionais, com filmes de apenas 30 nanômetros de espessura.

Alta Eficiência: Absorvem luz solar com mais eficácia do que as tecnologias convencionais de células solares.

Aplicação Versátil: O material pode ser aplicado como uma tinta, permitindo a criação de revestimentos finos e leves.

Durabilidade: Demonstraram estabilidade no ar ambiente por quase um ano sem a necessidade de encapsulamento, indicando uma durabilidade a longo prazo.

Essas células solares representam um avanço promissor para a indústria de energia renovável, com potencial para produzir células solares mais leves, que podem ser facilmente transportadas ou utilizadas em aplicações aeroespaciais;

A pesquisa e o desenvolvimento contínuos podem levar a uma maior adoção dessa tecnologia no futuro.

Além disso, pesquisadores estão desenvolvendo células solares de grafeno e disulfeto de molibdeno que prometem ser até 1000 vezes mais eficientes que os painéis de silício tradicionais.

Essa tecnologia ainda está em desenvolvimento, mas as perspectivas são muito animadoras para o futuro da energia solar.

O dissulfeto de molibdênio (MoS2) é um composto inorgânico formado por molibdênio e enxofre.

Ele ocorre como o mineral molibdenita, que é o principal minério de molibdênio. Este composto tem uma aparência preta prateada e é conhecido por ser relativamente não reativo com outros elementos químicos.

13. Célula Solar Fotovoltaica - Principais Fabricantes

Ranking dos maiores fabricantes de fabricantes de células solares do mundo

(Portal Solar - 13/03/2024)

Os cincos principais fabricantes de células solares do mundo comercializaram 182 GW em 2023, crescimento de 56% em relação ao ano anterior de acordo com o relatório da consultoria PV Infolink.

O relatório destaca que a Tongwei manteve a liderança do ranking, mesmo expandindo a atuação para a produção de placas solares.

A Aiko ficou na segunda posição, focando na série ABC. a Solar Space assumiu a terceira posição, após investimentos de longo prazo e expandir a produção fora da China, Jietal e Runergy fecharam a lista.

A Infolink avalia que os fabricantes de células fotovoltaicas que buscam assegurar as maiores posições no mercado em 2024, devem se livrar de linhas de produção obsoletas e devem focar em inovação, pesquisa e desenvolvimento em um momento de transição ecológica.

Fabricantes com maior volume de células solares embarcadas em 2023:

1. Tongwei

3. Aiko

3. Solar Space

4. Jiteal

5. Runergy

Tecnologias e Formatos:

A análise indica que os fabricantes operaram linhas de células TOPCorn no segundo trimestre de 2023 e escalaram a produão TOPCon no segundo semestre. Cerca de 146 GW de células PERC foram embarcadas no ano, uma grande proporção do total.

A comercialização de células TOPCon aumentou na segunda metade do ano, atingindo 35 GW, 19% do volume total de embarques. Células de Heterojunção (HJT) foram mais direcionadas para a produção interna e foram pouco vendidas.

Os formatos M10 e G12 dominam o embarque dos cinco principais fabricantes com 133 GW (73%) de células de 182 mm e 45 GW (24%) de células de 210 mm em 2023, indicando um market share de 97% para células de tamanho grande conforme estatísticas da Infolink.

Market share é um indicador de mercado que representa a quota de participação de uma empresa. Para ter a maior fatia é preciso ter as ações certas. Market Share é a participação da empresa no mercado, ou seja, representa a porcentagem do valor de mercado de uma organização perante à concorrência.

14. Painel Solar

A ABSOLAR (Associação Brasileira de Energia Solar Fotovoltaica) 23/05/2024

A ABSOLAR informou que o Brasil ultrapassou a marca de 29 GW de potência instalada operacional em residências, comércios, indústrias, propriedades rurais e prédios públicos.

São mais de 3,7 milhões de unidades consumidoras (UC'S) atendidas pela tecnologia fotovoltaica.

Segundo o mapeamento realizado o país possui mais de 2,6 milhões de sistemas fotovoltaicos intalados em telhados, fachadas e pequenos terrenos.

Os Sistemas Fotovoltaicos já estão presentes em 5.545 municipios e em todos os estados brasileiros.

História do Painel Solar

Descoberta do Efeito Fotovoltaico Em 1839, o físico francês Alexandre Edmond Becquerel com apenas 19 anos descobriu o efeito fotovoltaico.

Ele conseguiu produzir tensão elétrica irradiando luz em um eletrodo de prata em um eletrólito. Posteriormente, em 1883, Charles Fritts inventor americano criou a primeira célula fotovoltaica.

A era moderna da energia iniciou em 1954 a partir da elaboração do processo de dopagem do silício desenvolvida por Calvin Fuller.

Russell Shoemaker Ohl Russel Shoemaker Ohl anunciou a criação da primeira célula fotovoltaica moderna durante uma reunião da National Academy of Sciences e também foi o responsável pela invenção da primeira placa de silício e por ter patenteado o sistema fotovoltaico moderno. Calvin Fuller, Gerald Pearson e Daryl Chapin, cientistas do laboratório Bell Labs também desempenharam papéis cruciais nesse avanço científico.

A utilização dos painéis solares iniciou-se em 1958.

Diferença entre placa, módulo e painel fotovoltaico

Os termos “placa solar”, “painel solar” e “módulo solar” são frequentemente usados de forma intercambiável, mas, na verdade, eles se referem ao mesmo produto.

Placa Solar: Também conhecida como “módulo fotovoltaico”, a placa solar é composta por várias células solares interligadas. Essas células captam a luz do sol e a convertem em energia elétrica. O termo “placa” é mais popular entre as pessoas.

Painel Solar: O painel solar é formado por um conjunto de módulos fotovoltaicos. Ele é responsável por converter a luz solar em eletricidade. Basicamente, é a mesma coisa que a placa solar, mas o termo “painel” é mais comum.

Módulo Solar: Esse é o termo mais técnico e frequentemente usado por especialistas. O módulo solar é a unidade funcional composta pelas células solares interligadas. Ele é essencial para o funcionamento dos sistemas fotovoltaicos.

Painel Solar

Principal equipamento para gerar energia fotovoltaica.

Composto de células fotovoltaicas fabricadas a partir de diversos materiais semicondutores como o silício os quais absorvem a luz solar e geram energia elétrica através do efeito fotovoltaico.

O painel solar é composto por uma matriz (conjunto) de células fotovoltaicas em série ou paralelo. Os mais comuns no mercado possuem 36, 60 e 72 células ligadas entre si.

A grande disponibilidade do sol em todo o Globo permitiu que os painéis se popularizasem.

Nas últimas décadas o custo dos painéis está em queda vertiginoza devido a evolução tecnológica e de sua potência com o ganho na escala de produção.

Para os consumidores a queda dos custos para a geração de energia tornaram as contas de luz mais baratas.

As linhas de financiamento tornaram os sistemas fotovoltaicos mais acessíveis para um grande parte da população.

Segundo a IEA (Âgencia internacional de Energia) os painéis fotovoltaicos já produzem a energia mais barata do planeta desde 2020.

sendo São Paulo, Minas Gerais, Rio Grande do Sul e Paraná os que possuem a maior quantidade.

Garantia;

A garantia padrão de eficiência de um painel solar é de pelo menos 25 anos, funcionando com 80% de seu desempenho original mas existem painéis em funcionamento a 35 anos.

Devido a novas tecnologias são previstos painéis com eficiência por até 50 anos.

Potência de Painel Solar

A potência de um painel solar é uma medida que determina sua capacidade de geração elétrica. Ela é expressa em watts (W) e representa a quantidade de energia elétrica que o painel é capaz de gerar sob condições específicas de irradiação solar.

Quanto maior a potência de uma placa fotovoltaica, mais eletricidade ela produzirá.

Por exemplo, painéis solares residenciais típicos podem ter potência em torno de 340W em silício policristalino e a partir de 400W em silício monocristalino. Essa informação é essencial ao escolher um painel solar para seu sistema de energia fotovoltaico. Além da potência, considere também a eficiência do painel, que representa a porcentagem da energia luminosa do sol transformada em energia elétrica utilizável.

Cada modelo de painel solar possui uma potência que varia com a configuração e tecnologia.

Residências e Comércio

Normalmente se usam painéis solares monocristalinos com potências de 340 Watt-pico (Wp), embora existam painéis com mais de

545 Watt - pico (Wp).

Residências:

Painéis solares mais utilizados (Potência/ Geração de energia)

Potências acima de 500 W/(geração aproximada): 510 W (56 kWh), 545 W (60kWh), 550W (61 kWh), 585 W ( 64 kWh) e 590 W (65 kWh).

Entre as mais utilizadas estão as de 320 Wp, 340 Wp e 350 Wp.

Atualmente os painéis solares comercializados no Brasil superam 500 Watts de potência e possuem uma eficiência de 20%.

Existem painéis com células 144 Half Cell com as tecnologias PERC e Bifacial.

PERC

A sigla PERC possui algumas definições, sendo a mais usual Passivated Emitter Rear Cell, que basicamente trata-se de uma camada de passivação localizada trás da célula. Passivação da célula é o nome dado, quando é adicionado uma camada fina de um determinado material, em sua superficíe.

Painel Half Cell

Esse painel possue células solares que são cortadas pela metade, o que melhora o desempenho e a durabilidade. Os tradicionais painéis de 60, 70 possuem 120 e 144 células cortadas pela metade, respectivamente.

O processo de fabricação é o convencional para obter-se uma seção quadrada, existe um processo de corte adicional denominado TLS (ThermalLaser Separation), fazendo com que as células sejam divididas ao meio sem causar nenhum dano físico e/ou mecânico

ao sistema. Essa subdivisão da célula no tamanho retangular da origem ao nome Half Cell.

Células menores também sofrem tensões mecânicas reduzidas, portanto, a uma menor chance de rachaduras.

Painel Bifacial

O painel solar bifacial é desenvolvido com duas faces e conta com uma alta tecnologia que permite aumentar a capacidade de absorção de energia quando instalado em uma situação adequada. Ou seja, ele é posicionado de modo que ambas as extremidades recebam a incidência solar: uma diretamente e a outra refletida . Isso resulta em um ganho de energia de 30%, aumentando a economia e reduzindo os custos com a geração de energia. Essa tecnologia é ideal para usinas solares e outros projetos fotovoltaicos.

Painel de maior potência:

O painel solar Himalaya G12-132 do fabricante Huasun registrou o recorde de potência com 723,97 W.

O Painel foi lançado em 2022, o modelo possui eficiência máxima de conversão de 23,3 % e é feito de células solares de HJT (Heterojunção) de 210 mm que adotam a tecnologia microcristalina de lado único. (Painel Solar - 21/03/2023)

Tamanhos do Painel Solar

Tradicionalmente, os painéis solares existem em dois tamanhos: o formato padrão de 60 células (1,65 m x 1 m), utilizado em telhados residenciais, e o formato de 72 células, para instalações comerciais (2m x 1m).

Indústria:

Novos tamanhos surgiram chegando a 2,40 m x 1,3 m construidos com wafers de 180 mm e 210 mm. Isso representa um aumento de 20% a 30% na comparação com os tamanhos tradicionais.

Atualmente os painéis solares comercializados no Brasil superam 500 Watts de potência e possuem uma eficiência de 20%.

Tipos de Painéis Solares:

. Painel Solar de silício monocristalino (mono-Si) (item 15)

. Painel Solar de silício policristalino também conhecido como polisilício (p-Si) e silício multicristalino (mc-Si) (item 15)

. Painel Solar de silício amorfo (a-Si) (item 15)

. Painel Solar de Telureto de Cádmio (CdTe) (item 15)

. Painel Solar de Seleneto de cobre, índio e gálio e Selenio (CIS / CIGS) (item 15)

. Painel Solar com células fotovoltaicas orgânicas (OPV) (item 15)

. Painel Halfcell (item 15)

. Painel Perc (item 15)

. Painel Bifacial (item 15)

. Painel Heterojunção (HJT) (item 15)

. Painel Solar Híbrido (item 15)

. Painel TopCon (item 15)

. Painel P-Type e N-Type (item 15)

Canal Solar - 26/10/2023

P-Type ou N-Type: qual a melhor solução para o meu projeto?

Para selecionar entre um painel N-Type e P-Type devem ser considerados a área disponível, localização, energia gerada e LCOE (custo nivelado de energia). (de acordo com o Suporte Técnico da JA Solar)

“É importante sempre simular os projetos para saber quais são as diferenças de energia gerada entre ambas as tecnologias de acordo com a palestra do segundo dia do Canal Conecta, Congresso realizado pelo Canal Solar em São Paulo (SP)”.

Além disso, de acordo com o palestrante é fundamental analisar o custo disponível para gastar na instalação. Os painéis N-Type são um pouco mais caros (cerca de 3% a 5%), mas oferecem benefícios de tecnologia mais moderna.

Se for um sistema em telhado, por exemplo, neste tipo de projeto, há o fator de bifacilidade zero, eliminando uma das maiores vantagens do N-Type. Nesse caso, talvez seja mais interessante utilizar o P-Type.

Para usinas em solo, a área disponível e a potência necessária devem ser consideradas. Se a área for pequena, provavelmente vai precisar de um módulo com maior potência, logo a utilização de um painel N-Type seria mais viável.

Se não houver a restrição de área, pode-se usar um painel modelo P-Type com potência menor.

De acordo com a palestrante a JA Solar possui capacidade produtiva de 80 GW/ano, e vai continuar produzindo as duas tecnologias P-Type e N-Type, cabendo ao mercado e clientes decidir qual mix prevalecerá.

Diferenciais do painel N-Type:

. Redução de BOS (balanço do sistema) de 2% até 4,5%. Isso porque tais módulos têm potências maiores. Havendo potência maior e melhor eficiência celular, temos custo menor com a quantidade de painéis, estruturas e cabeamento.

. Redução do LCOE: redução de 2,5% até 6%, principalmente devido aos ganhos atrelados à tecnologia como menores índices de degradação e temperatura, melhor rendimento em baixa irradiância e maior fator de bifacilidade.

Vantagens e características dos módulos fotovoltaicos N-Type

. Dopagem dos wafers com Fósforo e tecnologia celular TopCon. O P-Type possui a dopagem dos wafers com gálio e tecnologia celular mono PERC;

. Menor degradação: máximo de 1% no primeiro ano e 0,4% anualmente ao longo de 30 anos.

. Coeficiente de temperatura Pmax de -0,35%/°C a -0,30%/°C, em comparação aos painéis convencionais P-Type, que leva a menores perdas térmicas em altas temperaturas.

. Maior fator de bifacialidade: 80% sendo 10% maior que o P-Type. O ganho bifacial dependendo das características da instalação como albedo (porcentagem de irradiação refletida pela superfície. Quanto maior o albedo, maior a energia que pode ser absorvida pela face traseira do módulo), altura dos módulos e espaçamento entre fileiras – pode ser de 0,8~1,2% (supondo irradiação traseira de 10%);

. Melhor rendimento em baixa radiância: 0,2% de ganho extra de energia ao começo e ao final do dia, devido à melhor condutividade da célula N-Type.

Lançamentos da JA Solar

Foi apresentado no Canal Conecta os lançamentos da JA Solar para os próximos meses. Entre os destaques esta o modelo P-Type JAM72D3OL/B, da série Deep Blue 3.0, que possui eficiência de até 21,9% e potência de 580W.

Além disso, a fabricante irá disponibilizar o modelo N-Type JAM66D45/LB, da série Deep Blue 4.0, com eficiência de até 22,5% e potência de 630W.

Painéis Solares com materiais novas tecnologias

. Grafeno - Perovskita

Cientistas desenvolveram materias capazes de captar energia solar em níveis maiores que uma célula de silício, entretando com uma espessura 10 mil vezes menor.

. Sulfeto de bismuto de sódio que pode ser cultivado na forma de nanocristais, que são espalhados em uma solução para realizar filmes de 30 nanômetros e espessura 10.000 vezes mais finas. (Fase de protótipo)

Essa tecnologia pode mudar o mercado de energia renovável. (CPG - Click Petróleo e Gás - 21/08/2023)

. Grafeno - Perovskita

Usina solar com painéis solares de células de Grafeno - Perovskita (Creta - Grécia)

Desenvolvida pela Universidade Roma Tor Vergara (Itália) e Universidade Helenica do Mediterrêneo (Grécia).

A Usina para o teste possui uma área de 45 metros quadrados. (Click Petróleo e Gás - 03/08/2022)

. Outros materiais:

. Diversos Centros de Pesquisa, Universidade e Fabricantes pelo mundo estão realizando testes para desenvolvimento de células com novos materias que tornem os painéis solares mais eficientes, geração de potência muito superior aos painéis convencionais, facilidade de fabricação com maior rapidez entre outras qualidades.

14.1 Sombreamento

O sombreamento em painéis solares ocorre quando algum objeto, como edifícações, estruturas, árvore, queda de folhas, excrementos de pássaros, nuvens, neve, bloqueia parcialmente ou totalmente a luz solar que incide sobre os painéis. Isso pode acontecer durante diferentes momentos do dia ou estações do ano, dependendo da posição do sol e seu movimento naquela localização geográfica.

Sombreamento pelo próprio sistema

Ocorre quando a sombra de um módulo se sobrepõe a outro módulo.

O sombreamento nos painéis solares ocorre quando uma parte ou todo o painel é coberto por sombra, seja de objetos próximos, como árvores, prédios ou estruturas, ou devido à obstrução da luz solar por nuvens. O sombreamento pode afetar a eficiência e a produção de energia dos painéis

Quando um painel solar é sombreado, sua eficiência é reduzida, e isso pode afetar significativamente a geração de energia elétrica. Existem algumas formas de evitar o sombreamento, como o uso de diodos de by-pass nos módulos para proteger o sistema fotovoltaico.

Um sombreamento, sujeira ou interferência no módulo ocasiona o que chamamos de hot spot ou ponto quente, isso porque quando uma célula esta sombreamento ela estará inversamente polarizada, atuando como uma carga elétrica e convertendo a energia em calor, ou seja, a corrente vai para aquela célula aquecendo-a e isto em casos extremos pode causar um incêndio.

Existem no mercado os módulos chamados módulo hot spot free, patenteado pela AE Solar, cada célula possui um diodo de by-pass, essa tecnologia melhora a eficiência dos módulos pois diminui as perdas por sombreamento.

15. Tipos de Painel Solar

Portal Solar:

O silício monocristalino e o policristalino são as tecnologias mais usadas no Brasil.

15.1 Painel Solar de Silício Monocristalino (mono-Si)

Monocristalino significa único cristal.

Cristais de tamanho grande tornam as células solares mais eficientes.

Essas células são obtidas através do corte de barras de silício em forma de finas pastilhas com espessuras de 0,4 a 0,5 mm2.

O silício monocristalino é utilizado na fabricação de circuitos integrados para utilização em microelêtronica.

A tecnologia monocristalina é a mais antiga e possui eficiência maior. Os painéis solares de silício monocristalino (mono-Si) são facilmente reconhecíveis olhando de perto.

Possuem uma cor uniforme, indicando silício de alta pureza e cantos tipicamente arredondados.

Eles são feios a partir de um único cristal de silício ultrapuro (lingote de silício de forma cilíndrica), este é fatiado fazendo assim, lâminas de silício individuais, que são então tratadas e transformadas em células fotovoltaicas.

Cada célula fotovoltaica circular tem quatro lados cortados fora para otimizar o espaço disponível no painel solar monocristalino e aproveitar melhor a área do painel.

O painel solar monocristalino é composto por uma matriz de células fotovoltaicas em formações de série e paralelo.

. Eficiência média do painel solar monocristalino: 15% - 22%

. Técnica: Czochralki

. Tamanho padrão das células fotovoltaicas: 10x10 cm; 12,5x12,5 cm; 15x15 cm

. Cor: azul escuro ou quase preto (com antirreflexo), cinza ou azul acinzentado (sem antirreflexo)

Vantagens do painel monocristalino

. Atualmente os painéis solares monocristalinos possuem eficiência mais alta dentre as tecnologias comercialmente viaveis;

. A eficiência dos painéis monocristalinos esta hoje entre 15% a 22%. Painéis solares de silício monocristalino ocupam menos espaço;

. Uma vez que estes painéis possuem uma eficiência maior eles necessitam de menos espaço para gerar a mesma quantidade de energia elétrica;

. A vida útil dos painéis momnocristalinos é maior que 30 anos e eles vem com garantia de 25 anos;

. Se comportam melhor do que os painéis policristalinos em condições de pouca luz ou incidência de sombras.

Desvantagens

. São mais caros comparados com os policristalinos.

. Do ponto de vista financeiro, um painel que é feito de silício policristalino e, em alguns casos de filme fino, pode ser uma escolha melhor para os proprietários que se importam somente com o custo.

. O processo Czochralki usado para produzir silício monocristalino resulta em grandes lingotes cilíndricos.

. Quatro lados são cortados dos lingotes para fazer as lâminas de silício, e por isso uma quantidade significativa do silício não é aproveitada naquela célula e precisa ser reciclado.

“A eficiência das células fotovoltaicas é maior do que o painel solar como um todo. Isso acontece, pois ao encapsular a célula fotovoltaica durante o processo de montagem do painel solar, a luz que atinge a superfície da célula fotovoltaica é filtrada pelo vidro em cima do painel e pelo EVA (*) reduzindo assim a eficiência do painel como um todo.”

* O Filme Encapsulante para o Painel Solar, tradicionalmente conhecido como EVA, acetato-vinilo de etileno (que deriva do inglês: Ethylene Vinyl Acetat), é um material selante de cura rápida especificamente projetado para os painéis fotovoltaicos.

