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A eficiência de um painel solar é um critério essencial para avaliar o seu desempenho, pois determina a capacidade do equipamento para converter a energia solar em eletricidade. Quanto maior for o rendimento, mais eficiente é o painel solar.
Neste artigo, vamos explicar o que é o rendimento de um painel solar, como calculá-lo (com um exemplo concreto) e os factores que o influenciam. Também lhe daremos algumas dicas sobre como maximizar o rendimento do seu painel solar e obter um retorno mais rápido do seu investimento. Vamos lá começar!
Qual é a eficiência de um painel solar?
A eficiência de um painel solar, também conhecida como eficiência energética, é um parâmetro que indica a proporção de energia solar incidente que é convertida em energia eléctrica "útil" pelo painel solar. É um indicador importante do desempenho de um painel solar, pois permite-nos avaliar a eficiência com que este converte a energia solar recebida em energia eléctrica.
Como verá no resto deste guia prático, a eficiência dos painéis solares é um parâmetro complexo que depende de muitos factores relacionados com os materiais, a conceção, as condições ambientais e a instalação. Melhorar a eficiência dos painéis solares é uma área de investigação muito dinâmica, em linha com os desafios do desenvolvimento sustentável, mas também com o pano de fundo da crise energética.
Como é que se calcula a eficiência de um painel solar?
Normalmente expressa em percentagem (%), a eficiência do painel solar (η ) é determinada dividindo a energia eléctrica produzida pelo painel, ou "P_out", pela energia solar incidente na superfície do painel, ou "P_in", e multiplicando por 100 para obter uma percentagem.
Eis a fórmula a utilizar para calcular a eficiência de um painel solar:
Como veremos, vários factores influenciam a eficiência dos painéis solares, mas existem médias mais ou menos fiáveis em função do tipo de célula solar (entre 10 e 22 %), com um limite teórico fixado em 31 %.
Exemplo de um cálculo da eficiência de um painel solar
Vejamos um exemplo de como calcular a eficiência de um painel solar. Suponha que tem um painel solar cuja potência eléctrica máxima de saída (Pmax) e área de superfície conhece e quer calcular a sua eficiência.
- Potência eléctrica máxima de saída (Pmax): Assumir que o painel solar tem uma potência máxima de 300 W;
- Superfície do painel solar (S): Suponhamos que tem 2 m² ;
- Irradiação solar padrão (G) : 1 kW/m² (1000 W/m²) ;
- Incidente de energia solar (P_in): Multiplicar a área de superfície do painel solar pela irradiação solar padrão. P_in = S * G = 2 m² * 1000 W/m² = 2000 W ;
- Eficiência do painel solar (η) : η = (Pmax / P_in) * 100 η = (300 W / 2000 W) * 100 = 15 %
Neste exemplo, a eficiência do painel solar é 15 %. Isto significa que 15 % da energia solar incidente é convertida em energia eléctrica, enquanto o resto se perde sob a forma de calor ou de reflexão.
Porquê medir a eficiência de um painel solar?
A eficiência é um KPI decisivo quando se trata de avaliar o desempenho global dos painéis solares, tanto para os profissionais como para os utilizadores finais. A medição da eficiência dos painéis solares permite avaliar e comparar o desempenho de diferentes tecnologias solares, dimensionar e otimizar as instalações fotovoltaicas e, se for um profissional ou um entusiasta, manter-se a par dos avanços tecnológicos no domínio da energia solar.
