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Sistemas de energia solar 101


A energia solar pode ser usada para todo o tipo de trabalho em casa, desde o fornecimento de eletricidade para luzes e aparelhos até o aquecimento de uma piscina, spa, chuveiro ou sala. Mas o quão bem um sistema solar funciona para você dependerá de dezenas de fatores, incluindo onde você mora, sua exposição ao sol, sua taxa elétrica, o que você paga pelo combustível para aquecimento, seu orçamento e seu compromisso com a energia solar. do que seus provedores atuais.

O coração de qualquer sistema solar ativo, independentemente de fornecer eletricidade ou calor, é o coletor (às vezes chamado de painel ou módulo). Os sistemas passivos dependem de forças naturais para operar, como o movimento do calor do frio para o quente e o fato de os fluidos quentes subirem. Por outro lado, um sistema ativo requer que outros equipamentos, como sopradores, bombas e inversores, usem a energia que você captura do sol.

TIPOS COMUNS DE COLETORES
Existem essencialmente dois tipos de coletores solares, elétricos (aqueles que convertem os raios do sol em eletricidade) e térmicos (aqueles que os convertem em calor). Ambos são normalmente encontrados em telhados, embora as matrizes também possam ser montadas no solo ou em postes.

Painéis solares elétricos (às vezes chamados de módulos fotovoltaicos ou fotovoltaicos) normalmente são compostos de bolachas de silicone do tamanho de células solares, conectadas e montadas em um painel ou módulo. Eles geralmente têm um tom azul ou verde, mas também podem ser pretos. Os tipos mais comuns de coletores solares elétricos residenciais são:

• Módulos fotovoltaicos cristalinos compreendem a grande maioria dos coletores solares elétricos no mercado. Eles são feitos cortando lingotes de cristal de silício feitos pelo homem, ou pães, em bolachas, cada uma carregando um elétron positivo e negativo. As bolachas são conectadas para formar módulos e os módulos são conectados para formar matrizes. Quando as bolachas são atingidas pela luz do sol, uma corrente elétrica passa dos contatos frontais para os contatos traseiros, distribuindo a carga de módulo para módulo.

• Módulos de filme fino e laminados são feitos depositando vários materiais semicondutores em camadas muito finas em vários substratos, incluindo vidro e suportes flexíveis. Eles também produzem eletricidade. Se o material semicondutor estiver protegido por vidro, os coletores solares de película fina serão chamados de módulos. Quando o material semicondutor possui uma capa protetora flexível, eles são chamados de laminados.

Os módulos de filme fino e laminados representam uma pequena fração do total de vendas de módulos solares, em parte devido ao fato de exigirem até quatro vezes mais espaço no telhado para produzir a mesma saída de kW-h / ano. A aplicação residencial que mais interessa para o PV de película fina é em telhados metálicos de costura permanente (entre as costuras verticais) e como telhas solares.

Coletores solares térmicos são usados ​​para aplicações de aquecimento, geralmente são mais volumosos e se destacam um pouco mais. Existem muitas exceções, no entanto. Alguns coletores térmicos parecem caixas grandes e planas ou têm tanques cilíndricos conectados a eles. Outros consistem em uma série de grandes tubos de vidro. Os tipos mais comuns de coletores solares térmicos incluem:

• Coletores térmicos de placa plana, projetados para aquecimento, são tipicamente gabinetes retangulares de 4 a 5 pés de espessura com tampas de vidro na parte superior. Dentro do gabinete, há uma placa absorvente enegrecida com passagens integradas através das quais um líquido flui para afastar o calor do sol. O líquido aquecido pode então ser usado para água doméstica ou para aquecimento de ambiente. A tubulação viaja através do gabinete do coletor, para que possa ser conectada a coletores adicionais, bem como às redes de fornecimento e retorno. O líquido que circula pelo coletor é geralmente água ou anticongelante (glicol), ou uma combinação dos dois.

• Coletores de tubos evacuados, um tipo mais novo de coletor térmico, é feito de uma fileira de tubos evacuados, cada um com sua própria placa e tubo absorvedor. O líquido remove o calor da placa absorvente, assim como faz com um coletor térmico convencional. O uso de coletores de tubos evacuados aumentou nos últimos anos, mas eles ainda representam uma pequena porcentagem do mercado atual.

