Energia fotovoltaica: tudo que você precisa saber sobre energia solar e eficiência energética

A energia fotovoltaica está revolucionando a maneira como produzimos e consumimos eletricidade, oferecendo uma solução sustentável e limpa que aproveita a abundância do sol. Esta tecnologia não apenas reduz a dependência de combustíveis fósseis, mas também proporciona significativos benefícios ambientais, marcando um passo vital rumo a um futuro mais sustentável.

A energia fotovoltaica representa uma das mais promissoras fontes de energia renovável no cenário global, marcando sua importância não apenas na diversificação da matriz energética, mas também na mitigação dos impactos ambientais ligados à geração de energia convencional.

Através da conversão direta da luz solar em eletricidade, essa tecnologia oferece uma solução eficaz e sustentável, capaz de atender às demandas energéticas contemporâneas sem comprometer os recursos para as futuras gerações.

Além de promover a autonomia energética, a energia fotovoltaica contribui para a redução das emissões de gases de efeito estufa, desempenhando um papel crucial na luta contra as mudanças climáticas.

Para aprofundar mais neste assunto e nas questões envolvidas na geração de energia solar fotovoltaica, preparamos este artigo. Acompanhe a leitura e tire suas dúvidas com a gente!

O que é a energia fotovoltaica?

A energia solar fotovoltaica é um método avançado e sustentável de geração de eletricidade que se baseia na capacidade de células fotovoltaicas converterem diretamente a luz solar em energia elétrica.

O princípio de funcionamento dessas células reside no efeito fotovoltaico, um fenômeno físico pelo qual determinados materiais são capazes de absorver fótons (partículas de luz) e liberar elétrons, criando assim uma corrente elétrica.

As células fotovoltaicas são comumente agrupadas em painéis, que podem ser instalados em uma variedade de superfícies, como telhados e terrenos, para capturar a luz solar e produzir eletricidade de forma eficiente.

Veja, a seguir, o cenário da energia solar no Brasil e no mundo. 

Energia fotovoltaica (solar) no mundo e no Brasil

A energia solar segue crescendo no mundo. Dessa forma, está acompanhando uma transformação energética mais sustentável e acaba de ultrapassar a marca de 1 terawatt (TW) de potência instalada. Para você ter uma ideia, a capacidade instalada da Usina de Itaipu é de 14 gigawatts (GW).

Segundo o “Global Market Outlook for Solar Power 2022-2026”, importante relatório sobre o mercado do setor solar fotovoltaico mundial, o Brasil – líder em energia solar na América Latina – deve se tornar um dos principais mercados globais nos próximos anos. A produção poderá atingir 54 gigawatts (GW) de capacidade solar total até 2026.

Ainda de acordo com o relatório, a fonte solar fotovoltaica tem projeção de continuar em crescimento acelerado, ultrapassando a marca de 2 TW em menos de quatro anos (representando, assim, o dobro da capacidade de geração de eletricidade da França e da Alemanha somadas).

No recorte Brasil, a fonte solar é a quinta maior da matriz elétrica, com 15,3 GW de capacidade instalada em operação. Nesse sentido, desde a resolução n°482 de 2012 da ANEEL, o mercado brasileiro de energia solar está em constante avanço. 

ONU e incentivo para energias renováveis 

Em 2023, a Organização das Nações Unidas (ONU) destacou a importância da energia renovável para evitar a crise climática mundial. Em síntese, o objetivo é voltar a atenção global para as mudanças climáticas.

Afinal, vivemos em um momento no qual as concentrações de gases estufa, o aquecimento dos oceanos, a elevação do nível dos mares e a acidificação dos oceanos atingiram níveis recordes no último ano.

A Organização Mundial de Meteorologia (organização que faz parte da ONU) alertou que 2024 deve seguir a tendência de aquecimento e superar 2023, o ano mais quente já registrado até então. 

Por isso, entre os pontos defendidos pela instituição, está a necessidade de reformas governamentais para promover as energias renováveis, como acelerar projetos de energia solar e eólica.

Benefícios da energia solar fotovoltaica

Redução de custos operacionais

Para empresas e indústrias, uma das vantagens mais significativas da energia solar fotovoltaica é a notável redução nos custos operacionais e o payback.

A instalação de sistemas fotovoltaicos permite que as organizações produzam sua própria eletricidade, diminuindo substancialmente as despesas com energia elétrica.

