Energia solar per a la llar: tipus i avantatges

Energia fotovoltaica o tèrmica? Comprèn tot sobre les diferències entre ells i troba el tipus més adequat per al teu cas

energia solar per a la llar

Imatge de Vivint Solar a Unsplash

El petroli i el carbó són fonts d'energia molt utilitzades, però molt contaminants. Així, buscant unir eficiència energètica i baix impacte al planeta, es busca cada cop més l'ús d'energies renovables. En aquest entorn, l'energia solar ha destacat i s'està explorant cada cop més, tant per a la generació en el sector empresarial com en sistemes residencials.

Què és l'energia solar?

L'energia solar és l'energia electromagnètica la font de la qual és el sol. Per aquest motiu, es considera una font d'energia sostenible i neta, que no produeix residus més enllà dels components del kit i també aporta beneficis ambientals pel que fa a la reducció d'emissions de gasos d'efecte hivernacle.

Es pot transformar en energia tèrmica o elèctrica i aplicar-se a diversos usos. Les dues principals maneres d'utilitzar l'energia solar són la generació d'electricitat i la calefacció solar d'aigua.

Per a la producció d'energia elèctrica s'utilitzen dos sistemes: l'heliotèrmic, en què la radiació es converteix primer en energia tèrmica i després en energia elèctrica (utilitzada principalment a les centrals elèctriques i, per tant, no es tractarà); i la fotovoltaica, en què la radiació solar es converteix directament en energia elèctrica. L'energia solar tèrmica, al seu torn, s'obté mitjançant la captació de la radiació electromagnètica, seguida de la seva transformació en calor, és a dir, en energia tèrmica. Amb això, proporciona calefacció d'aigua en sistemes residencials, d'edificis i comercials.

A continuació podeu trobar un resum de les característiques i diferències entre els dos principals tipus d'energia solar per a les llars: l'energia fotovoltaica i l'energia tèrmica.

Fotovoltaica

El concepte d'energia fotovoltaica és la generació d'energia elèctrica de manera no convencional, és a dir, a través de la radiació solar, sense haver de passar per la fase d'energia tèrmica.

Així com en l'heliotèrmic, en el sistema d'energia solar fotovoltaica hi ha diversos models de col·lectors (o plaques solars) que presenten major o menor eficiència energètica. Els més comuns són monocristal·lí, policristalí i pel·lícula fina.

Els components principals d'un sistema d'energia fotovoltaica són els panells, l'estructura de suport, els controladors de càrrega, els inversors i les bateries.

Cal recordar que els components utilitzats estan certificats per l'Institut Nacional de Metrologia, Qualitat i Tecnologia (Inmetro), que va implementar l'Ordenança núm. 357 l'any 2014, amb l'objectiu d'establir normes per als equips de generació Fotovoltaica.

El temps d'amortització és variable i depèn de la quantitat d'energia que requereixi la propietat. Malgrat això, l'avantatge del sistema domèstic està relacionat amb quant pot estalviar l'usuari: un cop arribat al temps d'amortització, ja no caldrà pagar la factura de l'energia.

Com funciona?

Els panells solars o panells són sistemes de microgeneració d'energia composts per cèl·lules fotovoltaiques. Un conjunt de panells formen un mòdul solar. Les cèl·lules fotovoltaiques estan fetes de materials semiconductors com el silici. Quan una cèl·lula de placa s'exposa a la llum i capta la seva energia, part dels electrons del material il·luminat absorbeixen fotons (partícules d'energia presents a la llum solar).

Els electrons lliures són transportats en flux pel semiconductor fins que són estirats per un camp elèctric, que es forma a la zona d'unió dels materials per una diferència de potencial elèctric existent entre aquests materials semiconductors. Els electrons lliures es treuen de la cèl·lula solar i es posen a disposició per ser utilitzats com a energia elèctrica.

A diferència del sistema heliotèrmic, el sistema fotovoltaic no requereix alta radiació solar per al seu funcionament. Tanmateix, la quantitat d'energia generada depèn de la densitat dels núvols, de manera que un nombre baix de núvols pot donar lloc a una major producció d'electricitat en comparació amb els dies de cel completament obert, a causa del fenomen de reflexió de la llum solar.

L'eficiència de conversió es mesura per la proporció de radiació solar incident a la superfície de la cèl·lula que es converteix en energia elèctrica. Actualment, les cèl·lules més eficients proporcionen al voltant del 25% d'eficiència.

Actualment, el govern està desenvolupant projectes de generació d'energia fotovoltaica per satisfer les demandes energètiques de les comunitats rurals i aïllades, segons el Ministeri de Medi Ambient. Aquests projectes se centren en àrees com:

  • Bombeig d'aigua per al subministrament domèstic;
  • Regadiu i piscicultura;
  • enllumenat públic;
  • Sistemes d'ús col·lectiu (electrificació d'escoles, llocs de salut i centres comunitaris);
  • Atenció a la llar.

També hi ha dos tipus diferents de sistemes fotovoltaics: els connectats a la xarxa (a la graella o empat de graella) o els aïllats de la xarxa (fora de xarxa o autònoms). Una de les principals diferències entre ells és la composició del kit, ja que el primer no disposa de dispositius d'emmagatzematge d'energia, és a dir, no requereix l'ús de la bateria i el controlador de càrrega. Una altra diferència important entre ells és que el primer s'ha de connectar a la xarxa de distribució elèctrica convencional, mentre que el segon es pot instal·lar en regions més remotes.

