Todos sabemos que os painéis solares fotovoltaicos (PV) transformam a luz solar em electricidade utilizável, mas poucas pessoas conhecem a ciência real por detrás do processo. Esta semana, no blogue, vamos entrar na ciência da energia solar por detrás da energia solar. Pode parecer complicado, mas tudo se resume ao efeito fotovoltaico; a capacidade da matéria para emitir electrões quando banhada em luz.
Antes de chegarmos ao nível molecular, vamos dar uma olhada de alto nível ao fluxo básico da geração eléctrica:
Como funcionam os painéis solares
Passos básicos na geração e transmissão de energia solar
- A luz solar atinge os painéis solares, e cria um campo eléctrico.
- A electricidade gerada flui para a borda do painel, e para um fio condutor.
- O fio condutor leva a electricidade ao inversor, onde é transformada de electricidade DC para AC, que é utilizada para alimentar edifícios.
- Um outro fio transporta a electricidade AC do inversor para o painel eléctrico na propriedade (também chamado caixa do disjuntor), que distribui a electricidade por todo o edifício, conforme necessário.
- Nada electricidade não necessária no momento da geração flui através do contador da rede eléctrica da rede eléctrica da rede eléctrica da rede. À medida que a electricidade flui através do medidor, faz com que o medidor corra para trás, creditando a sua propriedade pelo excesso de geração.
Agora que temos uma ideia básica da geração e fluxo de electricidade solar, vamos mergulhar mais fundo na ciência por detrás do painel solar fotovoltaico.
A ciência por detrás das células solares fotovoltaicas
Os painéis solares fotovoltaicos são compostos por muitas pequenas células fotovoltaicas – o que significa que podem converter a luz solar em electricidade. Estas células são feitas de materiais semi-condutores, na maioria das vezes silício, um material que pode conduzir electricidade enquanto mantém o desequilíbrio eléctrico necessário para criar um campo eléctrico.
Quando a luz solar atinge o semicondutor na célula fotovoltaica solar (passo 1 na nossa revisão de alto nível) a energia da luz, sob a forma de fotões, é absorvida, libertando um número de electrões, que depois derivam livremente na célula. A célula solar é especificamente concebida com semicondutores de carga positiva e negativa colados para criar um campo eléctrico (ver a imagem à esquerda para uma visualização). Este campo eléctrico força os electrões à deriva a fluir numa determinada direcção – em direcção às placas metálicas condutoras que revestem a célula. Este fluxo é conhecido como uma corrente de energia, e a força da corrente determina quanta electricidade cada célula pode produzir. Quando os electrões soltos atingem as placas metálicas, a corrente é então direccionada para os fios, permitindo que os electrões fluam como fluem em qualquer outra fonte de geração eléctrica (passo 2 no nosso processo).
Como o painel solar gera uma corrente eléctrica, a energia flui através de uma série de fios para um inversor (ver passo 3 acima). Enquanto os painéis solares geram corrente contínua (CC) eléctrica, a maioria dos consumidores de electricidade precisa de corrente alternada (CA) eléctrica para alimentar os seus edifícios. A função do inversor é transformar a electricidade de corrente contínua em corrente alternada, tornando-a acessível para uso diário.
Após a electricidade ser transformada num estado utilizável (corrente alternada), é enviada do inversor para o painel eléctrico (também chamado caixa de disjuntores), e distribuída por todo o edifício conforme necessário. A electricidade está agora prontamente disponível para alimentar luzes, aparelhos e outros dispositivos eléctricos com energia solar.
Aquela electricidade que não é consumida através da caixa do disjuntor é enviada para a rede de distribuição através do contador de energia eléctrica (o nosso último passo, como descrito acima). O contador de serviços públicos mede o fluxo de electricidade da rede para a sua propriedade e vice-versa. Quando o seu sistema de energia solar está a produzir mais electricidade do que a que está a utilizar no local, este contador corre efectivamente para trás, e é creditado pelo excesso de electricidade gerada através do processo de contagem da rede. Quando está a utilizar mais electricidade do que a sua matriz solar está a produzir, retira electricidade suplementar da rede através deste contador, fazendo-o funcionar normalmente. A menos que tenha passado completamente fora da rede através de uma solução de armazenamento, terá de retirar alguma energia da rede, especialmente à noite, quando a sua matriz solar não estiver a produzir. No entanto, grande parte desta energia da rede será compensada pelo excesso de energia solar que gera ao longo do dia e em períodos de menor utilização.
Embora os detalhes por detrás do solar sejam altamente científicos, não é preciso um cientista para transmitir os benefícios que uma instalação solar pode trazer a uma empresa ou proprietário de propriedade. Um promotor solar experiente pode guiá-lo através destes benefícios e ajudá-lo a explorar se uma solução solar é adequada para o seu negócio.
