Todos nós gostaríamos de possuir em nossos
telhados, um sistema de aproveitamento da radiação solar, que nos economizasse
uma parte da energia que consumimos diariamente.
Para o aquecimento da água de uso sanitário
(banho, cozimento, lavagem de utensílios e roupas, etc) temos os Sistemas de
Aquecimento Solar (SAS) altamente difundidos no Brasil e no mundo. Mas é
possível converter a energia radiante do sol diretamente em energia elétrica,
através de um sistema fotovoltaico. São dois tipos de sistemas fotovoltaicos:
Cada um desses sistemas tem o seu potencial e
melhor local de uso e aplicação. Falaremos agora sobre as vantagens e
desvantagens de cada um desses sistemas, em especial dos sistemas fotovoltaicos
conectados à rede.
Sistemas Fotovoltaicos Autônomos
Um sistema fotovoltaico autônomo gera todo o
potencial que é consumido diariamente, por isso deve ter alta confiabilidade.
Essa alta confiabilidade torna o sistema fotovoltaico autônomo mais complexo e
oneroso, se comparado a um sistema fotovoltaico
on-grid. Já discutimos
anteriormente as
vantagens e desvantagens de um sistema PV autônomo, exibidos na tabela abaixo:
Ao cogitar a implantação de um sistema
fotovoltaico autônomo, este deve ser comparado a outro tipo de gerador de
energia, considerando a vida útil prevista para o sistema. Como o insumo de
um sistema fotovoltaico é gratuito e inesgotável, essa vantagem deve ser
considerada nos custo do sistema.
Sistemas Fotovoltaicos On-Grid (Conectados à Rede)
Os sistemas fotovoltaicos conectados à rede de
distribuição de energia elétrica têm como maiores vantagens o seu rendimento
(comparado aos sistemas autônomos) e a possibilidade de aproveitamento de áreas
mortas da arquitetura para a geração de eletricidade. Por não
utilizarem armazenamento elétrico (pois a energia é consumida à medida que é
gerada), os sistemas PV on-grid têm menos perdas que os sistemas
PV autônomos.
Dentre as desvantagens podemos citar a falta de
autonomia pois, sem o armazenamento elétrico, a geração elétrica não se mantém
constante devido intermitência da radiação solar. Tal fato torna o sistema
fotovoltaico on-grid totalmente dependente da rede. Além disso,
um sistema PV on-grid se desligará automaticamente quando não
houver energia vindo da rede. Isso é uma forma de proteção dos
operadores da rede, e é uma função básica de qualquer inversor
grid-tie.
Ainda nesse assunto, saiba que os inversores grid-tie tem
seus parâmetros definidos de maneira que não contribuam para sujar a
energia da rede. Explico:
Um inversor grid-tie copia a tensão
e a frequência da rede, acompanha esses valores e, à medida que recebe potência
do arranjo fotovoltaico, injeta corrente com a mesma tensão e frequência. No
caso de aumentos e diminuições momentâneas (picos e afundamentos) da tensão, o
inversor copiará o valor e acompanhará a rede. Se essa deformação do sinal
elétrico ultrapassar valores seguros, o inversor simplesmente não acompanhará a
rede, e NÃO injetará energia. Desse modo o inversor grid-tie evitará
contribuir com a sujeira da rede elétrica.
Infelizmente esse comportamento protecionista do
inversor grid-tie faz com que, ao ser instalado em uma localidade
com graves variações de energia elétrica da concessionária, o seu rendimento
seja muito pequeno. Afinal o inversor ficará a maior parte do tempo monitorando
a rede, até encontrar o momento certo para injetar a energia fotovoltaica. A
ciência desse fato pode inviabilizar tecnicamente um projeto de sistema
fotovoltaico conectado à rede, salvaguardando o consumidor/gerador de um
investimento financeiro sem retorno.
A tabela abaixo faz um comparativo entre um
sistema fotovoltaico autônomo e um sistema fotovoltaico on-grid:
Em suma, os sistemas fotovoltaicos 0n-grid têm
as mesmas vantagens e desvantagens que um sistema fotovoltaico autônomo, exceto
o superdimensionamento do arranjo fotovoltaico e o rendimento global do
sistema. A presença da energia elétrica da rede compensa os períodos de menor
insolação, tornando desnecessário o superdimensionamento do arranjo
fotovoltaico para suprir as necessidades em tais períodos. A rede de
distribuição não age como uma bateria, mas sim como uma carga ideal,
consumindo toda a energia que é gerada no momento da geração.