Este benefício é particularmente valioso para operações industriais de grande escala, onde o consumo de energia é um dos principais custos fixos. Com isso, e ao longo do tempo, o retorno desse investimento também é muito vantajoso.

Melhoria da sustentabilidade corporativa

Em tempos em que o ESG (sigla para  Environmental, Social and Governance) tem se tornado uma questão fundamental às empresas, a adoção da energia solar fotovoltaica reflete o compromisso com a sustentabilidade e a responsabilidade ambiental.

Isso não apenas ajuda a reduzir a pegada de carbono da organização, mas também pode melhorar sua imagem perante consumidores, investidores e parceiros comerciais.

Em um mercado cada vez mais consciente do meio ambiente, essa vantagem competitiva pode ser crucial para o sucesso empresarial.

Estabilidade e previsibilidade nos gastos com energia

Investir em energia solar fotovoltaica oferece às empresas e indústrias maior estabilidade e previsibilidade nos gastos com energia, protegendo-as contra as flutuações nos preços da energia convencional.

A capacidade de gerar eletricidade in loco e a longo prazo com custos operacionais relativamente baixos permite um planejamento financeiro mais eficaz e a otimização dos recursos.

Incentivos fiscais e benefícios financeiros

Muitos governos oferecem incentivos fiscais, subsídios e outros benefícios financeiros para empresas que investem em energia solar fotovoltaica. 

Estas ações têm o potencial de diminuir consideravelmente os gastos iniciais relacionados à implementação de sistemas, o que aumenta o interesse do setor empresarial e industrial pelo investimento em energia solar.

Contribuição para a independência energética

Ao gerar sua própria eletricidade, empresas e indústrias podem alcançar um grau de independência energética, mitigando os riscos associados à dependência de fontes de energia externas e voláteis.

Esta vantagem é especialmente importante em cenários de instabilidade no fornecimento de energia ou aumento dos custos de energia, garantindo a continuidade das operações sem interrupções significativas.

Fortalecimento da resiliência empresarial

A energia solar fotovoltaica pode aumentar a resiliência das operações empresariais e industriais, oferecendo uma fonte de energia confiável mesmo em face de desastres naturais ou interrupções na rede elétrica.

Além disso, sistemas fotovoltaicos podem ser integrados com soluções de armazenamento de energia para garantir uma fonte de energia contínua.

Onde a energia solar fotovoltaica pode ser aplicada?

Geração de energia para processos industriais

Empresas e indústrias podem aplicar a energia solar fotovoltaica para alimentar diretamente seus processos produtivos.

A instalação de painéis solares em áreas disponíveis, como telhados de fábricas e armazéns ou terrenos adjacentes, permite a geração de eletricidade limpa e renovável.

Esta aplicação é particularmente vantajosa para indústrias com altos consumos energéticos, oferecendo uma forma segura de ter eficiência energética e economia.

Sistemas de backup e emergência

A energia solar fotovoltaica também pode ser usada como sistema de backup ou energia de emergência para empresas e indústrias.

Em caso de falhas na rede elétrica, os sistemas fotovoltaicos, especialmente aqueles integrados com soluções de armazenamento de energia, podem fornecer uma fonte de energia alternativa para manter operações críticas em funcionamento. Isso garante a continuidade dos negócios e reduz o risco de perdas significativas durante interrupções energéticas.

Automação e eficiência energética

Empresas e indústrias estão cada vez mais utilizando a energia solar fotovoltaica para alimentar soluções de automação e sistemas de gerenciamento de energia, visando aumentar a eficiência energética.

A integração de painéis solares com tecnologias inteligentes e IoT (Internet das Coisas) permite o monitoramento e controle otimizados do consumo de energia, contribuindo para a redução de custos operacionais e o aumento da sustentabilidade.

Iluminação e infraestrutura elétrica

A energia solar fotovoltaica pode ser aplicada na alimentação de sistemas de iluminação e infraestruturas elétricas em instalações empresariais e industriais. Isso inclui a iluminação de áreas externas, sinalizações, e sistemas de segurança.

A adoção de iluminação solar não só reduz o consumo de energia como também oferece uma solução confiável e autônoma para a segurança e operações noturnas.

Carregamento de veículos elétricos

Com a crescente adoção de veículos elétricos (VEs) por empresas e para uso industrial, a instalação de estações de carregamento alimentadas por energia solar fotovoltaica torna-se uma aplicação valiosa.

