Glauco Diniz Duarte – como funciona energia fotovoltaica residencial

Energia Solar Residencial é a aplicação da tecnologia fotovoltaica para a geração de energia solar para residência. Resumidamente, painéis solares que captam a luz do sol são instalados nos telhados das casas e a partir daí permitem uma economia de até 95% na conta de luz.

A energia solar está em alta nas últimas décadas e, apesar das grandes usinas solares fotovoltaicas estarem sempre aparecendo nas mídias, o que mais vem crescendo em número são os projetos de energia solar residencial conectados à rede para geração distribuída.

Esses projetos de energia solar, geralmente instalados nos telhados das casas, são os pequenos geradores de energia elétrica que funcionam movidos por energia solar e que permitem ao consumidor residencial gerar toda, ou uma parte, da energia elétrica consumida em seu imóvel.

Com a energia produzida através de um desses geradores, o consumidor residencial consegue economizar até 95% em sua conta de luz, resultado do sistema de compensação de energia elétrica vigente dentro do segmento distribuído e motivo pelo o qual esses geradores se espalham pelo país.

Gerador de Energia Solar Residencial

Um gerador de energia solar residencial é o conjunto de equipamentos que permite aos moradores de uma casa gerar a própria energia elétrica em suas residências através da luz do sol.

Esses geradores, melhor conhecidos como sistemas fotovoltaicos, funcionam por meio de dois principais componentes; os módulos fotovoltaicos (popularmente conhecidos como placas solares ou painéis solares) e o inversor interativo.

Um sistema fotovoltaico pode ser de dois tipos, dependendo da sua instalação e funcionamento: sistemas fotovoltaicos On-Grid (conectados à rede elétrica) e sistemas fotovoltaicos Off-Grid (isolados da rede elétrica).

A grande maioria dos sistemas instalados no Brasil são do tipo On-Grid, em razão da regulamentação vigente no país que torna este tipo de sistema mais viável economicamente, e por isso será o tipo abordado neste artigo.

Cada módulo gera uma quantidade de energia e, para conseguir suprir o consumo total de uma residência, é necessário agrupar um certo número deles, ao qual se dá o nome de painel solar.

Painel Solar Residencial

Um painel solar residencial, então, nada mais é do que o agrupado de vários módulos fotovoltaicos (placas solares) que, por necessitarem estar dispostos sob a luz do sol, costumam ser fixados sobre os telhados das casas.

Como cada pessoa apresenta um consumo específico de energia, a quantidade de placas solares que cada um precisará para suprir o consumo de sua residência também costuma variar.

Uma dúvida muito comum que ouvimos é: “Quantos painéis solares preciso para minha residência?“

Por necessitarem estar expostos à luz do sol e, por consequência, as mais diversas intempéries, os módulos solares são fabricados para resistirem à essas, contando com vários sistemas de proteção e segurança.

Placas de Energia Solar Residencial

Existem vários modelos disponíveis de placas de energia solar residencial, cada um podendo variar desde o tamanho e peso, até a quantidade e tipo de células fotovoltaicas do qual é composto.

Essas células são extremamente frágeis e, por isso, uma placa de energia solar é fabricada pela composição de diversas camadas de segurança que protegem e garantem o funcionamento delas.

Um módulo fotovoltaico é composto da seguinte forma:

Vimos que os módulos, junto com o inversor interativo, são os principais componentes do sistema fotovoltaico, porém, outros equipamentos também compõem o que chamamos de kit de energia solar.

Kit Painel Solar Residencial

Um kit solar é o conjunto de equipamentos necessários para se captar a luz do sol, convertê-la em energia elétrica e direcioná-la para um uso específico.

No caso da energia solar residencial, um kit solar, que poderíamos chamar de kit painel solar residencial, é o aglomerado de equipamentos, dispositivos, cabos e todos os demais componentes de um sistema fotovoltaico para residência.