15.2 Painel Solar de Silício Policristalino (poli-Si)

Policristalino significa multiplos cristais.

Os primeiros painéis solares a base de silício policristalino, que também são conhecidos como polisilício (p-Si) e silício multi-cristalino (mc-Si), foram introduzidos no mercado em 1981. Ambos, mono e policristalino são feitos de silício, a principal diferença entre as tecnologias é o método utilizado na fundição dos cristais.

No policristalino, os cristais são fundidos em um bloco, desta preservando a formação de múltiplos cristais (daí o nome policristalino). Quando esse bloco é cortado e fatiado, é possível observar esta formação de múltipla de cristais.

Uma vez fundidos, eles são serrados em blocos quadrados e, em seguida, fatiados em células assim como no monocristalino, mas é um pouco mais fácil de produzir. Eles são semelhantes aos de único cristal (monocristalino) tanto no desempenho como na degradação, exceto que as células são ligeiramente menos eficientes.

. Eficiência média do painel solar policristalino: 14 a 20%

. Técnica: Fundido. Aquecimento em forma.

. Forma: Quadrada

. Tamanho padrão das células fotovoltaicas: 10x10 cm; 12,5x12,5 cm; 15x15 cm

. Cor: azul (com antirreflexo), cinza prateado (sem antirreflexo)

As células são fabricadas a partir de blocos de silício puro em moldes especiais. Uma vez nos moldes, o silício esfria lentamente e se solidifica.

Nesse processo, os àtomos não se organizam em um único cristal, e sim em multiplos pequenos cristais formando uma estrutura policristalina com superfícies de separação entre os cristais.

A presença dessas interfaces entre os vários cristais reduz um pouco a eficiência destas células, fazendo com que a eficiência varie entre 14 a 20%.

Vantagens

. A quantidade gerada de residuos durante o processo de corte das células fotovoltaicas é menor em comparação com o monocristalino.

. Painéis policristalinos são mais baratos que os painéis solares monocristalinos;

. A vida útil é maior de 30 anos e eles possuem uma garantia de 25 anos;

Desvantagens

A eficiência dos painéis solares policristalinos é tipicamente entre 14 e 20%. Isso é devido principalmente a menor pureza do polisilício;

. Eficiência menor que os painéis solares monocristalinos;

. Menos Watts/hora por m2;

. Normalmente precisa de uma área maior de painéis solares policristalinos para gerar a mesma quantidade de Watts/m2 que o painel monocristalino. Isto não significa necessariamente que o monocristalino é melhor que o policristalino.

15.3. Painel Solar de silício amorfo (a-Si)

Como a produção de energia elétrica é baixa nesta tecnologia, as células baseadas em silício amorfo, e tradicionalmente só tinham sido usadas para aplicações de pequena escala.

Exemplo: calculadoras de bolso. No entanto as inovações recentes permitiram que essa tecnologia seja utilizada também em aplicações em larga escala.

Com uma técnica de fabricação chamada “empilhamento” várias camadas de células de silício amorfo podem ser combinadas, o que resultam em taxas mais elevadas de eficiência (tipicamente de 6% a 9%). Apenas 1% do silício utilizado em células de silício cristalino é necessário nas células de silício amorfo. Por outro lado, o empilhamento possui um custo.

15.4. Painel Solar de Telureto de Cádmio (CdTe)

Telureto de cádmio é a única tecnologia de painéis solares de película fina que superou o custo/eficiência de painéis solares de silício cristalino em uma parcela significativa do mercado mundial de painéis solares. o recorde mundial de CdTe PV

A eficiência de painéis solares com base na tecnologia de telureto de cádmio opera normalmente na faixa de 9% a 16%.

A First Solar instalou mais de 5 GW (gigawatts) de painéis solares de filme fino com base na tecnologia telureto de cádmio em todo mundo.

A mesma empresa detém o recorde mudial de CdTe PV com eficiência de 16%.

As instalações com painéis de CdTe PV são tipicamente usadas em grandes campos solares (grandes usinas solares).

15.5. Painel Solar de seleneto de cobre, índio e gálio (CIS / CIGS)

Em comparação com as outras tecnologias de filme fino acima, as células de CIGS mostraram o maior potencial em termos de eficiência. Estas células contêm menos cádmio (material tóxico que é encontrado nas células de CdTe). A produção comercial de painéis solares CIGS foi iniciada na Alemanha em 2011.

Os índices de eficiência para painéis solares CIGS normalmente operam na faixa de 10% a 12%, e já existem alguns sendo vendidos no Brasil passando dos 13%. Muitos tipos de células de película fina estão em fase de pesquisa e desenvolvimento, e no futuro poderemos ver algumas soluções interessantes vindas desta tecnologia.

15.6. Células fotovoltaicas orgânicas (OPV)

Uma célula fotovoltaica orgânica é um tipo de polímero que utiliza a eletrônica orgânica, um ramo da eletrônica que lida com polímeros orgânicos condutores ou pequenas moléculas orgânicas, para absorção da luz e transporte de carga para a produção de eletricidade a partir da luz solar pelo efeito fotovoltaico.

No Brasil existe CSEM do Brasil, em Belo Horizonte (MG), que está desenvolvendo esta produção com tecnologia principalmente suíça. Eles utilizam um processo industrial (roll to roll) de impressão de células fotovoltaicas orgânicas em substrato leve, flexível e transparente. A eficiências das células orgânicas variam.

15.7. Painel Bifacial

Os painéis fotovoltaicos bifaciais possuem células fotovoltaicas com duas faces em vez de uma para absorver a energia solar radiante. Elas se utilizam do efeito Albedo, onde a luz refletida no solo ou de alguma superfície é absorvida e a partir da qual o painel bifacial é capaz de oferecer um aumento de potência de saída.

Sob condições de teste padrão (STC), painéis bifaciais podem gerar 30% a mais de energia, fazendo uso de sua superfície traseira.

Historicamente, as células bifaciais foram direcionadas para as aplicações BIPV (Building Integrated Photovoltaic) ou em áreas onde grande parte da energia solar disponível é a luz solar difusa que ricocheteou do chão ou em objetos ao redor. No entanto, a queda significativa do custo do vidro solar (utilizado nos painéis fotovoltaicos) nos últimos anos tem tornado o uso de encapsulamento de vidro de dupla face viável e tem impulsionado a pesquisa e desenvolvimento dos painéis bifaciais.

Aplicações:

Toldos, varandas, abrigos de ônibus, arquitetura BIPV, plataformas, coberturas, fachadas, cercas, paredes, treliças, sistemas de rastreamento, etc.

VER VÍDEO

INCLUIR FOTOS/ILUSTRAÇÃO DO PAINEL BIFACIAL

Figura

15.8. Painel Solar Heterojunção

Portal Solar - 22/05/2023

A célula de heterojunção (HTJ) é composta por três camadas. A primeira, feita de silício amorfo, captura a luz do Sol antes que ela atinja a camada cristalina, assim como qualquer luz refletida pelas demais camadas. A camada do meio, composta por silício cristalino, é principal responsável por converter a luz solar em etricidade. A última camada, outra película de silício amorfo, captura os fótons que tenham conseguido passar pelas outras duas.

Sólfacil - Blog

O conceito de de produção HJT foi desenvolvido pela SANYO Eletric na década de 1980. A SANYO foi a primeira empresa a produzir comercialmente células solares de silício amorfo.

15.9. Painel Solar Híbrido

As formas mais conhecidas de geração de energia solar fotovoltaica são as on- grid (conectadas à rede elétrica e nã possuem armazenamento de energia) e off-grid (autônoma / desconectadas da rede elétrica com armazenamento de energia em baterias para garantir o fornecimento contínuo de eletricidade, mesmo sem a presença do sol). Mas também é possível realizar a junção de ambos os sistemas, formando assim o sistema híbrido de energia solar.

A principal função do sistema híbrido é maximizar a eficiência e a confiabilidade do fornecimento de energia, garantindo a continuidade do funcionamento da geração em caso de interrupção do fornecimento da rede de energia elétrica.

Ou seja, um sistema híbrido de energia solar é uma configuração que combina a energia solar fotovoltaica com outra fonte de energia, geralmente uma rede elétrica convencional ou um gerador de backup.

O principal componente de um sistema híbrido é o painel solar fotovoltaico, que converte a luz solar em eletricidade por meio de células fotovoltaicas. A eletricidade pode ser usada para alimentar as necessidades elétricas de uma residência ou empresa. Além disso, há a presença de outros elementos, como inversores, baterias de armazenamento e um controlador de carga, que permitem otimizar o uso da energia solar.

Utilização de um sistema híbrido de energia solar

Um sistema híbrido pode ser utilizado em diferentes locais:

. Residências;

. Empresas;

. Indústrias;

. Comércios;

. Fazendas e propriedades rurais;

. Carregamento de veículos elétricos;

. Áreas mortas onde não há acesso à rede elétrica: cabanas, casas de campo e locais isolados.

Tipos de sistemas híbridos de energia solar

Existem dois tipos principais de sistemas híbridos de energia solar: All in one e o Bi-modal.

All in one

Os sistemas All in one integram todos os componentes em um único sistema, incluindo painéis solares, inversor, baterias de armazenamento e controlador de carga. Esses equipamentos são mais fáceis de instalar e são ideais para aplicação em residências de pequena escala.

Também, o All in one permitem o armazenamento de energia solar para utilização durante a noite e podem ser conectados à rede elétrica para fornecer energia de backup.

Bi-modal

Os sistemas Bi-modal utilizam separadamente os painéis solares e uma fonte de energia convencional, como a rede elétrica.

Os painéis solares são utilizados para atender à demanda de energia durante o dia, enquanto a fonte convencional assume durante a noite ou quando a demanda excede a capacidade solar. Esses sistemas são mais adequados para aplicações em áreas comerciais e industriais.

Vantagens

Além dos benefícios citados acima, os sistemas híbridos oferecem algumas vantagens significativas, como:

Diminuição bruta da conta de luz

Com o uso da energia solar é possível reduzir significativamente os custos de eletricidade a longo prazo. A economia pode chegar até 90% da conta de luz.

Maior aproveitamento da energia solar

Os sistemas híbridos permitem um maior aproveitamento da energia solar, uma vez que armazenam o excesso de energia para uso posterior, maximizando a eficiência.

Carga de carros elétricos

Esses sistemas são ideais para carregar veículos elétricos de forma sustentável, reduzindo os custos de combustível e a descarga de gases poluentes na atmosfera.

Armazenmento de energia durante a noite

A capacidade de armazenar energia solar para produção de eletricidade permite a utilização pelos consumidores mesmo após do pôr do sol.

Baixo custo de manutenção

Outro benefício do sistema híbrido é a economia em curto, médio e longo prazo. Embora o custo inicial possa ser um pouco elevado, o consumidor conseguirá poupar custos, uma vez que não terá que investir em ouras fontes de energia, como acontece com os geradores que necessitam de combustível para funcionar.

Desvantagens

Baterias com menor prazo de vida

As baterias de armazenamento de energia solar têm um ciclo de vida limitado e precisam ser substituídas periodicamente, o que pode trazer um custo adicional.

Limitação de número de máquinas ativas

Em alguns casos, os sistemas híbridos podem não ser capazes de alimentar todas as máquinas ou aparelhos de alta potência simultaneamente. Isso faz com que seja exigido um planejamento mais cauteloso para o uso de energia.

Necessidade de um local maior para instalação

A instalação de painéis solares e baterias de armazenamento requer espaço adicional, o que pode ser um desafio em áreas com maiores restrições.

Utilização de um sistema híbrido de energia solar

A utilização de um sistema híbrido pode ser vantajosa em diversas situações, dependendo da necessidade e condições especificas do local, tais como:

. Maximizar a eficiência energética;

. Reduzir os custos com eletricidade;

. Fornecimento de energia de backup;

. Carregar veículos elétricos;

. Gerar energia em áreas remotas ou fora da rede elétrica;

. Independência elétrica;

. Reduzir a emissão de gases poluentes para a atmosfera;

. Ideal para locais em que as tarifas de energia variam ao longo do dia.

A tecnologia solar de heterojunção aproveita isso construindo um painel solar a partir de três camadas diferentes de material fotovoltaico.

15.10. Painel Halfcell -

Portal Solar 08/05/24

A tecnologia half cell é uma abordagem inovadora no design de painéis solares fotovoltaicos que visa melhorar a eficiência e o desempenho geral dos sistemas solares.

Em um painel convencional, as células solares individuais são conectadas em série para formar strings, o que pode resultar em perdas de energia devido a resistência interna, sombreamento e outras limitações.

No entanto, na tecnologia de meia célula, as células solares são divididas no meio, criando duas metades independentes. Cada metade opera como uma única célula solar separada, o que reduz as perdas internas de energia. Além disso, como as células são menores, elas são menos suscetíveis a danos por sombreamento ou outros bloqueios parciais da luz do sol.

A tecnologia meia célula é utilizada para melhorar a eficiência, confiabilidade e desempenho geral dos sistemas solares fotovoltaicos.

Ao reduzir as perdas internas de energia, os painéis solares de meia célula podem alcançar eficiências mais altas em comparação com os painéis solares convencionais.

Isso significa que mais energia solar pode ser convertida em eletricidade, resultando em uma produção de energia mais eficiente. Isso ocorre, se uma parte do painel estiver sombreada, a outra parte ainda pode operar eficientemente, reduzindo a perda de produção de energia.

As células solares de meia célula são tipicamente menores do que as células solares convencionais, os que a torna mais resistente a danos mecânicos e térmicos. Isso pode aumentar a vida útil do painel solar e reduzir os custos de manutenção ao longo do tempo.

Funcionamento da tecnologia half cell

Inicialmente as células solares convencionais são divididas ao meio, geralmente através de um processo de corte a laser. Isso cria, duas células solares menores, cada uma com aproximadamente metade do tamanho da célula original.

As metades das células solares são então organizadas em uma matriz em que as metades de uma célula são conectadas em série e várias dessas séries são conectadas em paralelo.

Essa configuração permite que as duas metades das células solares funcionem de forma independente umas das outras.

Principais diferenças da tecnologia half cell para o modelo tradicional

A tecnologia da célula dividida é uma abordagem mais recente e avançada em comparação com o modelo tradicional de célula solar.

Principais diferenças:

Tecnologia half cell

. As células solares são divididas ao meio, criando duas células menores a partir de uma única célula maior.

. As metades das células são conectadas em serie e várias dessas séries são conectadas em paralelo.

. A tecnologia de meia célula tende a ter melhor desempenho em condições de sombra. Se uma parte do painel estiver sombreada, a outra parte ainda pode operar eficientemente, reduzindo a perda de produção de energia.

Modelo tradicional

. As células solares são geralmente maiores e não são divididas.

. As células solares são conectadas em série para formar strings.

. O sombreamento de uma célula pode afetar negativamente o desempenho de toda a string de células conectadas em série.

Vantagens da tecnologia Half cell

. Maior eficiência: a redução das perdas internas resulta em eficiência geralmente maior do painel solar.

. Melhor desempenho em condições de sombra: Como as células são divididas em duas partes independentes, o desempenho do painel solar pode ser menos afetado por sombreamento parcial.

. Durabilidade aprimorada: As células menores são menos suscetíveis a danos devido a tensões mecânicas e térmicas.

. Redução do custo a longo prazo: embora os painéis solares de meia célula possam ser um pouco mais caros inicialmente, sua maior eficiência pode resultar em economias significativas de custos ao longo da vida útil do painel solar.

Desvantagens da tecnologia half cell

. Os painéis solares de meia célula podem ter um custo inicial mais alto em comparação com os painéis solares tradicionais. Isso se deve em parte à complexibilidade do processo de fabricação, que envolve a divisão das células solares e a conexão das metades em série e paralelo.

. O processo de fabricação de painéis solares de meia célula pode ser mais complexo do que o processo de fabricação de painéis solares tradicionais devido a necessidade de se dividir as células solares e conectar as metades de forma eficiente.

. Como a tecnologia de meia célula é relativamente nova em comparação com os painéis solares tradicionais, pode haver uma oferta limitada de produtos no mercado. Isso pode dificultar a obtenção de painéis solares de meia célula em algumas regiões ou em determinados momentos.

. Embora as células solares de meia célula sejam mais resistentes a danos mecânicos e térmicos do que as células solares convencionais, ainda pode haver o potencial para a degradação diferencial entre as metades das células solares devido a fatores como envelhecimento, exposição ambiental e variações da qualidade do material.

. Alguns inversores podem não ser otimizados para trabalhar com painéis solares de meia célula, o que pode limitar as opções de design do sistema solar fotovoltaico ou exigir investimentos adicionais em equipamentos compatíveis.

15.11 - Painel Perc

Painel Solar – 22/05/2023

PERC é a sigla para Passivated Emitter and Rear Cell, que pode ser traduzido como emissor passivado e célula traseira. Nessa arquitetura, a célula fotovoltaica conta com uma película passivante na parte de trás, o que ajuda a minimizar perdas de recombinação e aumenta a absorção de luz.

O papel-chave dessa película é refletir a luz que passa pela célula sem ser absorvida. Com isso, é criada uma segunda chance para essa luz ser absorvida pelo silício, resultando em uma melhora na eficiência.

Canal Solar – 01/07/2019

Tecnologia PERC: A nova geração de células fotovoltaicas

O significado da sigla PERC é Passivated Emitter and Rear Cell

A tecnologia PERC representa um grande avanço da indústria além das células cristalinas tradicionais. A tecnologia, entretanto, não é nova – foi desenvolvida a mais de 30 anos na University of South Wales, na Austrália.

Os principais fabricantes de módulos fotovoltaicos empregam essa tecnologia nas últimas gerações de seus produtos, com eficiências que ultrapassam 19%.

Basicamente, a tecnologia PERC consiste em células fotovoltaicas mais finas e fabricadas com uma camada adicional de passivação. Como vantagens, a tecnologia PERC permite obter células fotovoltaicas com menor uso de matéria prima (mais baratas) e de alta eficiência.

O interesse pela tecnologia PERC foi bastante motivada pela competitividade agressiva entre os fabricantes de células e módulos fotovoltaicos.

Fabricantes tentam continuadamente melhorar seus produtos, valendo-se de todos os artifícios e tecnologias possíveis para alcançar eficiências maiores.

A passivação permite o aumento da eficiência da célula com a redução da velocidade de recombinação de elétrons na superfície do silício.

Além dessa propriedade elétrica, a passivação também tem um efeito óptico que permite a reflexão da luz no fundo da célula, fazendo com que os raios solares passem mais vezes pelo silício, aumentando a captação de energia da radiação solar.

Figuras

A tecnologia PERC tem conquistado grande interesse dos fabricantes mundiais. Somente em 2017 foram fabricados mais de 15GW de módulos PERC. A razão disso é que uma linha de fabricação de células PERC requer a adição de apenas dois processos às linhas de fabricação de células tradicionais.

Assim, rapidamente e com baixo investimento os fabricantes conseguem fabricar células PERC mais eficientes do que as convencionais de silício cristalino não passivado. O mercado absorveu bem a tecnologia e módulos PERC já são disponíveis comercialmente em larga escala.

15.12. Painel Heterojunção (HJT)

Existe uma “nova” tecnologia no mercado conhecida como Heterojunção. Comercialmente falando, a eficiência dos painéis que utilizam essa tecnologia é de 21% a 24%. O processo de fabricação com algumas diferenças é similar a fabricação dos painéis fotovoltaicos de silício monocristalinos, porém possuem uma passivação com camada de silício amorfo (a-Si), dentre outras diferenças.

Colocando de uma forma simples, este painel produz mais energia por metro quadrado e também funciona muito bem com altas temperaturas, desta forma, essa tecnologia é ideal para o Brasil, mas infelizmente não está disponível no mercado.

. Eficiência comercial da célula fotovoltaica: aproximadamente 24%

. Técnica: Czochralski / n-type c-Si

. Forma: Arredondada

. Tamanho padrão das células fotovoltaicas: 156 mm x 156 mm

. Cor: quase preto (com antirreflexo)

15.13. Painel TopCon

Portal Solar - 22/05/2023

Tecnologia TOPCon

TopCon é uma abreviação de tunnel oxide passived contact, que significa contato passivado com óxido de efeito túnel.

A estrutura dessa célula consiste em uma película fina de óxido de túnel encaixado entre um óxido condutor transparente (TCO) e uma lâmina de silício cristalino tipo p. A película age como um passivante, evitando a recombinação de portadores de carga na superfície da célula solar.

A eficiência aumentada permite que o painel solar capture uma quantidade maior de energia por área.

Tipo n ou p? Painel solar - Portal Solar 22/05/2023

A dopagem é um processo químico que consiste na introdução de impurezas em um cristal de silício, permitindo uma melhor condutividade elétrica. Esse processo pode resultar em semicondutores tipo n (N-Type) ou tipo p (P-Type), dependendo do material utilizado.

Tipo N se refere ao silício dopado cm fósforo ou arsênio.

Tipo P se refere ao silício dopado com gálio ou boro.

Participação no mercado

Portal Solar - 22/05/2023

Um levantamento do PV Evolution Labs (PVEL), um dos principais laboratórios independentes de teste da indústria solar, indica que a tecnologia PERC domina o mercado mundial e energia solar atualmente, com cerca de 70% de market share.