Um sistema fotovoltaico gera potencial elétrico
durante as horas de sol. Uma residência, geralmente, tem perfil de consumo
noturno, com maior consumo energético à noite, quando a maioria das pessoas
voltam para suas casas e utilizam os seus aparelhos eletroeletrônicos em maior
quantidade. Ou seja, a energia gerada pelo sistema fotovoltaico on-grid não
será consumida imediatamente pela residência. Já uma edificação utilizada como
ponto comercial tem um perfil de consumo energético, em sua grande maioria,
diurno. Nesses locais, o consumo de eletricidade se dá no horário comercial,
entre as 8:00 e as 18:00 horas, bem nos horários em que um sistema fotovoltaico
gera potencial elétrico. Nesse caso, com um sistema PV 0n-grid dimensionado
para fornecer o potencial consumido diariamente, todo o potencial seria
imediatamente consumido pela própria edificação. Pouco ou nenhum potencial sairia para
a rede de distribuição.
Ainda não temos, no Brasil, uma definição de como
será feita a troca de energia entre as concessionárias e os seus clientes que
possuem sistemas fotovoltaicos. Algumas distribuidoras de energia elétrica
ainda não aceitam bem os sistemas fotovoltaicos, e não registram a energia que
é injetada em sua rede de distribuição. Na situação atual dos sistemas
fotovoltaicos on-grid e sua regulamentação no Brasil, temos
a seguinte desvantagem: em uma residência (com perfil de consumo noturno) a
implantação de um sistema fotovoltaico on-grid pode não ser tão
vantajoso quanto em uma casa comercial (de perfil de consumo diurno), pois a
concessionária de eletricidade ao não computar os valores energéticos injetados
não oferece as vantagens de um sistema PV on-grid. A partir do
momento da regulamentação dos sistemas fotovoltaicos on-grid, essa
desvantagem desaparecerá completamente.
Um sistema fotovoltaico é uma fonte de potência
elétrica, na qual as células fotovoltaicas transformam a Radiação Solar em
energia elétrica aproveitável.
Os sistemas fotovoltaicos podem ser instalados em
qualquer localidade que receba radiação solar suficiente. Como não utilizam
combustíveis e não possuem partes móveis, requerem menor manutenção. Durante o
funcionamento não produzem ruídos, acústicos e eletromagnético, nem emitem
gases tóxicos ou outro tipo de poluição ambiental.
A confiabilidade dos sistemas fotovoltaicos é tão
alta, que são utilizados em locais inóspitos como: espaço, desertos, selvas,
etc.
Os sistemas fotovoltaicos são classificados de
acordo ao seu funcionamento em:
1 – Sistemas Isolados;
2 – Sistemas conectados à rede;
Os sistemas isolados não possuem contato com
a rede de distribuição das concessionárias. São instalados em locais que, por
qualquer motivo, não são contemplados pela rede de distribuição, ou como
sistemas de backup. Os sistemas isolados podem ser híbridos ou autônomos
Um sistema híbrido é aquele que, além do sistema
de geração fotovoltaica, possui outro gerador de eletricidade. Em locais
remotos que possuam bom potencial de vento, geralmente se utilizam os
aerogeradores, também chamados de turbinas eólicas. É o
chamado sistema híbrido solar-eólico. Em localidades mais acessíveis (como
fazendas, sítios, etc. ) costuma-se utilizar geradores a diesel. Nesse
caso é dada prioridade ao sistema fotovoltaico, mas a presença do gerador
permite que o banco de baterias seja menor, geralmente para um dia.
Os sistemas autônomos dependem unicamente do sol
para fornecer eletricidade. Os bancos de baterias costuma ser maiores, já que
se a radiação solar não for suficiente para recarregar a parcela de energia
utilizada, as baterias deverão suprir eletricidade por mais dias. Esse tipo de
sistema é utilizado em localidade que não possuem potencial eólico, ou
o transporte do combustível é caro (ex.: comunidades na amazônia).
Os sistemas fotovoltaicos conectados à rede,
também chamados de on-grid (pela terminologia em inglês) são
construídos próximo à rede de distribuição das concessionárias, e utilizam as
suas linhas de transmissão para escoar a energia produzida. Por
esse motivo, os sistemas on-grid necessitam de regulamentação.
Esses sistemas são totalmente dependentes da rede, pois devem funcionar em
sincronia com as variações que possam surgir nas linhas de distribuição. Os
sistemas conectados são mais eficientes que os sistemas isolados pois,
geralmente, não possuem sistema de armazenamento. A rede age como uma carga,
absorvendo toda a energia gerada. Os sistemas de armazenamento consomem uma
parte da energia, que é perdida. Entretanto é possível um sistema fotovoltaico
conectado à rede com sistema de armazenamento para backup, que fornece energia
ininterrupta para cargas determinadas. Esse tipo de sistemas é de constituição
mais difícil, tanto técnica, quanto financeiramente.
Estamos presenciando um grande avanço na
inserção dos
sistemas conectados à rede no Brasil, através de projetos de lei e estudos por
diversos órgãos e instituições. Tivemos a primeira
usina
solar entrando em operação recentemente, o que abriu margem para
os incentivos que virão.
Fabricantes já disponibilizam elevadores mais
eficientes e com drive regenerativo, que produz uma pequena quantidade de
energia elétrica quando o equipamento se movimenta a favor da força
gravitacional, descendo cheio ou subindo vazio
