Sobre Energia Solar : Solar Power Generator

O que é energia solar e por que você deve usá-la?

De acordo com os pesquisadores, a quantidade de energia solar que a Terra recebe é mais de 10.000 vezes maior que o uso atual de energia pelo homem.

Além disso, se pudéssemos converter 100% da energia solar em eletricidade em uma hora, a energia gerada pela energia solar seria suficiente para abastecer todo o planeta por um ano.

A produção de energia solar é a forma mais eficiente de geração de energia porque requer menos etapas (para gerar eletricidade) do que outros métodos.

A luz solar pode ser convertida em eletricidade de duas maneiras.

Em um processo, a energia solar é usada essencialmente como fonte de calor.

Esse calor é então usado para gerar vapor, que alimenta a turbina a vapor.

Este método de produção de energia é conhecido como geração de energia térmica solar.

No segundo método, a energia solar é convertida diretamente em energia elétrica por meio de células solares.

A célula solar é construída em material semicondutor de silício.

Aqui estão alguns dos fatores a serem considerados ao selecionar a geração de energia solar:

• A energia solar é abundante e eficiente e não requer fonte de alimentação.

• Os sistemas fotovoltaicos podem ser instalados em questão de meses, enquanto os geradores convencionais podem levar alguns anos para serem construídos.

• A energia solar é energia limpa porque não polui o ar ou a água.

  Além disso, não existem peças móveis para gerar poluição sonora.

  Ao contrário dos combustíveis fósseis, a geração de energia solar não produz emissões tóxicas para o meio ambiente.

• A energia solar tem custos operacionais mais baixos.

  Uma vez feito o investimento de capital inicial, não há necessidade de continuar comprando combustíveis fósseis porque a energia solar é essencialmente gratuita.

Como a energia solar é produzida por células fotovoltaicas?

Uma célula fotovoltaica (também conhecida como célula solar) é um dispositivo semicondutor que converte a energia solar em eletricidade sem quaisquer etapas adicionais de conversão de energia.

Essa conversão é realizada por meio do efeito fotovoltaico, por isso são conhecidas como células fotovoltaicas (PV).

Quando a luz do sol o atinge, ele gera voltagem e corrente em seus terminais.

A maneira e a quantidade de energia produzida por uma célula solar são determinadas pela quantidade de luz do sol que a atinge.

Isso também inclui aspectos importantes como a intensidade da luz, o ângulo em que a luz a atinge e o tamanho da célula.

Quanto maior for a intensidade da luz, maior será a energia gerada.

A área da célula aumenta a quantidade de energia gerada.

Ele gera mais energia quando a luz que incide sobre ele é perpendicular à parte frontal da célula.

As células solares são feitas de um material semicondutor de silício que foi tratado com fósforo e boro para formar uma fina pastilha de silício.

Depois que as camadas de wafer foram dopadas, elas são conectadas para formar células solares.

Especificações do gerador de energia solar

Independentemente da tecnologia ou material utilizado, cada célula solar possui dois terminais (positivo e negativo) para receber uma corrente elétrica.

Uma célula solar geralmente compreende um contato frontal na parte superior, uma junção PN no meio e um contato posterior na parte inferior.

Essencialmente, a luz solar é composta de feixes de fótons, cada um com uma quantidade finita de energia.

Esses fótons devem ser absorvidos por uma célula solar para que ela produza eletricidade.

A energia do fóton e a energia do gap do material semicondutor determinam a absorção do fóton.

Os fótons da luz do sol são absorvidos pelo material semicondutor do painel solar.

Como resultado, pares elétron-buraco são formados na junção.

Quando a célula solar é conectada a uma carga, os elétrons e os buracos na junção são separados, com os elétrons coletados no terminal negativo e os buracos no terminal positivo.

Como resultado, um potencial elétrico é formado entre os terminais e uma voltagem é gerada através dele.

Isso faz com que a corrente (CC) seja direcionada para as cargas CC, inversor ou circuito de carga da bateria.

A corrente gerada aumenta à medida que mais fótons são absorvidos.

Mas, uma grande parte da radiação solar que atinge a célula solar não é convertida em eletricidade.

Isso ocorre porque a luz é composta de fótons de comprimentos de onda variados.

Alguns fótons atingem a célula solar e são refletidos, impedindo-os de entrar na célula.

Antes de serem atraídos pela corrente, os elétrons produzidos em alguns materiais se recombinam com outras moléculas.

Da mesma forma, existem vários motivos para uma baixa taxa de conversão ou desempenho.

A eficiência de conversão de painéis solares usados em residências individuais varia entre 6 e 10%.

Painéis solares para instalações em grande escala e geradores de energia solar são construídos com as melhores tecnologias e materiais para atingir a eficiência máxima variando de 40 a 60%, mas também são os mais caros.

Quando exposta à luz solar, uma única célula solar de 4 cm2 gera uma tensão de 0,5 a 1 V e produz 0,7 W de energia.

O painel solar mais bem projetado normalmente tem um desempenho ideal de 25%.

Essas células individuais são conectadas para produzir uma maior diferença de potencial ou voltagem e mais eletricidade.