Porém, o estudo projeta que uma transição para painéis TOPCon está em andamento. Esse tipo de módulo possui várias vantagens técnicas, como eficiência, capacidade operacional em altas temperaturas e sob menor incidência de luz, aplicação bifacial e menor ritmo de degradação. Porém, a fabricação é mais cara em relação as tecnologias mais tradicionais.

A perspectiva é que, com os custos de fabricação apresentando redução, os painéis solares TopCon assumam a liderança do mercado. A projeção do PVEL indica que isso irá ocorrer já entre 2024 e 2025.

15.134 Painel P-Type e N-Type:

Canal Solar - 26/10/2023

P-Type ou N-Type: qual a melhor solução para o meu projeto?

Para selecionar entre um painel N-Type e P-Type devem ser considerados a área disponível, localização, energia gerada e LCOE (custo nivelado de energia). (de acordo com o Suporte Técnico da JA Solar)

Além disso, de acordo com o palestrante é fundamental analisar o custo disponível para gastar na instalação. Os painéis N-Type são um pouco mais caros (cerca de 3% a 5%), porém oferecem benefícios devido a tecnologia mais moderna.

Se for um sistema em telhado, por exemplo, neste tipo de projeto, há o fator de bifacilidade zero, eliminando uma das maiores vantagens do N-Type. Nesse caso, talvez seja mais interessante utilizar o P-Type.

Para usinas em solo, a área disponível e a potência necessária devem ser consideradas. Se a área for pequena, provavelmente vai precisar de um módulo com maior potência, logo a utilização de um painel N-Type seria mais viável.

Se não houver a restrição de área, pode-se usar um painel modelo P-Type com potência menor.

De acordo com o palestrante a JA Solar possui capacidade produtiva de 80 GW/ano, e vai continuar produzindo as duas tecnologias P-Type e N-Type, cabendo ao mercado e clientes decidir qual mix prevalecerá.

Diferenciais do painel N-Type em relação ao P-Type:

Vantagens e características dos módulos fotovoltaicos N-Type

. Dopagem dos wafers com Fósforo e tecnologia celular TopCon. O P-Type possui a dopagem dos wafers com gálio e tecnologia celular mono PERC;

. Menor degradação: máximo de 1% no primeiro ano e 0,4% anualmente ao longo de 30 anos.

. Coeficiente de temperatura Pmax de -0,35%/°C para -0,30%/°C, em comparação aos painéis convencionais P-Type, que leva a menos perdas térmicas em altas temperaturas.

. Maior fator de bifacialidade: 80% sendo 10% maior que o P-Type. O ganho bifacial dependendo das características da instalação como albedo (porcentagem de irradiação refletida pela superfície). Quanto maior o albedo, maior a energia que pode ser absorvida pela face traseira do módulo), altura dos módulos e espaçamento entre fileiras – pode ser de 0,8~1,2% (supondo irradiação traseira de 10%);

. Melhor rendimento em baixa radiância: 0,2% de ganho extra de energia ao começo e ao final do dia, devido à melhor condutividade da célula N-Type.

Lançamentos da JA Solar

Foi apresentado no Canal Conecta os lançamentos da JA Solar para os próximos meses. Entre os destaques esta o modelo P-Type JAM72D3O/LB, da série Deep Blue 3.0, que possui eficiência de até 21,9% e potência de 580W.

Além disso, a fabricante irá disponibilizar o modelo N-Type JAM66D45/LB, da série Deep Blue 4.0, com eficiência de até 22,5% e potência de 630W.

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Preços do painel solar

Portal Solar / Portal Solar - 22/05/2023

O preço de um painel solar varia de R$ 500,00 a R$ 1.000,00 dependendo dos seguintes fatores:

. Tecnologia;

. Potência do equipamento;

. Cotação do dólar;

. Material de fabricação;

. Eficiência

Nas últimas décadas, o custo desse equipamento tem passado por uma redução vertiginosa, graças a evolução tecnológica e ganho de escala de produção. Em 1975, uma placa solar custava US$ 155,28 por watt (W) na média global. Em 2023, o valor chegou a US$ 0,12 por watt, uma redução percentual de mais de 99%.

Essa trajetória se acentuou a partir do início da década de 2010, quando a China começou a expandir a capacidade de fabricação de módulos fotovoltaicos. Atualmente, o país asiático concentra mais de 80% de toda a cadeia produtiva do setor.

Aumentos pontuais no preço global de painéis solares podem ocorrer. Entre 2020 e 2022, por exemplo uma escassez na oferta de silício policristalino, principal matéria-prima dos módulos fotovoltaicos, combinada com o aumento da demanda global por energia solar, trouxe pressão ao mercado. A situação foi agravada devido a problemas com o frete marítimo internacional, decorrente da falta de contêiners e de impactos com a pandemia de Covid-19.

Porém, esse tipo de cenário não altera a tendência de longo prazo de queda de preços. A demanda cada vez maior por energia solar, sustentada pela busca por redução de custos de energia e metas de descarbonização do sistema elétrico, impulsiona a expansão da capacidade produtiva, que leva uma oferta cada vez maior de equipamentos.

Além disso, o avanço tecnológico torna os painéis solares cada vez mais eficientes e potentes, diminuindo o valor do investimento necessário em um sistema de geração fotovoltaica. Além do painel solar fotovoltaico, outros equipamentos compõem o kit fotovoltaico.

Todos eles são necessários para gerar energia elétrica que pode ser utilizada pelo consumidor.

16. Painel Solar - Eficiência

A eficiência de um painel solar é demonstrada em percentual (%) e representa o seu potencial de conversão de luz solar em energia elétrica por metro quadrado (m2).

Um painel solar com eficiência de 20% significa que o total da luz captado pelo módulo 20% corresponde a geração de eletricidade para consumo.

Quanto maior for a eficiência de um painel solar maior será a quantidade de energia elétrica produzida por metro quadrado (m2) com a mesma quantidade de incidência de luz.

Quanto mais eficiente for um painel solar, menor é a área ocupada para gerar a energia necessária. Ou seja, mais compacta a instalação no telhado ou no solo.

O número de células fotovoltaicas não está diretamente ligada a qualidade do painel ou sua eficiência.

Comparação entre dois painéis com potências diferentes:

. Painel 470 W com 60 células - eficiência de 21,74%

. Painel 550 W com 72 células - eficiência de 21,33%

A informação da eficiência dos paineís solares pelos fabricantes corresponde a uma medida realizada em laboratório através de um teste que utiliza uma série de fatores adotados internacionalmente.

O teste realizado é denominado pela sigla STC (Standard Test Conditions) que significa Condição Padrão de Teste.

O STC corresponde aos padrões estipulados pela indústria solar para atestar a qualidade e eficiência dos equipamentos.

Ao utilizar um conjunto de condições definidas e fixas para todos os painéis solares permite que estes sejam comparados e avaliados com maior precisão.

Condições Padrão de Teste

. Temperatura da célula solar: 25 graus celsius.

A temperatura da célula não significa que ela é igual ao do ambiente. O painel solar durante o teste precisa estar a 25 graus celsius.

. Irradiação Solar: 1000 Watth/m2

Esse número corresponde a quantidade de energia que incide sobre uma área especifica em determinado momento.

O valor é uma média da quantidade de luz solar que incide na superficie terrestre.

. Massa do ar igual a 1,5.

Esse valor corresponde a quantidade de atmosfera terrestre pela qual a luz solar deve passar antes de chegar ao solo.

Esta principalmente relacionado com o ângulo entre o sol e um ponto de referência sobre a terra.

Fatores que definem a eficiência dos painéis solares

Células Solares Fotovoltaicas

O painel solar possui dezenas de células solares fotovoltaicas.

A célula é responsável pela conversão da luz solar em energia elétrica.

Um material semicondutor é utilizado para a sua fabricação. Esse material possui características para a conversão elétrica que determinam a sua eficiência.

O painel solar possui a sua eficiência dependente a de suas células. A eficiência será maior quanto maior for a das suas células.

Ligamentos e Modelagem

O posicionamento das células no painel solar e seu acabamento impactam em sua eficiência. O cálculo para determina-la é realizado com base na Área Total do dispositivo que recebe a radiação solar.

Os painéis solares possuem "áreas mortas" que interferem em sua eficiência devido as áreas não ocupadas por células, como os espaços entre elas, as bordas e molduras.

Devido as células possuirem menos "áreas mortas" e terem um maior aproveitamento da luz solar a eficiência do painel solar sempre é menor que a de cada célula.

Tempo de utilização

O painel solar perde eficiência ao longo de seu tempo de utilização.

A perda anual é muito pequena ou seja insignificante.

Os melhores fabricantes de painéis solares garantem que ao final dos 25 anos irão permanecer com mais de 80% da eficiência original.

Perda de Eficiência do Painel Solar:

. Irradiação Solar

. Temperatura

. Posição do painel

. Inclinação

. Sombreamento

16.1. Passo a Passo para o cálculo da eficiência de um painel solar

Os painéis solares perdem eficiência com o passar do tempo. A perda anual é ínfima, e os melhores fabricantes do mercado trabalham com garantias que atestam que seus módulos irão permanecer com mais de 80% da eficiência original ao fim de 25 anos.

Fatores que influenciam a eficiência do painel solar

A eficiência do painel solar rotulada pelo fabricante é determinada pelo teste padrão da indústria que utiliza valores fixos para as condições climáticas que influenciam na geração elétrica do equipamento, as quais são:

. Inclinação do painel solar

. Posição de instalação do painel solar

. Irradiação solar

. Sombreamento

. Temperatura do painel

Apesar disso, quanto maior for o tempo de utilização de um painel solar, menor será a sua eficiência.

Para realizar esse cálculo, é preciso saber a largura e a altura exatas do painel solar, assim como a sua potência.

Exemplo:

Painel solar de 330 watts com altura de 1,956 m e largura de 0,992 m.

. Calcular a área do painel solar:

1,956 x 0,992 = 1,940352 m2

. Dividir a potência do painel solar por sua área:

330/1,940352 = 170,07 watts/m2

. Dividir o resultado por 10 para chegar à eficiência em porcentagem:

Eficiência = 170,07/10 ≈ 17% nas condições de teste

Outra forma de cálculo é através da fórmula:

Eficiência = (potência/área x irradiância solar padrão por m2) x 100

Eficiência = (330/1,940352 x 1000) x 100 ≈ 17%

16.2. Cálculo do número de painéis

Cálculo do número de painéis de uma residência

Para a realização do cálculo devem ser analisadas as seguintes informações:

. local da instalação do sistema solar fotovoltaico e dos equipamentos a serem utilizados

. potência, tensão, número de horas de utilização e valor médio do consumo de energia

Para a determinação do número de painéis solares a serem instalados para atender o consumo de uma residência devemos ter as seguintes informações:

Consumo mensal em kWh
Potência gerada pelo painel solar escolhido (kWh)
Horas diárias de irradiação (radiância solar)

Média de irradiação solar local: Os módulos fotovoltaicos que compõem o painel solar produzem energia elétrica a partir da incidência da luz do sol que recebe. Ou seja, quanto maior a média de radiação solar no local da instalação, menos painéis solares serão necessários para suprir à quantidade de energia que a residência consome.

do cálculo é a região onde o sistema será instalado, uma vez que a disponibilidade diária de luz solar pode variar bastante ao longo de todo território nacional e de acordo com as épocas do ano e a regularidade das chuvas.

Eficiência do painel solar

Normalmente os sistemas de energia solar conectados à rede elétrica apresenta uma perda energética devido a questões técnicas.

A potência e a eficiência dos módulos fotovoltaicos não são constantes, elas variam em função de fatores ambientais, como: irradiância, temperatura da célula fotovoltaica e coeficiente de massa do ar, dentre outros

Instalação: No Brasil, o ideal é que os painéis solares sejam instalados voltados para o norte geográfico.

Inclinação: A inclinação deve ser a mesma da localidade onde o sistema será instalado.

Etapas para a determinação do número de painéis solares:

Consultar a conta de luz do último ano do imóvel onde será instalado o sistema fotovoltaico, e calcular a média anual do consumo (basta somar os consumos dos últimos 12 meses e dividir pela quantidade de meses).
Dividir o valor obtido pela produção mensal do painel.

Energia = potência do painel solar x tempo (horas) x eficiência

Geração de energia mensal = Energia x 30 (dias do mês)

Exemplo:

1. Consumo mensal da residência: 600 kWh/mês

2. Potência gerada pelo painel solar escolhido: 265 kW

3. Horas diárias de irradiação solar: 4,93 horas

4. Rendimento (Eficiência) do painel solar: 80%

. Inclinação do painel solar

. Posição de instalação do painel solar

. Irradiação solar

. Sombreamento

. Temperatura do painel

Energia gerada por 1 painel solar = 265 x 4,93 x 0,8 = 1,04 kWh

Geração mensal de energia = 1,04 x 30 (dias do mês) = 31,20 kWh

Número de painéis = 600 /31,20 = 19

Os painéis solares perdem eficiência com o passar do tempo. A perda anual é ínfima, e os melhores fabricantes do mercado trabalham om garantias que atestam que seus módulos irão permanecer com mais de 80% da eficiência original ao fim de 25 anos.

16.3. Ranking dos Painéis Solares mais eficientes em 2023

(Painel Solar - 09/01/2024)

Metodologia:

Conforme Taiyang News, são classificados apenas painéis solares disponíveis para comercialização com eficiência miníma de 21,5% . A lista inclui apenas o módulo mais eficientes de cada fabricante por tecnologia.

Dessa forma, se uma companhia possui dois produtos PERC acima de 21%, apenas um deles é listado. Porém, se uma empresa oferece um modulo PERC e outro TOPCon, os dois entram no ranking.

17. Painel Solar – Principais Fabricantes

Ranking lista 10 maiores fabricantes de painéis solares do mundo

Portal Solar (17/06/2024)

Lista elaborada pela Wood Mackenzie avaliou companhias através de critérios de capacidade produtiva e desempenho financeiro.

Um ranking elaborado pela consultoria internacional Wood Mackenzie listou os dez maiores fabricantes de painéis solares do mundo. Foram avaliadas mais de 30 companhias com base em novos critérios, incluindo experiência em manufatura, integração vertical, desempenho financeiro e utilização de capacidade.

Em razão de empates na 5ª e 10ª posições, 12 empresas foram listadas no TOP 10. Nove delas são chinesas conforme o relatório, sete companhias do ranking devem superar a capacidade produtiva de 100 GW até 2027. Tongwei e Risen são as únicas verticalmente integradas na totalidade da cadeia do silício policristalino ao painel.

“Nosso ranking aborda critérios mais importantes para compradores de módulos fotovoltaicos. A pontuação foca em itens frequentemente questionados por eles em momentos de cotação ou pedidos de propostas”, disse a especialista em cadeia de fornecimento solar da Wood Mackenzie, Yana Hrysho.

Oito das dez empresas listadas são autossuficientes em capacidade de células fotovoltaicas. A capacidade total de wafers e células do Top 10 deverá ultrapassar 830 GW nos próximos três anos, o suficiente para atender o dobro da demanda global.

O relatório indica que essas empresas continuam expandindo apesar da sobreoferta. Ao mesmo tempo, os fabricantes estão buscando se tornar mais verticalmente integrados.

Top 10 maiores fabricantes de painéis solares em 2023:

Fabricante Pontuação de 0 a 100

1º JASolar 82,9

2º Trina Solar 81,7

3º Jinko Solar 80,8

4º Canadian Solar 78,5

5º Longi 78,0

5º Risen 77,6

6º TW Solar 77,6

7º Astroenergy 76,3

8º Hanwha Q-Cells 75,8

9º DMEGC Solar 74,1

10º Elite Solar 71,4

10º Boviet Solar 71,2,

Critérios:

. Experiência em manufatura de painéis solares: 15%

. Capacidade de fabricação e taxa de crescimento: 5%

. Integração Vertical: 15%

. Capacidade de utilização: 15%

. Pesquisa e desenvolvimento: 5%

. Condições financeiras: 5%

. Adesão ESG e responsabilidade social corporativa: 10%

. Certificação de instituições financeiras: 15%

17.1 Ranking das marcas de Painéis Solares mais vendidas em 2023

Os quatro maiores fabricantes somam mais de 50% da participação no Mercado Global, veja quais são os principais fornecedores de módulos no Brasil.

As quatro maiores fabricantes de painéis solares do mundo representam mais da metade das vendas registradas em 2023, com 270 GW comercializados no ano passado, mostra relatório da Solarbe Global plataforma chinesa de cobertura da indústria de energia solar. O volume representa 52% de market share.

Dados do relatório da Solarbe Global:

1. As nove principais marcas totalizaram 400 GW de embarques, assegurando uma participação de mais de 75 GW em painéis solares vendidos. Desse total, mais de 60% foram produtos com tecnologia de dopagem tipo n (n-type).

2 .A ênfase estratégica da Jinko Solar em produtos tipo n posicionou a empresa como líder da indústria nessa categoria.

3. A Trina Solar, Longi e JA Solar apresentaram produtos com características diferenciadas e uma forte reputação da marca, conquistando sucesso na China e no mercado internacional.

4. Trina Solar e JA Solar aceleraram esforços para expandir a produção de células n-type enquanto a Longi está explorando avanços na tecnologia de contato posterior (back-contact).

5. As marcas emergentes, TW Solar e Astronergy demonstraram bom desempenho. Ambas companhias definiram metas ambiciosas para 2024 superando até mesmo a Canadian Solar, que projeta 42 a 47 GW. A competição entre a 5ª e 7ª posições promete ser acirrada.

7. Tendências para 2024

A adoção de módulos tipo n registrou um forte crescimento em 2023, com pelo menos sete companhias reportando mais de 50% das vendas utilizando essa tenologia. Apesar da clara tendência de queda de preços e riscos de excesso de oferta, muitas companhias estão acelerando a capacidade de produção de produtos tipo n.

As análises de mercado sugerem que mais de 15 companhias estabeleceram metas ambiciosas para 2024, com módulos tipo n constituindo cerca de 60% do total. Entre elas cinco das nove maiores fabricantes preveem que a tecnologia supere 70% de participação nas vendas, com três estabelecendo meta de 100% para 2024, refletindo a confiança nessa tendência na indústria solar.

Principais fornecedores do mercado brasileiro

Um ranking elaborado pela ePowerBay, empresa de inteligência de mercado especializada no setor de energia renovável, revela quais foram os principais fornecedores de painéis solares no mercado de geração distribuída do Brasil em 2023.

O levantamento identificou 51 fabricantes de módulos fotovoltaicos atenuados atuando no segmento, com as 20 maiores responsáveis pelo fornecimento de mais de 80% dos equipamentos em operação no país. As demais 31 empresas somam 8,70% de market share. Já a parcela de fornecedores não identificados é de 12,37%.

De acordo com o estudo, a fabricante de placas solares com a maior participação no mercado de GD solar no Brasil em 2023 foi a Canadian Solar, que já havia sido líder no ranking 2022. A Jinko Solar manteve a 2ª colocação, enquanto a Trina Sola subiu de 4º para 3º. Risen e DAH Solar completam as cinco primeiras posições de painéis.

18. Manutenção do Painel Solar e Sistema Fotovoltaico

São três tipos de manutenção que devem ser a ser realizadas para os Painéis Solares e demais componentes do Sistema Solar Fotovoltaico; Preditiva, Preventiva e Corretiva

Manutenção Preditiva

Consiste no monitoramento da sua geração para possíveis quedas de desempemho e na inspeção visual dos equipamentos, incluindo o painel solar, inversor e stringbox, a fim de detectar antecipadamente possíveis danos, tais como arranhões, manchas ou rachaduras dos painéis solares.

Esta pode ser realizada pelo propietário do sistema reduzindo gastos com manutenção. Deve ser realizada uma inspeção visual de algum dos equipamentos e fazer o monitoramento da geração do sistema, que pode ser realizado pelo computador, celular ou tablet através do software de monitoramento de energia solar que vem integrado com o inversor fotovoltaico.

Manutenção Preventiva

Consiste na limpeza periódica dos painéis solares, a higienização do inversor, stringbox e uma inspeção completa de todos componentes elétricos (módulos, inversor, stringbox e conectores) e mecânicos (suportes e estrutura de fixação) para otmizar o desempenho, identificar e reparar danos prolongando a vida útil dos equipamentos.

Quando não for necessário subir no telhado, o própio propietário do sistema pode realizar a limpeza do painel solar seguindo os cuidados necessários, caso contrário deve fazer contato com uma empresa especializada que possuam uma equipe especializada e certificada conforme exigido pela NR10 e NR35 e equipamentos de segurança e ferramentas adequadas para a realização desse serviço.

Manutenção Corretiva do Sistema Fotovoltaico

Realizada somente em casos de ocorrências de falhas ou defeito de algum de seus componentes, quando o propietário nota uma queda substancial na produção do gerador ou interrupção de seu funcionamento e precisa acionar uma empresa especializada para realizar o diagnóstico e reparo do problema ocorrido.

Frequência de manutenção

Painel Solar a cada 6 meses.

Manutenção Preventiva de higienização do inversor fotovoltaico e inspeção dos componentes do sistema uma vez por ano.

A manutenção mais frequente deve ser a preditiva de acompanhamento da geração do sistema que pode ser realizada pelo proprietário utilizando o aplicativo de monitoramento.

19. Sistemas Fotovoltaicos

Existem 3 tipos sistemas solares existentes

Sistemas on grid (conectado a rede elétrica), off grid / isolados (ou autonômos) (não conectados a rede elétrica) e híbrido.

A geração de energia funcionam de maneira similar.

Os módulos são colocados nos telhados de imóveis que recebem a luz do sol e transformam em corrente contínua (CC).