• Coletores térmicos não vidrados são tipicamente extrudados de um polímero preto e incluem uma série de tubos através dos quais o líquido a ser aquecido pode ser bombeado. Os coletores térmicos não vidrados são adequados para aplicações de baixa temperatura, como as usadas para aquecer piscinas e spas.

• Coletores de ar quente tendem a ser maiores do que os coletores que aquecem líquidos, às vezes cobrindo uma parede externa inteira de um edifício. Conseqüentemente, eles são mais frequentemente usados ​​em aplicações comerciais. Alguns coletores de ar quente, também chamados de coletores "refrigerados a ar", são envidraçados. Esses coletores são usados ​​para aquecimento de ambientes. Não há muita coisa que possa dar errado com eles, porque congelar e superaquecer não são problemas.

COMO OS SISTEMAS SOLARES FUNCIONAM
Os coletores solares elétricos convertem a radiação solar diretamente em eletricidade, que pode ser usada imediatamente, armazenada em baterias ou enviada à rede elétrica. Neste último caso, o proprietário recebe crédito pelo que é produzido, reduzindo assim sua conta de luz. Com efeito, a empresa de serviços públicos serve como armazenamento de eletricidade produzida durante períodos do dia em que você não precisa. A rede também existe como reserva para períodos nublados, quando você não está produzindo muita eletricidade solar.

Os coletores térmicos convertem energia solar em calor. A radiação atinge a placa absorvente e o calor é atraído pelo líquido ou pelo ar. Devem ser tomadas providências para lidar com o superaquecimento de sistemas de refrigeração líquida, quando não houver demanda por calor. Se a água for usada, devem ser tomadas providências para o congelamento. O calor pode ser usado imediatamente ou armazenado para uso posterior. Nos sistemas solares de aquecimento de água quente, um tanque armazena a água quente. No caso de piscinas, a piscina atua como tanque de armazenamento.

No aquecimento solar do ambiente, o calor pode ser armazenado em grandes tanques de água ou em algum tipo de alvenaria, incluindo caixas cheias de pedra. O ar aquecido pode ser distribuído para várias salas por dutos ou tubulações da mesma maneira que os sistemas de aquecimento convencionais.

MELHOR RETORNO EM INVESTIMENTO
Vários incentivos federais e estaduais podem estar disponíveis para os proprietários que desejam instalar um sistema solar. Você pode descobrir o que está disponível na sua área acessando o Banco de dados de incentivos estaduais para energias renováveis ​​e eficiência (DSIRE).

Em geral, as aplicações de aquecimento de água quente sanitária e de piscina têm os menores retornos (5 a 7 anos) e exigem os menores investimentos (US $ 3.000 a US $ 10.000 antes dos incentivos). As instalações custam menos em climas onde as temperaturas congelantes não são um problema. As instalações de eletricidade solar que atendem a uma parte significativa de suas necessidades elétricas exigem investimentos muito maiores, embora os custos com componentes tenham caído nos últimos anos. Se feito durante a construção, os custos são significativamente mais baixos.

Os programas de leasing, se disponíveis em sua área, também reduzem drasticamente o custo de instalação de um sistema. O aquecimento solar do ambiente também exige um grande investimento, a menos que você simplesmente queira aquecer um ou dois quartos no lado sul da sua casa.

Independentemente do tipo de sistema solar que você está contemplando, comece a economizar energia agora. Custa muito menos desligar as luzes, tomar chuveiros mais curtos e isolar o sótão e as paredes do que instalar uma variedade de coletores solares!

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Nota do autor: Além de colaborador frequente, Joe Provey é co-autor, com Everett M. Barber, de Convert Your Home To Solar Energy (The Taunton Press, 2010)

Assista o vídeo: #101 - ENERGIA SOLAR 18 - MOSTRANDO O DESLIGAMENTO AUTOMÁTICO DO SISTEMA DE ENERGIA SOLAR (Julho 2020).