Algumas células são conectadas em série e outras são conectadas em paralelo.

Os módulos fotovoltaicos são criados conectando uma série de células solares.

E vários módulos fotovoltaicos são interligados para formar um painel fotovoltaico que pode ser usado para aplicações de geração de baixa e alta energia.

Componentes de um sistema gerador de energia solar

Sempre que você vê painéis solares no telhado de alguém, sabe que essa pessoa investiu em um gerador de energia solar, mas você já considerou quais outros componentes são necessários para um sistema funcionar corretamente?

Aqui está um guia completo de todos os componentes necessários para um gerador de energia solar.

Painéis solares

O painel solar é o componente mais importante de um gerador de energia solar.

Existem vários tipos de painéis solares no mercado.

Um painel solar, também conhecido como módulo solar, é essencialmente um conjunto de células solares conectadas em série e em paralelo.

A diferença de potencial desenvolvida em uma célula solar é de aproximadamente 0,5 volt, então o número desejado de tais células deve ser conectado em série para atingir 14 a 18 volts para carregar uma bateria padrão de 12 volts.

Um painel solar é composto por painéis solares interligados.

Vários painéis são ligados em paralelo e em série para atingir a corrente e a tensão ideais, respectivamente.

Controlador

Sobrecarregar e diminuir a carga de uma bateria de chumbo-ácido não é uma boa ideia.

Tanto a sobrecarga quanto a subcarga podem causar sérios danos ao sistema de bateria.

Para evitar qualquer uma dessas situações, um controlador deve ser conectado ao sistema para manter o fluxo de corrente de e para as baterias.

As baterias

Nem todo gerador de energia solar inclui um conjunto de baterias, mas alguns sistemas que geram mais eletricidade do que o necessário para o prédio que estão alimentando incluem uma bateria para armazenar o excesso de energia.

Quando os painéis solares não estão produzindo energia suficiente, como em dias nublados ou chuvosos, a energia armazenada pode ser usada.

Inversor

A eletricidade gerada por um painel solar é corrente contínua (DC).

A eletricidade que obtemos da rede é uma corrente alternada (CA).

Portanto, para operar equipamentos comuns da rede e do sistema solar, um inversor deve ser instalado para converter a CC do sistema solar em CA do mesmo nível da alimentação da rede.

O inversor é conectado diretamente aos terminais da bateria em um sistema fora da rede, convertendo a CC das baterias em CA antes de alimentá-la no equipamento.

Em um sistema grid-tie, o painel solar é conectado diretamente a um inversor, que fornece a mesma tensão e frequência de energia para a rede.

Cada módulo solar em um sistema grid-tie moderno é conectado à rede por meio de um microinversor individual para obter energia CA de tensão ideal de cada painel solar.

Componentes autônomos do gerador de energia solar

Em um gerador de energia solar autônomo, a eletricidade gerada pelo painel solar é alimentada primeiro no controlador solar, que então carrega o banco de baterias ou fornece diretamente para equipamentos CC de baixa tensão, como laptops e sistemas de iluminação LED.

Normalmente, a bateria é alimentada pelo controlador solar, mas também pode alimentar o controlador solar quando o fornecimento de energia do painel solar é inadequado.

O fornecimento é assim mantido universalmente para os aparelhos de baixa tensão diretamente conectados ao controlador solar.

Os terminais dos bancos de baterias também são conectados a um inversor neste sistema.

O inversor converte a energia DC armazenada do banco de baterias em AC de alta tensão em eletrodomésticos maiores, como máquinas de lavar, televisores maiores, eletrodomésticos de cozinha, etc.

Componentes do gerador de energia solar Grid-Tie

Existem dois tipos de sistemas solares ligados à rede: aqueles com um único macroinversor central e aqueles com vários microinversores.

No primeiro tipo de sistema solar, os painéis solares e a alimentação da rede estão ligados a um inversor central comum conhecido como inversor de rede.

O inversor aqui converte a CC do painel solar em CA de nível de rede e, em seguida, alimenta a rede e o painel de distribuição do usuário com base na demanda imediata do sistema.

Neste caso, o inversor grid-tie também monitora a energia fornecida pela rede.

Suponha que ele detecte uma queda de energia na rede.

Nesse caso, ele ativa o sistema de comutação do sistema solar para desconectá-lo da rede, garantindo que nenhuma energia solar seja realimentada na rede durante uma queda de energia.

Um medidor de energia é conectado à linha de abastecimento da rede principal para rastrear a exportação e importação de energia da rede.

Em sistemas com vários microinversores, cada módulo solar é conectado ao seu microinversor.

Os microinversores são conectados juntos para gerar a alta tensão CA necessária.

A tensão de saída alternada individual dos microinversores é adicionada para gerar alta tensão alternada.

Funcionamento passo a passo de um gerador de energia solar

• Quando os painéis são conectados à unidade de bateria e expostos à luz solar, eles geram energia DC, que é roteada para o controlador de carregamento.

  A voltagem gerada pode variar entre 12V e 18V dependendo da intensidade da luz solar e da superfície do painel (limpo e sem arranhões é melhor).

