AQUECEDOR SOLAR DE ÁGUA
PAINEL FOTOVOLTAICO OU PAINEL SOLAR
POTENCIAL DE GERAÇÃO DE ENERGIA SOLAR
INTRODUÇÃO

BASE TEÓRICA

A energia solar é consequência direta de reações nucleares dentro do Sol, quando os seus átomos de hidrogênio formam átomos de hélio, gerando assim uma gigantesca quantidade de energia. Só pra se ter uma ideia, em apenas um segundo o Sol gera mais energia do que toda a humanidade conseguiu, em toda sua história, gerar energia aqui no planeta em que vivemos.

A célula fotovoltaica ou célula solar é um componente que converte os raios solares em energia elétrica, ela é um dispositivo capaz de converter a luz em energia elétrica, esse fenômeno é chamado de efeito fotovoltaico. As células solares são agrupadas e formam um conjunto chamado painel solar. O painel solar e as baterias que acumulam essa energia gerada são a base tecnológica do sistema de geração de energia solar fotovoltaica.
Posteriormente, anos depois, parte dessa tecnologia foi transferida para a iniciativa privada para suprir de eletricidade aqui na Terra os equipamentos, aparelhos, sistemas e dispositivos, elétricos e eletrônicos, que estão fora do alcance das grandes e potentes redes cabeadas convencionais de energia elétrica ou temporariamente distantes dessas redes, sejam instalados em imóveis ou sejam embarcados em veículos ou carregados em mochilas, bolsas ou malas pelos seus usuários. A calculadora portátil a energia solar é um exemplo típico de pequeno dispositivo utilitário que não depende das grandes redes de energia convencional, ela pode ser levada no bolso ou na mala do usuário para qualquer lugar do mundo, sem perda de autonomia.
POTENCIAL DE GERAÇÃO
Atualmente, os tipos de energia (o termo energia aqui tem sentido amplo, incluindo a energia elétrica, que, por sua vez, é um dos tipos de energia) mais utilizados pela humanidade são o petróleo, o gás natural, o carvão mineral, as hidrelétricas, a energia atômica (urânio e plutônio), a energia elétrica de biomassa, a energia solar e a energia eólica, não necessariamente nessa ordem decrescente.
No caso específico da energia solar, temos uma subdivisão em dois subtipos, a energia solar fotovoltaica, que usa módulos / células fotovoltaicos para gerar energia elétrica, e a energia solar térmica, que usa o sol para esquentar água. A energia solar térmica é mais simples que a energia solar fotovoltaica, pois ela é usada apenas para esquentar água.
MATRIZ ENERGÉTICA MUNDIAL (ANO DE 2022) | ||
UNIDADES | ORIGEM, TIPO OU SETOR | PORCENTAGEM |
Petróleo (gasolina, diesel e querosene) | 30% | |
Carvão mineral | 27% | |
Gás natural | 23% | |
Biomassa | 8% | |
Nuclear | 4% | |
Hidráulica | 2% | |
Fonte: Várias (números aproximados)
MATRIZ ENERGÉTICA BRASILEIRA (ANO DE 2023) | ||
UNIDADES | ORIGEM, TIPO OU SETOR | PORCENTAGEM |
Petróleo (gasolina, diesel e querosene) | 34% | |
Lenha, carvão e similares | 20% | |
Gás natural | 10% | |
Biomassa | 16% | |
Hidráulica | 11% | |
Eólica | 3% | |
Fotovoltaica |
Fonte: Várias (números aproximados)
Atenção: Não confunda matriz energética com matriz elétrica. Toda matriz energética inclui matriz elétrica, mas a matriz elétrica não inclui necessariamente a matriz energética. Energia significa tudo o que pode produzir trabalho, calor, potência, luz, empuxo, eletricidade, etc. Já a energia elétrica é uma das formas conhecidas de energia.
