Energia solar: tipos, benefícios e tecnologias para o setor industrial

No cenário atual de busca por sustentabilidade e eficiência energética, a energia solar emerge como uma solução promissora para o setor industrial. 

Este texto explora os diversos tipos de energia solar, os significativos benefícios que ela pode trazer para as operações industriais e as tecnologias inovadoras que impulsionam sua adoção, e oferecem um caminho para a redução de custos, a diminuição da pegada de carbono e o aumento da autonomia energética para o seu negócio.

O que é energia solar?

Energia solar é a energia gerada a partir da luz e do calor do sol, uma fonte de energia renovável e limpa, capturada por meio de tecnologias como painéis fotovoltaicos para conversão em eletricidade ou coletores solares térmicos para aquecimento de água, sendo uma alternativa sustentável para diversas aplicações.

Tipos de energia solar

A energia solar pode ser classificada em diferentes tipos, dependendo da forma como a luz e o calor do sol são capturados e convertidos para uso. Os principais tipos são:

1. Energia Solar Fotovoltaica (FV)

• O que é: É a tecnologia que converte diretamente a luz do sol em eletricidade. Isso acontece por meio do efeito fotovoltaico, onde materiais semicondutores (geralmente silício) presentes nas células solares geram uma corrente elétrica quando expostos à luz.
• Como funciona: Os painéis solares fotovoltaicos são compostos por essas células. A energia gerada é em corrente contínua (CC) e, para ser utilizada em residências ou indústrias, precisa ser convertida para corrente alternada (CA) por um inversor.
• Aplicações: É o tipo mais comum e versátil, utilizado em telhados de casas e empresas, grandes usinas solares, calculadoras, satélites e sistemas isolados (off-grid).

2. Energia Solar Térmica (Aquecimento Solar)

• O que é: Este tipo de energia solar utiliza a radiação solar para aquecer fluidos (geralmente água) diretamente, sem a conversão para eletricidade.
• Como funciona: Coletores solares (placas escuras com tubulações internas) absorvem o calor do sol e o transferem para a água que circula dentro deles. Essa água aquecida é então armazenada em um reservatório térmico (boiler) para uso posterior.
• Aplicações: Principalmente para aquecimento de água para banho, piscinas, processos industriais que demandam calor (como secagem, lavagem, pré-aquecimento de fluidos) e, em menor escala, para aquecimento de ambientes.

3. Energia Solar Termoelétrica (Concentrada – CSP)

• O que é: Também conhecida como Concentrated Solar Power (CSP), esta tecnologia concentra a luz solar de uma grande área em um ponto focal para gerar calor em altíssimas temperaturas. Esse calor é então usado para produzir vapor, que aciona turbinas para gerar eletricidade.
• Como funciona: Grandes espelhos (parabólicos, heliostatos ou lentes Fresnel) são usados para concentrar a luz solar em um receptor que contém um fluido (óleo, sal fundido ou água). O fluido aquecido gera vapor, que move uma turbina conectada a um gerador elétrico.
• Aplicações: Usada principalmente em usinas de grande porte para geração de eletricidade em escala industrial, muitas vezes com sistemas de armazenamento de energia térmica que permitem a geração de eletricidade mesmo após o pôr do sol. É menos comum em aplicações de pequeno porte.

Como funciona um sistema de energia solar?

Independentemente do tipo, o processo básico envolve:

1. Captação: Painéis solares fotovoltaicos (módulos FV) absorvem a luz do sol.
2. Geração de Corrente Contínua (CC): Dentro dos painéis, as células fotovoltaicas convertem a energia luminosa em corrente elétrica contínua (CC).
3. Conversão para Corrente Alternada (CA): Um equipamento chamado inversor converte a corrente contínua (CC) gerada pelos painéis em corrente alternada (CA), que é o tipo de eletricidade utilizada pela maioria dos aparelhos elétricos em residências e indústrias.
4. Uso da Eletricidade: A eletricidade CA gerada é então utilizada para alimentar os equipamentos elétricos do local.

Agora, vamos detalhar os dois tipos principais de sistemas:

Sistema on-grid

Um sistema on-grid, ou conectado à rede, é o tipo mais comum e amplamente utilizado, especialmente em áreas urbanas e industriais que já possuem acesso à rede elétrica pública.