Um kit de energia solar fotovoltaica deverá conter um ou mais dos equipamentos listados abaixo:

• Painel Solar Fotovoltaico: é o conjunto de módulos fotovoltaicos (visto que mais de um deles são geralmente necessários para gerar a energia suficiente) que ficam expostos sob, e captam, a luz do sol, convertendo esta através de suas células fotovoltaicas. Os módulos a venda no mercado são compostos de 60 ou 72 células cada.

• Inversor Solar Fotovoltaico Interativo: é o “cérebro” de um sistema fotovoltaico residencial e considerado o seu principal equipamento, pois converte a energia gerada pelas placas no tipo de energia que consumimos em nossas tomadas (de corrente contínua para corrente alternada) e também responde por alocar a energia não consumida na hora, que pode ser direcionada para a rede elétrica (no caso dos sistemas conectados / On-Grid) ou para o banco de baterias (sistemas isolados / Off-Grid).

• Caixa de Junção / String box: conjunto de componentes para proteção dos módulos contra surtos de redes e demais danos elétricos, como também a chave de acesso para desligamento do sistema no caso de reparo.

• Estruturas de suporte e ancoragem: são os trilhos e demais componentes necessários para fixas os módulos sobre o telhado, ou, caso forem ficar sobre o solo, as estruturas de suporte com a altura adequada.

• Cabeamento: todo o conjunto de cabos e conectores para fazer a ligação elétrica entre os equipamentos do kit de energia solar fotovoltaica.

• Banco de baterias: como os sistemas só geram energia durante o dia, essas baterias são abastecidas durante as horas de sol e, a noite, quando o sistema não tem geração, elas suprem o consumo.

• Controlador de carga: equipamento que gerencia o carregamento das baterias, alimentando estas da melhor forma e evitando desperdícios e sobrecargas.

Como Instalar Painel Solar Residencial

Como é possível perceber, para gerar energia solar residencial não bastam apenas as placas e inversor, mas sim vários outros componentes que, integrados, garantem uma produção segura e uma geração de energia solar eficiente.

Por esse motivo, a instalação de um gerador de energia solar residencial (sistema fotovoltaico) deve ser feita por profissionais devidamente capacitados para essa prática, evitando o risco de acidentes possivelmente fatais.

O primeiro passo para você que deseja gerar energia em sua casa é procurar uma empresa especializada em energia solar fotovoltaica, a qual contará com equipe técnica especializada para o dimensionamento e instalação do seu sistema.

Inversor Solar

De nada adianta ter placas solares instaladas no telhado de sua casa se a energia elétrica gerada por elas não puder ser aproveitada, certo?

Pois é esse o motivo do inversor fotovoltaico ser tão importante dentro de um sistema  fotovoltaico residencial, sendo ele o responsável por adaptar essa energia gerada pelo painel para que ela possa ser utilizada pelos equipamentos eletrônicos.

Além dessa função, o inversor ainda possui o importante papel de controlar toda a energia gerada, alimentando o quadro central quando há consumo na casa ou injetando a energia na rede elétrica caso o consumo seja inexistente.

Todas essas etapas percorridas pela energia gerada pelo sistema compõem o passo a passo de como funciona a energia solar para residências.

Energia Solar Residencial Como Funciona?

O funcionamento básico de um sistema de energia solar residencial, ou gerador fotovoltaico, é exatamente igual ao funcionamento de uma grande usina solar.

O painel solar (arranjo fotovoltaico) recebe a radiação do sol e, através do processo chamado de efeito fotovoltaico – processo em que uma célula fotovoltaica converte a luz solar em eletricidade – geram energia elétrica em corrente contínua.

O conjunto das placas solares alimenta os inversores interativos à rede (grid-tied interactive inverters) que transformam a corrente contínua em corrente alternada, e gerenciam a injeção de potência elétrica na rede pública de distribuição de energia elétrica, que é a rede das distribuidoras.

Uma residência, por mais energia que consuma, não precisa de milhares de placas solares e de inversores interativos de altíssima potência.

