Sistemas de energia solar 101

Foto: FAFCO

A energia solar pode ser usada para fazer todo tipo de trabalho em casa, desde fornecer eletricidade para luzes e aparelhos até aquecer uma piscina, spa, chuveiro ou quarto. Mas quão bem um sistema solar funciona para você dependerá de dezenas de fatores, incluindo onde você mora, sua exposição ao sol, sua taxa elétrica, o que você paga pelo combustível de aquecimento, seu orçamento e seu compromisso de desenhar a energia do sol, em vez disso do que seus fornecedores atuais.

O coração de qualquer sistema solar ativo, independentemente de estar fornecendo eletricidade ou calor, é o coletor (às vezes chamado de painel ou módulo). Os sistemas passivos dependem de forças naturais para operar, como o movimento do calor do frio ao quente e o fato de que os fluidos quentes aumentam. Por outro lado, um sistema ativo requer outros equipamentos, como sopradores, bombas e inversores, para usar a energia que você captura do sol.

Tipos comuns de colecionadores
Existem essencialmente dois tipos de coletores solares, elétricos (aqueles que conversam os raios do sol em eletricidade) e térmicos (aqueles que o convertem para aquecer). Ambos são normalmente encontrados em telhados, embora as matrizes possam ser montadas no solo ou no poste também.

Painéis elétricos solares (Às vezes chamado de módulos fotovoltaicos ou fotovoltaicos) são tipicamente compostos de bolachas de silicone do tamanho de células solares, conectadas e montadas em um painel ou módulo. Eles costumam ter um elenco azul ou verde, mas podem ser pretos também. Os tipos mais comuns de coletores de energia solar residencial são:

• Módulos fotovoltaicos cristalinoscompreende a grande maioria dos colecionadores elétricos solares no mercado. Eles são feitos cortando os lingotes de cristal de silício artesanal, ou pães, em bolachas, cada uma carregando um elétron positivo e negativo. As bolachas são conectadas para formar módulos e módulos são conectados para formar matrizes. Quando as bolachas são atingidas pela luz solar, uma corrente elétrica corre dos contatos frontais para os contatos traseiros, distribuindo a carga do módulo para o módulo.

• Módulos e laminados de filme finosão feitos depositando vários materiais semi-condutores em camadas muito finas em vários substratos, incluindo vidro e backings flexíveis. Eles também produzem eletricidade. Se o material semi-condutor for protegido por vidro, os coletores solares de filmão fino serão chamados de módulos. Quando o material semi-condutor tem uma cobertura protetora flexível, eles são chamados de laminados.

Os módulos e laminados de filme fino representam uma pequena fração das vendas totais de módulos solares, no entanto, em parte devido ao fato de que eles exigem até quatro vezes mais espaço no telhado para produzir a mesma saída KW-HR/YR. A aplicação residencial que atraiu o maior interesse para o PV de filme fino está em telhados de metal em forma de barra (entre as costuras verticais) e como telhas solares.

Coletores térmicos solares são usados ​​para aplicações de aquecimento, geralmente são mais volumosos e afastam -se um pouco mais. Existem muitas exceções, embora. Alguns coletores térmicos parecem caixas grandes e planas ou têm tanques cilíndricos presos a eles. Outros consistem em uma série de tubos de vidro grandes. Os tipos mais comuns de coletores térmicos solares incluem:

• Colecionadores térmicos de placa plana, Projetado para aquecimento, são tipicamente gabinetes retangulares de 4 "- a 5". Dentro do gabinete há uma folha de absorvedor enegrecida com passagens integrais através da qual um líquido flui para afastar o calor do sol. O líquido aquecido pode então ser usado para água doméstica ou para aquecimento espacial. A tubulação viaja pelo gabinete do coletor, para que possa ser conectado a colecionadores adicionais, bem como à alimentação de suprimento e devolução. O líquido que circula através do coletor é geralmente água ou anticongelante (glicol), ou uma combinação dos dois.