A corrente contínua é convertida por um Inversor Solar em corrente alternada (CA). Desse modo fica disponivel para alimentar residências, comércio e também podendo ser utilizada pela índústria.

Diferenças entre os Sistemas on grid, off grid e híbrido

O sistema on grid é conectado à rede elétrica da distribuidora utilizando a energia da distribuidora a noite ou em dias de pouco sol. Esse sistema permite acumular créditos energéticos com a energia excedente gerada durante o dia.

O sistema off grid não é conectado à rede elétrica da distribuidora e faz o uso de baterias para acumular a energia excedente para uso a noite quando não é possivel utilizar energia elétrica.

O sistema híbrido é uma união dos sistemas on grid e off grid.

É um sistema conectado à rede que possui baterias.

Esse sistema é mais caro que os sistemas on grid as baterias necessitam de um Inversor híbrido (que trabalha nas 2 configurações (on e off) que compõem o kit solar.

Vantagens e Desvantagens:

Varia de acordo com a finalidade da utilização.

Sistemas on grid são mais vantajosos e econômicos em centros urbanos.

Sistemas off grid são utilizados em lugares afastados onde não há rede elétrica.

20. Sistema Fotovoltaico On Grid

O Sistema on grid é conectado na rede elétrica da distribuidora da região que abastece residências, comércios e índústria durante a noite quando não há sol. A energia gerada que não for consumida é injetada na rede de distribuição e convertida em créditos de energia que podem ser utilizados para abater a utilização noturna.

A diferença entre a utilização em residências, comércios e indústria é a quantidade de painéis e a potência instalada.

O preço dos sistemas para residencias é menor que os do comércio e da indústria.

O preço para instalação de sistemas on grid em residências tem diminuído ao longo dos anos devido a novas tecnologias e de novas empresas atuantes no mercado.

A disponibilidade de linhas de financiamento tornou-se mais acessível a aquisição de Sistemas Solares Fotovoltaicos.

A utlização de sistemas solares pelas empresas evidencia a sua preocupação com o meio ambiente e a sustentabilidade benifeciando a sua imagem perante a seus clientes.

Componentes do kit solar on grid:

. Painel Solar

. Inversor

. Estrutura de fixação dos módulos

. String box

. Cabos e conectores

Vantagens:

O preço dessa tecnologia fica cada vez mais barata.

Redução de gastos devido as altas tarifas de energia.

Linhas de financiamento para zonas rurais.

Fonte de energia limpa e inesgotável.

Desvantagens:

Quando a queda de energia na rede o inversor desliga para interromper a injeção de energia na rede.

Dependência da rede de distribuição.

Pagamento de taxa para a distribuidora.

Sistema Solar Rural: pode ser utilizado os Sistemas on grid e off grid.

Sistema Solar Rural on grid

Esse sistema ajuda os produtores rurais a obterem uma grande economia financeira e de recursos naturais com as atividades de campo.

Essa solução também gera créditos junto a concessionária e reduz em até 95% o valor da conta de luz.

Com a economia obtida novos investimentos poderam ser realizados tais como, compra de equipamentos, contratação de novos profissionais, irrigação de plantação, bombeamento de àgua para animais e para quem trabalha na àrea, na estufa solar, crescimento na produção, equipamentos de segurança entre outros.

Os sistemas solares trazem benifícios no aumento da competitividade no mercado, redução de custos e, aumento de incentivos fiscais.

A energia solar mostra-se a solução mais viável para o Setor.

ABSOLAR - Associação Brasileira de Energia Solar Fotvoltaica - (29/06/2022)

O Agronegócio brasileiro mostrou nos últimos anos um desenvolvimento sem igual e uma resiliência invejável.

Segundo dados do Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento em 2021 o Valor Bruto de Produção Agropecuária (VBP) atingiu 1,129 trilhão, 10,1% acima do valor lançado em 2020 fazendo com que o Setor atingisse 27,4% do PIB brasileiro, a maior marca desde 2004.

A Energia Solar Fotovoltaica pode ser um grande aliado do agronegócio e extremamente vantajosa para o produtor rural.

O Brasil terminou 2021 com 61.294 sistemas de energia solar rural instalados que totaliza mais de 1,2 gigawatt (GW) de potência instalada.

Kit Solar Rural:

. Painel Solar fotovoltaico;

. Inversor Solar interativo;

. String box;

. Estruturas suporte;

. Conectores e cabos.

21. Sistema Fotovoltaico Off Grid

O Sistema off grid é desconectado da rede elétrica da distribuidora é também denominado como Sistema isolado ou Sistema autonômo.

Este sistema utiliza baterias para armazenar a energia excedente produzida pelos painéis solares para que possa ser consumida durante a noite ou em momentos quando não houver produção ou com baixa irradiação solar (dias com chuva e nublados).

Esses sistemas são utilizados em em locais remotos distante da rede elétrica da distribuidora.

O sistema off grid tem o mesmo funcionamento que o sistema on grid.

Os painéis solares mais usados podem operar em tensões de 12V e 24V conectados com o controlador de carga e baterias de mesma tensão.

O banco de baterias se conecta ao inversor que transforma a corrente contínua (CC) produzida pelos painéis solares e da tensão das baterias em corrente alternada (CA) para a utilização da maioria dos equipamentos.

Com a economia obtida novos investimentos poderão ser realizados tais como, compra de equipamentos, contratação de novos profissionais, irrigação de plantação, bombeamento de água para animais e para quem trabalha na área, na estufa solar, ampliar a área de plantio, crescimento na produção, equipamentos de segurança entre outros.

Componentes de um Sistema Fotovoltaico off grid:

. Painéis Solares;

. Estrutura Suporte;

. Inversor;

. Controlador de carga;

. Cabeamento;

. Bateria.

Vantagens:

. Utilização em locais remotos onde não haja possibilidade de conexão com à rede elétrica;

. Não sofre interrupão em casos de problemas com o fornecimento de energia elétrica da distribuidora;

. Pode ser utilizado em diversas situações;

. Diminuição de custos de transporte de combustiveis;

. Menor dependência de combustiveis fósseis;

. Menor índice de emissão de gás carbônico;

. Redução de riscos de acidentes;

Desvantagens:

. Custo do sistema maior que o do sistema on grid devido ao preço das baterias;

. Eficiência energética menor;

. Causa mais impacto ao meio ambiente devido a utilização de baterias;

. Devido a não estar conectado na rede da distribuidora não pode utilizar a energia elétrica em casos de intermitência de luz e não houver armazenamento suficiente no banco de baterias.

22. Sistema Fotovoltaico Híbrido

O Sistema Fotovoltaico Híbrido é uma combinação dos Sistemas Fotovoltaicos on grid e off grid.

Este sistema é conectado à rede elétrica e ao mesmo tempo utiliza baterias para armazenar parte da energia excedente dos painéis solares.

Esse sistema é mais caro que os sistemas on grid devido a utilização das baterias e de um inversor híbrido (trabalha nas duas configurações on e off) e outros equipamentos que compõem o seu kit solar.

Vantagens:

. Armazena energia nas baterias para ser usada tanto a noite como no período que mais convém o que faz com que a conta de energia elétrica possa ser reduzida em até 95%.

Mesmo que ocorra queda de energia na rede da distribuidora a eletricidade das baterias continuará funcionando.

Desvantagens;

. O custo de investimento é maior devido ao elevado preço das baterias;

. O espaço necessário para a instalação das baterias é maior que os sistemas que apenas são conectados a rede elétrica;

. O tempo de vida das baterias (5 a 15 anos) é bem menor em comparação aos demais componentes do sistema;

. Varia de acordo com a finalidade de utilização;

. Sistemas on grid são mais vantajosos e econômicos em centros urbanos;

. Sistemas off grid são utilizados em lugares afastados onde não há rede elétrica.

O sistema híbrido é principalmente empregado para suprir a necessidade energética de máquinas e sistemas que não podem parar.

Algumas aplicações:

Agronegócio, Central de Controle, Centros de Pesquisa, Comércio de grande porte, Hospitais entre outras.

23. Sistema Zero Grid / Geração de Energia para Autoconsumo

O Sistema Grid Zero é um sistema no qual não há a injeção de energia elétrica na rede da Distribuidora de energia. Ou seja, mesmo que seja produzido um excedente, ele não vai para a rede elétrica de distribuição. Ele também é considerado como uma estratégia de controle do fornecimento de energia para a rede elétrica.

Em vez disso, toda a energia pode ser direcionada para um Quadro de Distribuição determinado, tal como alimentar todo o sistema de ar-condicionado do empreendimento ou para outras finalidades.

Ao contrário do que muitos pensam o Sistema Grid Zero está conectado a rede elétrica.

O Grid Zero tem por objetivo abastecer e atender o autoconsumo no momento.

Os dispositivos capazes de realizar o controle da geração são os medidores inteligentes, os quais fazem o monitoramento dos valores de geração de energia, consumo e a energia solicitada da rede. Basicamente, os medidores inteligentes efetuam a medição da tensão e corrente das fases e assim chegam ao cálculo da potência.

O medidor inteligente analisa a energia solicitada pelas cargas e sinaliza o valor para o inversor, este recebe a informação e limita a geração de acordo com a potência consumida das cargas.

O Sistema Grid Zero não permite a retroalimentação.

O Sistema Grid Zero pode ser utilizado juntamente com um Sistema On Grid. Dessa maneira será possível utilizar todo o potencial de geração energética do sistema, e ao mesmo tempo não enviar energia para a rede.

Esse tipo se sistema é muito interessante para Unidades Consumidoras (UC) que não permitem a geração de créditos de energia. Por isso, a Indústria e o Agronegócio são grandes usuários desse sistema.

24. Hot-Spots

(Pontos Quentes)

A AE Solar desenvolveu o primeiro módulo fotovoltaico resistente ao sombreamento. Os Módulo AE Smart Hot Spot Free possui a certificação TÜV desde 2016.

Hot-Spot e utilização de diodos de bypass - Conceito Geral:

Módulos fotovoltaicos são compostos basicamente de células ligadas em série.

Esses módulos também são conectaos em série para a formação de Strings. Desta maneira, temos em uma String centenas de células conectadas em série.

Isso faz com que, independentemente da situação de sombreamento, a corrente que flui pelas células seja a mesma.

Entretanto, quando apenas uma célula ou parte das células da string é sombreada , o nível da corrente de curto-circuito dessas células sombreadas cai.

Qualquer corrente que passe por uma célula em um nível acima de sua corrente de curto-circuito causa o sobreaquecimento da célula. Esse sobreaquecimento localizado (hotspot) pode danificar a célula permanentemente.

Para evitar a formação desses pontos quentes, que danificam a célula e comprometem o desempenho do sistema permanentemente, ainda no processo de fabricação os diodos de bypass são acrescentados aos módulos.

AE Solar

Hot-Spot se refere a condição de superaquecimento de um painel solar fotovoltaico. O excesso de temperatura causa a redução da produção de corrente elétrica de uma ou mais células de uma string (série).

Os Hot-Spots podem ser causados por um acumulo de sombreamento, poeira, neve ou por defeito de fabricação.

As células podem atingir a temperatura de 160oC causando uma grande perda de rendimento, danos irreversiveis dos módulos e inclusive causar incêndio.

Mais de 30% dos incêndios em Sistemas Solares Fotovoltáicos são causados por Hot-Spots.

Os Módulos Smart Hot-Spot Free utilizam diodos de "bypass", para eliminar o desenvolvimento de pontos de aquecimento, os quais podem causar danos e consequente exposição a riscos.

A função dos diodos de bypass é eliminar o fenômeno de pontos quentes (hot-spots) que podem danificar as células e até causar incêndio se a luz que atinge a superfície das células, em um módulo, não for uniforme.

Essa gestão da temperatura elimina o risco material, aumentando a segurança do módulo e demais componentes do Sistema Solar Fotovoltaico.

Os módulos Hot-Spot Free possuem uma eficiência adicional que permite a redução do número de módulos e menor espaço necessário para a instalação.

Funcionamento:

Em Módulo padrão, o impacto do sombreamento sobre uma única célula pode afetar todas as demais em série, enquanto em módulos Hot-Spot Free resistente apresenta perda somente na célula sombreada.

O módulo AE Solar Smart com tecnlogia Hot-Spot Free possui uma temperatura de operação mais baixa, que não apenas elimina uma causa potencial para degradação da cobertura, mas também evita danos as células baseadas em silício.

A vida útil aperfeiçoada dos módulos Hot-Spot Free é de até 25 anos.

Vantagens do módulo Hot-Spot Smart Free

. A temperatura das Células Hot-Spot Free não excedem 85 oC;

. A gestão da temperatura elimina o risco material, aumentando a segurança do módulo e dos demais componentes do Sistema Solar e inclusive de locais ao redor.

. Os Módulos Hot-Spots Free oferecem até 30% mais geração de energia em comparação com os módulos fotovoltaicos padrão.

. Espaço reduzido em plantas fotovoltaicas pela utilização dos módulos Smart em comparação aos módulos "Non-Smart";

. Temperatura das células mantidas dentro do padrão operacional dos módulos fotovoltaicos;

. Eliminação do risco ao incêndio causado por Hot-Spots.

25. Estrutura Suporte

São estruturas para suportar os painéis solares e seus componentes atuam para manter os módulos fotovoltaicos interligados, agrupados e alinhados de maneira prática.

Construídos normalmente em aluminio e aço inoxidável com proteção contra corrosão.

O suporte para fixação de painel solar é o elemento que vai garantir segurança durante a instalação do sistema de energia solar. Ele evita que o painel solar fique instável, possa cair ou ser levado pelo vento, principalmente, durante eventos naturais, como tempestades e ventanias.

Tipos:

. Estrutura Metálica com inclinação fixa;

. Estrutura Metálica fixa com ângulo de inclinação ajustável;

. Fibrocimento;

. Cerâmico;

. Laje;

. Solo;

. Estacionamentos

. Segudores Solares (Trackers)

Aplicações:

. Cobertura de telhas de barro.

. Cobertiura deTelha de concreto.

. Cobertura Metálica.

. Cobertura em Fibrocimento.

. Lajes

. Seguidores Solares.

. Fixação direta no solo.

26. Inversor Solar

Ranking dos Fabricantes de inversores solares com maior participação no Mercado nacional em 2023

Ranking dos melhores inversores solares do Mundo

O Inversor Solar é o equipamento usado para converter a energia gerada pelos painéis solares em corrente contínua (CC) para corrente alternada (CA), possibilitando o uso da energia elétrica para aparelhos convencionais.

O uso do Inversor Solar traz tanto benefícios, quanto perdas: o Inversor consome uma parte da energia convertida, mas seu uso permite, além do uso de aparelhos elétricos cotidianos, um dimensionamento mais econômico do cabeamento para as cargas.

O Inversor Solar proporciona segurança para o Sistema Solar Fotovoltaico e gera dados para monitoramento da energia produzida dos painéis solares.

Com o aumento da tensão, é possível utilizar correntes menores para uma mesma potência (potência = tensão * corrente), o que diminui perdas por efeito Joule.

Tipos de Inversores Solares:

Inversor Solar grid-tie (on grid)

Esse é o inversor mais utilizado no mundo.

Ele é usado para conectar o sistema solar fotovoltaico on grid à rede elétrica.

O inversor grid-tie desconecta-se automaticamente da rede elétrica em caso de ocorrência de falha.

É possível conectar 99% dos equipamentos de uma residência, tais como computadores, impressoras, televisão, lavadouras, fogões entre outros.

Equipamentos cirurgícos e de grande sensilidade necessitam de inversores de onda senoidal pura.

Inversor String (string Inverter)

O inversor string é o inversor grid-tie que mais frequentemente é usado em Sistemas Solares Fotovoltaicos em residências e empresas.

Ele é o inversor solar mais utilizado no mundo com cerca de 50% de participação nas instalações de Sistemas Solares Fotovoltaicos (em instalações grandes podem ser necessário usar mais do que um inversor string).

Inversor Solar off grid (desconectado da rede)

Este inversor é utilizado em Sistemas Solares off grid (desconectado da rede elétrica) que são localizados em locais e regiões remotas onde não pode ser realizada conexão com a rede elétrica. O armazenamento da energia gerada pelos paineís solares é feito com a utilização de baterias.

Os inversores off grid convertem a corrente contínua (CC) a 12, 24 ou 48 Volts para a corrente alternada (CA) e, no Brasil, devem ter uma potência de 110/220 V e 60 Hz para fornecer energia a eletrônicos e eletrodomésticos convencionais.

O tamanho do inversor off grid varia dependendo da aplicação. Armazena energia nas baterias para ser usada tanto a noite como no período que mais convém o que faz com que a conta de energia elétrica possa ser reduzida em até 95%.

Os inversores menores com potência variando de 150 W a 2000 W devido ao seu baixo peso são facilmente transportados e movidos de um sistema para outro.

Os inversores off grid mais potentes são utilizados para operar com equipamentos que possuem maior consumo de energia como ferramentas elétricas, máquinas, frigoríficos, lavanderias, equipamentos de telecomunicações e outros.

Os inversores off grid com potência superior a 2000 W são mais pesados e instalados em locais permanentes. Eles possuem uma diversidade de recursos, como monitoramento via internet, etc.

Inversor Solar Híbrido

Este inversor é utilizado tanto conectado como isolado da rede elétrica.

Ele é uma combinação entre o inversor grid-tie e o inversor off grid. Ele é como 2 em 1.

Ele pode ser programado para injetar energia na rede elétrica em horários em que a energia elétrica custa mais caro e armazenar energia nas baterias quando a energia elétrica for mais barata.

Ele possui pelo menos 2 portas de entrada e saída.

No lado de entrada (CC), há uma porta unidireciaonal, para conexão com os painéis fotovoltaicos e uma porta bidirecional, para conexão com as baterias.

No lado de saída (CA) há uma porta com fluxo de energia bidirecional que funciona exclusivamente no modo On Grid para a conexão do inversor à corrente elétrica. A outra porta é Off Grid para conexão com as cargas.

Função:

. Alimentar a rede elétrica e as cargas com a energia gerada pelos painéis fotovoltaicos.

. Abastecer as cargas conectadas a ele usando as baterias, inclusive quando há queda de energia, de forma totalmente isolada da rede elétrica.

Vantagem:

. Dupla funcionalidade. Durante a noite em caso de chuva pode alterar a sua função para autonôma, utilizando o Banco de Baterias para gerar energia;

. Economia com a redução dvalor da conta de luz.

Desvantagem:

. Alto custo de investimento;

. Instalação necessita de maior espaço devido a sua complexibilidade.

Inversor Solar Central

São utilizados para aplicações de grande porte, tais como edifícios, sistemas solares fotovolcaicos para indústrias e usinas solares.

Ele é um inversor string de grande porte.

Instalação de inversores:

Residências: próximo ao Quadro de luz em local ventilado e acessível para manutenção e conexão. O inversor deverá estar abrigado e protegido dos raios solares, chuva e calor.

Comércio, Industrias e Miniusinas (microgeração distribuída): devido possuir maiores dimensões podem ser instalados em uma sala independente.

Potência do Inversor Solar:

Para escolher a potência do inversor, além do consumo de eletricidade é preciso considerar a possibilidade de ampliação no futuro.

A potênca do inversor determina a quantidade de painéis solares que podem ser conectados a ele.

Quanto maior a potência mais painéis solares poderão ser instalados.

Exemplo:

Para um Sistema Solar Fotovoltaico com uma potência de 5 kW deve ser usado um inversor de 5 kW.

No caso da necessidade da ampliação do número de painéis deverá ser utilizado um inversor com uma potência maior e que seja compatível com a nova potência do Sistema Solar Fotovoltaico.

Ranking elaborado pela EpowerBay dos Fabricantes de inversores solares com maior participação no Mercado nacional em 2023:

(Portal Solar - 10/01/2024)

1o.Growatt, 2o.Sungrow, 3o.Deye, 4o.WEG, 5o.Fronius, 6o. Huawei, 7o.Sofar, 8o.Solis, 9o.Renovigi e 10o.PHB.

Ranking elaborado pela EpowerBay dos Fabricantes de inversores solares com maior participação no Mercado nacional em 2023: (Portal Solar - (29/09/2023):

1o.SMA, 2o.Fronius, 3o.SolarEdge, 4o.Enphase Energy, 5o.Huawei, 6o. Sungrow, 7o.ABB, 8o.Delta Eletronics, 9o.GoodWe e 10o.KSTAR

27. Microinversor Solar

O microinversor foi projetado para trabalhar com um único painel solar.

O Inversor Solar tradicional trabalha com um conjunto de painéis solares.

O microinversor grid-tie é o mais utilizado no mundo

O microinversor é um inversor grid-tie pequeno realizando a mesma função de um inversor tradicional, mas que trabalha com painéis solares individuais.

O microinversor converte a eletricidade em corrente contínua (CC) gerada pelo painel solar em corrente alternada (CA) e sincroniza o Sistema Solar Fotovoltaico com à rede elétrica com segurança e confiabilidade.

Vantagens

Alta tensão em corrente contínua (CC)

Normalmente os Sistemas Solares Fotovoltaicos que usam inversor grid-tie central precisão de uma alta tensão variando de 300 V à 800 V para bom funcionamento.

O microinversor grid-tie trabalha com tensão de 110 V ou 240 V em corrente contínua (CA) trazendo maior segurança para o operador.

Produção de energia individual

Os microinversores são montados individualmente em cada painel solar.

As saídas de energia dos painéis são independentes uma das outras.

Se um Sistema Solar Fotovoltaico com painéis conectados em série possuir um que esteja sujo apenas este terá a sua geração de energia diminuída sem afetar a dos demais painéis.

