História e funcionamento dos painéis solares

Nos últimos anos, a produção de electricidade solar subiu nas fileiras de outros tipos de produção de electricidade. Há dez anos, os painéis solares eram utilizados exclusivamente por empresas ou lares com uma economia doméstica elevada. Actualmente, cada vez mais pessoas optam por este tipo de iluminação nas suas casas.

A utilização de energias renováveis é uma necessidade se quisermos cumprir os Objectivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) da Agenda 2030 e atingir emissões zero até 2050. Tudo isto, com o objectivo de abrandar o avanço das alterações climáticas e, como consequência, o aumento da temperatura global da Terra.

De acordo com a Bloomerang New Energy Finance (BNFE) New Energy Outlook (NEO) 2018, o papel da energia eólica e solar está a tornar-se cada vez mais importante. “Até 2050, as tecnologias eólicas e solares fornecerão 48% da electricidade total. Enquanto que as energias hídrica, nuclear e outras renováveis fornecerão 23% da electricidade com emissões zero”, explicam eles.

Mas não só isso, a Espanha ocupa o terceiro lugar entre os principais mercados solares, atrás da Alemanha e dos Países Baixos, como relatado pela Solar Power Europe. Além disso, apesar da pandemia COVID-19, 596 megawatts (MW) de capacidade fotovoltaica para auto-consumo foram instalados em 2020, representando um aumento de 30% em relação a 2019.

A sociedade está cada vez mais consciente da importância de gerar energia limpa e verde para o nosso futuro e o das gerações futuras. A iluminação solar está ao alcance de todos, “as pessoas estão cada vez mais a optar por produtos solares para iluminar e decorar os seus exteriores”, diz Javier Zorrilla, CEO da Arteconfort. Segundo números compilados pela empresa, mais de 330.000 unidades das lâmpadas solares da marca foram vendidas em 2020.

Neste artigo explicamos tudo o que precisa de saber para começar no mundo da energia solar.

Foi-nos ensinado na escola que uma das principais características da ciência é a colaboração, e o surgimento de painéis solares é um exemplo disso mesmo. O primeiro a aparecer em cena foi Edmund Becquerel, em 1839, com a descoberta do efeito fotovoltaico, enquanto experimentava com uma célula feita de eléctrodos metálicos numa solução condutora. Ele percebeu que a célula produzia mais energia quando exposta à luz solar.

Seguindo-o, em 1873, Willoughby descobriu que o selénio poderia funcionar como um fotocondutor. Três anos mais tarde, William Grylls e Richad Evans aplicaram o princípio fotovoltaico encontrado por Becquerel ao selénio. Os dois perceberam que o elemento químico tinha a capacidade de gerar electricidade quando exposto à luz.

Foi apenas cinquenta anos mais tarde que Charles Fritz criou a primeira célula solar de selénio funcional. Este seria o principal precursor das células solares actuais, uma vez que as células dos painéis solares actuais são feitas de silício. Um avanço foi desenvolvido nos Laboratórios Bell em 1954, onde Daryl Chapin, Calvin Fuller e Gerald Pearson fizeram uma célula solar a partir de silicone.

A primeira utilização prática desta descoberta de células fotovoltaicas foi nos dois primeiros satélites geoestacionários da União Soviética (URSS) e dos Estados Unidos da América (EUA).

Voltando à actualidade, a utilização de painéis solares atingiu níveis recorde na Europa neste Verão. Pela primeira vez, a produção de energia solar atingiu em média 10% nos países da União Europeia (UE) em Junho e Julho, de acordo com o think tank Ember.

Antes de comprar um produto solar, é aconselhável conhecer os tipos de painéis solares que existem hoje em dia, a fim de fazer uma boa escolha. Como mencionado acima, os painéis solares actuais são feitos de silício, o segundo elemento mais abundante na crosta terrestre, que é extraído. O processo de transformação do mineral dá origem ao silício monocristalino e policristalino.

Para compreender como funcionam os painéis solares, a primeira coisa a saber é como eles são feitos:

1. O passo chave é recolher o silício de uma mina e depois purificá-lo.
2. Uma vez purificado, o material é derretido em cadinhos e são obtidos lingotes, que podem ser quadrados, se quisermos silício policristalino, ou cilíndricos, se quisermos silício monocristalino.
3. Estes lingotes são cortados em folhas finas, obtendo-se as bolachas, o substrato onde os vários processos químicos são realizados até à obtenção das células.
4. Uma vez que tenhamos a célula solar, caracterizada por ser mais fina que uma casca de ovo, a sua montagem deve ser efectuada por máquinas muito específicas que tratem o material com a delicadeza de que necessita.
5. Finalmente, obtemos o módulo solar, que é um conjunto de células montadas e ligadas umas às outras.

