Ao contrário do sistema de aquecimento potente e dispendioso que está equipado nas habitações normais, uma casa energeticamente eficiente não queima combustível nem converte a electricidade da rede em calor (excepto em casos de queda crítica de temperatura). Tal casa retém tenazmente dentro de si - graças ao isolamento térmico cuidadoso, à ventilação com recuperação e à localização ideal do edifício - o chamado calor passivo. E qualquer coisa pode ser usada como fonte dessa energia passiva:
- luz solar direta penetrando pelas janelas;
- calor gerado por eletrodomésticos e até mesmo por moradores e animais de estimação;
- e, claro, dispositivos cuja principal função é fornecer energia solar para a casa - painéis solares (baterias), que serão discutidos.
Os painéis solares enquadram-se harmoniosamente numa casa passiva, pois cumprem integralmente o princípio fundamental da sua construção - utilizar energia renovável do ambiente.
O princípio de funcionamento dos painéis solares e sua interação com outros sistemas domésticos
- O funcionamento dos painéis solares baseia-se na conversão da radiação térmica que afeta as pastilhas de silício em eletricidade;
- Os painéis solares permitem utilizar a energia solar para operar eletrodomésticos, sistemas de ventilação e (parcialmente) aquecimento;
- Se as capacidades dos painéis solares forem superiores às necessidades domésticas, então o excedente de energia pode ser utilizado em sistemas de armazenamento e conversão de electricidade.
- Caso a procura de energia elétrica ultrapasse a capacidade dos painéis, a parte que falta pode ser obtida na rede (opção de estação solar de rede) ou num gerador de combustível líquido (estação solar autónoma).
Tipos de módulos solares
A classificação dos sistemas fotovoltaicos é realizada de acordo com os critérios dos materiais e designs utilizados. As baterias solares são:
- Na forma de painéis de silício (os mais comuns, os de maior desempenho e os mais caros), eficiência - até 22%; São fabricados em três subtipos: monocristalinos (os mais confiáveis), policristalinos e amorfos; nas duas primeiras posições utiliza-se silício puro, na terceira - hidrogênio de silício, que é aplicado ao substrato;
- Filme - feito com telureto de cádmio, seleneto de cobre-índio e polímeros. Têm um preço mais baixo, mas também um desempenho inferior (eficiência 5-14%), pelo que para adequar a bateria aos "apetites" da casa será necessário um aumento na área que recebe radiação.
As propriedades de consumo dos painéis de energia solar são descritas pelas seguintes características:
- Poder.Quanto maior a área do painel solar, maior será sua potência; Para gerar energia de 1 kWh/dia no verão serão necessários cerca de 1, 5 m2 de painéis solares. A potência mais eficiente se manifesta quando os raios incidem perpendicularmente sobre a superfície da bateria, o que não pode ser garantido constantemente, portanto alterar o desempenho do painel durante o dia é um processo natural. Para garantir que a quantidade necessária de energia seja obtida na primavera e no outono, é necessário adicionar aproximadamente 30% a esta área;
- Eficiência(eficiência) dos painéis solares modernos - em média cerca de 15-17%;
- Vida útil da bateria e perda de energia ao longo do tempo. Os fabricantes, via de regra, oferecem garantia de funcionamento dos painéis solares por 25 anos, prometendo uma redução de potência nesse período não superior a 20% do original (para alguns fabricantes, a vida útil varia entre 10-25 anos com garantia de redução de potência não superior a 10%). Os módulos cristalinos são os mais duráveis, sua vida útil estimada é de 30 anos. A primeira bateria solar do mundo está em operação há mais de 60 anos. A diminuição da produção de módulos solares propriamente dita ocorre principalmente devido à destruição gradual da película de vedação e turvação da camada entre o vidro e as células solares - por umidade, radiação ultravioleta e mudanças de temperatura;
- Bateria incluída, que garante o funcionamento do painel à noite, é um bom complemento às capacidades do gerador solar. A bateria geralmente dura menos que o próprio módulo solar, em média de 4 a 10 anos;
- Disponibilidade de nós adicionais– como um estabilizador de tensão, um controlador de carga de bateria, um inversor (conversor DC para AC 220 V para uso doméstico) tornam mais conveniente a operação do dispositivo e sua integração no sistema "Smart Home";
- Custo da bateria– depende diretamente da sua área: quanto mais potente o aparelho, mais caro ele é. Além disso, os painéis estrangeiros ainda são mais baratos que os nacionais, uma vez que os painéis solares são mais populares lá do que no nosso país. Mas ao comparar os preços dos nossos aparelhos e dos importados, é necessário, antes de mais nada, comparar a eficiência operacional dos painéis solares entre si - aqui os fabricantes nacionais alcançam bons indicadores de eficiência - até 20%.
