Entenda a diferença entre placa solar monocristalina e policristalina

A diferença entre placa solar monocristalina e placa solar policristalina está relacionada ao processo de fabricação de suas células

A principal diferença entre placa solar monocristalina e placa solar policristalina está relacionada aos processos de produção de suas células fotovoltaicas, feitas de cristais de silício (Si). Tais processos refletem nos índices de eficiência energética, coeficiente de temperatura, vida útil, forma e coloração das placas.

As placas solares fotovoltaicas têm como função captar a radiação solar e transformá-la em energia elétrica. Para tanto, é usada a instalação de energia solar.

O que é energia solar?

Para entender melhor a diferença entre placa solar monocristalina e placa solar policristalina, é necessário compreender tudo sobre energia solar, como os tipos de energia solar funcionam e, principalmente, o que é energia fotovoltaica e como ela funciona.

Esta energia refere-se à conversão de radiação solar em eletricidade ou energia térmica, tendo o Sol como fonte de energia solar. Assim, ela pode ser dividida em três tipos: energia fotovoltaica, heliotérmica e fototérmica.

Analisando o que é energia fotovoltaica, pode-se dizer que a energia solar fotovoltaica trata-se da conversão de radiação solar diretamente em eletricidade. Esse processo se dá pelo uso de células fotovoltaicas, feitas de silício. O conjunto dessas células, associadas em série ou paralelo, forma um painel de energia solar, principal componente do sistema fotovoltaico. Da mesma forma, o conjunto de painéis solares forma um gerador fotovoltaico.

Por outro lado, a energia heliotérmica é caracterizada pelo uso de coletores, que captam a radiação solar e a convertem em calor. Esse calor é usado para aquecer um fluido e, a partir da movimentação de turbinas pelo seu vapor, a eletricidade é gerada.

Já a energia fototérmica refere-se à captação de luz solar para aquecer a água de residências e prédios por meio de placas e um aquecedor solar.

Como os painéis solares funcionam?

Para compreender como funciona a energia solar, é essencial saber a função do painel solar fotovoltaico, ou módulo fotovoltaico. Formado por um conjunto de células fotovoltaicas, o painel possui elétrons que, ao serem atingidos pela luz solar, agitam-se, formando uma corrente elétrica. Dessa maneira, a eletricidade é gerada por meio do efeito fotovoltaico.

Os painéis solares também podem ser fabricados em outros modelos para suprir diferentes necessidades, como na forma de telha solar, ou telha fotovoltaica, na forma de refletor de energia solar e como lâmpada de energia solar.

Diferença entre as placas solares monocristalinas e policristalinas

A placa solar monocristalina caracteriza-se por suas células fotovoltaicas de coloração preta com bordas arredondadas, em que cada célula é constituída por um cristal inteiro de silício.

Para tanto, parte de sua produção consiste no silício derretido, que recebe uma semente de monocristal de silício. Nesse processo, o silício é rotacionado e a semente é puxada para cima, orientando os demais átomos a se cristalizarem de forma homogênea. Por isso, o custo desse painel fotovoltaico é maior. Apesar disso, o uso dessa placa pode trazer grandes benefícios, como um retorno rápido do investimento.

Em contraste, a placa solar policristalina é uma placa de energia solar composta por vários cristais, isto é, diferentemente da placa monocristalina, a primeira não recebe um monocristal de silício, responsável pela aparência homogênea da célula. Logo, a placa policristalina é apenas resfriada e seus átomos de silício são cristalizados livremente. Isso faz com que sua produção seja mais simples que o da placa monocristalina e, portanto, mais econômica.

Além disso, a vida útil dos painéis monocristalinos é de 25 a 40 anos e, por outro lado, as policristalinas apresentam uma vida útil de 25 a 30 anos.

Eficiência e temperatura das placas solares monocristalinas e policristalinas

A eficiência energética de um painel indica o quanto ele é eficaz na conversão de luz solar em eletricidade. Enquanto a placa monocristalina apresenta uma eficiência de 15% a 20%, a placa policristalina chega em até 16%. Isso porque suas células de silício são menos homogêneas, o que diminui a oferta de espaço para os elétrons da placa moverem-se livremente.

Assim, a quantidade de quilowatts-horas produzidos pelas placas monocristalina e policristalina varia. A primeira produz mais eletricidade por metro quadrado em comparação à última. Isso significa que são necessários mais painéis solares policristalinos para gerar a mesma quantidade de energia elétrica produzida por painéis monocristalinos.

Outro fator importante é o coeficiente de temperatura de uma placa, que se refere ao quanto de eficiência ela apresentará em relação ao aumento de temperatura. Na placa monocristalina seu coeficiente é baixo, o que significa que ela possui uma alta resistência ao calor. A policristalina, por sua vez, apresenta um coeficiente de temperatura alto, diminuindo sua resistência.