A este respeito, os painéis monocristalinos caracterizam-se por uma elevada eficiência energética com uma eficiência de até 24%. São mais lentos de fabricar e ligeiramente mais eficientes. Podemos distinguir este tipo de painel pela sua cor preta e os cantos biselados. Por ser um painel mais caro, destina-se geralmente a uso profissional.

Os painéis policristalinos, por outro lado, são mais rápidos de aquecer e são mais baratos e mais rápidos de fabricar, tornando-os um tipo de painel destinado a uso doméstico. Caracteriza-se pela sua elevada eficiência, atingindo 19% de eficiência e distingue-se pelos seus cantos em ângulo recto e pela sua cor azul.

Além disso, ao escolher um painel solar, o tipo de encapsulamento do painel, ou seja, o seu revestimento, e as baterias a serem alimentadas devem ser levados em conta.

O funcionamento de um painel solar gera frequentemente curiosidade entre a população, e é por isso que explicamos de forma simplificada em que consiste. Primeiro, quando os raios solares atingem a placa, as células solares são responsáveis por transformar a luz solar em electricidade.

Para tal, estas células são misturadas com materiais tais como boro ou fósforo para formar duas partes: uma com electrões positivos e outra com electrões negativos. Uma vez a célula exposta ao sol, os fotões, partículas que transportam a luz visível, deslocam os electrões da área onde existe um excesso de carga negativa para a parte onde existe uma falta.

À medida que os fotões libertam electrões, mais electricidade é gerada. Os electrões que não foram utilizados são devolvidos ao painel, resultando num processo interminável.

Os produtos solares Arteconfort incorporam um painel policristalino ou monocristalino com um encapsulamento de vidro ou PET. Estes tipos de encapsulamento caracterizam-se pela sua elevada eficiência e pelo facto de serem um material anti-corrosivo.

“Optamos por estes dois tipos de encapsulamento porque são os que oferecem maior durabilidade ao longo do tempo. A utilização de uma ou outra depende do tipo de iluminação que queremos para um produto”, explica Javier Zorilla. Por exemplo, o encapsulamento de vidro é utilizado para iluminação mais exigente, como é o caso da série PEGASO de candeeiros de rua.

Mas quanto é que posso poupar na minha conta se utilizar luminárias solares? Imagine uma casa unifamiliar que quer iluminar o seu jardim ou terraço durante 8 horas todas as noites do ano. Como ponto notável, este tipo de luminária não é exclusivamente para o verão, mas pode ser usada 365 dias por ano. Para este efeito, tivemos em conta duas possibilidades de iluminação diferentes:

Compre duas luzes LED de parede ligadas à rede (16W e 800lm), o custo das duas unidades é de aproximadamente 40 euros, ambas. Deve ter-se em conta que esta opção exige a realização de trabalhos de construção se não houver instalação eléctrica prévia no exterior, mais o aumento da conta de electricidade, o que, tendo em conta o tempo de ligação (8 horas por dia), a potência (16W) e o custo da electricidade (0,17 euros/kWh), o custo ascende a 15,67 euros por ano (impostos não incluídos) para as duas luzes de parede.

Por outro lado, podemos optar pela instalação de duas luzes solares de parede que não necessitam de ligação à rede eléctrica, porque recarregam a sua bateria com luz solar (800 lm). O custo das duas unidades ascenderia a cerca de 70 euros, embora requeira um custo inicial mais elevado (70 solar – 40 luzes de parede eléctricas = 30 euros) seria amortizado em menos de 2 anos pelo custo da electricidade da opção tradicional (15,67 X 2 = 31,34 euros). Esta escolha poupa, portanto, dinheiro e energia para além desses dois anos.

Além disso, deve ser tido em conta que a poupança pode ser maior, uma vez que normalmente não são instaladas apenas duas lâmpadas, mas mais. Assim, a poupança gerada pela utilização de luminárias solares no nosso exterior será maior com a vantagem de que este tipo de produto pode ser colocado em qualquer lugar, desde que o sol brilhe directamente sobre o painel solar.

Quando tivermos toda a informação necessária sobre painéis solares, é altura de comprar o produto. Na Arteconfort somos líderes na venda de produtos solares, pode comprar os nossos artigos em Leroy Merlin ou Bauhaus, escolhendo os que melhor se adaptam às suas necessidades.