• Colecionadores de tubos evacuados, Um tipo mais novo de colecionador térmico é feito de uma fileira de tubos evacuados, cada um com sua própria placa de absorvedor e tubulação. O líquido remove o calor da placa de absorvedor, assim como acontece com um coletor térmico convencional. O uso de coletores de tubos evacuados aumentou nos últimos anos, mas eles ainda representam uma pequena porcentagem do mercado de hoje.

• coletores térmicos não vidrados são normalmente extrudados a partir de um polímero preto e incluem uma série de tubos através dos quais o líquido a ser aquecido pode ser bombeado. Os coletores térmicos não vibrados são adequados para aplicações de baixa temperatura, como as usadas para aquecer piscinas e spas.

• Colecionadores de ar quente tendem a ser maiores que os colecionadores que aquecem líquido, às vezes cobrindo uma parede externa inteira de um edifício. Consequentemente, eles são mais frequentemente usados ​​em aplicações comerciais. Alguns colecionadores de ar quente, também chamados de colecionadores 'resfriados a ar', são envidraçados. Esses colecionadores são usados ​​para aquecimento espacial. Não há muito que possa dar errado com eles, porque congelamento e superaquecimento não são problemas.

Como funcionam os sistemas solares
Os coletores elétricos solares convertem radiação solar diretamente à eletricidade, que pode ser usada imediatamente, armazenada em baterias ou enviada para a grade elétrica. Neste último caso, o proprietário recebe crédito pelo que é produzido, diminuindo assim sua conta elétrica. Na verdade, a empresa de serviços públicos serve como armazenamento para eletricidade produzida durante os períodos do dia em que você não precisa. A grade também está lá como um backup para períodos nublados, quando você não está produzindo muita eletricidade solar.

Os coletores térmicos convertem energia solar em calor. A radiação atinge a placa do absorvedor e o calor é desencadeado por líquido ou ar. Devem ser feitas disposições para lidar com o superaquecimento de sistemas refrigerados a líquidos, quando não há demanda por calor. Se a água for usada, as provisões para congelamento devem ser feitas. O calor pode ser usado imediatamente ou armazenado para uso posterior. Nos sistemas solares de aquecimento de água quente, um tanque armazena a água quente. No caso de piscinas, a piscina atua como o tanque de armazenamento.

No aquecimento do espaço solar, o calor pode ser armazenado em grandes tanques de água ou em algum tipo de alvenaria, incluindo caixas cheias de pedra. O ar aquecido pode ser distribuído a vários quartos por dutos ou tubos da mesma maneira que os sistemas de aquecimento convencionais.

Melhor retorno do investimento
Vários incentivos federais e estaduais podem estar disponíveis para os proprietários que desejam instalar um sistema solar. Você pode descobrir o que está disponível em sua área, indo ao banco de dados de incentivos estatais para renováveis ​​e eficiência (DSIRE).

Em geral, as aplicações domésticas de aquecimento de água quente e piscina de piscina têm os retornos mais curtos (5 a 7 anos) e exigem os menores investimentos (US $ 3.000 a US $ 10.000 antes dos incentivos). As instalações custam menos em climas, onde as temperaturas congeladas não são um problema. Instalações solares de eletricidade que satisfaziam uma parte significativa de suas necessidades elétricas requer investimentos muito maiores, embora os custos de componentes tenham caído nos últimos anos. Se feito durante a construção, os custos são significativamente mais baixos.

Programas de leasing, se disponíveis em sua área, também reduzem drasticamente o custo de instalação de um sistema. O aquecimento do espaço solar também requer um grande investimento, a menos que você simplesmente queira aquecer um ou dois quartos no lado sul de sua casa.

Independentemente do tipo de sistema solar que você está pensando, comece a conservar energia agora. Custa muito menos para desligar as luzes, tomar chuveiros mais curtos e isolar o sótão e as paredes do que para instalar uma variedade de colecionadores solares!

Considerando solar para sua casa? Encontre um empreiteiro profissional em sua área, aqui.

Nota do autor: Além de ser um colaborador frequente de Bobvila.com, Joe Provey é co-autor, com Everett M. Barber, de converter sua casa em energia solar (The Taunton Press, 2010)