Dificuldades com energia solar

Dispositivos fotovoltaicos (FV) – o tema do meu trabalho de conclusão de curso e do blog de hoje. Como se as 65 páginas que escrevi no meu último ano de faculdade não fossem suficientes, estou de volta para mais, porque esses temas são muito importantes para mim. Sorte nossa, isso será bem mais breve. De qualquer forma, você provavelmente está mais familiarizado com o nome comum – painel solar. Embora os nomes não sejam exatamente intercambiáveis, as células solares são dispositivos fotovoltaicos, que são conectados (eletricamente) para constituir um painel solar – o dispositivo mágico de geração de energia que você conhece, ama e pode até ter colado no telhado de sua casa.   

O que é um dispositivo fotovoltaico? 

OK, não é realmente mágica e é provável que não estejam colados, mas o que é mágico é que, pela primeira vez (desde que comecei a escrever no blog da Megger), sinto que realmente eu poderia responder a essa pergunta com o meu próprio conhecimento. No entanto, para o seu bem estou usando pesquisas, como sempre faço. Não precisa me agradecer. 

Então, de volta à pergunta. Os dispositivos fotovoltaicos usam a luz solar para gerar eletricidade, graças aos semicondutores. Existem muitos tipos diferentes de dispositivos FV, mas vamos falar sobre isso da forma mais simples e genérica. Como mencionado, um semicondutor, como o silício, é o principal item de uma célula fotovoltaica. Dentro de uma célula FV, você encontrará duas camadas de semicondutores – uma positiva e outra negativa – obtidas por meio da "dopagem" de cada camada individual com outro elemento (como fósforo ou boro) para atingir a carga desejada. Quando partículas da luz solar (ou fótons) atingem a superfície da célula solar, os elétrons são liberados do semicondutor. Esse elétron então entrará no campo elétrico, criado pelas camadas semicondutoras positivas e negativas e fluirá através da célula solar, gerando uma corrente elétrica. 

Uma vez que esses elétrons estejam fluindo, as placas de metal os capturam (na forma de eletricidade) e emitem corrente contínua (CC). Se você não estiver familiarizado com a eletricidade de CC, precisará ler este blog primeiro para ter uma melhor compreensão. Obviamente, uma célula fotovoltaica sozinha não produzirá energia suficiente para fazer nada muito especial. Você precisará de cerca de 60 células, conectadas em um painel, para obter algum nível significativo de potência. Além disso, você normalmente instalará vários, se não centenas ou até milhares de painéis, de modo que a geração de eletricidade aumente significativamente nesse ponto. Faz sentido? 

Ah, eu mencionei que eles geram corrente contínua, o que é ótimo, mas um inversor solar é necessário para converter isso em corrente alternada, para ser usada em sua casa ou escritório ou onde quer que você tenha instalado esses excelentes painéis solares. 

O que pode dar errado? 

Bem, há muitos fatores óbvios envolvidos no sucesso de seu sistema de painel solar. Por exemplo, se não houver luz solar, você terá dificuldade na geração de eletricidade – é claro – e provavelmente terá dificuldades com vários problemas de baixa potência. A temperatura também pode afetar a funcionalidade dos painéis solares, então isso é algo que deve ser considerado. 

No entanto, vamos nos concentrar nos problemas eletrônicos que podem surgir, o que provavelmente não é surpresa, pois este é um blog de testes elétricos. Então, vamos começar com inversores, que mencionamos acima. Eles convertem a saída CC do painel solar em uma saída CA utilizável, o que é maravilhoso. Antes de falarmos sobre o que poderia dar errado, vamos conversar brevemente sobre as suas várias opções de inversor. 

OK, não vamos complicar muito isso. Isso é muito simples, pessoal. Um inversor string foi projetado para operar com sequências únicas de um painel solar, convertendo a saída CC de cada cadeia individual em energia CA. Enquanto um inversor central converte a saída CC de todo o painel solar em uma única saída CA. Simples, não é? Há também um microinversor, projetado para converter a saída CC de cada painel individual em CA. 

Agora que abordamos isso, vamos deixar as coisas ainda mais confusas. Além dessas categorias de inversores, também temos inversores autônomos, conectados à rede e de bateria reserva. Excelente. Agora é provavelmente um bom momento para mencionar as baterias; vamos falar sobre elas com mais detalhes em um segundo, mas, por enquanto, só sabemos que elas existem em determinados sistemas fotovoltaicos. De qualquer forma, os inversores autônomos consomem CC das baterias, que são carregadas pelas células solares, enquanto os inversores conectados à rede tomam a saída CA e a combinam à fase da rede elétrica. Esses inversores também são projetados para desligar automaticamente em caso de queda de energia, garantindo a segurança dos eletricistas durante o trabalho. Por fim, os inversores de bateria reserva usam a CC das baterias, como os inversores autônomos fazem, mas eles exportam a energia excedente de volta para a rede elétrica e fornecem energia CA para cargas no caso de uma interrupção. 

Se você estiver lidando com a saída da corrente zero – um problema solar comum – é provável que isso se deva a um inversor com defeito. 

Como prometido, vamos conversar sobre baterias. Graças aos equipamentos eletrônicos do dia a dia, já estamos familiarizados com as baterias. Em um sistema de energia solar, as baterias podem (ou não) desempenhar um papel. Quando usadas, as baterias podem fornecer uma forma de armazenamento de energia para que a energia continue disponível mesmo nos dias mais nublados. No entanto, as baterias devem ser capazes de lidar com o calor resultante do carregamento e descarregamento contínuos. Não há bateria ideal para uso solar, portanto, você deve avaliar suas necessidades individuais de energia solar ao escolher uma bateria e considerar a capacidade, a composição química, a manutenção e a vida útil dela.   

Como os sistemas solares são conectados à rede elétrica, vários problemas de qualidade de energia também surgirão. Tanto para o local de energia solar quanto para a rede elétrica, em geral, a solução de problemas de qualidade de energia é uma parte importante da manutenção de um sistema de energia solar. 

Mas espere. Quais são os problemas de qualidade de energia? 

Não há dúvida de que o sol sempre nascerá a leste e se porá a oeste, mas quando se trata de energia solar, o sol não é confiável. Como o clima, a localização e a hora do dia podem alterar muito a entrada da luz solar, a geração de energia de um painel solar flutua constantemente. À medida que a energia gerada é enviada através de um inversor para ser convertida de energia CC para CA, uma variedade de problemas de qualidade pode surgir, incluindo tensão, desequilíbrio, transientes, harmônicas e reversões de potência. 

Em respeito ao seu tempo (e sanidade), vamos esperar até a próxima semana para nos aprofundarmos nas especificidades desses fenômenos de qualidade de energia, porque acho hoje tivemos conhecimento solar mais do que suficiente. Por enquanto, apenas saiba que o aquecimento excessivo, falhas prematuras em motores ou iluminação e os danos aos componentes eletrônicos podem ser resultado de problemas de qualidade de energia nos equipamentos solares. E se você estiver realmente ansioso para aprender mais sobre a qualidade da energia, poderá consultar meu primeiríssimo blog, minha estreia no mundo dos blogs – Pequeno, mas poderoso. Dê uma lida e me diga o que você acha. 

-Meredith Kenton // Assistente de Marketing Digital // Valley Forge, PA