Isso permite que as empresas não apenas reduzam a pegada de carbono de sua frota veicular, mas também otimizem os custos de operação dos VEs, aproveitando uma fonte de energia limpa e renovável para o carregamento.

Suporte a sistemas de refrigeração e climatização

A energia gerada por sistemas fotovoltaicos pode ser especialmente útil para alimentar sistemas de refrigeração e climatização em instalações empresariais e industriais.

Dada a alta demanda energética desses sistemas, especialmente em climas mais quentes ou em processos industriais que exigem controle de temperatura, a energia solar oferece uma maneira eficiente e sustentável de gerenciar o conforto térmico e as necessidades de refrigeração, contribuindo significativamente para a redução dos custos de energia.

A energia solar fotovoltaica oferece às empresas e indústrias uma forma eficaz de reduzir custos, promover a sustentabilidade e alcançar autonomia energética. Essa tecnologia limpa e renovável está se tornando uma peça chave para o futuro energético sustentável, destacando-se como uma solução econômica e ambientalmente responsável no mercado global.

Com o avanço e a maior acessibilidade da tecnologia, sua adoção está em crescimento, sinalizando uma mudança significativa em direção a práticas energéticas mais sustentáveis no setor empresarial.

O que são sistemas fotovoltaicos? 

Agora que entendemos o que é energia solar e como ela está dentro de uma pauta mundial,  que visa melhores condições de vida no planeta, vamos compreender o que é um sistema fotovoltaico e quais as vantagens de uma instalação assim no indústria, no comércio e nos espaços públicos.

Os sistemas fotovoltaicos – chamados também de sistemas de energia solar – são instalações que geram energia elétrica por meio da radiação emitida pelo sol. Eles são formados por  painéis, módulos e equipamentos elétricos. 

A eletricidade que vem do sol chama-se fotovoltaica. Ou seja, energia fotovoltaica. Este termo é formado a partir de duas palavras: foto – que em grego significa “luz” -, e voltaica, que vem da palavra “volt”, unidade usada para medir o potencial elétrico.

Desse modo, a energia fotovoltaica é a conversão direta da radiação solar em energia elétrica. Esse movimento de conversão é realizado pelas chamadas células fotovoltaicas, compostas por material semicondutor, normalmente o silício. 

Ao incidir sobre as células, a luz solar causa movimentação dos elétrons do material semicondutor, gerando, então, uma corrente elétrica.

Quais os benefícios dos sistemas fotovoltaicos?

Ao saber dos sistemas fotovoltaicos e do funcionamento deles, vamos aos benefícios deste tipo de instalação para geração e consumo de energia elétrica na indústria. 

Importante ressaltar que, na prática, a distribuição da energia fotovoltaica é similar ao da energia elétrica padrão, no entanto, temos redução no impacto ambiental, menor manutenção e alta capacidade de produção. Além disso:

• são 5 anos de investimento para uma economia de mais de 20 anos;
• 30 dias até reduzir, substancialmente, a conta de energia;
• 25 anos produzindo e utilizando a própria energia renovável;
• 5 anos para obter o retorno sobre o investimento (podendo variar de acordo com o sistema e o local). 

Aqui, vale destacar que, para obter todas as vantagens de um sistema fotovoltaico, é fundamental contar com aparelhos certificados, além de realizar o dimensionamento adequado da instalação para que o sistema seja comissionado e se inicie a manutenção contínua e preventiva.

A escolha de um fabricante responsável, certificado e que cumpra as normas que regem os sistemas fotovoltaicos e a instalação é decisiva para obter eficiência, segurança, durabilidade e retorno financeiro esperado. Continue a leitura para entender melhor sobre comissionamento e as medições em sistemas fotovoltaicos.

Em suma, as vantagens do uso da energia solar são:

1. Fonte renovável e inesgotável de energia.
2. Não poluente.
3. Exige pouca manutenção em suas centrais de produção.
4. Painéis solares cada vez mais eficientes e com custos cada vez mais baixos.
5. Fonte de energia viável para lugares afastados e de difícil acesso, visto que não necessita de grandes investimentos na manutenção de equipamentos.
6. Excelente fonte de energia para países tropicais, como o Brasil, cuja radiação solar costuma ser intensa durante boa parte do ano.
7. Requer áreas menos extensas para ser produzida.