Sabendo-se a média de consumo de energia elétrica, é possível estimar o tamanho do arranjo fotovoltaico (conjunto de placas solares), que pode chegar de 6 a 100 módulos (placas solares).

Confira no vídeo abaixo Como Funciona a Energia Solar:

 

Projeto de Energia Solar Residencial

Como saber, então, quantas placas serão necessárias para alimentar eletricamente uma residência?

Esse um dos pontos estudados pela equipe técnica de uma empresa de energia solar na hora de dimensionar um projeto de energia solar residencial.

Para isso, eles analisam fatores como níveis de radiação solar local, direção e inclinação do telhado, possíveis sombreamentos e todas as outras variantes que permitem calcular, com exatidão, a quantidade de módulos que poderão suprir o consumo da residência do cliente.

O dimensionamento do projeto de energia solar residencial é necessário para que se possa precificar o custo final do sistema.

Características de um projeto de Energia Solar Residencial

A principal característica de um projeto de energia solar residencial no Brasil é ser projetado para gerar energia elétrica em quantidade não maior que o total de energia consumida pelo seu beneficiário.

Quando o benefício é aplicado somente à uma edificação, geralmente a sua residência, o projetista dimensiona o gerador solar baseando-se na média de consumo de energia elétrica ao longo de um ano.

Outra vantagem da energia solar é a sua instalação elétrica, que é muito mais simples que a de uma usina solar de grande porte.

A instalação (elétrica e mecânica), de certa forma, é similar à instalação de um equipamento condicionador de ar, o amado e odiado ar-condicionado, porém é extremamente fundamental a contratação de uma empresa que domine esse processo com excelência, para evitar qualquer tipo de problema.

Uma parte do sistema fica do lado de fora da residência: os módulos fotovoltaicos que ficam, geralmente, no telhado da edificação.

No interior da residência, há um dispositivo de controle e condicionamento: o inversor, que costuma ser instalado em local abrigado (como na garagem, por exemplo).

Há também um circuito elétrico que liga o equipamento (inversor) ao quadro geral de distribuição.

Confira abaixo um esquema de funcionamento do sistema de Energia Solar Fotovoltaica:

Energia Solar Residencial: Esquema de funcionamento

 

Usinas particulares de geração distribuída

Quando a Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) regulamentou a possibilidade de autoprodução de energia elétrica pelos consumidores, através da Resolução Normativa 482 de 17 de Abril de 2012 (RN-482/2012), ela também definiu três tamanhos de usinas particulares de geração distribuída.

Os limites de potência estabelecidos originalmente para cada uma delas, no entanto, foram modificados posteriormente através das alterações trazidas pelas Resolução Normativa Nº 687, de 24 de novembro de 2015, como vemos abaixo:

1 – Microgeração

São unidades geradoras com potência máxima de até 75 kW . Na primeira versão da RN-482/2012 o valor máximo era de 100 kW mas, devido aos limites de potência padronizados pelas distribuidoras, esse limite foi diminuído pela RN-687/2015.

A maioria das residências que possuem um sistema solar instalado estão inseridas nessa categoria.

2 – Minigeração

São unidades geradoras com potência superior a 75 kW até o limite máximo de 5.000 kW (5 Megawatts).

Originalmente o limite era de 1.000 kW, mas foi ampliado pensando-se em grandes empresas que poderiam se beneficiar de gerador de maior porte.

3 – Usina

São as plantas de geração com potência superior a 5.000 kW e já se enquadram no âmbito das usinas centrais de geração de eletricidade e não entram no sistema de compensação de créditos de energia elétrica instituído pela ANEEL com a RN-482/2012.

 

Instalação de um sistema solar fotovoltaico

A instalação de um sistema solar fotovoltaico de pequeno porte demora somente alguns dias. Se for muito pequeno, pode demorar até mesmo algumas horas.

O que mais demora é o processo de compra, em que o futuro proprietário (você) avalia os benefícios de ter um sistema solar fotovoltaico e escolhe quem vai lhe prestar o serviço de projeto e instalação.