Os sistemas de energia solar fotovoltaica são mais eficientes em locais do planeta onde há mais insolação, ou seja, onde há maior quantidade de energia do sol incidindo sobre a superfície terrestre. Isso tem a ver diretamente com a porcentagem de dias do ano em que os raios solares atingem o solo com menor inclinação e a porcentagem de dias do ano com menos nuvens espessas, chuva, fumaça e/ou neblina / nevoeiro. A principal unidade utilizada para medir a insolação é W/m² (Watts por metro quadrado).
No mundo todo os países onde há maior potencial de geração de energia solar, ou seja, onde a insolação é ótima, são Estados Unidos (principalmente os estados da Costa Oeste, como Califórnia, por exemplo), o México, o Chile, o Continente Africano (principalmente África do Sul e países vizinhos, Egito, Líbia, Marrocos e Argélia), todo o Oriente Médio, China e países vizinhos e Austrália.
Aqui no Brasil, o potencial de geração pode ser considerado médio, com grande parte do país sendo considerado bom para geração de energia solar, principalmente São Paulo, Mato Grosso do Sul, Goiás, parte de Minas Gerais, parte do Mato Grosso, parte do Paraná, Bahia, Piauí e os demais estados da Região Nordeste.


Voltando ao assunto energia solar fotovoltaica, como já dito anteriormente, o efeito fotovoltaico foi observado inicialmente por Edmond Becquerel em 1839. Na sequência, anos depois, mais precisamente em 1883, veio o melhoramento da tecnologia por Charles Fritts, o criador da primeira célula solar que se tem conhecimento. Porém, demorou muito para que os sistemas de energia solar se tornassem tecnicamente e economicamente viáveis, sendo utilizados inicialmente para prover de energia elétrica os satélites de telecomunicações, na década de 1960, até se tornar viável para ser instalado nas residências dos consumidores, anos depois.
- Matéria prima praticamente inesgotável, os raios do Sol;
- Não há emissão de poluentes durante a geração desse tipo de eletricidade;
- Os sistemas podem ser instalados em quase todo o planeta;
- Eficiência ainda baixa de geração dos sistemas terrestres, em torno de 16% para cada equipamento gerador, considerando a potencialidade total disponível no planeta em que vivemos.
- A aquisição e instalação dos equipamentos de captação, conversão e os acumuladores (baterias) ainda requerem investimentos mais elevados que a simples instalação de energia elétrica convencional das grandes redes tradicionais cabeadas.

Os sistemas de geração de energia solar fotovoltaica estão divididos em três tipos ou grupos, os chamados sistemas isolados, os chamados sistemas conectados à rede e os sistemas considerados híbridos. No início da tecnologia de energia solar os sistemas geradores de energia solar fotovoltaico não eram conectados à rede convencional de energia elétrica das grandes distribuidoras. Pelo que se sabe, o primeiro sistema de energia solar fotovoltaica on-grid, ou seja, conectado à rede surgiu na Alemanha, na década de 1990.
- Sistemas On-Grid: Esses sistemas são conhecidos também como sistemas conectados à rede convencional pública de energia elétrica. São os tipos mais comuns atualmente. Eles estão subdivididos em dois tipos, o primeiro é composto por fazendas ou usinas solares, com a principal finalidade econômica e de projeto de gerar energia elétrica de larga escala e injetá-la diretamente e instantaneamente na rede convencional pública, e o segundo de uso predominantemente residencial e/ou comercial para consumo próprio, mas cujo excedente de produção é injetado imediatamente na rede pública convencional, com o objetivo de obter descontos na conta convencional de energia elétrica;
- Sistemas Off-Grid: Conhecidos também como sistemas isolados. Eles não têm contato com a rede de distribuição de eletricidade da concessionária de energia elétrica e possuem os chamados acumuladores, que nada mais são que baterias, para o uso da energia elétrica de dia, quando nublado e/ou chuvoso, e a noite, quando não há sol e, portanto, não há geração de energia. Basicamente, de forma resumida, os sistemas off-grid são formados pelos painéis solares, o inversor, o controlador de carga e o banco de baterias.