O que é comissionamento de energia solar fotovoltaica?

Antes de falarmos sobre o comissionamento de energia solar, é preciso dizer que a energia fotovoltaica não é exclusividade de usinas ou fazendas solares. A instalação de sistemas fotovoltaicos pode ser presença em muitos segmentos comerciais, industriais e residenciais, posicionados tanto em telhados, quanto em chão. O que vai mudar de um lugar para outro – ou de um tipo de segmento para outro – é potência. 

Desse modo, para garantir toda a potência do sistema fotovoltaico – independente de seu tamanho ou potência – há instrumentos importantes capazes de identificar as falhas de segurança elétrica com rapidez e praticidade, pois elas podem impedir a performance ideal do sistema.

Esse processo é o chamado comissionamento de energia em sistemas fotovoltaicos, que confere a potência, avalia a performance dos painéis, além de outros tópicos do projeto, pois, somente a instalação de energia fotovoltaica não garante toda a eficiência energética e economia que o sistema pode gerar. Assim, o comissionamento de energia é importante, antes e depois da operação.

Para a qualidade e o funcionamento saudável de uma instalação fotovoltaica, é necessário verificar os tópicos relacionados à segurança e às normas de projetos e ensaios. O comissionamento das instalações fotovoltaicas, então, é fundamental para verificar que o sistema atende aos requisitos de projeto e pode operar como planejado e em segurança.

Os testes e os relatórios de comissionamento do sistema devem ser repetidos periodicamente, em uma rotina de manutenção, com o objetivo de garantir o rendimento, a eficiência, a durabilidade e validar a segurança de todo o sistema fotovoltaico.

Normas e medições em sistemas fotovoltaicos 

Como dissemos no início, para eficiência dos sistemas de energia solar é fundamental que as normas e padrões, que os regulam, sejam seguidos. O comissionamento, inclusive, faz parte da norma NBR 16274, publicada em 2014 e atualmente em revisão, que estabelece requisitos mínimos para documentação, ensaios de comissionamento, inspeção e avaliação de desempenho que devem acompanhar um sistema fotovoltaico. 

Desse modo, a norma também define quais ensaios e períodos devem ser aplicados, além de especificar como deve ser apresentada a documentação e como devem ser realizadas as inspeções em sistemas fotovoltaicos.

Entre os testes, temos o de tensão em aberto que tem como objetivo verificar se os módulos estão conectados corretamente, sejam eles em série ou paralelo. Esquecer uma interconexão é um erro relativamente comum em processos de instalação. Também é um teste que verifica se o número total de módulos está correto.

Outro teste importante é o de verificação da isolação do sistema. Para cada tipo e tamanho de sistema fotovoltaico, é necessário um teste de isolação.

Além dos testes elétricos, os testes com imagens, que usam câmera infravermelha, são úteis para localizar módulos com defeito ou conexões mal feitas. A análise com imagens termográficas é capaz de identificar pontos quentes e a realização de intervenção, caso seja necessário, antes que ocorra qualquer tipo de ocorrência no sistema fotovoltaico. 

O que é curva IxV? 

Falando ainda em medições dos sistemas fotovoltaicos para garantir o melhor desempenho nas instalações, temos a chamada curva IxV – ou curva corrente x tensão – que serve para avaliação de módulos fotovoltaicos. 

Característica de módulos fotovoltaicos, essa curva traz informações importantes a respeito das estruturas construtivas dos painéis solares. E, como ferramenta para acessá-la, temos os traçadores de curva IxV, indicados para a manutenção e a resolução dos problemas em instalações fotovoltaicas.

Desse modo, por meio da curva IxV é possível verificar o desempenho dos painéis e verificar a potência gerada, pois cada painel possui uma curva iv característica, fornecida pelo fabricante do módulo. 

Então, para cada condição de irradiação e temperatura é gerada uma curva específica, que deve ser comparada com a curva nas condições STC (Standard Test Conditions) também fornecida pelo fabricante.

No entanto, sabemos que podem existir situações de sombras, de defeito de fabricação dos painéis, de defeitos de instalação e, até mesmo, de incompatibilidade dos painéis, que geram desvios na curva. 

