O que não te contam sobre placas solares

Todos querem investir em placa solar! Isso explica o quanto a energia solar tem crescido no Brasil como uma solução sustentável e econômica para reduzir a conta de luz e contribuir com o meio ambiente.

Até o final de 2023, o Brasil contava com mais de 2,2 milhões de sistemas de geração distribuída de energia solar, beneficiando residências, comércios, indústrias e propriedades rurais. Isso representa um aumento de cerca de 50% em relação a 2022.

Comprar uma placa solar é um investimento considerável. Sobretudo levando em conta que uma razoável geração de energia exige pelo menos três painéis.

Você está pensando em comprar uma ou mais placas solares?

Antes de dar este passo importante, precisamos te contar sobre alguns detalhes bem interessantes e pouco divulgados, que tem a ver com:

• Ao contrário do pensamento do senso comum, paineis solares policristalinos não são a melhor opção em regiões muito quentes.
• A eficiência da placa solar cai quando as células solares esquentam.
• Existe uma tecnologia que capta os raios solares “perdidos” aumentando a eficiência das placas solares.
• É preciso atentar a um detalhe relevante sobre anúncios (questionáveis) de eficîência dos paineis solares.

Mas antes, vamos entender porque é muito vantajoso investir em paineis solares.

O custo inicial dos painéis solares é alto. Vale mesmo a pena?

Sim! Vale a pena fazer um investimento em placas solares fotovoltaicas. E os números comprovam.

O ROI, ou seja, o retorno sobre o investimento, varia entre 35% e 46%, dependendo da região e do dimensionamento do projeto. 

Isso significa que, em média, o valor investido é recuperado em um período de 3 a 5 anos. 

Para você ter uma ideia mais concreta, vamos a alguns exemplos:

Imagine uma família com residência no centro de São Paulo que paga R$300,00 de energia elétrica por mês. Suponhamos que seja feito um investimento de R$15.000 entre placas solares e instalação das mesmas.

Com a implantação de um sistema solar, a família que mora nesta residência pode reduzir sua conta de luz em até 95%. 

Mesmo com o sistema gerando energia suficiente para cobrir o consumo, há custos mínimos, como a taxa de disponibilidade da rede, que em média é R$50,00.

Considerando uma economia mensal de R$250,00, em cinco anos esta família pagará completamente o seu investimento com a instalação de um sistema de placas solares.

Os sistemas de energia solar têm uma vida útil média de 25 anos. Após o período de payback, a economia se transforma em lucro direto que, no caso desta família, será de R$3.000 anuais e R$60.000 ao longo de 25 anos.

Podemos considerar também sistemas com demanda energética superior, como residências de famílias maiores, comércios e indústrias.

Um sistema residencial de 5 kWp – que gera, em média, uma conta de energia elétrica de R$500,00 por mês – pode resultar em uma economia mensal de cerca de R$400,00 na conta de luz. Isso se traduz em uma economia anual de R$4.800, com um retorno de 37% ao ano.

Para um consumo maior, um sistema de 12,2 kWp – isto é, uma conta de luz de aproximadamente R$1.125,00 por mês – é possível economizar R$1.000 por mês, totalizando R$12.000 de economia anual e um retorno de 46% ao ano.

Além disso, você sabia que existem mais de 100 linhas de financiamento disponíveis no mercado brasileiro para facilitar a aquisição? 

Esses financiamentos geralmente cobrem até 100% do projeto, incluindo equipamentos e instalação. Os prazos de pagamento chegam a 10 ou até 20 anos e taxas de juros a partir de 0,39% ao mês em algumas opções. 

O resultado? 

Em vários casos, a economia na conta de luz (que pode chegar a 95%) já cobre ou supera a parcela do financiamento, tornando o investimento praticamente auto sustentável desde o primeiro mês.

Placa solar policristalina é a mais adequada para regiões de clima quente?

Nem sempre. Tudo depende de algumas condições.

Mas antes de elaborar essa argumentação, é importante mencionar que existem dois tipos de paineis solares: os monocristalinos e os policristalonos.

Os painéis monocristalinos são feitos a partir de silício puro e tem alta eficiência. Funcionam melhor em dias nublados ou em áreas com sombra parcial. Se o painel tiver tecnologia PERC, a eficiência energética é melhor ainda.

Os painéis solares policristalinos, por sua vez, são produzidos a partir de silício fundido. Possuem, desta forma, custo mais acessível e processo de fabricação mais sustentável, já que há menos desperdício de silício. Costumam ser menos eficientes que os painéis monocristalinos.

