Modo de funcionamento

Painéis Fotovoltaicos

            Os Painés fotovoltaicos são sistemas capazes de converter a energia solar em energia eléctrica.

            Os materiais utilizados na construção de painéis fotovoltaicos são o silício cristalino ou o arsenieto de gálio. Por ser mais economicamente rentável, o material mais comum é o silício, embora o arsenieto de gálio proporcione taxas de rendimento superiores ao silício. Estes materiais são semicondutores, ou seja, têm propriedades intermédias entre um material condutor e isolador.

            Referindo-nos ao funcionamento dos painéis fotovoltaicos constiuídos por silício, referimo-nos também aos constituídos por arsenieto de gálio, pois o seu funcionamento baseia-se no mesmo princípio.

            Os painéis fotovoltaicos são constituídos por módulos, que por sua vez são constituídos por células fotovoltaicas. Em cada uma das células solares que existem no painel acontece o mesmo fenómeno que permite a geração de uma corrente eléctrica a partir da luz solar.

            As células fotovoltaicas, constituídas por silício têm duas camadas deste material, uma camada de tipo N (de negativo, pois tem maior carga de electrões) e uma camada de tipo P (de positivo, pois tem menor carga de electrões, e por isso mais lacunas). A radiação solar, ao incidir na camada do tipo N, quebra as ligações entre as moléculas de silício e os electrões de valência, ficando os electrões livres. Estes irão mover-se no sentido de atingir o material do tipo P que abunda de lacunas que serão preenchidas pelos electrões livres, isto é, há uma diferença de potencial que permitirá a origem da corrente eléctrica. Introduzindo um circuito entre o percurso até atingir o material do tipo P, os electrões circularão, constituindo a corrente eléctrica, fornecendo assim energia aos elementos que fizerem parte desse circuito.

            Uma célula fotovoltaica típica produz uma tensão de 0,5 V e uma intensidade de corrente de 3 A, o que se traduz numa potência de 1,5 W. Para maiores tensões, ligam-se as células em série e para maiores intensidades de corrente, associam-se as células em paralelo. Depois as células formam módulos, cujo numero pode variar, de acordo com a finalidade do painel.

            Para além do painel fotovoltaico, para uma correcta utilização da energia eléctrica obtida por este processo, deve-se ter uma bateria para armazenar a energia não utilizada imediatamente, pois de noite não há luz suficiente, e um inversor de corrente para converter a corrente contínua resultante do processo em corrente alternada, utilizada na maioria dos electrodomésticos.

            Colectores Solares

            Os colectores solares aproveitam a radiação solar para aquecer fluidos, que normalmente é a água, podendo ser aplicados em quaisquer áreas que impliquem esse aquecimento de fluidos, funcionando como alternativa ao aquecimento através da queima de outros recursos.

            Os colectores solares comuns são constituídos  por uma cobertura transparente, por uma placa colectora e por uma caixa isoladora.

·        Cobertura transparente: é transparente à radiação, por isso, deixa entrar a radiação. Provoca o efeito de estufa dentro do sistema, uma vez que apenas deixa sair radiação com pequenos comprimentos de onda, ficando a restante radiação retida. Esta cobertura ainda tem tratamento anti-reflexo na parte exterior, para maximizar a captação da radiação.

·         Placa colectora: absorve a radiação que passou pela cobertura transparente. Para maior poder de absorção, o material da placa deve ser de cor negra. Soldados a esta placa estão tubos por onde circula o fluido. Como a placa colectora absorve grande quantidade de radiação, aquece. A esta placa estão soldados tubos por onde circula o fluido. Como o fluido está a menor temperatura, é atingido um equilíbrio térmico que se traduz na transferência de energia sob a forma de calor, da placa, para o fluido circulante. Para que a transferência de energia sob a forma de calor entre a placa colectora e os tubos seja eficaz, estes devem ser de metal.

·         Caixa com isolamento: evita que se dê a transferência de energia sob a forma de calor para o exterior do colector solar e protege o equipamento de agentes atmosféricos.

            Como o fluido aquecido é menos denso que o fluido frio, o fluido frio deve ser bombeado para cima, uma vez que os colectores solares se instalam nos telhados das casas, de modo a poder aquecer. Este processo denomina-se por circulação forçada.