Assim, entre os desvios que a curva IxV pode sofrer estão desde a variação de corrente, de declives acentuados e de degraus até a variação de tensão. Por meio dessas variações sinalizadas pela curva, é possível detectar problemas nos sistemas fotovoltaicos, como:

• Células sujas ou obstruídas;
• Módulos degradados;
• Incompatibilidade das Isc dos módulos;
• Defeitos nas instalações e conexões dos módulos;
• Painéis parcialmente sombreados;
• Painéis danificados;
• Curto circuito em diodos de by-pass;
• Temperatura de módulo diferente da medida;
• Diferenças entre a medição de irradiação e a realização do teste.

Amperi Renováveis: soluções em comissionamento de energia fotovoltaica e performance de sistemas  

Atentos às novas necessidades econômicas e ambientais, possuímos a linha solar pioneira e certificada da HT Instruments. 

As tecnologias em equipamentos para comissionamento e medição de energia fotovoltaica estão disponíveis para atender ao mercado consumidor, consciente sobre suas responsabilidades, riscos elétricos e danos que podem ser causados quando aparelhos e a mão de obra não são especializados e padronizados. 

Esta preocupação e consciência vai desde instalações em residências até usinas solares. Veja abaixo os instrumentos e tenha mais segurança e eficiência nos sistemas fotovoltaicos:

Linha Solar da HT Instruments

A linha solar da  HT Instruments foi desenvolvida para atender a demanda por novas e melhores formas de gerar energia com eficiência, segurança e economia. Desse modo, a Amperi comercializa soluções, ferramentas e equipamentos em sistemas fotovoltaicos e em instalações elétricas industriais de forma exclusiva. 

Assim, dentro da Linha Solar da HT, a Amperi tem o Multiteste Digital PVCHECKs, um testador de isolação, continuidade, corrente de curto-circuito, tensão em aberto e eficiência DC para sistemas fotovoltaicos, compatível com NBR 16274 para teste tipo 1. 

Trata-se de um instrumento multi-função para a verificação da segurança elétrica e performance de uma instalação. O Multiteste Digital PVCHECKs é o equipamento capaz de realizar testes para um comissionamento elétrico seguro e confiável, em sistemas até 1000VDC, fundamental para se obter o retorno investido. 

Entre as funções do instrumento, podemos destacar ainda: 

• teste automático em sequência de medição de isolamento até 1000VDC e tensão em vazio e corrente de curto-circuito Voc/Isc;
• execução rápida e segura das verificações de segurança elétrica previstas para uma instalação FV (seção em DC) e o controle funcional dos módulos/strings que fazem parte da própria instalação, conforme a previsão do Guia CEI 82-25 e da ABNT NBR 16274;
• medição de isolamento de um módulo, de uma string ou de um inteiro campo fotovoltaico, de acordo com a ABNT NBR 16274, sem a necessidade de utilizar um interruptor externo para pôr em curto-circuito os terminais positivo e negativo;
• verificação da funcionalidade das conexões e das strings de um campo fotovoltaico de acordo com a previsão da IEC/EN62446 medindo a tensão em vazio e a corrente de curto-circuito às condições operacionais (OPC) e referidas a STC (através da medição de irradiação também com a utilização dos acessórios opcionais SOLAR02, HT304N e a sonda de temperatura PT300N), fornecendo um resultado imediato inerente à medição que acabou de ser efetuada quer em termos absolutos quer por comparação com as strings anteriormente testadas;
• execução de análise do desempenho do campo fotovoltaico (DC) nas condições de exercício (conectado então ao inversor) com a utilização dos acessórios opcionais SOLAR02, HT304N e PT300N, fornecendo uma indicação da potência gerada e do rendimento do próprio campo de acordo com a indicação da IEC/EN62446.

Os instrumentos de medição elétrica e analisadores de qualidade de energia para sistemas fotovoltaicos da HT Instruments. Os instrumentos são totalmente aderentes às normas brasileiras de segurança em processos de comissionamento de energia.

Confira suas utilidades!

• Manutenções elétricas rápidas e precisas com instrumentos fáceis de utilizar.
• Análise de energia eficiente na detecção de problemas elétricos para produção de energia de qualidade.
• Facilidade para extrair relatórios e detectar falhas elétricas.
• Segurança e portabilidade com diversas funções em 1 único equipamento, leve e completo.

Esperamos que este guia tenha sido útil! Nós da Amperi sabemos a importância da operação e da manutenção do sistema de energia solar corretamente. Entre em contato com a gente e conheça melhor nossas soluções.