Se você tem espaço limitado ou se vive em uma região muito quente ou com muita sombra, as placas solares monocristalinas são as melhroes opções.

Há quem acredite (eu era uma dessas pessoas) que em regiões do nordeste do Brasil as placas solares policristalinas são o suficiente uma vez que são regiões abençoadas pelo sol escaldante, certo?

Errado.

Acontece que o desempenho de um painel solar é afetado pela temperatura da célula – não a temperatura ambiente, mas o calor que a célula atinge devido ao sol.

Conforme a célula aquece, sua eficiência cai. Ué, como assim?

Uma placa solar funciona assim: partículas de luz atingem a camada semicondutora da célula transferindo energia aos elétrons no material, fazendo com que esses elétrons “saltem” e se movimentem. Esse movimento forma uma corrente elétrica, que é usada para gerar energia.

Para que isso aconteça de forma eficiente, o silício da placa deve estar em condições ideais – e a temperatura tem um impacto significativo nesse processo.

Quando a temperatura aumenta, vários fatores físicos entram em ação, reduzindo a capacidade da célula de converter luz em eletricidade. Estes fatores são:

(a) Diminuição da Tensão de Saída da Célula (Vmp)

Quando as células ficam mais quentes, elas perdem um pouco da tensão de saída. E como a potência = tensão x corrente (P = V x I), uma queda na tensão significa menos energia gerada.

(b) Aumento das perdas por recombinação de elétrons e buracos

Dentro da célula solar, os elétrons precisam se mover livremente para gerar energia elétrica. Quando a célula aquece, os átomos do material semicondutor vibram mais, criando um “trânsito caótico” dentro da célula. Como resultado, há mais “encontros acidentais” entre elétrons e seus buracos, que acabam se anulando em vez de gerar energia.

(c) Maior resistência interna

Quando a temperatura aumenta, os materiais internos do painel, como as trilhas metálicas que conduzem a eletricidade; e os contatos, ficam menos eficientes na condução elétrica. Isso significa que há mais “resistência” no caminho que a eletricidade percorre, e parte da energia se perde como calor.

(d) Alterações na eficiência quântica

A eficiência quântica mede como as partículas de luz são absorvidos pelo painel e se transformam em elétrons para gerar corrente elétrica. Quando o calor aumenta, o material da célula solar se torna um pouco menos eficiente em capturar a luz e convertê-la em eletricidade.

Juntando estes conceitos numa metáfora, imagine que um painel solar é como uma equipe de trabalhadores em um canteiro de obras. Quando o clima está fresco e as condições são ideais, os trabalhadores conseguem operar na máxima capacidade e executar o trabalho sem problemas.

Mas quando o calor aumenta, alguns trabalhadores começar a ficar cansados (fator “a”, diminuição de tensão). Outros trombam entre si e perdem tempo, sem produzir nada útil (fator “b”, recombinação de elétrons). As ferramentas (os cabos e conexões internas) não operam tão bem por causa do calor (fator “c”, aumento na resistência). E, por fim, os trabalhadores não conseguem aproveitar todos os recursos que chegam à obra, como cimento e tijolos (os fótons, ou raios solares) (fator “d”, eficiência quântica diminuída).

Resultado final: toda a produção cai.

Todos esses fatores combinados mostraram porque o calor é inimigo da eficiência dos painéis solares.

No entanto, ao escolher placas com baixo coeficiente de temperatura, como as monocristalinas, você minimiza o impacto desses fatores e garante que seu sistema funcione melhor, mesmo em regiões quentes como o Nordeste.

Tecnicamente, como posso verificar esta informação antes de comprar um painel solar?

Os fabricantes indicam tudo isso sobre o que conversamos através do coeficiente de temperatura de potência, um número que mostra quanto da potência é perdida para cada aumento de 1°C na temperatura da célula acima de 25°C, que é a temperatura de referência nas condições de teste padrão, STC). Um coeficiente típico para placas solares varia entre -0,35%/°C e -0,5%/°C.

O Nordeste brasileiro tem altos níveis de irradiação solar durante quase todo o ano, o que é ótimo para geração de energia.

No entanto, o calor intenso faz com que a temperatura das células solares suba muito, o que reduz a eficiência do painel solar. As placas solares monocristalinas, no entanto, sofrem menos perdas nestas situações por terem um coeficiente de temperatura melhor. Ou seja, elas geram mais energia real comparado às policristalinas em condições quentes.

