Como funciona a energia solar: da luz do sol à tomada e ao chuveiro

Em poucas palavras

A luz do sol bate no módulo, as células geram eletricidade em corrente contínua, o inversor transforma em corrente alternada e a casa usa. O que sobra vai para a rede da distribuidora e vira crédito na conta. No aquecedor solar não há eletricidade envolvida: o coletor esquenta a água, que fica guardada no reservatório até o banho.

O caminho da eletricidade, passo a passo

1. A célula fotovoltaica

Cada célula é uma lâmina fina de silício tratada para formar um campo elétrico interno. Quando a luz é absorvida, ela libera cargas elétricas que esse campo põe em movimento, e surge uma corrente. É o efeito fotovoltaico, descrito pelo Departamento de Energia dos Estados Unidos. Uma célula sozinha gera pouca tensão; o módulo liga dezenas delas em série, protegidas por vidro, encapsulante e moldura.

2. O arranjo

Os módulos são ligados em série e em paralelo para formar o arranjo, com a tensão e a corrente que o inversor aceita. A potência nominal do conjunto é medida nas condições padrão de teste; no telhado, calor, sujeira e sombra fazem a potência real ficar abaixo disso, o que a taxa de desempenho resume num só número.

3. O inversor

O inversor recebe a corrente contínua do arranjo e entrega corrente alternada na tensão e na frequência da rede. Ele também rastreia o ponto de máxima potência dos módulos ao longo do dia e, nos sistemas conectados à rede, desliga a saída quando a rede cai, a proteção anti-ilhamento. Há inversores de string, que atendem vários módulos de uma vez, e microinversores, um por módulo. O hub de inversores compara os tipos.

4. O quadro, o medidor e a rede

Do inversor, a energia entra no quadro de distribuição da casa. O que os aparelhos não consomem na hora passa pelo medidor e segue para a rede da distribuidora, que registra a energia injetada. Como esse crédito é compensado está em sistema on-grid e na legislação.

E o aquecimento solar?

O coletor solar absorve a radiação numa superfície escura e transfere o calor para a água que circula por dentro dele. A água aquecida sobe para o reservatório térmico, isolado, e fica disponível para o banho. Nos sistemas por termossifão a circulação acontece sozinha, pela diferença de densidade entre água quente e fria; nos de circulação forçada, uma bomba faz o trabalho. O Manual de Engenharia do CEPEL/CRESESB trata da parte fotovoltaica; o lado térmico está detalhado em aquecimento solar, com as fontes do Inmetro.

Quanto um sistema gera

Depende da irradiação do lugar, da potência instalada, da orientação e da inclinação dos módulos e das perdas. A calculadora de dimensionamento faz essa conta com os dados do seu município e mostra a fórmula e as premissas usadas.