O Brasil ainda tem um elevado número de comunidades sem acesso à luz elétrica. Elas estão localizadas em lugares distantes dos grandes centros urbanos e é por essa razão que os sistemas fotovoltaicos empregados são, na maioria das vezes, sistemas fotovoltaicos autônomos de potência reduzida destinados principalmente à iluminação, refrigeração e bombeamento de água.
Os sistemas fotovoltaicos isolados caracterizam-se por possuir como fonte primária apenas a energia gerada pelos painéis fotovoltaicos. Assim, precisa-se de um sistema de armazenamento da energia captada, geralmente um banco de baterias, para garantir o fornecimento de energia durante a noite ou em períodos com baixa incidência solar. Em geral um sistema de energia fotovoltaico isolado está composto basicamente por um arranjo de módulos fotovoltaicos, um regulador de carga, uma ou mais baterias e, no caso que existirem cargas que operam com tensão alternada, um conversor elevador e um inversor.
Os conversores estáticos possuem a tarefa de adequar a potência elétrica disponível em determinados pontos do sistema em alguma outra forma estável desejada. Através de uma estratégia de comando para abertura e fechamento de suas chaves semicondutoras de potência os conversores estáticos são capazes de elevar ou abaixar um determinado nível de tensão ou corrente contínua, transformar uma tensão alternada em contínua ou uma tensão contínua em alternada com a amplitude e freqüência desejadas.
No projeto de um sistema fotovoltaico é necessário conhecer algumas características meteorológicas de onde o sistema será implementado e o consumo da carga a alimentar, pois esses dois fatores influem diretamente no correto dimensionamento do sistema.
O consumo de energia diária esperada será definido considerando um sistema fotovoltaico autônomo de baixa potência elétrica, destinado basicamente para a iluminação de uma residência de baixa renda. De acordo com caso de estudo definido serão dimensionados todos os componentes do sistema, visando obter um bom casamento entre a energia fornecida pelo sol e a demanda esperada de energia, requerimento necessário de qualquer projeto fotovoltaico.
Os elementos que compõem um sistema de geração de energia elétrica fotovoltaica e suas respectivas funções são:
Painéis fotovoltaicos: são responsáveis pela captação da energia solar e sua transformação em energia elétrica.
Inversores de freqüência: transformam a corrente contínua (CC) – forma como a energia elétrica é gerada a partir dos painéis fotovoltaicos – em corrente alternada (CA) e ajustam a tensão desta energia de acordo com a rede da residência que irá consumi-la.
Quadro de Proteção: são quadros compostos, principalmente de disjuntores que estão associados a cada circuito de geração de energia e atuam como elementos de proteção.
Estrutura de fixação: os painéis fotovoltaicos não podem, simplesmente, ser alocados/fixados sobre o telhado. É necessário que haja um espaço para ventilação entre os painéis e o telhado. Por este motivo, sua estrutura metálica é especial, desenvolvida para cada tipo de painel e com adaptações para cada tipo de telhado.
Os sistemas fotovoltaicos podem ser de diversos tipos. Confira alguns:
Conectados à rede – Este é o tipo mais popular de instalações PV, normalmente sobre o telhado de casas e escritórios, e no qual é necessário a presença de um inversor, para transformar a energia em corrente contínua para corrente alternada. A energia gerada pelos painéis é entregue a rede elétrica convencional.
Isolados – Instalado em áreas de difícil acesso a rede elétrica, normalmente zonas rurais, neste caso a energia fotovoltaica é a única fonte de eletricidade e é necessário algum armazenamento, como baterias. Tais sistemas podem ser de geração apenas para uma residência ou pode ser instalado em mini-redes para atender uma pequena comunidade.
Híbridos – a geração fotovoltaica funciona em conjunto com outros, como geradores eólicos ou diesel. Considerados mais complexos, tais sistemas exigem um controle capaz de integrar as diferentes formas de geração de energia. Estes sistemas podem estar conectados a rede, isolados ou ter o apoio da rede.
Quanto maior for o preço que o cliente paga pela energia que consome da concessionária, mais atrativo o investimento fotovoltaico se torna.
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