Se esse mesmo sistema estiver conectado em um Inversor convencional a geração de energia dos demais painéis também diminuiria causando um grande prejuíso para o desempenho de todo Sistema Solar Fotovoltaico.

Sombreamento

Quando ocorre sombreamento ou sujeira em apenas um dos painéis conectados em série a sua geração de energia ficará reduzida sem comprometer a dos demais.

O microinversor é montado individualmente para cada painel. Caso um dos paineis for afetado por sombreamento os demais continuam produzindo energia normalmente.

Incompatibilidade entre painés solares

Quando painés solares diferentes são conectados em série é criada uma incompatibilidade que causa um nivelamento pelo painel que gera menos energia.

Se conectarmos 5 painéis sendo um com potência de 260 Watts e 4 com 250 Watts, todos os painéis serão nivelados pelo de 250 Watts o que causa uma geração menor de energia.

Monitoramento e rastreamento de falhas

A maioria dos inversores possuem um tipo de monitoramento e detecção de falhas, mas só podem monitorar a string com um todo.

Se o Sistema Solar Fotovoltaico possuir um inversor central no caso de uma falha todo o sistema para de funcionar até que seja substituido.

O microinversor monitora individualmente o desempenho de cada painel o que permite identificar qualquer falha.

Caso um microinversor apresentar uma falha o sistema solar perde a geração de energia de um painel solar até que seja reparado ou substituído. Os demais microinversores continuam trabalhando

Modularidade

Cada modelo de inversor central só aceita um número específico de painéis solares conectados em série (string) devido a isso nem sempre é possível apenas acrescentar mais painéis posteriormente.

O microinvervor permite adicionar quantos painíes solares forem necessários.

Orientação dos painéis solares

Painéis conectados em série (string), todos precisam ser instalados com a mesma direção (orientação) para produzir a tensão correta, e ao mesmo tempo para que o inversor funcione corretamente.

Quando se trabalha com um inversor que possui 2 entradas independentes pode-se ter 2 séries de painéis conectados em cada entrada. Dessa forma essas séries podem ter painéis voltados para 2 direções.

Quando se utilizam microinversores os painéis solares podem ter diversas orientações sem que um painel compremeta a produção de energia dos outros.

Desvantagens

Localização

O microinversor fica localizado no telhado pois é montado no painél solar. Caso ocorra alguma falha torna-se necessário subir para verificação e/ou substituição.

O inversor solar fica localizado em local de fácil acesso e protegido.

Eficiência

Os microinversores ainda não possuem a mesma eficiência que os inversores grid-tie tradicionais.

28. String Box

NBR 16690 - Instalações Elétricas de Arranjos Fotovoltaicos - Requisitos de Projeto - 2019

A terminologia em portugês consta como Caixa de Junção.

Orienta que os meios de manobra em arranjos fotovoltaicos devem ser providos, de acordo com a tabela 6, para isolar o arranjo fotovoltaico da Unidadce de Condicionamento de Potência (inversor), e vice-versa para permitir a realização segura das tarefas de manutenção e isolação.

Ela conecta os cabos vindos dos painéis solares (ou strings, dando o nome do componente) ao inversor, enquanto fornece proteção contra sobretensão e sobrecorrente e permite o seccionamento do circuito.

Possui também a função de equilibrar a diferença de voltagem entre o sistema elétrico tradicional (127/220 V ou 220/380 V) e o sistema solar fotovoltaico.

A String Box é composta por três itens: Invólucro, Disjuntor CC, Chave Seccionadora e o DPS CC.

Invólucro: componente que aloja os dispositivos de proteção e/ou manobra.

Disjuntor CC: dispositivo de proteção que tem por função proteger os cabos contra sobrecargas e curto - circuitos.

Chave Seccionadora: dispositivo de manobra que tem por função permitir seccionamento do circuito de carga, interrompendo quando necessário.

DPS CC: dispositivo de proteção contra Surto que tem por objetivo proteger a instalação contra surtos de tensão ou correntes causadas por descargas atmosféricas.

Proteção:

. Isola o Sistema Solar Fotovoltaico.

. Impede o risco de acidentes elétricos, como curto-circuitos e surtos elétricos.

. Abre o circuito elétrico em que está instalada.

. Telhado: circuito elétrico é interrompido logo no início da distribuição.

. Ela é conectada ao lado da corrente contínua (CC) protegendo tanto a instalação quanto os painéis solares das descargas elétricas recebidas ou geradas pelo campo magnético dos fios.

. Se estiver do lado de corrente alternada (CA) protege a instalação contra as eventuais ocorrências provenientes das redes de distribuição da concessionária e de descargas atmosféricas.

Instalação

. String Box (lado de corrente contínua CC) após os painéis solares e próxima ao inversor (CC).

. Se a distância entre os painéis e o inversor (CC) for maior que 10 m é necessário instalar uma String Box extra sendo uma posiciona perto do inversor (CC) e a outra, fica próxima dos painéis.

String Box (lado da corrente alternada CA) entre o inversor (CA) e o Quadro Geral de Distribuição da edificação para proteção das ocorrências provenientes das redes de distribuição da concessionária.

Ela já pode estar instalada dentro do inversor conforme o fabricante.

29. Controlador de Carga

É um dos componentes mais importantes dos Sistema Off Grid e Autonõmos sendo responsável por preservar a vida útil das baterias protegendo contra sobregcargas e descargas abruptas.

Função:

. Tornar o armazenamento de energia excedente mais eficientes, diminuindo perdas energéticas.

. Gerar uma corrente de alimentação maior que a descarga automática do sistema preservando o funcionamento da bateria.

. Compensar os diferentes fluxos de energia que ocorrem quando a bateria está sendo carregada e utilizada simultaneamente - (Processo de Suspenção).

. Determinar quando a bateria esta fraca.

. Medir a temperatura e a pressão do sistema evitando danos de superaquecimento e acidentes.

Tipos de Controlador:

Controladores de Carga em paralelo derivam a corrente dos painéis para uma carga dissipativa permitindo que o acumulador se mantenha em seu nível de carga máxima.

Controladores de Carga em série interrompem a corrente que chega as baterias dependendo de sua tensão.

Tipos de controladores

Série: não dissipam calor e podem ser instalados em ambientes fechados e ainda atender outras aplicações inclusive as de maior porte.

Paralelo: possuem capacidade de trabalho limitada pois causam aquecimento. Utilizados para sistemas energia fotovaltaica de menor porte.

Controlador de Carga PWM - Pulse width Modulation (Modulação por largura de pulsos)

São os mais utilizados, pois apesar da menor eficiência se justificam pelo custo.

A tecnologia PWM, funciona com a emissão de pulsos de tensão de alta frequência que possibilitam o carregamento máximo das baterias.

É uma técnica de modulação digital de sinais que consiste em se transmitir uma informação pela variação da largura de uma onda quadrada.

O dispositivo desse tipo consegue verificar o status da carga e limitar a tensão produzida pelos módulos solares que será enviada ao banco de baterias.

O Painel Solar não alimenta a bateria a partir de seu ponto de Potmax.

Mantém a corrente estável.

Sistema perde energia e eficiência.

Mais barato que o MPPT.

Controlador de Carga MPPT - Maximum power Point Tracking

É um sistema eletrônico lógico, cuja função é rastrear o ponto de maior potência do Sistema Solar Fotovoltaico no qual está ligado e de forma constante.

Ele aproveite o máximo da potência que o painel solar pode gerar.

Esse controlador possui maior eficiência e são cerca de duas vezes mais caros que os PWM.

Buscam o ponto de Potmax do Painel Solar.

Pode trabalha com painéis com tensão superior ao das baterias.

Monitora a produção de energia

Eficiência: ganho de aproximadamente 30%

Os Controladores de Carga PWM são os mais utilizados apesar de menor eficiência pois justificam pelo custo. A menor eficiência é devida ao não aproveitamento do máximo potencial energético produzido pelos painéis solares, o que pode levar a perdas significativas.

Os Controladores de Carga MPPT possuem eficiência superior mas são cerca de 2 vezes mais caros.

A seleção depende:

. Tipos de painéis;

. Banco de baterias;

. Instalados entre os painéis e as baterias.

Obs.: a corrente de Potmáxima do painel não pode exceder a corrente de Potmáxima do Controlador de Carga.

30. Bateria Solar

Estacionárias, Chumbo-Ácido, Níquel-Cádmio (NiCd), Níquel-Metal-Hidreto (NiMH),

Íon de Lítio, Íon de Sódio, Fluxo e Fluxo Redox

Surgimento das Baterias Solares:

Apesar das baterias para energia solar já existam a décadas, a sua utilização início em 2015 quando a Tesla anunciou que estava iniciando a pré-venda para o seu novo sistema de armazenamento de energia Powerall (o seu sucessor, o Powerall 2, foi iniciado no final de 2016).

Em seguida, fabricantes de baterias como a LG, Samsung, BYD e vários outros, anunciaram que começariam a vender com preço, desempenho e garantia similares. (Portal Solar)

O banco de baterias é usado para Sistemas Solar Fotovoltaicos off-grid (isolados ou autônomos) desconectados da rede elétrica (off-grid) e híbrido conectado à rede elétrica, mas com um sistema de backup (reserva) para momentos em que há pouca ou nenhuma geração de energia pelos painéis solares como em dias nublados e a noite. (Portal Solar)

A utilização de baterias nos Sistemas Solares Fotovoltaicos permite ao usuário maior autonomia energética dispensando preocupação com a falta de energia ou com aumentos na conta de luz. (Portal Solar)

Prazo de fornecimento de energia do backup de baterias:

O tempo de energia que o backup de baterias consegue fornecer varia de acordo com a capacidade do Banco de baterias e o consumo energético.

É possível fazer uma ligação específica no Quadro de Luz para que o Banco de baterias alimente apenas os equipamentos essenciais, como geladeira, freezer, computador, garantindo energia para determinado de número de horas. (Maya energy)

O sistema de backup (reserva) pode ser de horas, 1 ou vários dias, bem como por semanas dependendo da instalação.

Os fabricantes de baterias vêm desenvolvendo novas tecnologias e soluções especificas para serem utilizados em sistemas solares fotovoltaicos.

Vida útil de uma Bateria Solar:

Ao longo do tempo de uso as baterias se desgastam e perdem eficiência. A vida útil pode ser medida por ciclos de carga e descarga.

Os valores do ciclo de vida estimado podem variar dependendo das condições de uso, temperatura e design.

Os valores do ciclo de vida podem variar dependendo das condições de uso, temperatura e design. (Portal Solar)

Tecnologia da Bateria Ciclo de Vida estimado

Íon de Lítio 500 a 1000 ciclos

Íon de Lítio-Ferro-Fosfato +2000 ciclos

Chumbo - Ácido 200 a 300 ciclos

Níquel - Cádmio 500 a 1000 ciclos

(Portal Solar)

Eficiência

A eficiência de uma bateria representa a quantidade de energia que pode ser utilizada como uma porcentagem (%) da quantidade de energia necessária para armazená-la.

Quanto maior a eficiência, mais valor econômico haverá. (Solfácil)

Capacidade e Potência (Solfácil)

A capacidade é a quantidade total de energia elétrica (kWh) que uma bateria pode armazenar.

Quando falamos da potência de uma bateria para uso em energia solar significa a quantidade de eletricidade que uma bateria pode fornecer de uma só vez (kW).

Profundidade de Descarga (PD)

A profundidade de descarga (PD) é a quantidade de capacidade de uma bateria que foi utilizada.

A profundidade de descarga (PD) é a percentagem de carga retirada da bateria em uma determinada descarga, considerando 0% quando não se descarrega nada (100% carregada) e 100% de profundidade de descarga (0% de carga). No caso de se utilizar 100% de sua carga a vida útil reduzirá consideravelmente.

A maioria das baterias solares precisam ter alguma carga o tempo todo devido a sua composição química.

A maioria dos fabricantes irá especificar uma PD máxima para um desempenho ideal.

Inversores para o Sistema de backup:

Todos os Inversores de Energia Solar podem ser usados em um Sistema de backup.

Não é necessário um inversor específico para os sistemas de backup de baterias. O inversor deve ser capaz de funcionar tanto conectado à rede elétrica quanto isolado dela, garantindo que o sistema funcione em todas as situações. (Portal Solar)

Seleção de melhores Baterias Solares:

Para a seleção de baterias solares devem ser consideradas os seguintes itens:

. Capacidade da Bateria e Profundidade de Descarga (PD);

. Vida útil;

. Ciclos de Carga e Descarga;

. Eficiência;

. Saída e Potência de Pico;

. Temperatura do ambiente de trabalho;

. Instalação e compatibilidade;

. Compatibilidade com o Inversor Solar;

. Marca e Garantia;

. Recursos Inteligentes e monitoramento remoto (algumas marcas de bateria já disponibilizam esse recurso);

. Orçamento e Retorno de Investimento (ROI)

Bateria Automotiva

Essas baterias são projetadas para uso em automóveis.

As baterias automotivas são capazes de fornecer uma grande corrente por curtos períodos, para as partidas de carros.,

É muito comum que consumidores busquem "adequar" esse tipo de bateria para outras utilizações, o que é errado.

A utilização desse tipo de bateria em Sistemas Solares Fotovoltaicos pode resultar em um grande problema. Além da bateria não durar o tempo necessário (esperado), pela incorreta cargas e descargas, podendo ocorrer acidentes. Por esse motivo não devem ser utilizadas.

Bateria Estacionária:

A bateria estacionária é um acumulador de energia que permite o uso de equipamentos por mais tempo, através de conexão com um nobreak.

As baterias estacionárias geralmente são fabricadas com materiais nobres e permitem descargas profundas, Elas são baterias ideais para uso em sistemas de energia solar, embora permitam uma variedade de outras aplicações.

As baterias estacionárias de Chumbo-Acido e Íon de lítio são as mais indicadas para uso em Sistemas Solares Fotovoltaicos, considerando o custo-benefício de fornecer a energia necessária por um custo mais baixo e com maior vida útil.

Elas são utilizadas com longos períodos de descarga.

Densidade de Energia: Em baterias, a densidade de energia é uma medida da quantidade de energia elétrica que pode ser armazenada em relação ao seu volume ou massa.

Bateria Estacionária de Chumbo-Ácido

As baterias chumbo-ácido são as baterias recarregáveis mais antigas existentes no mercado. Essas baterias foram usadas pela primeira vez em 1859.

Essas baterias são mais acessíveis e são comumente usadas em sistemas solares residenciais. No entanto, elas têm uma vida útil mais curta e requerem mais manutenção.

Vida útil: 5 a 10 anos.

A bateria chumbo-ácido é composta de 2 eletrodos sendo um de chumbo esponjoso e outro de dióxido de chumbo em pó.

Uma de suas principais características físicas é a solução chamada de eletrólito.

O eletrólito é constituído por água (65%) e ácido sulfúrico (35%). Quando esses componentes são energizados faz com que o processo de carregamento da bateria seja concluído.

Baterias de Chumbo-Ácido Tubular (OPzS)

São baterias cujo projeto foi desenvolvido inicialmente na Alemanha, com placas de chumbo tubulares e de eletrólito líquido.

OPzS (Ortsfeste Panzerplate Flussing); O – estacionária; Pz – placa tubular; S – inundada

Muito utilizadas para sistemas de energia alternativa e industriais, tem preços razoáveis quando comparado com a sua vida útil de 10 anos.

Por serem ventiladas, as baterias OPzS liberam gás e devem ter reposição de água periodicamente (embora alguns modelos possam recuperar parte da água que é liberada no processo de carga e descarga).

Durante o uso, um indicador permite visualizar o volume do eletrólito disponível, indicando se há a necessidade de reposição de água (deve ser desmineralizada).

As OPzS possuem tampas de ventilação para possibilitar a liberação de gases, que podem ser explosivos e exigem cuidados. Por conta dessa característica, as baterias que evaporam o líquido devem permanecer em locais apropriados para evitar acidentes.

Bateria de Chumbo-Ácido Tubular OPzV

Similares as baterias OPzS, porém possuem um gel como eletrólito ao invés de uma solução líquida.

V – Verschlssin (seladas)

São baterias seladas e, portanto, não necessitam manutenção ou reposição de água. Se comparada com as OPzS possuem menor dissipação de calor e um desempenho inferior em locais muito quentes.

Importante: BATERIAS NÃO SELADAS:

Baterias estacionárias e não estacionárias não devem ser instaladas em outra posição se não aquela para a qual foram projetadas, pois haverá vazamento de ácido e potencial risco ao equipamento e pessoas que trabalhas com as mesmas.

Bateria VRLA GEL (selada e regulada por válvula)

São baterias Chumbo-Ácido seladas e reguladas por válvulas.

Essas baterias possuem como eletrólito uma solução ácida de gel e não liberam gases, podendo ser instaladas em locais fechados e praticamente em qualquer posição.

VRLA – Valve Regulated Lead Acid

Essas baterias utilizam válvulas reguladoras de pressão, responsáveis por evitar explosões.

Além da energia solar, também são adequadas para embarcações ou aplicações móveis, pois o gel não se movimenta dentro do dispositivo, diferentemente das baterias com eletrólito líquido.

Como a solução ácida do eletrólito tem forma de gel, essa bateria pode ser montada em qualquer posição sem risco de vazamento do eletrólito. Possuem tensões de recarga mais baixas que outros tipos de bateria de chumbo-ácido e sua vida útil pode chegar a 10 anos.

Baterias AGM VLRA

AGM (Absorved Glass Mat)

Referente à composição da bateria, que possui um eletrólito ácido embebido em uma microfibra de vidro absorvente. Esse material por sua vez, é responsável por reter o eletrólito ácido mesmo que a bateria esteja em movimento ou em uma posição diferente.

São baterias de alto desempenho e que não necessitam de manutenção, com vida útil de até 10 anos. Por serem seladas, não liberam gás e representam uma excelente solução para aplicações como sistema de alarme e nobreak.

São mais caras, mas geralmente justificam o investimento.

Bateria Tracionaria

É um tipo de bateria indicada para equipamentos de tração elétrica de uso industrial (como rebocadores, construção civil, mineração, indústria, empilhadeiras). Se caracterizam pela alta capacidade de descarga e são fabricadas em material mais nobre do que as estacionárias. Também podem ser utilizadas em sistemas de energia solar, mas devido ao seu valor elevado a sua utilização não é economicamente viável.

Bateria Automotiva.

A sua utilização em sistemas de energia solar deve ser evitada. Essas baterias foram projetadas para fornecer grandes correntes por curto período, como durante a partida de carros (por exemplo). No entanto não suportam descargas profundas e por isso a sua visa útil fica extremamente reduzida se utilizada em sistemas solares.

Comparação das Baterias de Chumbo-Ácido

Tipo de Eletrólito

Características

Bateria de Eletrólito Líquido (Flooded)

. Solução líquida. Pode Vazar.

. Melhor dispersão de calor

. Necessita de Manutenção (reposição de água desmineralizada)

. Suporta maiores correntes de carga e descarga

Bateria Estacionária de Gel

. Pode ser tombada

. Pior performance no calor

. Sem manutenção.

. O gás das reações é reabsorvido e o eletrólito suporta o número de ciclos previstos para abertura

Bateria AGM (Absorved Glass Mat)

. Fibra de Vidro embebida de solução ácida

. Sem manutenção

Comparação entre Baterias Chumbo-Ácido e Bateria de Lítio

Tipo de Bateria Solar

Características

Bateria de Chumbo-Ácido

. Placas de Chumbo positivas e negativa

. O eletrólito é uma solução de ácido sulfúrico que reage e permite a passagem de corrente de uma placa para a outra

. São muito pesadas.

. Tecnologia mais antiga usada frequentemente em carros, motos, empilhadeiras, sistemas de backup, indústrias etc.

Bateria de Lítio

. O lítio é o material principal.

(Existem diversos tipos de íon de lítio (Lítio-Ferro-Fosfato, Lítio Polímero etc.)

. Mais leve que o chumbo

. Melhor densidade energética

. Tecnologia mais recente utilizada em celulares, notebooks etc.

Bateria Estacionária de Íon de Lítio

Atualmente as baterias com maior sucesso comercial são as de íons de lítio. As pesquisas para o desenvolvimento dessa bateria iniciaram em 1970, mas o seu uso comercial começou por volta de 1990.

A aplicação de baterias de íons de lítio se faz presentes na indústria, sistemas de energia elétrica, sistemas de emergência, carros elétricos e outras.

As baterias de Íon de lítio são conhecidas por sua longa vida útil e eficiência energética. Elas são mais caras, mas oferecem um melhor retorno do investimento a longo prazo.

Vantagens e Desvantagens das Baterias de Chumbo-Ácido e Íon de Lítio

Chumbo-Ácido

Vantagens

. Podem apresentar-se como a opção economicamente mais atrativa.

Desvantagens

. Vida útil

curta variando de 3 a 5 anos devido a não aceitar um grande ciclo de carga e descarga;

. Peso evidenciado por uma energia específica de aproximadamente 30-40 Wh/kg é inferior as tecnologias de baterias contemporâneas;

. Manutenção mais frequente, o que acarreta dispêndio de tempo e despesas financeiras adicionais;

. Custos cumulativos de substituição e manutenção do sistema da bateria chumbo-ácido podem ultrapassar o dobro do investimento inicial;

. Sua durabilidade, geralmente abrangendo de 500 a 1000 ciclos de carga;

. Eficiência de carga, oscilando em torno de 70 a 85% está abaixo do ideal.