Quando as placas solares policristalinas podem ser suficientes

Embora monocristalinas sejam mais vantajosas em regiões quentes, os paineis solares policristalinas ainda podem ser uma escolha viável em alguns casos específicos.

Geralmente, as placas solares policristalinas têm um preço mais acessível por Watt, o que pode ser mais atraente para quem quer economizar no investimento inicial.

Também, se há espaço de espaço de sobra, como um telhado grande ou um terreno vasto para instalação, a eficiência mais baixa das policristalinas pode ser compensada pela instalação de mais placas.

E falando do Nordeste, apesar de ser uma localidade onde o clima é mais quente, há áreas com ventos constantes , como regiões litorâneas, que ajudam a resfriar os painéis, mitigando parte do impacto do calor.

Mas quando o assunto é eficiência, não podemos deixar de mencionar uma tecnologia que poucos conhecem e apenas alguns paineis solares tem: a tecnologia PERC.

Tecnologia PERC – um upgrade nas placas solares tradicionais

Paineis solares produzem muita energia quanto há boa incidência de luz.

No entanto, que dizer daqueles dias nublados ou chuvosos? Se você mora na região sul do Brasil entende quão numerosos podem ser esses dias no decorrer de um ano.

Embora a produção de energia seja reduzida nessas condições, sistemas modernos conseguem captar luz difusa e gerar energia mesmo em dias menos ensolarados. 

Por exemplo, você já ouviu falar de placas solares com tecnologia PERC?

A tecnologia PERC é descrita como “um dos avanços mais significativos na indústria de painéis solares na última década” e que a mesma “dominou o mercado global de energia solar nos últimos anos, oferecendo melhorias substanciais em eficiência e desempenho”.

PERC é a sigla para Passivated Emitter and Rear Cell (ou, em português, “Célula Traseira com Emissor Passivado”). 

Essencialmente, estamos falando de uma otimização na arquitetura das células solares de silício cristalino que conhecemos, projetada para extrair o máximo de cada raio solar e convertê-lo em eletricidade de forma mais eficiente. É um “turbocompressor” para a célula solar!

Como funciona um sistema convencional, sem a tecnologia PERC?

Nas placas solares tradicionais, uma célula solar absorve a luz solar pela frente e gera uma corrente elétrica, como mostra a imagem a seguir.

No entanto, nem toda a luz que incide sobre a célula é absorvida imediatamente. 

Uma parte pode atravessar a camada de silício sem ser convertida ou pode ser absorvida muito perto da parte traseira da célula, onde os elétrons gerados podem se perder.

Perda de elétrons = perda de energia elétrica.

E é exatamente aí que o PERC entra para salvar o dia!

A genialidade da tecnologia PERC reside na adição de uma camada extra na parte traseira da célula solar.

Em uma célula solar convencional, a superfície traseira é muitas vezes coberta por uma camada metálica que serve como contato elétrico. O problema é que essa superfície metálica pode “recombinar” elétrons. Pense nisso como um ralo por onde a energia (elétrons) pode escapar antes de ser aproveitada.

Na tecnologia PERC, uma fina camada de material isolante é aplicada entre o silício e a camada metálica traseira. Essa camada tem um papel duplo:

• Efeito de espelho interno: A luz solar que porventura atravessou a célula sem ser absorvida na primeira passagem é refletida de volta para o interior do silício. Isso dá aos fótons, ou raios solares, uma “segunda chance” de serem absorvidos e gerarem eletricidade. É como se a célula dissesse: “Você não me converteu da primeira vez? Sem problemas, tente de novo!” Isso aumenta drasticamente a quantidade de luz que a célula consegue efetivamente usar.

• Passivação da superfície traseira: Além de refletir a luz que não foi absorvida, essa camada também reduz a taxa de recombinação de elétrons naquela região. O que isso significa? Quando a luz do sol atinge a célula, ela solta elétrons que geram energia. Porém, alguns desses elétrons se ‘perdem’ ao se juntarem novamente com ‘buracos’ no material, antes de virarem eletricidade. Essa camada atua como uma proteção, cobrindo imperfeições na célula e garantindo que mais elétrons cheguem ao destino final, transformando-se em energia para sua casa. É por isso que painéis com tecnologia PERC são muito mais eficientes.