Apesar disso, devido ao avanço da tecnologia, há painéis monocristalinos e policristalinos com o coeficiente de temperatura igualmente baixos.

No entanto, esses fatores não indicam necessariamente que as placas solares policristalinas são de qualidade inferior. Tudo depende da demanda energética, quantidade de espaço disponível, preferência de cor e poder econômico do cliente.

O que contém em um kit de energia solar?

Um kit fotovoltaico geralmente contém alguns componentes essenciais para a usina de energia solar, que são separados em três blocos: o bloco gerador, o bloco de condicionamento de potência e o bloco de armazenamento.

Bloco gerador: painel solar, cabos, estrutura de suporte.

Bloco de condicionamento de potência: inversor de energia solar e controladores de carga.

Bloco de armazenamento: baterias.

O gerador de energia solar é, por sua vez, uma das partes mais importantes do sistema.

Sistemas fotovoltaicos

Um sistema fotovoltaico aponta o modelo em que o kit de energia solar fotovoltaico deve seguir na sua instalação. Existem dois modelos, que se diferenciam pela conexão com a rede de distribuição de energia elétrica.

Off-grid

O sistema off-grid de energia solar, também chamado de sistema autônomo ou isolado, não é conectado à rede de distribuição de energia elétrica. Ele é usado para propósitos específicos e pequenos, como bombeamento de água e iluminação pública. Dessa maneira, a energia excedente gerada é armazenada em baterias e utilizada em momentos com pouca ou nenhuma incidência de luz solar.

On-grid

O sistema on-grid de energia solar, também chamado de grid-tie, compreende um sistema que precisa estar conectado à rede de distribuição de energia elétrica, tendo o inversor solar on-grid como principal diferencial. Dessa forma, o kit solar on-grid não dispõe de bateria para o armazenamento de eletricidade e o inversor fotovoltaico, ou inversor on-grid, tem a função de sincronizar com a rede pública.

Com essa função, toda energia solar on-grid excedente é mandada para a rede elétrica da distribuidora de energia, que são convertidos em créditos de energia. Assim, eles podem ser utilizados quando a incidência de luz solar não for suficiente para suprir a demanda.

Vantagens e desvantagens do uso de energia solar

O uso do sistema de energia fotovoltaica resulta em diversas vantagens para o consumidor e o meio ambiente. Os benefícios da energia solar para o consumidor envolvem a valorização do imóvel, independência energética, retorno do investimento e baixo custo de manutenção da usina solar fotovoltaica. Nessa perspectiva, destacam-se também as vantagens para o meio ambiente, pois sua fonte é renovável, inesgotável e limpa.

Por outro lado, a energia solar possui um alto custo de implantação e baixa eficiência (de 10% a 25%). Da mesma forma, é importante ressaltar os impactos ambientais causados pelos resíduos de silício e sua mineração, bem como a destinação final de painéis usados, que não possuem uma reciclagem de placas solares fotovoltaicas acessível.

O Sol pode ser considerado uma fonte de energia limpa?

O Sol, estrela central do Sistema Solar, pode ser considerado uma fonte de energia limpa, já que seu uso não libera resíduos prejudiciais ao meio ambiente diretamente, apesar de gerar resíduos das placas solares descartadas. Mas, então, a energia solar é renovável ou não renovável? Ela é considerada uma energia renovável, pois a fonte dos painéis da usina fotovoltaica, ou solar, não esgota.

O que diz a legislação?

A lei 14300/22 de energia solar foi feita para regular a geração de energia solar no Brasil, instituindo, também, o Marco Legal para a mini e microgeração dessa energia. Ela estabelece diretrizes para instalação, taxação, potência máxima e geração de energia compartilhada para energia solar residencial, usina solar e fazenda de energia solar.

Nela, é determinado que a Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel) seja responsável por oferecer um formulário-padrão para solicitação de mini e microgeração distribuída e todas as informações necessárias para a elaboração dos projetos ao consumidor.

Sancionada em 2022, a lei passou a taxar os créditos de energia, antes não taxados, para cobrir despesas da distribuidora com infraestrutura e investimentos. Além disso, ela criou o Programa de Energia Renovável Social (PERS), que tem como objetivo financiar a implantação de energia fotovoltaica e outras fontes renováveis para consumidores de baixa renda.

Para potência máxima, foi estabelecido um limite de até 3 MW para fontes não despacháveis (em que a energia não pode ser armazenada), e até 5 MW para fontes despacháveis (em que a energia pode ser acionada a qualquer momento, por ser armazenada).