Energia Solar Residencial: Rápida instalação é um dos muitos benefícios da tecnologia

Energia Solar Residencial Vale a Pena?

Vimos então que um gerador de energia solar para residência (ou sistema fotovoltaico de energia solar residencial) permite gerar toda a energia elétrica consumida em uma casa.

Mas, será que é realmente vantajoso produzir a própria energia ao invés de continuar consumindo ela da rede elétrica? A resposta certeira é: Sim!

Segundo os dados do Ministério de Minas e Energia (MME), desde 2012, ano em que a regulamentação da geração distribuída entrou em vigor, a constante inflação energética fez com a conta de luz acumulasse uma alta de 499%.

Isso, por si só, já é motivo suficiente que prova que a energia solar residencial vale a pena, ou de qualquer outro tipo de consumidor, seja comercial, rural ou industrial.

E a razão é que o consumidor que instala um sistema fotovoltaico em sua casa fica imune a esses aumentos na conta de luz, pois toda a energia consumida passa a vir do seu telhado.

Assim, não importa se as secas estão castigando os reservatórios das hidrelétricas ou se a má gestão do governo causa aumentos nas tarifas energéticas, pois elas deixam de impactar a conta de luz de quem gera a sua energia.

Além disso, vários outros motivos fazem da energia solar uma ótima opção, veja 6 deles abaixo:

Rápido Retorno do Investimento

A aquisição de um gerador de energia solar residencial é um investimento, pois traz um retorno financeiro ao seu proprietário ao longo dos anos na forma da economia gerada na conta de luz.

Por isso, estimar o prazo desse retorno se torna fundamental para analisar a viabilidade do investimento. No caso do gerador residencial este fica, em média, entre 5 e 6 anos, o que é bem atrativo quando comparado a sua vida útil.

Longa Vida Útil da Tecnologia

Os principais componentes do sistema fotovoltaico possuem uma longa vida útil que tornam a sua aquisição um investimento seguro, viável e de longa validade.

Enquanto as placas (módulos fotovoltaicos) são fabricados com garantia de, no mínimo, 25 anos, a 80% de sua eficiência, o inversor possui vida útil de 15 anos, que pode ser ainda maior caso receba as manutenções periódicas.

Pouca Manutenção

Ao contrário de um gerador mecânico que, por conta do atrito de suas peças, sofre um desgaste natural que exige sua manutenção constante, o sistema solar gera energia através de um processo fotoquímico.

Assim, um sistema demanda muita pouca manutenção durante toda a sua vida útil, sendo a limpeza da superfície dos módulos a mais frequente (muita vezes sendo feita pela própria água da chuva), fora uma manutenção anual da parte elétrica do sistema.

Geração silenciosa

Outra vantagem desse processo fotoquímico é que ele é totalmente silencioso, ou seja, você pode ter toda a energia gerada em sua casa pelo sistema sem qualquer distúrbio aos seus momentos de lazer e descanso.

Geração Resistente

Além de silenciosos, esses geradores também são resistentes, sendo fabricados e instalados com todas as medidas de proteção e segurança que garantem resistência as intempéries do clima.

Força dos ventos, calor excessivo, chuvas de granizo, descargas elétricas….todas essas são suportadas pelas placas, desde que instaladas corretamente e por equipe técnica qualificada.

Rápida Instalação

Uma equipe qualificada também resultará em outra vantagem da tecnologia; a sua rápida montagem e instalação.

Embora o tempo de serviço esteja vinculado ao tamanho do sistema, para uma instalação residencial este prazo nunca leva mais que alguns dias.

Benefícios de um sistema de Energia Solar Residencial

Embora a geração de energia pela solar seja vantajosa para todos os tipos de cliente, quem mais se beneficia da utilização de um sistema fotovoltaico é o consumidor residencial, que paga os maiores valores na energia elétrica que recebe da distribuidora.

Quanto maior o custo do quilowatt-hora (kWh) pago pelo consumidor, mais vantagem ele terá em gerar a sua própria energia.