Compilámos uma lista das diferentes formas de medir a eficiência dos painéis solares:
|Cálculo da eficiência do painel solar||Explicação|
|Comparação de tecnologias||O Efficiency compara o desempenho de diferentes tecnologias de painéis solares e materiais semicondutores. Isto ajuda os investigadores e fabricantes a identificar as tecnologias mais promissoras e a concentrar os seus esforços no seu desenvolvimento e aperfeiçoamento.|
|Escolha do painel solar||Tanto para instaladores como para consumidores, a eficiência é um critério importante na seleção de painéis solares. Um painel com uma eficiência elevada produzirá mais energia eléctrica para uma determinada área de superfície, o que é particularmente importante em situações em que o espaço é limitado.|
|Cálculo da produção de energia||Conhecer o rendimento de um painel solar é essencial para estimar a produção de energia de um sistema fotovoltaico. Os instaladores e engenheiros podem utilizar esta informação para dimensionar corretamente os sistemas e para determinar a quantidade de energia que um sistema produzirá durante a sua vida útil.|
|Avaliação da qualidade e da fiabilidade||A elevada eficiência está geralmente associada a uma qualidade de fabrico superior e a materiais de alta qualidade. Ao comparar a eficiência dos painéis solares de diferentes fabricantes, os consumidores e instaladores podem ter uma ideia da qualidade e fiabilidade dos produtos.|
|Acompanhamento do progresso tecnológico||A medição da eficiência dos painéis solares permite acompanhar os progressos na investigação e desenvolvimento de novas tecnologias solares. Os investigadores e os fabricantes podem avaliar a eficácia das suas inovações e orientar os seus esforços para melhorar ainda mais a eficiência energética dos painéis solares.|
Vejamos o fator número 3. A eficiência dos painéis solares é um indicador crucial para determinar a quantidade de energia que um sistema fotovoltaico (PV) pode produzir num determinado período. Por exemplo, se um painel solar de 1 m² receber 1000 W/m² de luz solar e tiver uma eficiência de 20 %, a energia eléctrica produzida será de :
P_out = Rendimento × P_in × Superfície
P_out = 0,2 × 1000 W/m² × 1 m²
P_out = 200 W
Assim, este painel solar irá produzir 200 W de energia eléctrica em condições óptimas.
Qual é a diferença entre produção e rendimento de painéis solares?
Existe ainda uma certa confusão entre a potência e a eficiência dos painéis solares. Estas duas grandezas são diferentes, mas estão intimamente ligadas:
- A eficiência do painel solar mede a eficiência com que o painel converte a energia solar incidente em energia eléctrica. É expressa em percentagem e é determinada pela comparação da energia eléctrica produzida pelo painel com a energia solar incidente na sua superfície. É, portanto, um indicador de específico do painelEsta depende do tipo de célula solar (mono-Si, multi-Si, CdTe, CIGS, etc.), da qualidade de fabrico, das eventuais perdas ópticas e eléctricas, da temperatura de funcionamento e do ângulo de incidência da luz;
- A produçãorefere-se à quantidade de energia eléctrica efetivamente produzida por um painel solar durante um determinado período, geralmente expressa em quilowatts-hora (kWh) ou megawatts-hora (MWh). A produção depende de uma série de factores, como a eficiência do painel solar, a quantidade de energia solar incidente (irradiação solar), as condições ambientais (temperatura, nebulosidade e sombreamento) e a instalação (orientação, inclinação, qualidade do sistema de montagem).
Que factores afectam a eficiência de um painel solar?
A eficiência dos painéis solares é um parâmetro complexo que depende de uma série de factores. A tabela seguinte apresenta uma lista dessas variáveis, com explicações mais pormenorizadas na segunda coluna para um público mais informado.
|Factor||Explicação||Influência no desempenho(pontuação de 5)|
|Tipo de células solares||Silício monocristalino (mono-Si): rendimento entre 18 % e 22 %Silício policristalino (multi-Si): rendimento entre 15 % e 18 %Teleneto de cádmio (CdTe) : rendimento entre 10 % e 12 leneto de cobre, índio e gálio (CIGS): rendimento entre 12 % e 16 %Perovskitas: rendimento potencial até 25 % (tecnologia emergente)||5/5|
|Qualidade de fabrico||O nível de defeitos no material semicondutor pode aumentar a recombinação dos portadores de carga. A espessura e a composição uniformes da camada absorvente melhoram a absorção e a eficiência da luz. A qualidade dos contactos metálicos influencia as perdas eléctricas observadas.||4/5|
|Perdas ópticas||A reflectância (percentagem de luz reflectida pela superfície do painel) e a absorção parasita por materiais não activos têm um impacto na eficiência.||3/5|
|Perdas eléctricas||Sobretudo devido à resistência interna do material semicondutor, às interconexões e aos contactos metálicos.||3/5|
|Temperatura de funcionamento||Este fator é medido pelo coeficiente de temperatura. Para as células de silício, a eficiência diminui 0,3 % por cada grau Celsius acima de 25° C.||4/5|
|Ângulo de incidência da luz||A absorção é máxima e a eficiência é óptima quando a luz é perpendicular à superfície do painel solar.||3/5|
|Efeitos de sombreamento||Podem ser neutralizados através da utilização de díodos de derivação e da otimização da conceção.||3/5|
|Instalação||A orientação, a inclinação e a ventilação têm um impacto no rendimento do painel solar.||4/5|
Como posso otimizar o rendimento de um painel solar?