. Baixa densidade energética, pois são pesadas e volumosas;

. A utilização de chumbo-ácido afeta o meio ambiente se o descarte não for realizado corretamente.

Íon de Lítio

Vantagens

. Vida útil maior, normalmente de 10 a 15 anos;

. Investimento total torna-se mais baixo e economicamente viável na análise de longo prazo (exemplo 10 anos) em comparação com as despesas recorrentes das baterias de Chumbo-Ácido;

. Longevidade é superior, com numerosos modelos suportando mais de 1000 ciclos de carga, algumas até ultrapassando 2000 ciclos em condições ideais.

. Peso menor;

. Manutenção reduzida;

. Densidade de energia mais alta, normalmente na faixa de 150 a 200 Wh/kg, muito superior a eficiência das baterias de Chumbo-Ácido.

Desvantagens

. Custo inicial alto;

. Menos robusta;

. Não aceita sobrecargas como a chumbo-ácido;

. Eletrólito pode ser inflamável. Deve-se usar sistema de segurança;

. Sistema de gerenciamento de bateria (BMS) de alto custo;

. Não aceita sobrecargas como a chumbo-ácido;

. Bateria de lítio pode afetar o meio ambiente se o descarte não for realizado corretamente.

. As baterias de lítio-íon contêm uma mistura complexa de metais, plásticos e outros materiais.

. Processo de reciclagem caro e trabalhoso: As baterias de Lítio contêm uma mistura complexa de metais, plásticos e outros materiais que devem ser separados e processados adequadamente para que possam ser reutilizados.

Além disso, o lítio nas baterias reage de forma volátil quando exposto.

Baterias de Íon de Lítio de Fosfato de Ferro (LiFePO4):

Essas baterias são conhecidas por sua segurança e longevidade. Elas são uma excelente escolha para sistemas solares devido à sua alta eficiência e longa vida útil.

Vida útil: A vida útil das baterias LFP de íon de lítio-ferro-fostato possuem uma vida útil entre 4.000 e 10.000 ciclos dependendo da profundidade de descarga (PD), o que pode representar uma duração de 10 a 20 anos.

Comparação entre Baterias de íon de Lítio, Níquel-Cádmio (NiCd) e Níquel-Metal-Hidreto (NiMH)

Em comparação com a tecnologia tradicional de baterias recarregáveis de hidreto de níquel ou níquel-cádmio, as baterias de íon de lítio possuem diversas vantagens:

em primeiro lugar são carregadas em menos tempo e demoram mais tempo em se descarregarem, mas, além disso, têm uma densidade de energia superior, não têm efeito memória e praticamente não perdem a carga quando não usadas, entre outros fatores.

Baterias de Íon de Sódio (MIT Technology Review, Portal Solar e Portal Lubes)

Recém-chegadas ao mercado, elas estão entre as mais promissoras e crescerão 600% em 10 anos.

2024 será o ano das baterias de íons de sódio. Elas já fizeram sua estreia em 2023, mas nos próximos meses haverá muitas empresas lançando esse tipo de acumulador no mercado. (Portal Lubes)

As baterias de sódio estão encontrando seu espaço no mercado, principalmente como uma alternativa viável para armazenamento de energia e eletrificação de veículos.

As baterias de sódio têm ganhado destaque como uma alternativa promissora às baterias de íon de lítio.

As baterias de íons de sódio, são consideradas como uma das alternativas mais promissoras no panorama global, antecipando-se um crescimento aproximado de 600% até o ano de 2033. (Portal Lubes)

É previsto um crescente lançamento destes acumuladores por inúmeras empresas. (Portal Solar)

Sua apreciação reside na funcionalidade análoga as baterias de íon de lítio, contudo, diferem por incorporarem materiais como o sódio notadamente menos onerosa e abundante, pois é o sexto elemento mais presente no planeta, constituindo 2,6% da crosta terrestre.

(Portal Lubes)

Similarmente às bateias de lítio–ferro-fosfato (LFP), ao considerarmos outras composições químicas que favorecem a fabricação de produtos com eficácia satisfatórias e custos reduzidos. As baterias de íons de sódio, são consideradas como uma das alternativas mais promissoras no panorama global, antecipando-se um crescimento aproximado de 600% até o ano de 2033. (Portal Lubes)

Matérias – Primas:

As baterias de íon de sódio também permitem a substituição do cobre pelo alumínio, uma escolha que não só diminui os custos, como também contribui para a diminuição global da despesa produtiva. Quanto ao separador, permanece inalterado, mantendo sua confecção em material plástico. (Portal Lubes)

Fáceis de construir:

A grande vantagem das baterias de íon sódio reside na capacidade de serem manufaturadas segundo os mesmos preceitos construtivos das de íon de lítio. (Portal Lubes)

Com um mínimo de alterações, o investimento fica reduzido. Tal característica endossa a escalabilidade da tecnologia e acelera a sua implantação.

As baterias de sódio um rendimento constante sob um espectro térmico mais vasto, operando adequadamente desde -40oC (quarenta graus celsius) até 80oC (oitenta graus celsius). Possui também a vantagem de uma maior resistência ao fogo, reforçando assim, sua segurança.

As baterias de sódio ainda se destacam pela longevidade aprimorada. (Portal Lubes)

Peso relativo:

As baterias de íon de sódio são caracterizadas por uma densidade energética relativamente reduzida.

Para obter uma performance equivalente às de íon de lítio, torna-se imperativo desenvolver baterias de maior volume e pesos inversamente, Baterias de dimensões similares resultam em uma autonomia diminuída no caso das de íon de sódio, em comparação com as de íon de lítio.

Considera-se que o sódio apresenta uma maior densidade em relação ao lítio.

Consequentemente, ainda que a concentração de ambos os elementos nas baterias seja comparativamente baixa, as baterias de íon de sódio tendem a ser mais pesadas. Esse aspecto as torna opções menos vantajosas para determinadas aplicações notadamente nos veículos elétricos, onde a eficiência está intimamente ligada ao seu peso. (Portal lubes)

Aplicação:

Armazenamento de Energia em Redes Elétricas (Grids):

As baterias de sódio são utilizadas para armazenar energia em redes elétricas.

Elas ajudam a equilibrar a oferta e a demanda de eletricidade, permitindo o uso eficiente de fontes renováveis intermitentes, como energia solar e eólica.

Veículos Elétricos (VEs):

As baterias de sódio também estão sendo empregadas para alimentar veículos elétricos (VEs).

Embora ainda não sejam tão comuns quanto as baterias de lítio, elas oferecem uma alternativa mais sustentável e acessível.

Armazenamento Estacionário de Energia

As baterias de sódio são cada vez mais utilizadas em sistemas de armazenamento de energia estacionária.

Isso inclui aplicações como sistemas de backup de energia, armazenamento em instalações comerciais e residenciais, e estabilização da rede elétrica.

Setor Industrial:

As baterias de sódio podem ser aplicadas em equipamentos industriais, como empilhadeiras elétricas e sistemas de energia de emergência.

Vantagens

. Custo mais baixo: O sódio é encontrado em abundância e tem um custo relativamente baixo, tornando-o uma alternativa viável às populares baterias de lítio.

. Escassez de lítio: Com o aumento da demanda por lítio, as baterias de íons de sódio surgem como uma solução para evitar possíveis escassezes e aumentos de preços.

Armazenamento eficiente de energia: Essas baterias possibilitam o armazenamento de energia renovável para residências e empresas, garantindo um fornecimento equilibrado de cada megawatt verde gerado.

Autoconsumo: Na indústria energética, elas são usadas para maximizar o uso dos ativos e minimizar os custos operacionais.

Progresso na pesquisa: Nos últimos anos, mais de 50% da atividade de pesquisa patenteada no campo das baterias de íons de sódio ocorreu na China, seguida pelo Japão e pelos EUA.

Desvantagens

. Densidade de Energia Menor:

Comparadas às baterias de lítio, as baterias de íons de sódio possuem densidade de energia menor. Isso significa que elas armazenam menos energia por unidade de volume ou peso.

Essa limitação pode afetar a autonomia de dispositivos alimentados por essas baterias, como carros elétricos.

. Ciclos de Vida Mais Curtos:

. As baterias de íons de sódio tendem a ter ciclos de vida mais curtos em comparação com as de lítio.

Com o tempo, a capacidade de armazenamento diminui à medida que a bateria é recarregada e descarregada repetidamente.

. Tamanho e Peso:

As baterias de íons de sódio são maiores e mais pesadas em comparação com as de lítio para a mesma capacidade de armazenamento.

Isso pode ser um problema em dispositivos portáteis ou em aplicações que exigem espaço reduzido.

. Eficiência de Carga e Descarga:

A eficiência de carga e das baterias de íons de sódio é inferior à das baterias de lítio.

Isso significa que parte da energia é perdida durante o processo de carga e descarga.

Segurança:

Embora sejam mais seguras do que as baterias de lítio em alguns aspectos, as baterias de íons de sódio ainda apresentam riscos de incêndio e explosão.

O sódio é altamente reativo com a água e o oxigênio, o que pode levar a situações perigosas em caso de falha.

Bateria de Níquel- Cádmio (NiCd)

Vida útil de 20 anos, sempre que a bateria seja corretamente mantida.

As baterias NiCd são recarregáveis, mas só devem ser carregadas depois de terem a carga totalmente vazia de modo a não perderem a sua capacidade. Isto significa que oferecem uma menor autonomia entre cada carregamento.

É o tipo de bateria mais solida e confiável, especialmente em condições meteorológicas muito quentes ou muito frias.

Oferecem a máxima potência quando é necessário, como no início do trabalho ou na execução de trabalhos difíceis.

As baterias NiCd possuem uma elevada taxa de descarga espontânea, ou seja, vão perdendo a carga quando estão armazenadas sem utilização.

As baterias NiCd devem ser carregadas antes do armazenamento.

O cádmio é um material prejudicial ao meio ambiente. Estas baterias devem ser descartadas corretamente.

Aplicação

Desempenham um importante papel em diversos setores, desde sistemas de energia solar até veículos elétricos e sistemas de armazenamento de energia, permitindo o fornecimento contínuo de eletricidade

. Bateria para Sistema Solar Fotovoltaico;

. Bateria regulada por válvula de manutenção;

. Bateria ventilada para subestações e processos;

. Bateria para Óleo e Gás;

. Bateria para Indústria;

. Bateria para Telecomunicações;

. Bateria para partidas e descargas;

. Bateria para uso Metro-Ferroviário;

. Bateria para uso em Trens e locomotivas.

. Usinas (Hidroelétricas, Termoelétricas e Nucleares).

Vantagens e Desvantagens:

Vantagens

. Vida útil com a manutenção adequada (até 20 anos);

. Alta eficiência de carga e descarga o que significa que é capaz de armazenar e liberar energia de forma eficiente;

. Capacidade de operar em uma ampla faixa de temperatura, o que a torna ideal para uso em diferentes climas.

. Resistente a choques e vibrações o que a torna ideal para aplicação em ambientes adversos.

Desvantagens:

. Alto custo em comparação com outros tipos de bateria;

. Baixa densidade de energia, o que significa que ocupa mais espaço para armazenar a mesma quantidade de energia em comparação com outras tecnologias;

. Impacto ambiental: A bateria NiCd possuem metais pesados, como o cádmio, que são tóxicos e podem causar danos ao meio ambiente se não forem descartados corretamente. Por isso é importante realizar o descarte adequado dessas baterias para evitar a contaminação do solo e da água.

Bateria de Níquel – Metal – Hidreto (NiMH)

Estas baterias são recarregáveis e possuem uma densidade energética superior às NiCd, o que significa que podem trabalhar mais tempo antes que seja necessário recarregar.

Tal como as baterias NiCd as de NiMH só devem ser recarregadas depois de completamente vazias. No entanto, se forem carregadas antes de estarem vazias, a perda de capacidade, ou seja, a perda de autonomia é inferior às baterias NiCd.

As baterias NiHM possuem a taxa de descarga espontânea mais elevada, ou seja, perdem rapidamente a carga quando estão armazenadas sem utilização.

As baterias NiHM devem ser carregadas antes do armazenamento.

Os materiais que compõem estas baterias são menos prejudiciais para o meio ambiente do que as baterias de NiCd, o que não invalida que devam ser descartadas com segurança.

Baterias de Fluxo

Diferentemente das baterias convencionais (normalmente de íons de lítio), nas baterias de fluxo os eletrólitos líquidos são armazenados em reservatórios separados e, em seguida, fluem (daí o nome) para a célula central, onde reagem na fase de carga e descarga.

As baterias de fluxo consistem em duas câmaras, cada uma preenchida com um líquido diferente. Elas são carregadas através de uma reação eletroquímica e armazenam energia em ligações químicas. Quando conectados a um circuito externo, liberam essa energia, que pode alimentar dispositivos elétricos.

As baterias de fluxo são uma tecnologia emergente no armazenamento de energia para sistemas de energia solar.

Composição e Funcionamento:

. As baterias de fluxo são compostas por dois tanques de eletrólito, um positivo e um negativo, separados por uma membrana.

. Durante o processo de carga, a energia elétrica gerada pelos painéis solares é utilizada para bombear o eletrólito do tanque negativo para o tanque positivo, armazenando a energia.

. Essa tecnologia oferece a vantagem de capacidade de armazenamento praticamente ilimitada, simplesmente aumentando o volume dos tanques.

Vantagens das Baterias de Fluxo:

. Armazenamento flexível: A capacidade de armazenamento pode ser ajustada conforme a necessidade.

. Longa vida útil: As baterias de fluxo têm uma vida útil prolongada, com pouca degradação ao longo do tempo.

. Segurança: O eletrólito não é inflamável, tornando essas baterias mais seguras.

. Eficiência: Elas têm alta eficiência de carga e descarga.

Desvantagens

. Custo Inicial:

O custo inicial para implementar sistemas de baterias de fluxo pode ser significativamente mais alto do que outras tecnologias de armazenamento de energia.

Isso pode ser um obstáculo para adoção em larga escala, especialmente para consumidores residenciais.

. Tamanho e Complexidade:

Os sistemas de baterias de fluxo são grandes e volumosos devido aos tanques de eletrólito e outros componentes.

Isso requer espaço adicional para instalação e pode ser impraticável em locais com restrições de espaço.

. Eficiência Energética:

Embora tenham alta eficiência de carga e descarga, as baterias de fluxo ainda podem perder uma pequena quantidade de energia durante o processo.

Essa perda pode afetar a eficiência geral do sistema de armazenamento.

. Manutenção e Durabilidade:

A manutenção de sistemas de baterias de fluxo pode ser mais complexa do que outros tipos de baterias.

A durabilidade a longo prazo ainda está sendo avaliada, e a vida útil pode variar dependendo do design e dos materiais utilizados.

. Eletrólitos Tóxicos:

Alguns eletrólitos usados em baterias de fluxo podem ser tóxicos ou prejudiciais ao meio ambiente.

A seleção adequada de eletrólitos é crucial para minimizar esses impactos negativos.

. Disponibilidade Limitada:

Embora a tecnologia esteja avançando, a disponibilidade comercial de sistemas de baterias de fluxo ainda é limitada em comparação com outras opções.

Em resumo, as baterias de fluxo oferecem vários benefícios, mas é importante considerar essas desvantagens ao escolher a tecnologia de armazenamento de energia mais adequada para cada aplicação.

Aplicação

São ideais para sistemas de energia renovável de grande porte, como usinas solares e eólicas.

Também podem ser usadas em residências e empresas que buscam armazenar energia solar excedente.

Desafios

A tecnologia ainda está em desenvolvimento, e o custo inicial pode ser alto.

A disponibilidade comercial no Brasil ainda é limitada, mas espera-se que mais opções estejam disponíveis no futuro.

Em resumo, as baterias de fluxo oferecem uma alternativa promissora para o armazenamento de energia solar, com vantagens significativas em termos de flexibilidade e durabilidade.

Aplicações

Em empresas e indústrias, a bateria de fluxo pode ser utilizada para reduzir os custos com energia elétrica, armazenando a energia solar excedente durante os períodos de baixa demanda e utilizá-la durante os períodos de pico.

Baterias de Fluxo Redox

As Baterias de Fluxo Redox, também conhecidas como Redox Flow Battery, são um tipo de bateria recarregável que utiliza reações de oxidação e redução para armazenar e liberar energia elétrica.

Diferente das baterias convencionais, que armazenam energia quimicamente em células fechadas, as baterias de fluxo redox armazenam a energia em tanques externos contendo soluções eletrolíticas.

Essas soluções eletrolíticas contêm íons que participam das reações de oxidação e redução, permitindo que a bateria armazene e libere energia de forma eficiente. A principal vantagem das baterias de fluxo redox é a capacidade de armazenar grandes quantidades de energia, tornando-as ideais para aplicações de armazenamento de energia em larga escala, como em sistemas de energia renovável.

A Bateria de Fluxo Redox é composta por duas câmaras separadas, cada uma contendo uma solução eletrolítica diferente. Essas soluções são bombeadas através de uma célula eletroquímica, onde ocorrem as reações de oxidação e redução.

Em uma das câmaras, ocorre a oxidação de um composto químico, liberando elétrons e formando íons positivos. Esses elétrons são coletados em um eletrodo negativo, enquanto os íons positivos são transportados através de uma membrana seletiva de íons para a outra câmara. Na outra câmara, ocorre a redução de um composto químico, absorvendo os elétrons provenientes da câmara anterior e formando íons negativos.

As Baterias de Fluxo Redox possuem uma vida útil mais longa do que as baterias convencionais, pois as soluções eletrolíticas podem ser substituídas, enquanto nas baterias convencionais, os materiais ativos se degradam ao longo do tempo.

Outra vantagem é a capacidade de recarregar a bateria rapidamente, uma vez que é possível substituir as soluções eletrolíticas usadas por soluções frescas.

A Bateria de Fluxo Redox possui diversas aplicações, especialmente em sistemas de armazenamento de energia em larga escala.

Ela pode ser utilizada em conjunto com sistemas de energia renovável, como parques eólicos e usinas solares, para armazenar a energia gerada durante os períodos de baixa demanda e fornecê-la durante os períodos de alta demanda.

Diferenças entre a Bateria de Fluxo e Baterias de Fluxo Redox:

As Baterias de Fluxo e as Baterias de Fluxo Redox são diferentes, embora sejam semelhantes em muitos aspectos.

As Baterias de Fluxo são um tipo de célula eletroquímica que opera de forma semelhante a uma bateria tradicional.

A diferença principal reside no fato de que a solução eletrolítica não é armazenada dentro da célula, mas sim fora dela. Nas baterias de fluxo, a energia química é fornecida por dois componentes químicos dissolvidos em líquidos, que são bombeados através do sistema em lados separados de uma membrana.

Portanto, todas as Baterias de Fluxo Redox são baterias de fluxo, mas nem todas as Baterias de Fluxo são baterias de fluxo redox. As baterias de fluxo redox são um subconjunto das baterias de fluxo, caracterizadas pelo uso de reações de oxidação e redução para armazenar e liberar energia.

Vantagens

. Capacidade

de armazenamento: Uma das principais vantagens é a capacidade de armazenar grandes quantidades de energia, tornando-as ideais para aplicações de armazenamento de energia em larga escala, como em sistemas de energia renovável.

. Vida útil longa: As baterias de fluxo redox possuem uma vida útil mais longa do que as baterias convencionais, pois as soluções eletrolíticas podem ser substituídas, enquanto nas baterias convencionais, os materiais ativos se degradam ao longo do tempo.

. Recarga rápida: Outra vantagem é a capacidade de recarregar a bateria rapidamente, uma vez que é possível substituir as soluções eletrolíticas usadas por soluções frescas.

. Segurança: As baterias de fluxo redox são mais seguras, pois não apresentam risco de incêndio ou explosão.

. Flexibilidade: A capacidade e potência deste tipo de sistema são independentes entre si. Em caso de expansões futuras do empreendimento, ao invés de aumentar a capacidade da subestação, por exemplo, poderia expandir o sistema de baterias VRFB, direcionando de maneira estratégica a energia fotovoltaica gerada para atendimento da capacidade adicional de carga.

. Gerenciamento de energia: O sistema de bateria providencia uma flexibilidade no gerenciamento de energia da unidade consumidora, principalmente quando incorporado com o sistema fotovoltaico.

. Economia: O sistema VRFB é um dos mais promissores economicamente para aplicações concomitantes à geração de energia elétrica a partir de recursos renováveis.

O VFRB nas baterias de fluxo redox

VFRB é a sigla para “Vanadium Redox Flow Battery”, que em português significa “Bateria de Fluxo Redox de Vanádio”. É um tipo específico de bateria de fluxo redox que utiliza o vanádio como seu elemento químico ativo.

Nas VFRBs, a energia é armazenada em dois tanques de eletrólitos líquidos que contêm diferentes estados de íons de vanádio. Esses eletrólitos são bombeados para uma célula onde ocorrem as reações de oxidação e redução, permitindo que a bateria armazene e libere energia.

As VFRBs são conhecidas por sua longa vida útil, segurança aprimorada e capacidade de armazenar grandes quantidades de energia, tornando-as adequadas para aplicações de armazenamento de energia em larga escala.

Desvantagens

. As baterias de fluxo redox, apesar de suas vantagens, também apresentam algumas desvantagens:

. Alto custo de fabricação: Devido à complexidade do sistema e à necessidade de materiais específicos, como membranas seletivas de íons, o custo de fabricação dessas baterias pode ser alto.

. Baixa densidade de energia: Comparadas a outras baterias, como as de Ìon de Lítio, as baterias de fluxo redox têm uma densidade de energia relativamente baixa.

