A energia do Sol na produção de electricidade

Por Filipe Oliveira, AREAM

 

 

O Sol é a grande fonte de energia do nosso Planeta, porém esta energia é normalmente utilizada indirectamente sob a forma de combustíveis fósseis (petróleo, carvão), biomassa florestal, energia hídrica, energia eólica, energia das ondas, etc..

 

Células fotovoltaicas

O aproveitamento da energia solar para produção de energia eléctrica é possível através de células fotovoltaicas, de que são constituídos os painéis ou módulos fotovoltaicos existentes no mercado.

 

As células fotovoltaicas são fabricadas com materiais semicondutores, tipicamente o silício, e podem converter 7 a 16% da energia solar captada em energia eléctrica, com uma potência de pico de 60 a 140 W/m2.

 

Os principais tipos de células fotovoltaicas disponíveis no mercado são:

  • Células monocristalinas – são as mais eficientes, podendo aproveitar 14 a 16% da energia solar, porém o seu custo é muito elevado.
  • Células policristalinas – têm uma eficiência de 12 a 14% e os preços são mais acessíveis que as células monocristalinas.
  • Células de silício amorfo – esta é uma tecnologia promissora, que consiste na deposição de camadas muito finas de ligas de silício sobre diversos tipos de material (p. ex. plásticos), apresentando um vasto leque aplicações, designadamente em elementos construtivos de edifícios, e tem custos de produção mais reduzidos, embora com uma eficiência inferior às células cristalinas, situando-se entre 7 e 11%.

 


Células monocristalinas

Células monocristalinas

 

Células policristalinas

Células policristalinas

 

Células de silício amorfo

Células de silício amorfo aplicado em vidro

 

Células de silício amorfo

Células de silício amorfo aplicado em elementos para coberturas de edifícios

 

Aplicações

Os equipamentos fotovoltaicos são particularmente indicados para utilizações de baixa potência em locais onde não existe rede eléctrica, como é o caso das ilhas Selvagens, que dispõe do sistema fotovoltaico mais antigo do País (com mais de 20 anos), e das ilhas Desertas. A energia produzida durante o dia é armazenada em baterias e pode ser utilizada para iluminação nocturna, frigoríficos, comunicações e outros fins.

 

Outras aplicações muito comuns são, entre outros:

  • Sinalização luminosa de estradas em locais remotos;
  • Telefones de emergência;
  • Iluminação de parques e miradouros;
  • Casas isoladas;
  • Estações meteorológicas;
  • Sistemas de vigilância contra incêndios;
  • Sistemas de telegestão.

 

Em casos como estes, os elevados custos de lançamento da rede eléctrica ou de instalação de um gerador a gasóleo, para consumos relativamente reduzidos, tornam mais interessante a utilização de sistemas fotovoltaicos autónomos com baterias.

 

Candeeiro fotovoltaico

Candeeiros fotovoltaicos para iluminação pública

 

Os preços dos equipamentos fotovoltaicos têm baixado substancialmente nos últimos anos. De facto, actualmente, se forem aplicados tarifários “verdes” adequados (cerca de 4 a 5 vezes o preço da energia eléctrica de origem petrolífera), contabilizando as mais-valias ambientais, como está a ser implementado em Portugal , começa já a ser economicamente interessante a instalação de “centrais” de produção de energia eléctrica a partir da radiação solar, para venda à rede pública.

 

Central fotovoltaica

Central fotovoltaica ligada à rede eléctrica, instalada na cobertura de um edifício

 

Instalação da cobertura de um edifício com células de silício amorfo

Instalação da cobertura de um edifício com células de silício amorfo

 

Cobertura de uma vivenda com células fotovoltaicas e abastecimento de um veículo eléctrico

Cobertura de uma vivenda com células fotovoltaicas e abastecimento de um veículo eléctrico

 

No futuro, os sistemas fotovoltaicos tornar-se-ão certamente cada vez mais acessíveis e competitivos em relação às outras formas de energia, prevendo-se um significativo crescimento da produção de electricidade de origem solar, de forma descentralizada, por empresas e por particulares, para consumo próprio ou para venda, designadamente em coberturas de edifícios de habitação e de serviços.

 

 

A radiação solar no Funchal representa, por ano, cerca de 1 660 kWh/m2. Considerando 25 m2 de painéis solares de 100 Wpico/m2, a potência total de pico será de 2,5 kW e a produção anual será de 3 320 kWh, subtraindo já as perdas na conversão para corrente alternada (para compatibilizar com a rede eléctrica). Esta energia equivale ao consumo de electricidade de uma família média na Madeira.

O investimento necessário seria de aproximadamente 15 000 euros, sem incluir as baterias. Se esta energia fosse vendida à rede eléctrica em baixa tensão no âmbito da Microprodução, seriam necessários cerca de 6 anos para recuperar o investimento, enquanto os painéis poderão durar muito mais de 20 anos.

Do ponto de vista ambiental, o aproveitamento de energia solar deste exemplo corresponde a uma redução de 710 kg/ano de fuelóleo na produção de energia eléctrica numa central térmica, o que representa uma redução de 2 300 kg/ano de emissões de CO2 (gás de estufa).

 

Na Madeira e Porto Santo, para 74 000 edifícios (Censos 2001), se fossem instalados 25 m2 de painéis fotovoltaicos de 100 Wpico/m2 em cada edifício (moradias, prédios de habitação colectiva, etc.), obter-se-ia uma área total de 185 hectares e uma potência de pico de 185 MW, resultando numa produção anual superior a 200 GWh, que é da ordem de grandeza do consumo total do sector doméstico.

Este potencial de produção equivale a uma redução de 52 500 toneladas/ano nas importações e na queima de fuelóleo, evitando a emissão de 170 000 toneladas/ano de CO2 para a atmosfera.

NOTA: Refira-se, no entanto, que esta é apenas uma abordagem teórica e que, com a tecnologia actual, uma operação desta natureza acarretaria custos de investimento significativos para os produtores (domésticos e empresariais) e um aumento significativo dos preços da energia eléctrica para o consumidor.

 

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Fotos: Base de dados NREL - http://www.nrel.gov/