A eficiência de um painel solar depende de uma série de factores, alguns dos quais externos, mas o utilizador tem uma pequena margem de manobra para a otimizar. Nós explicamos-lhe.
#1 Nível de exposição solar
Quanto maior for a irradiação solar, maior será a produção de energia. É crucial escolher um local com um bom nível de luz solar para maximizar o desempenho dos painéis solares. Os dados meteorológicos e o Atlas Solar podem ajudá-lo a determinar a irradiação solar na sua área.
#2 Orientação dos painéis solares
No hemisfério norte, os painéis solares devem estar virados para sul para captar o máximo de luz solar possível. Pelo contrário, no hemisfério sul, devem estar virados para norte. A orientação Este ou Oeste também pode ser considerada, mas pode reduzir ligeiramente o rendimento global.
#3 Inclinação dos painéis solares
O ângulo de inclinação ótimo depende da latitude do local de instalação e varia ao longo do ano. Regra geral, o ângulo de inclinação ótimo é igual à latitude do local de instalação. Para maximizar o rendimento, a inclinação dos painéis solares pode ser ajustada em diferentes alturas do ano.
#4 A influência da temperatura
A eficiência dos painéis solares diminui com o aumento da temperatura. Uma boa ventilação e um espaçamento suficiente entre os painéis e o telhado podem ajudar a manter uma temperatura de funcionamento óptima e melhorar o rendimento.
#5 A influência do sombreamento
O sombreamento pode ter um impacto negativo significativo no desempenho dos painéis solares. Sempre que possível, evite instalar painéis solares em áreas propensas a sombreamento, como debaixo de árvores ou perto de edifícios altos. A utilização de painéis solares equipados com díodos de derivação ou micro-inversores pode reduzir o impacto do sombreamento parcial.
#6 Tecnologia de Painéis Solares
Os painéis solares de silício monocristalino são geralmente mais eficientes do que os baseados em silício policristalino ou noutras tecnologias.
#7 Manutenção de painéis solares
O pó, os detritos e a sujidade podem acumular-se na superfície dos painéis e reduzir o seu desempenho, bloqueando a luz solar.
Como tornar rentável uma instalação de painéis solares
Em média, um investimento em painéis solares paga-se a si próprio em cerca de quinze anos... e este ponto de equilíbrio tende a acelerar à medida que os preços dos painéis descem e os preços da energia sobem. Há uma série de medidas que pode tomar para o ajudar a obter um retorno mais rápido do seu investimento:
- Avaliar o potencial solar do local antes da instalação ;
- Escolha de painéis solares de silício monocristalino de qualidade;
- Orientação e inclinação optimizadas ao longo do dia e do ano;
- Certifique-se de que a instalação é efectuada por profissionais qualificados e que o sistema é dimensionado de acordo com as suas necessidades energéticas;
- Faça a manutenção regular do seu painel solar: limpe os painéis, inspeccione os cabos, os suportes e os inversores, etc;
- Utilizar um inversor de qualidade ;
- Adapte o seu consumo de energia às horas de sol e considere a possibilidade de instalar um sistema de armazenamento de energia para utilizar a energia excedente;
- Tirar partido dos incentivos e subsídios governamentais;
- Se o seu painel solar produzir mais eletricidade do que aquela que utiliza, considere a possibilidade de vender a energia excedente à rede eléctrica.
Sobre o autor
Julienlicenciado em engenharia mecânica e especialista em engenharia climática desde 2009, tornou-se um escritor especializado em energias renováveis, com experiência em bombas de calor e painéis solares fotovoltaicos para alojamento individual.