Per als sistemes connectats a la xarxa, la Llei 10.438/02 preveu beneficis econòmics en forma de crèdits energètics a aquells que produeixen, a casa seva, més energia de la que demanen, és a dir, un estalvi immediat en els diners que estarien relacionats amb el pagament. de la factura elèctrica dels mesos en què la residència genera menys energia de la que necessita.

Malauradament, encara hi ha pocs incentius i línies de finançament per a aquest tipus d'energia al Brasil, encara de difícil accés i amb poca aplicabilitat. Es preveu que, amb el creixement del consum de sistemes d'energia fotovoltaica, sorgeixin incentius més aplicables i accessibles per a l'habitatge comuna.

Explotació tèrmica

Una altra manera d'aprofitar la radiació solar és la calefacció tèrmica. La calefacció tèrmica es pot fer mitjançant un procés d'absorció de la llum solar per part dels col·lectors, que normalment s'instal·len a les cobertes d'edificis, condominis i habitatges.

Com que la incidència de la radiació solar a la superfície terrestre és baixa, cal instal·lar uns quants metres quadrats de col·lectors. Cada model de col·lector (que pot ser de planta oberta, tancat o tubular al buit) té una eficiència energètica característica, i pot escalfar aigua a temperatures específiques. Per tant, sempre hi ha un model més adequat, en funció de l'ús previst de l'aigua calenta (que pot ser per a banys, piscines, calefacció, entre d'altres).

Segons l'Agència Nacional d'Energia Elèctrica (Aneel), per fer front al subministrament d'aigua calenta en una casa de tres o quatre habitants es necessiten 4 m² de col·lectors. Tot i que la demanda d'aquesta tecnologia és predominantment residencial, també hi ha interès del sector comercial, com ara edificis públics, hospitals, restaurants, hotels i altres empreses.

El temps d'amortització de la inversió en energia solar tèrmica tendeix a variar, normalment en un interval d'entre 18 i 36 mesos. La vida útil d'un escalfador solar s'estima en uns 240 mesos, el que fa que el sistema sigui molt avantatjós i econòmic.

Com funciona?

El principi de funcionament de l'ús tèrmic és senzill: la superfície del panell té aletes de coure o alumini, comunament pintades d'un color fosc per a una major absorció de la radiació solar. Així, aquestes aletes capten la radiació solar i la transformen en calor. La calor és absorbida pel fluid present a l'interior dels panells (normalment aigua), que després es transporta per bombeig a través de canonades aïllades, fins que arriba al dipòsit d'aigua calenta (dipòsit tèrmic o caldera).

El dipòsit d'aigua calenta està fet de material aïllant, que evita que l'aigua es refredi i permet subministrar-la a una temperatura agradable fins i tot en períodes sense sol.

Quins són els avantatges i els contres de l'energia solar?

L'energia solar es considera una font d'energia renovable i inesgotable. A diferència dels combustibles fòssils, el procés de generació d'electricitat a partir de l'energia solar no emet diòxid de sofre (SO2), òxids de nitrogen (NOx) i diòxid de carboni (CO2), tots gasos contaminants amb efectes nocius per a la salut humana i que contribueixen a l'escalfament global.

L'energia solar també és avantatjosa en comparació amb altres fonts renovables, com la hidràulica, ja que requereix àrees menys extenses. A més, l'energia solar té una instal·lació ràpida i ràpida i un sistema completament silenciós.

El foment de l'energia solar al Brasil es justifica pel potencial del país, que té grans àrees amb radiació solar incident i es troba prop de l'equador. D'acord amb Consell d'Edificació Verda (GBC Brasil), un altre avantatge de la instal·lació d'energia solar és la valoració immobiliària (les propietats sostenibles s'aprecien fins a un 30%).

En el cas de l'energia fotovoltaica, l'inconvenient més esmentat és la seva implantació, que encara és relativament cara. A més del cost, també hi ha la baixa eficiència del procés, que oscil·la entre el 15% i el 25%. No obstant això, un altre punt extremadament important a tenir en compte en la cadena de producció del sistema fotovoltaic és l'impacte social i ambiental provocat per la matèria primera més utilitzada en la fabricació de cèl·lules fotovoltaiques, el silici.

La mineria de silici, com qualsevol altra activitat minera, té impactes sobre el sòl i les aigües subterrànies de la zona d'extracció. A més, és fonamental que es donin bones condicions laborals als treballadors, per tal d'evitar accidents laborals i el desenvolupament de malalties. L'Agència Internacional per a la Recerca del Càncer (IARC) assenyala que la sílice cristal·lina és cancerígena i pot causar càncer de pulmó quan s'inhala de manera crònica.

L'informe del Ministeri de Ciència i Tecnologia assenyala altres dos punts importants relacionats amb el sistema fotovoltaic: l'eliminació dels panells s'ha d'eliminar correctament, ja que presenten una toxicitat potencial; i el reciclatge de plaques fotovoltaiques no ha arribat a un nivell satisfactori fins ara.

Un altre punt important és que, malgrat que Brasil és un gran productor de silici metàl·lic, la tecnologia per a la purificació de silici a nivell solar encara es troba en fase de desenvolupament. Per tant, encara que sigui renovable i no emeti gasos, l'energia solar encara s'enfronta a obstacles tecnològics i econòmics. Tot i ser prometedora, l'energia solar esdevindrà viable econòmicament, amb una reducció de preu només amb la col·laboració entre el sector públic i el privat, i amb la inversió en recerca per millorar les tecnologies que engloben tot el procés productiu.