Quem mora em localidades com altos índices de radiação solar é ainda mais beneficiado, pois o gerador solar irá produzir mais energia e, consequentemente, mais “crédito energético”.

O Crédito Energético

Assim como uma grande usina solar, um gerador, ou sistema de energia solar residencial, só gera potência (e energia elétrica) durante o dia.

Enquanto o inversor interativo injeta potência elétrica vinda das placas solares na rede da residência, os equipamentos elétricos consomem essa energia e não “puxam” corrente elétrica da rede pública.

Caso algum equipamento necessite de mais energia do que o gerador solar fotovoltaico está gerando no momento, a corrente elétrica que falta fluirá naturalmente vinda da rede, passando pelo medidor de energia elétrica, que é o relógio de luz, e será computada como consumo.

Caso o gerador solar fotovoltaico esteja gerando mais potência elétrica do que os equipamentos consumidores de eletricidade instalados na residência consigam consumir, a corrente elétrica excedente fluirá naturalmente em direção à rede pública, passando pelo medidor de energia elétrica e será computada como energia ativa injetada.

À noite, como não há geração de energia elétrica pelo gerador solar fotovoltaico, toda a energia consumida vem da rede.

Ao fim do mês, quando o leiturista da distribuidora faz a medição, ele anota dois valores: o valor da energia elétrica consumida (kWh-03), e o valor da energia elétrica injetada (kWh-103).

A distribuidora, então, transforma o valor dessa energia injetada em créditos energéticos, que o proprietário do gerador solar fotovoltaico pode utilizar para abater os valores de energia consumida.

Na verdade esse abatimento é feito automaticamente na conta de luz da edificação em que o gerador solar fotovoltaico foi instalado e, se sobrarem créditos, esses poderão ser utilizados em outras unidades consumidoras que estejam registradas para a mesma pessoa (física ou jurídica).

Em sua resolução normativa 687, a Aneel também criou 3 novas modalidades de geração, todas baseadas nesses créditos energéticos, que são:

Empreendimento com Múltiplas Unidades Consumidoras

Essa modalidade permite que moradores de um condomínio residencial, por exemplo, se unem para a instalação de um gerador solar central, que irá suprir a energia consumida pelas áreas comuns do condomínio.

O excedente, então, será injetado na rede elétrica e convertido nos créditos energéticos, que serão compartilhados pelos moradores participantes do rateio por meio acordo prévio e proporcionalmente à cota de cada um no sistema, ou seja, quanto cada um investiu.

Geração Compartilhada

Na geração compartilhada, consumidores residenciais, e também comerciais, podem se unir através de cooperativas ou consórcios para a instalação de um sistema solar fotovoltaico e futuro compartilhamento dos créditos gerados para abatimento do consumo de suas propriedades.

Para isso, a unidade consumidora de cada participante, assim como o gerador, deverá estar localizado dentro da área de concessão da mesma distribuidora, com este último ficando cadastrado também como unidade consumidora.

Autoconsumo Remoto

Por fim, esta modalidade permite que um consumidor residencial instale um sistema gerador em local diferente da sua casa, como um terreno ou casa de praia, por exemplo, e utilize os créditos gerados para abater do consumo de sua residência.

Assim como na geração compartilhada, ambas propriedades precisam estar localizadas dentro da área de concessão da mesma distribuidora.

No caso de um consumidor localizado no interior do estado de São Paulo, por exemplo, que mora e deseja utilizar energia solar em Rio Preto, mas que não tem espaço nessa propriedade, pode instalar o sistema em um terreno ou outro imóvel seu, localizado dentro da região atendida pela distribuidora (a CPFL Paulista, no caso) e usar os créditos lá gerados para abater do seu consumo em Rio Preto.

Casa com Energia Solar: Benefícios Imediatos e Posteriores

Se você planeja instalar mais um aparelho de ar-condicionado, ou mesmo adquirir um carro elétrico futuramente, a instalação de um sistema solar fotovoltaico dá ao teu imóvel o benefício imediato da economia de energia que seria comprada da distribuidora.

