Como funciona a energia solar?

A geração de energia solar tem vindo a crescer exponencialmente na última década, graças a uma maior eficiência da sua produção, à redução dos custos de fabrico e montagem de equipamentos, e à diversidade de locais onde os painéis podem ser instalados. Sem esquecer o contributo para a transição energética e sustentabilidade. A energia solar é a tecnologia que mais cresce, estimando a Agência Internacional de Energia que represente 80% de toda a nova capacidade de energia renovável até 2030. E não se trata apenas de grandes projetos centralizados de distribuição na rede, 40% desse crescimento do solar está previsto em casas, empresas e comunidades, através de projetos de solar distribuído.

Mas afinal, como funciona a energia solar e se transforma a radiação do sol em eletricidade para alimentar casas, baterias elétricas de veículos, empresas ou iluminação pública? É um processo bastante simples, seguro, que pode ser conseguido nos mais variados locais um pouco por todo o mundo. E há várias soluções para o fazer, cada uma com as suas particularidades, sendo a principal o solar fotovoltaico.

O solar fotovoltaico é um sistema de produção de energia solar versátil, baseado em conjuntos de painéis fotovoltaicos ligados a um inversor, de onde a corrente elétrica segue para consumo imediato ou para a rede de distribuição. Esse desenho permite que um projeto de solar fotovoltaico possa ser escalado para dimensões que vão desde um pequeno sistema num telhado de uma casa até um enorme parque solar com uma área de centenas de hectares.

Cada painel fotovoltaico é composto por dezenas de células de silício ou outro material semicondutor, circundadas por uma moldura metálica revestida de vidro. Quando os raios solares são absorvidos no painel, geram uma carga elétrica que move os eletrões existentes no silicone. Em seguida, o campo elétrico das células encaminha os eletrões pelos circuitos do painel, já na forma de corrente elétrica.

A corrente elétrica produzida nos painéis fotovoltaicos é contínua, ou DC (sigla inglesa para direct current), sendo convertida através de um inversor em corrente alternada, AC (alternating current), de forma a poder ser utilizada pela maioria dos equipamentos ou circular na rede de distribuição. 

Os painéis fotovoltaicos são orientados para maximizar a exposição solar, mas também podem ser instalados em estruturas móveis, ou ter uma tecnologia bifacial, que permite também captar energia atrás. Funcionam melhor em dias de sol, mas conseguem produzir também quando há nuvens e nevoeiro, o importante é que a radiação solar chegue às células. É este o princípio básico de qualquer sistema solar fotovoltaico, independentemente da sua dimensão.

A tecnologia das células dos painéis solares tem vindo a evoluir constantemente, aumentando a eficiência da produção, calculada pela percentagem dos raios solares que, ao atingirem a estrutura, são convertidos em energia. Se até recentemente 20% de eficiência era um bom registo, já existem painéis no mercado que chegam a superar 40%.

O solar fotovoltaico tem na versatilidade um dos seus principais trunfos. Um sistema deste tipo pode ser instalado de diferentes formas, com uma enorme amplitude de capacidade de produção. O solar centralizado é feito em parques de grandes dimensões, centrais que alimentam as necessidades da rede de distribuição elétrica. Já o solar distribuído, onde se enquadra o autoconsumo, pode ser adaptado tanto a apartamentos e moradias, para redução do consumo de energia da rede, como a bairros solares e grandes empresas, sempre com o objetivo de contribuir para a independência energética e para a sustentabilidade.

Além do solar fotovoltaico, a energia solar pode ser produzida através de solar concentrado e solar térmico, uma aposta específica em várias regiões do mundo.

O solar concentrado usa espelhos para direcionar os raios solares para um recetor térmico, que converte o calor em energia elétrica. O mais comum são painéis espelhados à volta de uma torre que concentra a energia solar, mas também existem sistemas em que cada placa, com uma forma parabólica, tem o seu próprio recetor. Espanha, Estados Unidos e China são os países que se destacam na produção de energia através de solar concentrado.

Quando ao solar térmico, o seu objectivo é gerar calor, energia térmica, e não eletricidade. Os painéis solares deste tipo aquecem água, sendo comuns em habitações, mas também podem ter uma escala muito maior, para utilização em indústrias que necessitem de calor/água quente. O solar térmico é mais usado na China, Turquia, Brasil e Índia.