A energia solar fotovoltaica é uma fonte de energia renovável e limpa que utiliza a radiação solar para gerar eletricidade. Baseia-se no denominado efeito fotoelétrico, através do qual determinados materiais são capazes de absorver fótons (partículas luminosas) e liberar elétrons, gerando corrente elétrica.
Para isso, se utiliza um dispositivo semicondutor denominado célula solar ou célula fotovoltaica, que pode ser de silício monocristalino, policristalino ou amorfo, ou outros materiais semicondutores de camada fina. As células de silício monocristalino são obtidas a partir de um único cristal de silício puro e alcançam a máxima eficiência, entre 18 % e 20 % em média. As células de silício policristalino são elaboradas em bloco a partir de vários cristais, sendo portanto mais baratas e têm uma eficiência média que se situa entre 16 % e 17,5 %. Finalmente, as células de silício amorfo têm uma rede cristalina desordenada, o que implica um pior desempenho (eficiência média entre 8 % e 9 %), assim como um preço inferior.
Tipos de Usinas Fotovoltaicas
Há dois tipos de usinas fotovoltaicas: as que estão ligadas à rede e as que não estão. No primeiro caso, por sua vez, existem dois tipos:
- Usina fotovoltaica: toda a energia gerada pelos painéis é enviada à rede elétrica.
- Gerador com autoconsumo: parte da eletricidade gerada é consumida pelo próprio produtor (em uma residência, por exemplo) e a energia restante é enviada à rede. Ao mesmo tempo, o produtor extrai da rede a energia necessária para cobrir sua demanda quando a unidade não lhe fornecer energia suficiente.
As instalações com ligação à rede têm três elementos básicos:
- Painéis fotovoltaicos: trata-se de grupos de células fotovoltaicas montadas entre camadas de silício, que captam a radiação solar e transformam a luz (fótons) em energia elétrica (elétrons).
- Inversores: convertem a corrente elétrica contínua que os painéis geram em corrente alternada, apta para o consumo.
- Transformadores: a corrente alternada gerada pelos inversores é de baixa tensão (380-800 V), sendo utilizado um transformador para poder elevá-la à média tensão (até 36 kV).
Por outro lado, as instalações não ligadas à rede operam isoladamente, ou seja, em ilha, e costumam estar em lugares remotos e explorações agrícolas para satisfazer demandas de iluminação, servir de apoio às telecomunicações e fazer o bombeamento dos sistemas de rega. Essas usinas isoladas exigem dois elementos adicionais para funcionar:
- Baterias: armazenam a energia gerada pelos painéis, e não demandada nesse momento, para quando for necessário.
- Reguladores: protegem a bateria contra sobrecargas evitando um uso ineficaz da mesma.