• Componentes Principais: 
  • Painéis Solares Fotovoltaicos: Captam a luz do sol e geram energia CC.
  • Inversor On-Grid: Converte a energia CC em CA e a sincroniza com a frequência e tensão da rede elétrica.
  • Medidor Bidirecional (ou Medidor de Energia Líquida): Um medidor especial que registra tanto a energia consumida da rede quanto a energia excedente injetada na rede.

• Como Funciona: 

1. Durante o dia, os painéis geram eletricidade.
2. Essa eletricidade é primeiramente consumida pelas cargas elétricas do local (máquinas, iluminação, etc.).
3. Se a geração solar for maior que o consumo, o excedente é injetado na rede elétrica da concessionária. O medidor bidirecional registra essa energia “exportada”.
4. Se a geração solar for menor que o consumo (por exemplo, à noite, em dias nublados ou quando a demanda é muito alta), o sistema automaticamente puxa a energia necessária da rede elétrica da concessionária.
5. O medidor bidirecional faz um balanço entre a energia injetada e a energia consumida da rede. Em muitos países, incluindo o Brasil (com o sistema de compensação de energia elétrica), o excedente injetado gera créditos de energia que podem ser usados para abater o consumo em outros momentos ou em outras unidades consumidoras do mesmo titular.

Sistema off-grid

Um sistema off-grid, ou isolado, é completamente independente da rede elétrica pública. É ideal para locais remotos onde o acesso à rede é inviável ou muito caro, ou para aplicações que exigem total autonomia energética.

• Componentes Principais: 
  • Painéis Solares Fotovoltaicos: Captam a luz do sol e geram energia CC.
  • Controlador de Carga: Gerencia o fluxo de energia dos painéis para as baterias, protegendo-as contra sobrecarga e descarga profunda, o que prolonga sua vida útil.
  • Banco de Baterias: Armazena a energia elétrica gerada pelos painéis para uso posterior, especialmente durante a noite ou em dias sem sol.
  • Inversor Off-Grid: Converte a energia CC armazenada nas baterias em energia CA para alimentar as cargas. Diferente do on-grid, ele não sincroniza com a rede, pois não há rede.
  • Gerador de Apoio (Opcional): Em alguns casos, um gerador a diesel ou gasolina pode ser integrado para fornecer energia adicional em períodos prolongados de pouca irradiação solar ou alta demanda.

• Como Funciona: 

1. Os painéis geram energia CC.
2. O controlador de carga regula essa energia e a direciona para carregar o banco de baterias.
3. A energia é armazenada nas baterias.
4. Quando há demanda por eletricidade, o inversor off-grid puxa a energia das baterias (ou diretamente dos painéis se houver sol e a demanda for imediata) e a converte para CA para alimentar os equipamentos.
5. Se as baterias estiverem com pouca carga e não houver sol, um gerador de apoio pode ser acionado para recarregá-las ou fornecer energia diretamente.

Energia solar: vantagens e desvantagens

Vantagens da energia solar

• Fonte Renovável e Limpa: Inesgotável e não emite poluentes durante a operação. 
• Redução de custos: diminuir ou zerar a conta de luz após o investimento inicial. 
• Baixa manutenção: Sistemas duráveis com pouca necessidade de manutenção. 
• Valorização do Imóvel: Aumenta o valor de mercado da propriedade. 
• Autonomia Energética: Reduz a dependência da rede elétrica e suas flutuações de preço. 
• Incentivos: Disponibilidade de linhas de crédito e benefícios fiscais.

Desvantagens

• Custo Inicial: Investimento inicial pode ser elevado. 
• Intermitência: Geração depende da luz solar (não produz à noite, menos em dias nublados). 
• Armazenamento (Off-Grid): Sistemas isolados exigem baterias, que aumentam custo e complexidade. 
• Espaço Necessário: Requer área considerável para instalação dos painéis. 
• Dependência da Rede (On-Grid): Desliga em caso de queda de energia da concessionária por segurança.

Energia solar no setor industrial

A energia solar no setor industrial representa uma estratégia robusta para otimização operacional e sustentabilidade. 

Seus benefícios incluem a significativa redução dos custos com eletricidade, a diminuição da pegada de carbono da empresa e o aumento da autonomia energética, protegendo contra flutuações de preços e interrupções na rede. 