- Sistemas Hibridos: Esses sistemas combinam, de uma forma ou de outra, as características dos dois sistemas citados acima, o On-Grid e o Off-Grid;
A TECNOLOGIA UTILIZADA
Basicamente, de forma resumida, o sistema de geração de energia solar fotovoltaica utiliza os semicondutores, como o silício, por exemplo, para gerar diretamente os raios do sol em energia elétrica, por meio da chamada excitação de elétrons, ou seja, os raios solares são diretamente responsáveis por excitar as células fotovoltaicas, que, consequentemente, geram elétrons.
Entre os materiais semicondutores é possível citar o silício (o mais utilizado, por ser mais abundante no planeta Terra), o telureto de cádmio, o disseleneto de cobre e o índio, dentre mais alguns. Já os elétrons são as partículas minúsculas (extremamente pequenas, invisíveis a olho nu) que fazem parte de um átomo (que também é invisível a olho nu). Eles giram em torno do núcleo do átomo, que, por sua vez, é formado também pelos prótons e nêutrons.
Os painéis fotovoltaicos são aqueles dispositivos fixados nos telhados ou lajes de imóveis ou fixados em uma estrutura metálica térrea. Eles são orientados de forma a permanecerem o máximo de tempo possível expostos à luz solar, por uma razão óbvia. Cada painel pesa entre 20 kg e 30 kg, dependendo do tamanho, dependendo da área útil, medida em m² ou metro quadrado, variando entre 1 m² e 3 m² cada painel, com cerca de 60 células para cada módulo e potência de cerca de 200 Watts para cada painel.
Eles são formados por várias peças, partes e componentes, dentre eles a moldura, o vidro (que deve ser resistente o suficiente para suportar as chuvas de granizo de menor diâmetro, até 10 milímetros, e o vento forte), o encapsulante, as células fotovoltaicas, o backsheet e a caixa de junção. Quando o vidro é atingido por chuvas de gelo (granizo) de grande diâmetro, com mais de 1 centímetro, considerado saraiva, o vidro pode não resistir aos impactos. Quando estiver negociando ou comprando o seu sistema fotovoltaico, pergunte ao vendedor qual a garantia em contrato do fabricante neste quesito.
MATRIZ ELÉTRICA BRASILEIRA (ANO 2019) | ||
UNIDADES | ORIGEM, TIPO OU SETOR | CAPACIDADE |
1.342 | Hidrelétricas (grandes, médias e pequenas) | 104 gigawatts (64%) |
2.611 | Usinas térmicas (gás, diesel e madeira) | 23 gigawatts (14%) |
606 | Energia eólica (ventos) | 15 gigawatts (9%) |
2 | Energia nuclear | 2 gigawatts (1,5%) |
138.000 | Energia solar (grandes e médias) | 4 gigawatts (2%) |
399 | Biomassa (sucroenergético) | 11 gigawatts (7%) |
Outras fontes | ||
Total: 7.429 unidades de geração, com 163 gigawatts de potência instalada |
MATRIZ ELÉTRICA BRASILEIRA (ANO 2024) | ||
UNIDADES | ORIGEM, TIPO OU SETOR | CAPACIDADE |
1.500 | Hidrelétricas (grandes, médias e pequenas) | 108 gigawatts (45%) |
2.611 | Usinas térmicas (gás, diesel e madeira) | 20 gigawatts (9%) |
1.000 | Energia eólica (ventos) | 33 gigawatts (14%) |
2 | Energia nuclear | 2 gigawatts (1%) |
2.662.000 | Solar (usinas, residências e comércio) | 57 gigawatts (24%) |
630 | Biomassa (sucroenergético) | 15 gigawatts (6%) |
Outras fontes | ||
Total: 2.667.000 unidades de geração, com 237 gigawatts de potência instalada |
Acredita-se que nos próximos 30 anos, a energia solar fotovoltaica alcançará uma das primeiras posições entre as mais geradoras de energia elétrica em todo mundo. O mais provável é que ela alcance uma das três maiores posições na geração de energia elétrica no Brasil, ao lado da energia hidrelétrica e da energia eólica. Segundo o Ministério de Minas e Energia, atualmente o Brasil está entre os 20 maiores geradores e consumidores de energia solar fotovoltaica, com a tendência de subir para o grupo dos 10 maiores geradores e consumidores nos próximos 10 anos, desde que, é claro, haja interesse dos próximos governos de priorizar as gerações limpas de energia elétrica.