Seleção e uso de baterias fotovoltaicas
Ao selecionar painéis solares para uma casa particular, eles se baseiam, em primeiro lugar, na carga que terão de suportar. Além disso, é necessário relacionar-se com a geometria da casa e o planejamento das atividades de manutenção preventiva, que em conjunto exigem uma consideração cuidadosa dos seguintes aspectos:
- Consumo diário de energia de dispositivos planejados para serem alimentados por energia solar (iluminação de ambientes, consumidores elétricos domésticos, dispositivos de segurança e automação, etc. ). Deve-se levar em consideração que carregar e descarregar baterias também consome energia (aproximadamente 20%), e equipamentos adicionais também terão suas perdas (por exemplo, em um inversor em média - 15-20%);
- A relação entre as dimensões exigidas dos painéis de trabalho e as correspondentes áreas da cobertura e a sua geometria;
- A capacidade de limpar as superfícies de trabalho das baterias contra sujeira, neve e outros fatores que afetam a operação dos fotoconversores.
Pontos importantes no funcionamento dos painéis solares
- Evitar danos físicos ao painel (arranhões e danos à integridade da película protetora podem causar curto-circuito e/ou corrosão);
- Em condições climáticas adversas, recomenda-se equipar as estações solares com estruturas de bloqueio do vento;
- Inspeções regulares, limpeza e manutenção são obrigatórias.
Custo e retorno dos painéis solares
Para a zona média do nosso país, cada quilowatt de energia do painel solar gera a seguinte quantidade de energia:
- no verão - 5 kWh/dia (maio-agosto);
- na primavera e no outono - 3-4 kWh/dia (março-abril, setembro-outubro);
- no inverno - 1 kWh/dia.
Ao calcular os custos de uma estação solar autônoma, além do custo de uma unidade de energia gerada pelos painéis (cerca de 60 rublos por 1 W), é necessário levar em consideração o custo de equipamentos adicionais: desde fixações e fiação até baterias, dispositivos de proteção e inversores (que representam pelo menos 5% do custo total, mas os preços podem variar significativamente, dependendo dos fabricantes e da potência).
De acordo com as recomendações de especialistas, os custos ideais para um sistema solar durante todo o ano são obtidos usando o esquema "opção de verão mais gerador elétrico de reserva". É verdade que o gerador terá de ser ligado na primavera e no outono, sem falar no inverno (as baterias solares nunca são projetadas para serem totalmente carregadas no inverno).
Ao calcular o período de retorno de uma instalação de energia solar, sua produção é comparada com o parâmetro que é tomado como base. Numa estação solar em rede, estas são as tarifas de electricidade; no caso de um sistema de energia solar autónomo, este é o custo da energia produzida por um gerador eléctrico de combustível líquido. O retorno é estimado com base no fato de que uma bateria solar de 1 kW produzirá aproximadamente 1. 000 kWh de energia por ano.
Se considerarmos o preço médio de 1 kWh de eletricidade como 5 rublos, o período de retorno de uma estação solar de rede será: 80. 000 rublos / 5 rublos * 1. 000 kWh = 16 anos.
Com uma garantia de 30 anos para uma instalação solar em rede, o retorno (a uma tarifa de 5 rublos/kWh) ocorrerá dentro de 16 anos e, nos próximos 14 anos, a eletricidade será fornecida gratuitamente.
Quanto a um sistema de energia solar autónomo, a rigor, a quantidade de energia que produz por ano será inferior aos 1000 kWh designados, que partilha com o gerador eléctrico. Mas para cálculos aproximados, esse número não precisa ser reduzido - para levar em consideração aproximadamente o aumento no consumo específico de combustível que ocorre quando o gerador está parcialmente (ou seja, periodicamente, não constantemente) carregado. Então, o período de retorno do sistema autônomo (com base no custo da energia produzida pelo gerador de combustível líquido - 25 rublos por 1 kWh) fica assim: 150. 000 rublos / 25 rublos * 1. 000 kWh = 6 anos.
Além dos indicadores técnicos, a eficiência dos painéis solares que fazem parte de uma central solar autónoma é confirmada pelo seu período de retorno, que é de 6 anos.
As tarifas não são reduzidas
Mas os exemplos de instalações de energia solar dados sugerem que agora as tarifas podem ser "congeladas" individualmente e pode começar a poupar aproveitando as capacidades dos painéis fotovoltaicos. Você só precisa comprá-los de fabricantes de marca testados no mercado para que seus parâmetros sejam previsíveis tanto no design quanto na operação.
E é melhor lidar com questões como: mesmo na fase de projeto de uma casa com eficiência energética:
- garantir que a fachada sul não fique sombreada;
- seleção do ângulo de inclinação do telhado e superfícies de trabalho dos painéis;
- orientação correta da casa aos pontos cardeais;
- evitando o sombreamento das áreas de trabalho dos painéis solares, o seu entupimento com folhas de árvores, etc.
Neste caso, todos os parâmetros estarão perfeitamente interligados e será garantido o funcionamento mais eficiente dos painéis solares para uma determinada estrutura.