Os benefícios da tecnologia PERC nas placas solares

A adoção da tecnologia PERC trouxe diversas vantagens que revolucionaram o desempenho dos painéis solares. As quatro principais são:

1. Maior eficiência de conversão

Este é o benefício mais direto e impactante. 

Ao otimizar a absorção da luz e reduzir a perda de elétrons por recombinação, as células PERC convertem uma porcentagem significativamente maior da luz solar em eletricidade. 

2. Melhor desempenho em baixa luminosidade

Sabe aqueles dias nublados, ou as primeiras horas da manhã e o fim da tarde? As células PERC brilham nessas condições! 

A capacidade de refletir a luz de volta para o silício significa que elas são mais eficazes na captação de energia mesmo quando a irradiação solar é baixa. 

Isso se traduz em uma geração de energia mais consistente e prolongada ao longo do dia e em diferentes condições climáticas.

3. Melhor desempenho em altas temperaturas

Conforme conversamos há pouco, temperaturas elevadas são inimigas da eficiência dos painéis solares, causando perdas de desempenho.

Os paineis solares com tecnologia PERC possuem uma camada traseira que melhora o isolamento térmico da célula e reduz efeitos que são agravados pelo calor. No PERC, a camada reflexiva devolve essa luz para o interior da célula, aproveitando melhor a energia mesmo quando o painel está quente e a eficiência naturalmente cairia.

Além disso, painéis PERC tendem a ter um coeficiente de temperatura de potência menor em comparação com tecnologias convencionais. Isso significa que eles perdem menos potência por cada grau acima de 25°C, garantindo melhor desempenho em climas quentes.

4.  Redução do Custo por Watt

Embora a fabricação de células PERC possa ser um pouco mais complexa e, por vezes, ligeiramente mais cara inicialmente, o aumento significativo na eficiência tem um efeito cascata positivo. 

Para atingir uma determinada potência total para um sistema, são necessários menos painéis PERC do que painéis convencionais. Isso leva a uma redução nos custos totais do sistema. No final das contas, a energia solar se torna mais acessível por watt gerado.

Pesquisando no mercado brasileiro você provavelmente vai encontrar as placas solares da Solarborn com esta tecnologia PERC. Você encontra elas aqui.

Um alerta sobre a confiabilidade das placas solares

No momento das pesquisas que antecedem a compra é muito importante você verificar se o painel solar que está interessado em adquirir tem certificações internacionais, caso seja importado, e se tem selo A do Inmetro.

O que significa ter selo A do Inmetro?

No contexto de placas solares, este selo faz parte do Programa Brasileiro de Etiquetagem (PBE) e indica o nível de eficiência do painel na conversão de luz solar em eletricidade, além de atestar que o produto foi testado e cumpre os requisitos técnicos e de segurança exigidos no Brasil.

A escala vai de A (mais eficiente) até E (menos eficiente), em que o Selo A indica que o painel tem alta eficiência energética, geralmente acima de 18-20% ou mais, dependendo dos critérios atualizados do programa. Isso significa que ele converte uma maior quantidade de luz solar em energia elétrica, sendo mais produtivo por metro quadrado.

E se a placa solar tiver classificação B no Inmetro?

Painéis com selo B ou C ainda são utilizáveis, mas geram menos energia para o mesmo tamanho ou quantidade de luz recebida.

Há no mercado uma placa solar produzida aqui mesmo, no Brasil, que menciona eficiência superior às outras de sua categoria. No entanto, sua eficiência energética é classe B no Inmetro.

Essas informações parecem incompatíveis. Por quê?

Se uma placa solar alcança uma eficiência superior ao mesmo modelo, ela naturalmente seria classificada como um produto de alta eficiência em qualquer escala razoável. Uma classificação “B” sugere uma eficiência média ou baixa em comparação com os melhores do mercado. Portanto, fique atento aos detalhes para garantir que você está investindo no melhor produto que o mercado tem a oferecer.

Depois da elaborada pesquisa feita estudando sobre placas solares e as ofertas disponíveis no mercado brasileiro, deixo três sugestões do que eu mesma faria se tivesse que comprar placas solares:

– Opte por painéis solares com tecnologia PERC.
– Escolha uma placa solar com classificação A no Inmetro.
– Atente aos selos internacionais de qualidade. Praticamente todas as placas solares disponíveis no mercado brasileiro são importadas, logo, fique alerta às certificações internacionais. Quanto mais, melhor.

Se você tem alguma ideia, opinião ou relato sobre placas solares, deixe nos comentários, assim criamos uma comunidade bem engajada e informada!