. Complexidade do sistema: As baterias de fluxo redox necessitam de bombas, sensores e unidades de controle, tornando-as mais complexas em relação às baterias convencionais.

. Manutenção do eletrólito: As baterias de fluxo redox podem sofrer degradação da capacidade de armazenamento de energia após certa quantidade de ciclos de carga/descarga, exigindo manutenção periódica do eletrólito para a restauração da capacidade.

. Eficiência de ciclo geral: A eficiência de ciclo geral das baterias de fluxo redox varia de 65% a 72%, dependendo do fabricante.

Essas desvantagens devem ser consideradas ao avaliar a aplicabilidade das baterias de fluxo redox em diferentes contextos. No entanto, a pesquisa contínua na área está trabalhando para superar esses desafios.

Baterias com Novas Tecnologias em desenvolvimento e testes:

As pesquisas de baterias com maior capacidade de armazenamento de energia, vida útil crescente (até 50 anos), maior eficiência entre outras características está sendo pesquisadas e em fase de teste.

Baterias: Estado Sólido, Metal com Grafite, Grafeno, Lítio-Cobalto entre outras.

Custo de um Sistema Solar Fotovoltaico com backup de Baterias

O custo se torna o principal diferencial, pois esse possui um valor considerável no orçamento. Essa variação no preço se deve as grandes diferenças de capacidade, potência, quantidade, e eficácia de cada bateria. Além disso, quanto maior for a autonomia desejada (mais horas de energia de backup), maior será o investimento inicial. (Portal Solar)

Existe uma grande variação de preços entre os principais fabricantes existentes no mercado. Os preços podem variar entre R$ 1.500,00 a R$ 50.000,00 ou mais.

Deve-se levar em conta que esses preços se referem apenas as baterias.

O valor do Sistema de Energia Solar Fotovoltaica como um todo depende do tamanho do sistema e não apenas da bateria.

O preço das baterias deverá se tornar mais barata da mesma maneira que os preços dos módulos fotovoltaicos que vem caindo ao longo dos anos.

Os fabricantes de baterias estão investindo em novas tecnologias que permitam reduzir o preço tornando mais acessíveis aos consumidores.

Substituição de baterias:

O controlador de carga monitora o ciclo de carga/descarga e seu percentual de carga.

Um sinal de alerta é emitido no controlador de carga indicando que a bateria está instável, o que significa que a bateria não está carregando adequadamente ou com um ciclo muito profundo de descarga. A vida útil da bateria está comprometida, ou seja, ela atingiu o fim do seu ciclo de utilização, o que é possível verificar no controlador de carga.

Outra maneira de verificar se a bateria possui ou não carga é utilizar um Densímetro e/ou um Amperímetro Ah.

Fabricantes: BYD - Box LV Residencial, LG Chem RESU 10 residencial, LG Chem RESU 6.5, Moura e Unipower

31. Cabeamento

Normas:

Os cabos utilizados em sistemas fotovoltaicos devem atender às Normas:

. ABNT NBR NM 280 na classe 5

. ABNT NBR 5410

. ANT NBR 6251

. ABNT NBR 16612.

Utilização

Um cabo para instalações fotovoltaicas é um produto específico para esse uso, que interliga os módulos fotovoltaicos em uma série fotovoltaica, e/ou que conecta a série fotovoltaica a uma String Box (caixa de junção).

Construção:

Os principais requisitos da ABNT NBR 16612 sobre a construção dos cabos fotovoltaicos são os seguintes:

. CONDUTOR: deve ser de cobre estanhado, têmpera mole e estar conforme ABNT NBR NM 280 na classe 5 de encordoamento.

O condutor deve ser classe 5 de encordoamento, ou seja, bastante flexível, para permitir a movimentação do cabo, sem quebra dos fios condutores, ocasionada pelo vento e pela dilatação térmica dos arranjos e módulos fotovoltaicos.

O condutor deve ser estanhado para melhorar a qualidade e a confiabilidade da conexão, que deverá ser realizada por conectores específicos para uso fotovoltaico.

. SEPARADOR: sobre o condutor pode ser aplicado um separador a fim de facilitar a remoção da isolação, evitando assim a sua aderência ao cobre estanhado. Este separador, que não é obrigatório na construção do cabo, deve estar de acordo com a ABNT NBR 6251.

. ISOLAÇÃO: deve ser constituída por uma ou mais camadas extrudadas de composto termofixo não halogenado.

O composto termofixo permite que o cabo tenha maiores capacidades de condução de corrente do que se fosse utilizado um composto termoplástico. Além disso, o composto termofixo tem maior estabilidade térmica do que o termoplástico quando o cabo é submetido a elevadas temperaturas, como acontece quando exposto à ação direta dos raios solares, situação típica nas aplicações fotovoltaicas.

A característica não halogenada da isolação, por sua vez, tem por objetivo a não degradação dos materiais metálicos em geral (estruturas, caixas e suportes de fixação) e dos conectores elétricos, em particular, no caso de queima ou até mesmo um simples princípio de incêndio envolvendo os cabos elétricos. Esta queima dos cabos tanto pode ser originada no seu interior ou ter sido provocada externamente ao cabo, porém atingindo-o de alguma forma.

Os compostos não apresentam quatro características principais que os distinguem de outros materiais utilizados na fabricação dos cabos elétricos:

. Reduzida emissão de fumaça; a pouca fumaça emitida é translúcida, permitindo a visão quase que total através do incêndio;

. Reduzida emissão de gases tóxicos é a principal característica para os propósitos de um cabo fotovoltaico,

. Reduzida emissão de gases corrosivos, evitando, desta forma, a corrosão de materiais metálicos próximos aos condutores.

. SEPARADOR: sobre a isolação pode ser aplicado um separador a fim de facilitar a remoção da isolação, evitando assim a sua aderência à cobertura.

Este separador, que não é obrigatório na construção do cabo, deve estar de acordo com a ABNT NBR 6251;

• COBERTURA: deve ser constituída por uma ou mais camadas extrudadas de composto termofixo não halogenado.

Os motivos do uso deste tipo de material não halogenado são os mesmos descritos anteriormente na isolação.

A cobertura deve ser nas cores preta ou vermelha, identificando os polos negativo e positivo, respectivamente.

Requisitos: Os principais requisitos dos cabos para instalação fotovoltaica conforme a norma ABNT NBR 16612 são os seguintes:

• Tensão máxima de operação: 1,8 kV (CC). É relativamente comum, sobretudo em usinas fotovoltaicas, associar vários módulos em série, obtendo-se, em alguns casos, tensões máximas da ordem de 1,5 kV ou até mesmo um pouco superiores. Assim, os cabos para as aplicações fotovoltaicas são projetados para operar, sem problemas, até 1,8 kV.

• Temperatura ambiente: –15 °C até + 90 °C

Tais temperaturas extremas, ou próximas a elas, podem ser encontradas em instalações ao tempo em certos locais no Brasil.

A determinação correta da faixa de temperatura na qual o cabo vai operar possibilita a otimização do dimensionamento dos condutores e garante uma vida útil adequada.

• Resistência à radiação ultravioleta (UV):

Devido à permanente e severa exposição dos cabos fotovoltaicos aos raios solares, eles devem apresentar elevada resistência à radiação ultravioleta, conforme especificado nos ensaios da norma de fabricação.

• Resistência à água: devido à possibilidade de severa exposição dos cabos fotovoltaicos à água, como decorrente de chuvas e alagamentos, eles devem apresentar elevada resistência à água, conforme especificado nos ensaios da norma de fabricação.

Verificação:

. Conexões e condutos firmes e sem danos;

. Ligações frouxas, quebradas e oxidadas;

. Fusíveis e disjuntores danificados;

. Curto-circuito entre condutores de diferentes polaridades;

. Falta do fio terra;

. Aterramento;

. Conferir os cabos instalados e sua fixação;

. Inspecionar isolamento contra desgaste e isenção de dobras na fixação;

. String Box (Caixas de Junção) e controles;

. Integridade contra eventos climáticos agressivos.

Referência; IFC/Cobrecom

32. Conectores

Conector tipo MC4 – Padrão Mundial

Os conectores MC4 foram especialmente desenvolvidos pela empresa Multi-Contact (Alemanha) para sistemas fotovoltaicos.

Uma das principais vantagens é a facilidade de instalação dos painéis em série e paralelo. Os painéis vêm com os cabos prontos, Basta apenas conectar um cabo ao outro.

O conector fica atrás do painel solar onde as strings estão conectadas elétricamente.

Conector Macho - Positivo - anel cor vermelha

Conector Fêmea - Negativo - cor preta

Instalação de painéis em Série:

Ligar o conector positivo com o conector negativo do painel. Faz o encaixe e está pronta a ligação..

Instalação de painéis em Paraelo:

Ligar o conector positivo de um painel com o conector positivo e o negativo com o negativo do painel ao lado e assim sucessivamente. Como não é possível conectá-los, pois as pontas são iguais é necessário um conector especial chamado conector Y.

Antes de fazer a ligação temos 2 pontas positivas e 2 pontas negativas. O final da ligação tem apenas um par de pontas, uma positiva e uma negativa.

Na ponta que sobrou em uma conexão em paralelo a corrente é a soma das correntes elétricas dos painéis, e a tensão é constante.

Ligação de 3 painéis em paralelo:

Utilizamos um conector igual ao usado acima, porém com 3 entradas e 1 saída. Se tivermos 5 painéis serão 5 entradas e 1 saída.

Existem conectores MC4 que possuem diodos de bypass para garantir a segurança e o bom funcionamento do painel. Ele bloqueia a fuga de energia das baterias a noite (fluxo reverso) para os módulos paralelos ou módulo danificado, Isso ocorre se o painel solar tiver alguma célula danificada.

Características:

. Fácil instalação com cabos dos painéis e painéis (em série e paralelo);

. Resistente ao tempo (proteção UV), intempéries, temperaturas elevadas, umidade e a eventos mecânicos;

. Travamento automático;

. Caixa de Junção - conexões seladas;

. Impede a desconexão durante toda vida útil.

33. Kit de Energia Solar

Kit de Energia Solar On-Grid - Kit de Energia Solar Off-Grid - Kit de Energia Solar Residencial On-Grid - Kit de Energia Solar Rural - Kit Solar de Bombeamento - Kit de Energia Solar de Iluminação

Kit de Energia Solar (Kit Placa Solar, Kit Solar ou Kit Fotovoltaico)

O Kit Fotovoltaico é um conjunto de peças que compõem um sistema fotovoltaico, que usa a captação solar para gerar energia elétrica.

Dentro desse Kit, cada peça tem a sua função, sendo todas de muita importância para o funcionamento correto do equipamento, permitindo uma produtividade mais efetiva possível

O kit fotovoltaico possui alguns itens que variam de acordo com o sistema instalado ou estrutura do ímovel, e pode ser comprado a parte ou juntamente com o serviço de instalação.

Componentes:

Painéis Fotovoltaicos:

Os painéis solares são o coração do sistema. Eles captam a energia solar e a convertem em eletricidade.

Esses painéis contêm células fotovoltaicas que geram corrente contínua (CC) quando expostas à luz solar.

Estruturas de Suporte:

As estruturas normalment metálicas mantêm os painéis solares fixos e alinhados.

Elas são projetadas para suportar o peso dos painéis e resistir a condições climáticas.

Cabos e Conectores:

Os cabos solares conectam os painéis entre si e ao inversor.

Os conectores solares garantem conexões seguras e eficientes.

Inversor Solar:

O inversor converte a corrente contínua (CC) gerada pelos painéis em corrente alternada (CA) utilizável em residências, comércio, indústria e outros setores.

Ele é fundamental para integrar o sistema fotovoltaico à rede elétrica.

Dispositivos de Proteção CC (String Box):

A String Box é um dispositivo de proteção contra surtos e curto-circuito.

Ela garante a segurança do sistema e protege os componentes contra danos.

Kit de Energia Solar On-Grid

O kit de energia solar on-grid gera energia durante o dia e em outros períodos, recebendo a energia gerada pela distribuidora. Ou seja, os sistemas on-grid não utilizam armazenamento de energia já que em momentos em que não há geração, utiliza-se da rede da concessionária.

Componentes:

. Painéis Solares fotovoltaicos;

. Estrutura Suporte de fixação;

. Cabeamento especial para correte contínua (CC);

. Inversor Solar;

. String box e todos os equipamentos e materiais necessários para a instalação de um sistema fotovoltaico.

O inversor solar é a peça-chave do sistema, sendo instalado entre o sistema gerador fotovoltaico e o ponto de fornecimento à rede,recebendo a energia gerada como corrente contínua CC) e realizando a conversão para corrente alternada (CA) para estar pronto para uso.

Kit de Energia Solar Off-Grid

O kit de energia solar off-grid gera energia sem que o sistema esteja conectado à rede elétrica, garantindo o armazenamento de energia solar por meio de uma bateria (ou banco de baterias) solar para momentos em que não há produção

Um sistema off-grid é utilizado, principalmente para atender a necessidade de eletricidade em locais onde não há rede elétrica para manter o funcionamento de equipamentos que dependem de energia elétrica.

Componentes:

. Painéis Solares fotvoltaicos;

. Controlador de carga;

. Bateria (ou banco de baterias) para armzenamento;

. Inversor Solar (autônomo);

O dimensionamento do sistema solar off-grid (isolado) é realizado de acordo com a quantidade da carga necessária, o valor da potência e até mesmo o modo de implantação.

Kit de Energia Solar Residencial On-Grid

O kit residencial on-grid possui todos os equipamentos necessários para a montagem de um sistema gerador de energia solar conectado à rede elétrica da concessionária.

Componentes:

. Painéis Solares fotovoltaicos;

. Estrutura Suporte de fixação;

. Cabeamento especial para corrente contínua (CC);

. Conectores especiais;

. Inversor Solar (Grid-tie)

Kit de Energia Solar Rural

O kit de energia solar rural são indicados principalmente para:

. Irrigação de plantações;

. Fontes de energia para cercas elétricas;

. Bombemento;

. Refrigeração.

Kit de Energia Solar para Bombeamento e Irrigação

Os kits solares para bombeamento podem ser tanto on-grid como off-grid. O kit solar de bombeamento on-grid normalmente é composto de apenas um painel solar e a própia bomba. Esse kit é muito simples para se instalar não havendo a necessidade de um técnico por serem de 12 V (volts) e não apresentam nenhum risco.

Quando ocorrer pequena incidência de luz solar, a vazão da bomba é menor.

Os kits solares de bombeamento off-grid possuem painel solar, controldor de carga e bateria.

A energia solar gerada durante o dia é armazenada em uma bateria podendo ser utilizada para períodos sem sol.

A vazão desses sistema não é alterado com a passagem de nuvens ou em dias com menor incidência solar.

Kit de Energia Solar de Iluminação

Os kits de energia solar para iluminação já podem vir montados, como por exemplo para uma iluminação de jardim, ou com todos os equipamentos separados para montagem.

Geralmente os kits de energia solar para iluminação são off-grid, contem placas solares, controlador de carga, bateria e luminária.

O kit de iluminação solar pública normalmente utilizam lâmpadas LED, baterias estaionárias, controlador de carga e o poste.

Esse kit também pode ser instalado tanto em residências quanto em estabelecimentos comerciais e onde se julgar necessário.

34. Telhas Solares

A telha fotovoltaica é uma nova tecnologia de energia solar destinada a imóveis residenciais. Na prática, ela consiste em uma telha que tem um painel de energia fotovoltaica instalado. Assim, a própria telha da casa pode produzir energia, resultando em um projeto mais bonito, flexível e eficiente.

A telha solar começou a ser comercializada em 2005.

Tesla : em 2016 apresentou a sua telha solar para residências estéticamente bonita oferecendo uma linha moderna, que se assemelha aos telhados convencionais feitos de barro ou pedra.

A resistência do telhado foi mantida, mas o material completamente translúcido, o qual quando atravessado pela luz solar apresentava uma perda de 2%.

A luz é transmitida para as células solares, que ficam escondidas embaixo das telhas.

As telhas apesar de terem a aparência das telhas feitas de barro possuiam vidro temperado e texturizado.

Funcionamento:

Seu funcionamento ocorre no momento em que a luz solar entra em contato com a telha que tem placa fotovoltaica, perdendo uma partícula de elétron. Assim, o elétron liberado percorre o circuito elétrico até encontrar outros já armazenados, gerando corrente elétrica.

A telha solar é mais uma alternativa para os consumidores produzirem sua própria energia em suas residências.

A telha solar tem a função de 2 em 1: fazer parte da cobertura do imóvel, além de gerar energia elétrica com a finalidade de produzir energia a partir da radiação solar de modo prático e flexível.

Por essa razão, a escolha do telhado fotovoltaico ainda é uma das opções mais vantajosas em relação a sua alta resistência, visto que a corrente máxima nunca ultrapassa 1,5 A em série e 9A nas ligações em paralelo, podendo suportar até 3500 W.

As células fotovoltaicas são encapsuladas ou sobrepostas tendo em vista que não produzem nenhum custo a mais.

Os preços da telha solar fotovoltaica variam de acordo com o tamanho e o tipo do equipamento escolhido, além da quantidade de energia necessária e da àrea de instalação, já que em regiões com maior incidência solar tornam o funcionamento mais eficiente.

O valor médio de uma telha solar da Eternit é de R$ 764,75 por metro quadrado (m2) com geração média mensal de 1,15 kWh.

(Portal Solar, Ekko Green 12/04/2023)

Ainda assim é válido destacar que uma telha tem a capacidade de geração mensal de 1,15kWh. Dessa forma estima-se que a fonte de energia alternativa conte com muitas vantagens como a economia do valor de aquisição e instalação.

Retorno sobre o investimento que pode ocorrer entre 3 e 5 anos dependendo do sistema. (Eternit)

Apesar de ser confundido com placas solares, a telha fotovoltaica possui maior resistência e mais leveza, além de dos fatores como maior potência (aproximadamente 9,16 Wp por telha ou 69 Wp/m2) e harmonização com o telhado também serem diferenciais dessa tecnologia.

Diferenciais do telhado fotovoltaico:

A telha com placa solar oferece alguns diferenciais que podem ser decisivos na hora da compra. Alguns deles são:

. Tecnologia de ponta;

. Fácil instalação;

. Maior praticidade;

. Economia e tranquilidade no projeto;

. Resistente a vento, vazamento e chuvas de granizo.

Diferença entre as telhas solares fotovoltaicas e os painéis solares:

Vantagens:

. Instalação:

Possui uma instalação igual aos telhados convencionais.

. Aparência:

Uma de suas maiores vantagens é a sua estética, já que os painéis solares, muitas vezes possuem cores que se diferenciam bastante do resto do telhado, além de possuírem maior volume.

O telhado fotovoltaico apresenta um melhor acabamento estético sendo ideal pela durabilidade e limpeza.

As telhas fotovoltaicas foram desenvolvidas para combinar com as telhas comuns ou até mesmo replicá-las, sendo a melhor opção para quem deseja um telhado mais bonito.

São fabricadas em 4 tamanhos: pequeno, médio, grande e extragrande para se adaptarem melhor a estrutura e condições do telhado.

. Resistência: resistente a vazamentos e chuvas de granizo.

Desvantagens:

. Instalação:

Opção somente viável caso se tenha como objetivo trocar todo o telhado que necessita ser adequado para a sua instalação, ou seja que possua o ângulo ideal para captação da luz solar.

Nos painéis solares a angulação e a inclinação podem ser solucionado com o uso de suportes proporcionando mais flexibilidade.

. Eficiência:

. A eficiência dos painéis solares atuais podem chegar a 24% ao passo que as telhas solares tem uma eficiência típica de que pode alcançar a média de 10% a 20%.

. Vida útil:

. Os painéis solares possuem uma vida útil de no mínimo 25 anos.

. As telhas solares fotovoltaicas por envolverem uma tecnologia nova no mercado ainda não foram utilizadas por tempo suficiente para que a sua durabilidade média possa ser avaliada.

. Enquanto os painéis solares podem ser substituídos em caso de danos, as telhas já apresentam uma estrutura de proteger o telhado por baixo suportando condições climáticas.

Custo:

. Preço mais elevado se comparado com o Sistema Solar Fotovoltaico que utiliza painéis.

Importante: deve ser levado em conta que em um Sistema de Energia Solar Fotovoltaico quer seja com painéis solares ou telhas solares o maior custo está nos demais componentes do sistema.

Painel Solar Huasun bate record mundial de potência com 723,97 W Painel Solar 21/03/2023

https://www.portalsolar.com.br/noticias/tecnologia/equipamentos-fv/painel-solar-da-huasun-bate-recorde-mundial-de-potencia-com-723-97-w

ClickPetroleoeGas

https://clickpetroleoegas.com.br/telha-solar-eternit-15x-mais-potente-6-telhas-alimentam-uma-casa-inteira/#google_vignette

Telha Solar Eternit (Eternit Solar)

Tégula Solar

Aprovada e registrada no Inmetro desde 2019 a telha Tégula Solar desenvolvida pela Eternit possui aplicação de células fotovoltaicas de silício monocristalino diretamente no cimento.

Cada telha tem dimensão de 365 x 475 mm sendo capaz de gerar 9,16 Watts com capacidade de produção média mensal de 1,15 kWh por mês com vida útil de 20 anos.

Os modelos têm duas possibilidades de acabamento e estão disponíveis em 5 cores (cinza grafite, cinza pérola, vermelho, bege colonial e marfim).