Além disso, você estará, de certa forma, protegido dos severos aumentos do custo da energia elétrica por toda a vida-útil do seu gerador solar; o que pode ser mais de trinta anos.

Os custos atuais da energia elétrica e os altos índices de radiação solar que temos em todo o Brasil fazem com que o tempo de retorno do investimento seja mais rápido do que era na “época de ouro” da energia solar na Europa (entre os anos de 1999 e 2011), mesmo com os grandes incentivos financeiros que os europeus tinham (o que não tinham/tem é sol).

Muitos estados têm adotado medidas de incentivo à adoção da tecnologia solar fotovoltaica, através de isenção de impostos para a energia gerada, além de municípios que fazem sua parte promovendo redução de IPTU para quem tem energia solar fotovoltaica instalada no imóvel.

E, quanto mais tempo você que pode ter um gerador solar fotovoltaico leva para instalá-lo em sua residência, mais dinheiro você perde para a distribuidora, que é menos dinheiro pra fazer o que você deseja.

Energia Solar Residencial: Utilização em Condomínios e suprimento de energia de uma Casa

A energia fotovoltaica é capaz de reduzir o consumo dos elevadores do meu condomínio?

A geração de energia é suficiente para suprir toda uma casa ou só parte dela?

Uma casa com 3 aparelhos de ar condicionado pode fazer uso de um Sistema Fotovoltaico?

Confira a resposta para todas essas perguntas através do vídeo abaixo, apresentado por Ronilson Di Souza:

Energia Solar Residencial Quanto Custa

Precificar um sistema fotovoltaico não é simples e faz parte das etapas de um projeto de energia solar residencial, feito pela empresa prestadora de serviços após o contato do cliente.

Isso porque, como vimos, cada consumidor apresenta um consumo de energia e, portanto, irá demandar um tamanho de sistema diferente, o qual também estará atrelado a fatores de geração que divergem de local para local.

Kit Energia Solar Residencial Preço

Como vimos também nesse artigo, o kit de energia solar residencial é composto de diversos equipamentos e componentes.

A quantidade de cada um deles irá impactar no valor final do kit, porém, na maioria dos casos são os módulos fotovoltaicos que irão apresentar uma diferença na quantidade, uma vez que os inversores possuem valores de potência que comportam certas quantidades de placas.

Por exemplo, um inversor de 5 quilowatt (kW) pode suportar uma potência geral do painel solar entre 4,5 kW até 5,5 kW.

Instalação de Energia Solar Residencial Preço

O tamanho do sistema fotovoltaico também irá impactar o preço do seu serviço de instalação, uma vez que pode demandar uma equipe maior.

A distância da empresa instaladora para o local de instalação é outro fator que influencia no preço final do projeto, assim como, claro, o valor praticado por cada empresa no mercado.

Valores estimados de um sistema solar residencial

Tomando como base o consumo elétrico de equipamentos básicos para qualquer residência, como geladeira, ar-condicionado e máquina de lavar, chegamos aos valores médios abaixo para uma casa de pequeno, médio e grande porte:

Os valores acima foram calculados com base no custo médio nacional do watt de energia solar, computados em junho de 2017 pela empresa de pesquisa Greener e divulgados em seu relatório “Análise do Mercado Fotovoltaico de Geração Distribuída – 2º Semestre de 2017”.

Através de ferramentas exclusivas, no entanto, é possível estimar com grande precisão, e no mesmo instante, o valor de um gerador de energia solar residencial.

Um deles é a calculadora solar oferecida na página da Blue Sol Energia Solar, que dimensiona e precifica em segundos o seu sistema, mediante o fornecimento de algumas poucas informações.

Além da quantidade de módulos, a calculadora estima a geração mensal média do sistema, o payback do sistema (retorno do investimento) e ainda a economia que você poderá obter com o gerador.