Como funcionam os painéis solares? – Tecnologia Resíduos
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Todos nós sabemos que os painéis solares fotovoltaicos (PV) transformam a luz do sol em eletricidade utilizável, mas poucas pessoas conhecem a ciência real por trás do processo. Trataremos, então, dos detalhes da ciência por trás da energia solar. Pode parecer complicado, mas tudo se resume ao efeito fotovoltaico; a capacidade da matéria de emitir elétrons quando banhada pela luz.
Antes de chegarmos ao nível molecular, vamos dar uma olhada de alto nível no fluxo básico da geração elétrica:
Etapas básicas na geração e transmissão de energia solar
A luz solar atinge os painéis solares e cria um campo elétrico.
A eletricidade gerada flui para a borda do painel e para um fio condutor.
O fio condutor leva a eletricidade para o inversor, onde é transformada de eletricidade CC (corrente elétrica contínua) para CA (corrente elétrica alternada), que é usada para alimentar edifícios.
Outro fio transporta a eletricidade CA do inversor para o painel elétrico na propriedade (também chamado de caixa de disjuntor), que distribui a eletricidade por todo o edifício conforme necessário.
Qualquer eletricidade não necessária na geração flui através do medidor da concessionária e para a rede elétrica da concessionária. Conforme a eletricidade flui através do medidor, faz com que ele funcione ao contrário, creditando sua propriedade pelo excesso de geração.
Agora que temos uma ideia básica da geração e do fluxo da eletricidade solar, vamos dar um mergulho mais profundo na ciência por trás do painel solar fotovoltaico.
A ciência por trás das células solares fotovoltaicas
Os painéis solares fotovoltaicos são compostos de muitas pequenas células fotovoltaicas – o que significa que podem converter a luz solar em eletricidade. Essas células são feitas de materiais semicondutores, na maioria das vezes silício, um material que pode conduzir eletricidade enquanto mantém o desequilíbrio elétrico necessário para criar um campo elétrico.
Quando a luz solar atinge o semicondutor na célula solar fotovoltaica (etapa 1 em nossa revisão de alto nível), a energia da luz, na forma de fótons, é absorvida, liberando vários elétrons, que então flutuam livremente na célula. A célula solar é projetada especificamente com semicondutores carregados positivamente e negativamente juntos para criar um campo elétrico. Este campo elétrico força os elétrons à deriva a fluir em uma determinada direção – em direção às placas de metal condutor que revestem a célula. Esse fluxo é conhecido como corrente de energia, e a intensidade da corrente determina quanta eletricidade cada célula pode produzir. Assim que os elétrons soltos atingem as placas de metal, a corrente é então direcionada para os fios.
Conforme o painel solar gera uma corrente elétrica, a energia flui através de uma série de fios para um inversor (consulte a etapa 3 acima). Enquanto os painéis solares geram eletricidade de corrente contínua (CC), a maioria dos consumidores de eletricidade precisa de eletricidade de corrente alternada (CA) para alimentar seus edifícios. A função do inversor é transformar a eletricidade de CC para CA, tornando-o acessível para o uso diário.
Depois que a eletricidade é transformada em um estado utilizável (energia CA), ela é enviada do inversor para o painel elétrico (também chamado de caixa de disjuntor) [etapa 4] e distribuída por todo o edifício conforme necessário. A eletricidade agora está prontamente disponível para acender luzes, eletrodomésticos e outros dispositivos elétricos com energia solar.
Qualquer eletricidade que não seja consumida através da caixa do disjuntor é enviada para a rede elétrica através do medidor da concessionária (nossa última etapa, conforme descrito acima). O medidor da concessionária mede o fluxo de eletricidade da rede para sua propriedade e vice-versa. Quando o seu sistema de energia solar está produzindo mais eletricidade do que você está usando no local, este medidor realmente funciona ao contrário, e você é creditado pelo excesso de eletricidade gerado através do processo de medição líquida. Quando você usa mais eletricidade do que o painel solar está gerando, extrai eletricidade suplementar da rede por meio desse medidor, fazendo-o funcionar normalmente. A menos que você tenha ficado completamente fora da rede por meio de uma solução de armazenamento, precisará extrair alguma energia da rede, especialmente à noite, quando o painel solar não está produzindo.
Embora os detalhes por trás da energia solar sejam altamente científicos, não é preciso ser um cientista para transmitir os benefícios que uma instalação solar pode trazer para uma empresa ou proprietário. Um desenvolvedor de energia solar experiente pode orientá-lo sobre esses benefícios e ajudá-lo a explorar se uma solução solar é certa para o seu negócio.