Atualmente, entre os maiores parques de energia solar fotovoltaica instalados no Brasil estão o Parque Solar Lapa, instalado no município baiano de Bom Jesus da Lapa, com mais de 330.000 painéis fotovoltaicos, com capacidade de 158 megawatts; o Parque Solar Horizonte, em Tabocas do Brejo Velho, na Bahia, com 103 megawatts; o Parque Solar Nova Olinda, com mais de 930.000 painéis, ocupando mais de 600 hectares, no município de Ribeira do Piauí, no Estado do Piauí, com 292 megawatts; e o Parque Solar Ituverava, com 254 megawatts, também na Bahia; essas quatro usinas controlada pela empresa Enel Green Power, subsidiária do grupo italiano Enel S.p.A..
Segundo a ABSOLAR - Associação Brasileira de Energia Solar, o setor emprega atualmente mais de 250.000 pessoas no Brasil, incluindo os números de toda a cadeia produtiva do setor, com mais de 14.000 pequenas, médias e grandes empresas.
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REFERÊNCIAS E SUGESTÃO DE LEITURA
- Blue Sol Energia Solar: http://www.blue-sol.com/energia-solar/wp-content/uploads/2014/04/introducao.pdf
- Revista Galileu / Editora Globo: http://revistagalileu.globo.com/Revista/Common/0,,EMI334255-17770,00-COMPENSA+INSTALAR+UM+PAINEL+SOLAR.html
- Universidade Federal de Santa Catarina: http://www.labeee.ufsc.br/antigo/linhas_pesquisa/energia_solar/index.html
- Blue Sol Energia Solar: http://www.blue-sol.com
- Wikipédia: https://pt.wikipedia.org/wiki/Célula_solar
- Canal Terra Viva / Band: https://www.youtube.com/watch?v=_S1qOPQehsQ
- CBIE - Centro Brasileiro de Infraestrutura: https://cbie.com.br/artigos/quantas-usinas-geradoras-de-energia-temos-no-brasil/
- IEA - Instituto de Economia Agríola: http://www.iea.sp.gov.br/ftpiea/AIA/AIA-19-2017.pdf
- Governo Federal: https://www.gov.br/secom/pt-br/assuntos/noticias/2025/janeiro/matriz-eletrica-brasileira-registra-maior-expansao-da-historia-em-2024
- ONS - Operador Nacional: https://www.ons.org.br/paginas/sobre-o-sin/o-sistema-em-numeros
- Wikipédia: https://pt.wikipedia.org/wiki/Sol
- Faculdade Politécnica de Jundiaí: http://www.ebah.com.br/content/ABAAAACA0AJ/monografia-sobre-arseneto-galio
- Época Negócios / Globo.com: http://revistapegn.globo.com/Revista/Common/0,,EMI287136-17153,00-LUZ+DO+SOL.html
- Ambiente Energia: https://www.ambienteenergia.com.br/index.php/2018/02/enel-inicia-operacao-parque-solar-horizonte-de-103-mw-na-bahia/33783
- EPE - Empresa de Pesquisa Energética: https://www.epe.gov.br/pt/abcdenergia/matriz-energetica-e-eletrica
- Universidade Federal de Santa Catarina: Imagem
- Wikimedia: Imagens
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