• Se a tensão de entrada exceder 12-13 V, o controlador de carregamento enviará a energia extra para a bateria.

  Primeiro, ele converterá a potência CC variável em uma potência CC mais constante.

  Quando a bateria estiver totalmente carregada, o controlador de carregamento desligará automaticamente a transferência de energia da fonte de energia.

• A corrente do controlador de carga causará uma reação química dentro da bateria, com o produto sendo energia armazenada como energia química potencial.

  Quando uma carga é conectada à bateria, uma reação química reversa permite que a energia química potencial se converta em energia elétrica.

  A corrente que flui da bateria ainda é contínua e um inversor é necessário na configuração se a carga elétrica em questão for adequada para CA.

• Se o equipamento que você está tentando alimentar com o gerador solar for de corrente contínua e classificado para corrente de 12 V, eles podem ser conectados diretamente à bateria / painel.

  Este é um dos benefícios da energia solar.

  Os geradores portáteis normalmente incluem postes para saída de 12 V DC, que podem ser usados para alimentar cargas DC.

  Se os aparelhos só aceitam corrente alternada (CA), a energia é encaminhada para um inversor para conversão.

• Um inversor modifica a alimentação de 12 Vcc da bateria para alimentar dispositivos de suporte a CA, como laptops levados em uma viagem de acampamento.

  Esta alimentação é convertida para 110-120 V CA, semelhante a um plugue de tomada doméstico.

  Qualquer gerador solar portátil possui um plugue de saída semelhante que lê 120 V CA em seu invólucro.

  Eletrodomésticos como laptops e minigeladeiras podem ser alimentados diretamente por meio desse plugue, da mesma forma que fariam em uma casa.

  Permitir que aparelhos AC sejam usados torna os geradores solares tão versáteis quanto os geradores de backup.

Dicas e truques para obter o máximo do gerador de energia solar

A energia solar está ganhando popularidade rapidamente em todo o mundo.

Está crescendo a uma taxa anual de 2% e, se as tendências atuais continuarem, será a fonte de energia preferida em todo o mundo.

A maioria das nações modernas incentiva as pessoas a confiarem neste recurso renovável para economizar mais dinheiro e ajudar a salvar o meio ambiente.

Se bem mantida, a tendência pode continuar a fornecer benefícios nas próximas décadas.

Aqui estão mais algumas dicas e truques:

Localização

Em primeiro lugar, considere sua localização atual.

Há muita cobertura de nuvens ou chove ou neva muito?

Quanta luz natural você recebe por dia?

Alguns locais são ideais para a instalação de painéis de células solares, enquanto outros podem se beneficiar mais de uma fonte elétrica ou de bateria.

Os sistemas de energia solar podem ser benéficos em áreas que recebem pelo menos 4 a 6 horas de luz solar por dia.

Determine o ângulo do sol para determinar os melhores locais para instalação.

Recurso

Há uma loja de ferragens nas proximidades que vende as peças de que você precisa para configurar seu sistema de energia solar?

Encomendar online é simples e conveniente?

Existem agências ou profissionais que podem fornecer serviços confiáveis e de alta qualidade para instalação e manutenção de painéis solares?

Os materiais têm preços razoáveis e são de alta qualidade?

Estas são algumas das perguntas que você deve fazer para obter as melhores ofertas.

Sua localização e meio de transporte determinam a conveniência de fazer pedidos online.

Se você acredita que será difícil configurar e manter o sistema, convém esperar até que a tecnologia esteja mais amplamente disponível em sua área.

Despesas

Os sistemas de células solares costumam ser caros no início.

Mais tarde, você notará que os custos começam a diminuir porque a energia derivada do sol é gratuita e disponível o tempo todo.

Ao determinar a área que precisa ser coberta com painéis solares, você pode considerar seu orçamento.

O orçamento é essencial para que você não gaste muito com coisas de que realmente não precisa.

Você também deve pensar sobre os gadgets e dispositivos que serão alimentados por energia solar.

Longevidade

Um sistema de energia solar bem mantido pode durar 30 anos.

Outras configurações podem durar apenas alguns meses ou semanas se as condições externas forem extremamente adversas ou puderem danificar facilmente o material.

Você pode fazer suas próprias células solares ou comprá-las em uma loja.

A longevidade da configuração será determinada pela qualidade do material, uso e aplicações.

Preço nem sempre significa qualidade ou longevidade.

Você deve aprender mais sobre as várias marcas e ver as diferenças em termos de recursos que, em última análise, aumentarão a vida útil.

Procure o conselho de amigos e outras pessoas que usaram a configuração.

À medida que a tecnologia evolui na indústria solar, os geradores de energia solar se tornarão menores, mais leves, mais fáceis de usar e mais baratos à medida que os custos dos painéis solares continuarem caindo.

Ao selecionar um gerador movido a energia solar, é fundamental escolher um que atenda às suas necessidades em termos de tamanho e capacidade, bem como uma marca confiável com uma longa vida útil de painel solar.

Finalmente, antes de fazer uma compra, certifique-se de ler algumas análises confiáveis sobre geradores solares.