As aplicações são vastas, abrangendo desde o fornecimento de energia para maquinário, iluminação e sistemas de climatização, até o aquecimento de água e fluidos em processos produtivos. 

A integração geralmente ocorre através de sistemas fotovoltaicos on-grid, conectados à rede elétrica existente da indústria, o que permite que a energia gerada seja consumida diretamente e o excedente injetado na rede, gerando créditos, ou, em casos específicos, com sistemas híbridos que incluem armazenamento para maior resiliência.

Qual é a potência da energia solar?

No contexto de sistemas fotovoltaicos, a potência é expressa em quilowatts-pico (kWp), indicando o valor máximo que um painel ou conjunto de painéis pode fornecer quando submetido a condições ideais de radiação solar e temperatura controlada. 

Já a energia efetivamente convertida ao longo do tempo é mensurada em quilowatts-hora (kWh), refletindo o quanto foi produzido na prática. A fórmula fundamental para calcular a potência de um sistema solar fotovoltaico é:

Vale lembrar que, na prática, a energia final disponível diminuirá em função das perdas inerentes ao sistema, como aquecimento, sujeira dos módulos, sombreamento e eficiência dos equipamentos.

Exemplo prático:

Se um painel de 350 W recebe 5 h de sol pleno ao dia e tem 25% de perdas, a fórmula fica:

Inversores de frequência para aplicações solares

Inversores de frequência para aplicações solares representam uma solução tecnológica avançada para o gerenciamento eficiente da energia produzida pelos sistemas fotovoltaicos. O bombeamento de água é uma das principais aplicações desse recurso, especialmente em projetos de abastecimento e irrigação agrícola.

Esses inversores convertem a energia contínua dos painéis solares em corrente alternada adequada à operação de bombas, ajustando de forma inteligente a frequência e a rotação do motor conforme a intensidade da irradiação solar disponível ao longo do dia.

Case de Sucesso para Inversor SP100-INVT

Este é um case de aplicação de inversores de frequência para bombeamento a partir da captação de energia solar, ilustrando as vantagens práticas dessa tecnologia no campo.

A utilização do inversor SP100 facilitou de forma expressiva o processo de instalação para os engenheiros em campo, além de elevar a confiabilidade do sistema. 

O procedimento consiste apenas em fixar o SP100 no suporte fotovoltaico, conectar os cabos da bomba d’água e os cabos solares, acionar o disjuntor DC do inversor e realizar uma configuração rápida. 

Etapas que anteriormente tomavam várias horas agora podem ser concluídas em aproximadamente 15 minutos.

Outro diferencial importante é que o SP100 já conta com tela LCD em toda a linha, o que torna o ajuste e o comissionamento no local muito mais simples e intuitivo.

Vantagens do uso do SP100

Além disso, em comparação com sistemas movidos a motores a diesel, as bombas solares praticamente não geram ruído nem poluição durante o funcionamento, promovendo um ambiente produtivo mais silencioso, limpo e sustentável para propriedades rurais.

• Otimizam o uso da energia: Adaptam a velocidade da bomba à potência solar disponível, garantindo que a bomba funcione mesmo com pouca luz, aproveitando ao máximo a energia gerada.
• Permitem autonomia: Em muitos casos, eliminam a necessidade de baterias, bombeando água diretamente para reservatórios durante o dia, ideal para locais remotos.

Conclusão

Ao investir em soluções de bombeamento solar com inversores de frequência Kalatec, o cliente garante máxima eficiência energética e confiabilidade para aplicações de abastecimento e irrigação. 

Além da facilidade de instalação e integração com sistemas fotovoltaicos, os equipamentos proporcionam maior proteção e durabilidade dos motores, reduzindo custos operacionais e de manutenção.

Ao escolher a Kalatec para soluções para automação e bombeamento solar, além de garantir eficiência, confiabilidade e tecnologia de ponta, o cliente também conta com o reconhecimento real de quem já adotou nossos sistemas: depoimentos positivos de clientes destacam o suporte especializado ao longo do projeto e a economia conquistada no dia a dia.

Assim, Kalatec potencializa o desempenho do sistema solar, contribuindo para operações seguras, silenciosas e ambientalmente responsáveis, fortalecendo o sucesso do negócio e a tranquilidade no campo.