Em comparação com os painéis solares, segundo a Eternit as telhas podem proporcionar ao consumidor uma economia de 10% a 20% do total da compra e da instalação.

Segundo a Eternit não existe manutenção sendo apenas necessário uma limpeza a cada 6 meses.

Telha Solar de fibrocimento

A Eternit iniciou em Maio/2023 a comercialização de sua primeira telha fotovoltaica de fibrocimento.

Desenvolvida desde 2020 passou por diversos testes (instituto de Energia e Ambiente da Universidade de São Paulo - EE-USP e Universidade Federal de Santa Catarina - UFSC) e projetos-piloto em galpões e indústrias.

Aplicação: galpões agrícolas, confinamento de bovinos, aves, suínos e até a utilização em construções sem telhado aparente.

Possui compatibilidade com as linhas onduladas de fibrocimento.

A telha solar de fibrocimento destina-se a aplicações de grande volume.

É uma tecnologia que beneficiará uma camada da população por seu custo mais acessível.

https://saneamentoambiental.com.br/noticias/eternit-produz-telha-fotovoltaica-de-fibrocimento

Potência 142 Wp - bastante superior aos da telha de concreto (15 Wp). Com essa potência, 4 a 6 telhas já podem atender a necessidade de uma casa pequena.

A telha é intercambiável com as telhas de fibrocimento tradicionais (2,44 m x 1,10 m).

As telhas não agregam peso a estrutura, mas conferem durabilidade e resistência.

Modelos de Telhas Tégula Solar

À prova de vazamentos, chuva, granizo e pisamento.

Big-F11

Produção Média Mensal de Energia: 1,38 kWh/mês

Potência: 11 Wp

Big-F10C

Produção Média Mensal de Energia: 1,25 kWh/mês

Potência: 10 Wp

Plana-F12

Produção Média Mensal de Energia: 1,50 kWh/mês

Potência: 12 Wp

Plana-F15

Produção Média Mensal de Energia: 1,88 kWh/mês

Potência: 15 Wp

Telhas de Grafeno

O grafeno se destaca por ser um dos materiais, mas promissores na criação de novas tecnologias e uma gama diversificada de indústrias, tais como aço, papel, vidro, plástico entre outras.

O grafeno foi descoberto no final de 2004 por dois cientistas da Universidade de Manchester - Inglaterra, ambos de origem russa, o holandês Andre Gedim e o russo-britânico Konstantin Novoselov.

A descoberta rendeu aos dois o Prêmio Nobel de Física de 2010.

O grafeno é uma das formas cristalinas do carbono, assim como o diamante, o grafite, os nanotubos de carbono e fulerenos.

A telha de grafeno já foi validada e certificada pelo Inmetro com garantia de eficiência de até 80% por 25 anos.

Sistemas Solares Fotovoltaicos

Características:

Suas principais características são a sua rigidez, boa condutividade elétrica (transforma a luz solar em energia elétrica), impermeabilidade, atóxico, recicláveis, resistente a altas temperaturas e não agride o meio ambiente, isolamento acústico e redução térmica dos ambientes.

A telha solar de grafeno possui uma cobertura especial que consegue ser produtiva por pelo menos 80 anos.

O objetivo foi desenvolver uma tecnologia que alcance todas as classes sociais.

Segundo os técnicos (empresa Telite - RJ) com 4 unidades dessas telhas é possível produzir 30 kW/mês.

Fabricação

Para fabricar as telhas, a companhia utiliza cerca de 150 toneladas de plástico reciclável por mês. O material usado é o polietileno de alta densidade (PEAD) que é impermeável, atóxico, resistente a altas temperaturas e não agride o meio ambiente.

As placas pesam cerca de 7 kg e tem pouco mais de 2 m de comprimento com preço entre R$ 140,00 a R$ 150,00, um valor 40% mais baratos que os painéis solares convencionais.

A camada de grafeno pode ser aplicada em qualquer tamanho de telha, facilitando a instalação e a cobertura de áreas muito maiores.

Outra vantagem das telhas de grafeno é que elas também são capazes de absorver a energia solar em dias nublados e chuvosos sem comprometer a sua capacidade fotovoltaica.

As telhas solares de grafeno da Telite não precisam de telhado para colocar uma placa em cima.

A estrutura térmica dessas telhas faz com que elas sejam mais duráveis que as comuns.

As telhas são muito mais fáceis de instalar.

Custo muito elevado

Não existe nenhum lugar no Brasil capaz de fornecer o material em grande escala.

Telhas de Filme fino (CIGS - Cobre, Índio, Gálio e Selênio) / Thin film

A Empresa L8 Energy desenvolveu e comercializa uma telha solar com tecnologia pioneira de filme fino (CIGS) que pelo sistema de absorção capaz de acender uma lâmpada de 30W com uma única telha.

A telha solar é capaz de gerar energia limpa por cerca de 1200 horas/ano.

Tecnologia de vaporização catódica à vácuo, é considerada a melhor solução para a produção de filmes finos.

É mais eficiente que as telhas de fibrocimento adaptadas com células de silício monocristalino que existem no mercado.

Imune a sombras, com captação de luz difusa e mais eficiência na captação da luz solar em locais nublados ou com baixa luminosidade.

As pessoas podem gerar a sua própria energia se a necessidade de alterar o projeto arquitetônico.

Características:

. Estrutura de alta resistência;

. Garantia de 10 anos de fábrica;

. Geração de energia após 25 anos igual a 85% de potência nominal;

. Dimensões: 50 x 70 cm.

Homologação:

Sistemas de Energia Solar que utilizam telhas solares fotovoltaicas não necessitam serem homologados.

Referência: Portal Solar,Portal-Eneria e Eternit

35. Sistema de Monitoramento

O Inversor Solar é o responsável pelo monitoramento da geração de energia elétrica do Sistema Solar Fotovoltaico, mas a verificação dos dados necessita ser realizada localmente.

Um monitoramento eficaz e com maior rapidez dessas informações possibilita a tomada de decisão para diversas situações.

A utilização de novas ferramentas contribui para uma melhor Gestão do Sistema.

O monitoramento pode ser realizado via Internet pelo computador, tablet e celular.

Informações fornecidas:

. Geração diária, mensal e anual de consumo;

. Geração total acumulada;

. Necessidade da realização de limpeza dos módulos, e manutenção preventiva;

. Ocorrerncia de falhas no Inversor;

. Previsão de falhas no Sistema;

. Monitoramento da Conta de Luz;

. Analise da economia e retorno de Investimento;

. Geração de créditos.

Usina Solar Fotovoltaica

Usina Solar Fotovoltaica é um Sistema destinado a produção e venda de energia elétrica.

Ela possui milhares de painéis solares para transformar a luz solar em energia elétrica, a qual é injetada nas Linhas de Transmissão e distríbuidas para Centros Urbanos, Indústrias, empresas e outos tipos de consumidores.

A Usina Solar Fotovoltaica é também denominada como Parque Solar, Central Solar e Complexo Solar.

Monitoramento de Usinas Solares:

Permite a comunicação dos Inversores via Internet através de um aplicatIivo.

Informações fornecidas:

. Produção e Eficiência;

. Tempo real de funcionamento diário, mensal e anual;

. Dinâmica de Operação;

. Energia gerada e economia obtida;

. Retorno de investimento;

. Desempenho em periododos especifícos;

, Informações compartilhadas em Plataforma On-line em tempo real;

. Performance através de Gráficos, Tabelas e Relatórios;

36. Aterramento

PHB Solar - Instalação do Kit de Aterramento

Normas de referência:

NBR 5410 – Instalações Elétricas de Baixa Tensão

NBR 5419-3 – Proteção contra Descargas atmosféricas – Parte 3

NBR 16690 - Instalações Elétricas de Arranjos Fotovoltaicos - Requisitos de Projeto - 2019

SPDA - Sistemas de Proteção contra descargas atmosféricas.

Todo sistema elétrico está suscetível a condições de defeito, aos efeitos da exposição ao meio ambiente, como deterioração das conexões elétricas e das instalações, a corrente de fuga, a dispositivo de proteção inadequada, e a outros problemas que podem ser evitados através de um aterramento qualificado, diminuindo os riscos de choques e de incêndio.

Os sistemas fotovoltaicos devem ser aterrados por segurança.

O aterramento é feito de maneira que impeça que o sistema chegue a atingir tensões elevadas em caso de falhas.

Basicamente existem dois tipos principais de aterramento:

. Aterramento Funcional;

. Aterramento de Proteção

Aterramento Funcional:

O objetivo do aterramento funcional é o de garantir o adequado funcioamento do Sistema Fotovoltaico. Esse tipo de aterramento é mais díficil de ser encotrado em arranjos fotovoltaicos, e geralmete incluem ligação para a terra de um condutor por meio de impedância.

Impedância:

Consiste na medida da capacidade de um circuito elétrico de resistir ao fluxo de uma determinada corrente elétrica quando se aplica uma determinada tensão elétrica em seus terminais. A impedância elétrica é a maneira de medir como a eletricidade percorre em cada elemento químico,

Aterramento do Sistema (Proteção):

. Garantir a proteção das pessoas e dos equipamentos contra falhas (curto-circuito) na instalação;

(Em alguns casos, para cabos muito compridos, pode ser necessário algum aterramento adicional)

. Dos instaladores e dos profissionais que futuramente irão realizar a manutenção do equipamento;

. O aterramento permite a equipotencialização de todos os corpos que possam conduzir corrente;

. O aterramento é necessário para proteger o sistema contra falha na operação causado por tensões ou acoplamentos de corrente com fontes externas.

Cada sistema fotovoltaico é marcado como um sistema aterrado.

Painéis são aterrados na estrutura e está na malha de aterramento.

Prever um ponto de aterramento no telhado para os painéis que serão instalados para facilitar o processo.

Aterrar tudo o que se refere às partes condutoras expostas de um sistema, as armações de metal dos painéis e o sistema de geração de potência, as partes vivas do sistema (células).

Caixas dos equipamentos e suportes dos módulos devem estar conectadas à terra bem como todo o material exposto que possa ser tocado.

O número de hastes e da malha não implica tanto do sistema fotovoltaico propriamente, nem do tipo de solo, etc.

Os disjuntores necessitam ser individualizados para cada string (série) de painéis e para cada inversor em sua saída CA, quando existir mais de um inversor.

DPS = Protetor contra Surtos, também conhecido como Supressor de Surtos e Protetor contra Surtos Elétricos.

Para sistemas pequenos (off grid) em muitas vezes o custo ao se utilizar o aterramento e todas as proteções possíveis torna inviável o sistema.

Aterramento SPDA:

Tem por objetivo permitir que os para-raios funcionem corretamente.

PHB Solar - Instalação do Kit de Aterramento

O Sistema de Aterramento das estruturas permite a equipotencialização das estruturas e os painéis solares, reduzindo o risco de choques elétricos devido ao contato com partes metálicas quando ocorre falha de isolação na instalação.

O sistema dispensa a fiação painel de ligação painel a painel, reduzindo o tempo de instalação e aumentando a segurança do sistema.

Clip de Aterramento

É utiizado para fazer a equipotencialização entre os painéis solares e o perfil. Para exercer a sua função o Clip conta com ressaltos que rompem o isolamento da anodização dos trilhos e dos frames dos painéis permitindo a interconexão de todos os painéis solares com a estrutura de fixação.

Jumper de Aterramento

Função: fazer a equipotencialização entre as emendas dos perfis

Grampo de Aterramento

Função: realizar para a equipotencialização dos perfis. Deve ser instalado apenas em um dos extremos do perfil.

O Grampo de Aterramento possui um Clip que rompe a isolação do perfil anodizado permitindo o contato do cabo elétrico com a Haste de Aterramento.

Para uma correta atuação do Clip de Aterramento, os quatro ressaltos devem estar em contato com o perfil.

Depois de completar a conexão do Cabo de Aterramento da estrutura e dos painéis deve ser ligado ao eletrodo de aterramento. Isso tembém é possível através do BEL, BEP ou levando o Cabo de Aterramento até o eletrodo de acordo com com o projeto.

BEL = Barramento de equipotencialização Local

BEP = Barramento deEquipotencialização Principal

37. Medidor Bidirecional

O medidor de energia padrão utilizado no Brasil é o Unidirecional. Ele serve para aferir a quantidade de energia que sai da rede elétrica.

Quando um Sistema Solar Fotovoltaico é instalado a concessionária responsável pelo fornecimento de energia elétrica fará a substituição do relógio unidirecional pelo bidirecional.

O medidor bidirecional é capaz de calcular tanto a energia que é produzida localmente e enviada a distribuidora quanto aquela que é consumida da concessionária. Se o imóvel passa a produzir sua própria energia localmente, ele precisará medir a produção e o consumo.

Os sistemas solares fotovoltaicos on grid que são conectados a rede necessitam usar o medidor bidirecional.

Os Sistemas Solares Fotovoltaicos off grid não necessitam usar o medidor bidirecional pois não são conectados a rede elétrica.

38.1 Usina Heliotérmica (Termossolar)

Maior Usina H liotérmica (Termossolar

Energia Heliotérmica:

Descrição resumida:

A Energia Heliotérmica é um tipo de energia solar. Também conhecida como energia termossolar ou energia solar concentrada, ela transforma a irradiação solar direta em energia térmica e, posteriormente, em energia elétrica

A Energia Heliotérmica funciona de maneira indireta. O calor do sol é captado e armazenado, para depois ser transformado em energia solar mecânica e, por fim, em eletricidade. Isso é feito através de painéis solares que refletem a luz do sol e a concentram em um único ponto. O calor acumulado é usado para aquecer um fluido e o vapor gerado movimenta as turbinas, acionando o gerador, que produzirá a energia.

Portanto, a Energia Heliotérmica é uma forma de energia renovável que utiliza a luz solar para gerar eletricidade, contribuindo para a sustentabilidade e redução da emissão de gases poluentes.

Descrição detalhada:

É uma fonte de energia limpa e renovável que não produz gases que possam agrider o Meio Ambiente em grandes proporções.

A Energia Heliotérmica é o tipo de energia que se produz por meio do calor dos raios solares de forma indireta pois o calor do sol é captado e armazenado, para depois ser transformado em energia mecânica e, depois em elétrica.

O termo popular para se referir a ela é energia termossolar que, por sua vez, remete à ideia de temperatura. Para captar esse calor, existem usinas enormes com espelhos de grandes proporções.

Funcionamento:

O funcionamento se realiza em 02 (duas) etapas: concentração de energia térmica e geração de energia elétrica.

Primeira etapa:

Utilização

Através do uso de painéis solares (espelhos coletores ou heliostatos, calha parabólica, fresnel e torre solar). Estes refletem a luz solar e a concetram em um único ponto.

O calor acumulado aquece um fluido e o vapor produzido movimenta as turbinas acionando um gerador que produzira a energia.

Componentes de uma Usina Heliotérmica:

Torre Solar:

Uma grande torre fica localizada no centro da Usina Heliotérmica. A luz do sol é refletida pelos Painéis Solares e a concentram em um receptor localizado no topo da torre.

O receptor absorve a energia solar e a converte em calor e através de um fluido térmico segue para o gerador que produz energia elétrica.

Coletor Parabólico Solar: uma série de espelhos direcionam a luz solar para um ponto especifico localizado na Torre Solar.

O calor aquece o fluido que esta gerando vapor. O vapor alimenta uma turbina transformando a energia térmica em energia elétrica.

Calha Parabólica:

Utilizada para concentrar a luz solar em tubos receptores posicionados completamente alinhados para seguirem a posição do sol.

Um fluido de transferência circula através através dos tubos sendo aquecido pelos raios solares. O fluído é bombeado por meio de trocadores de calor produzindo vapor.

Fresnel:

Possui um funcionamento semelhante a Calha Prabólica. A radiação solar direta é refletida em um receptor linear estacionário através de várias filas de espelhos com rastreamento em um único ponto.

A água sob pressão pode ser utilizada diretamente no receptor dispensando o uso de trocadores de calor.

Disco Parabólico:

Os raios solares são concentrados em um receptor que fica no ponto focal do painel solar parabólico.

O receptor absorve o feixe de energia que aquece o fluído, o seu calor é utilizado em um motor localizado no receptor para gerar energia limpa.

Trackers (Seguidores Solares)

São dispositivos que alteram a posição dos painéis solares ao londo do dia.

A sua função é acompanhar a posição do sol aumentando a captação de raios solares otimizando a produção de energia elétrica.

Segunda etapa:

Após o processo de concentração os raios solares e transferência (transmissão) para aquecimento do fluido térmico a energia solar ou térmica é transformada em energia elétrica.

O restante do calor é transportado até um circuito independente de refrigeração que condensa o vapor o qual retorna ao estoque de água.

Este processo é muito parecido com o processo de outras usinas. A diferença é que o vapor gerado por uma Usina Elétrica convencional utiliza a queima de combustiveis fósseis.

A energia heliotérmica pode ser incorporada a um armazenamento térmico.

Localização de Usinas Heliotérmicas

. Àreas planas (terrenos);

. Àreas com grande incidência de luz solar;

. Locais com baixa presença de nuvens.

Maior Usina Helio Térmica (Termossolar) do Mundo

A maior usina termossolar do mundo é a Usina Termossolar de Dunhuang, inaugurada em 2018 e localizada na cidade de Dunhuang, na província de Gansu, China.

Esta usina utiliza a tecnologia de concentração solar com 12.000 espelhos heliostáticos, cada um cobrindo 115 metros quadrados, para refletir e concentrar a luz solar em um receptor no topo de uma torre central.

Capacidade instalada:

100 megawatts (MW) e é capaz de gerar aproximadamente 390 milhões de quilowatt-horas (kWh) de eletricidade anualmente, o que é suficiente para abastecer cerca de 45.000 residências.

Sistema de armazenamento:

Possui um sistema de armazenamento de energia térmica que permite a geração de eletricidade mesmo após o pôr do sol, garantindo um fornecimento contínuo e estável de eletricidade.

A Usina Termossolar de Dunhuang utiliza sais fundidos como meio de armazenamento de energia térmica. Os sais fundidos são aquecidos pela luz solar concentrada e podem reter calor por longos períodos, permitindo que a usina gere eletricidade mesmo após o pôr do sol. Este sistema de armazenamento térmico é crucial para garantir um fornecimento contínuo e estável de eletricidade.

Redução de emissão de carbono:

A Usina foi projetada para reduzir as emissões de dióxido de carbono (CO₂) em cerca de 350.000 toneladas de carbono por ano.

Fonte: INBEC Pós-Graduação (21.05.2024)

38.2. Usina Solar Fotovoltaica

Maior Usina Solar Fotovoltaica do Mundo

A Usina Solar Fotovoltaica, também conhecida como Usina de Geração Centraliza, Parque Solar e Fazenda Solar, é um Sistema Fotovoltaico de grande porte (Sistema FV) dotada de milhares de painéis solares projetada para a produção e venda de energia elétrica.

Os painéis solares produzem energia elétrica em corrente contínua (CC) que passam por um Inversor que a transforma em corrente alternada (CA).

Os painéis solares são montados em estruturas fixas ou também em Trackers (seguidores solares) os quais são sistemas que alternam a posição dos painéis solares de acordo com a posição do sol otimizando a captação da luz.

As usinas que possuem esse sistema aumentam a produção de energia elétrica. Essas usinas elevam os custos e operação e manutenção.

Os inversores entregam a energia elétrica em até 380 Volts. Para a transmissão em linhas de alta tensão é necessário a utilização de transformadores que elevam a tensão para 13.800 Volts, 69.000 Volts e inclusive acima de 230.000 Volts.

A energia elétrica alimenta as linhas de transmissão que realizam a distribuição para diversas Unidades Consumidoras (UC), tais como residências, indústria, empreendimentos entre outros conectados à rede local da Distribuidora.

Estas se diferenciam dos Sistemas Fotovoltaicos instalados em casas e indústrias pois elas fornecem energia em alta tensão para fins de distribuição e não para o autoconsumo.

Local de instalação:

A maioria das Usinas de Energia Solar Fotovoltaica no mundo são construídas no solo, mas também podem ser instaladas sobre a superficie da água (mar, reservatórios, lagoas) sendo assim chamada de Usina Solar Flutuante.

O local de sua instalação no solo deve ser aplainado e liberado de obstáculos. Geralmente suas instalações se situam em regiões ensolaradas, de pouca nebulosidade.

Embora tenham grande extensão os projetos solares podem ser alocados com facilidade devido à grande disponibilidade de sol em regiões desérticas com quase nenhuma vegetação.

Vantagens:

. A Usina Solar possui uma tecnologia de baixo custo;

, Os painéis possuem uma vida útil de 25 anos;

. A energia solar é praticamente inesgotável;

. Não provocam ruídos;

. Não causam poluição;

. Combate o aquecimento global;

. Baixo custo de manutenção;

. Baixo impacto ambiental comparado a:

- Hidroelétricas que são construídas em regiões definidas com alto impacto ambiental na flora e fauna locais devido ao represamento das águas dos rios.

- Usinas Termoelétricas movida pela queima de combustíveis fósseis (diesel e carvão).

- Parques Eólicos cujas hélices de seus aerogeradores causam poluição sonora e podendo causar a morte de pássaros.

Desvantagens:

Alguns fatores podem prejudicar a sua operação

. Intermitência da geração solar: Os painéis fotovoltaicos necessitam apenas do sol para produção de energia elétrica. Entretando não há disponibilidade dos raios solares a todo o momento;

. As chuvas e nuvens prejudicam a captação dos raios solares;

. O custo de operação ainda é caro necessitando um alto valor de investimento.