Painéis solares flexíveis: visão geral das estruturas típicas, suas características e particularidades de instalação

A energia solar é uma das fontes alternativas de eletricidade mais promissoras e em rápido desenvolvimento. É um recurso ilimitado que pode ser usado em qualquer lugar do planeta sem poluir o meio ambiente. Concorde, seria bom ter sua própria fonte alternativa de energia elétrica.

Acontece que agora a energia solar pode ser convertida em eletricidade em sua própria casa. Em vez de painéis de estrutura volumosos e frágeis, agora são cada vez mais utilizados painéis solares flexíveis. Mas como implementar isso na prática?

Vamos ajudá-lo a entender o funcionamento dos painéis solares flexíveis e seu princípio de operação. Recomendações úteis para a seleção e instalação das estruturas são apresentadas em nosso artigo. E para facilitar a compreensão das informações, o artigo contém fotografias e vídeos temáticos.

O que são painéis solares?

Para saber se os painéis flexíveis são adequados para você gerar eletricidade, é preciso entender a teoria.

O que é um painel solar e em que a estrutura dos modelos flexíveis difere dos demais? Além disso, é muito importante descobrir, antes da compra, as vantagens e desvantagens especificamente desse tipo de elemento solar.

Estrutura e princípios de funcionamento dos painéis flexíveis

O princípio de funcionamento de um painel solar baseia-se no conceito de energia fotovoltaica. A luz, como se sabe, pode ser considerada tanto uma onda quanto um fluxo de partículas – fótons. A capacidade de converter a energia dos fótons em eletricidade é o que se denomina energia fotovoltaica.

Os primeiros protótipos dos painéis solares modernos foram inventados ainda na década de 1950. Desde então, eles mudaram significativamente tanto na aparência quanto no princípio de funcionamento. O efeito fotoelétrico tornou-se possível graças ao uso de semicondutores.

Um semicondutor é um material com estrutura atômica especial. O semicondutor do tipo n tem elétrons extras, enquanto os átomos do semicondutor do tipo p têm falta deles. Para montar uma célula fotoelétrica, combinam-se dois tipos de materiais, formando uma estrutura de duas camadas.

Células fotoelétricas individuais são combinadas em painéis. Os painéis podem ser rígidos, com moldura metálica resistente. Atualmente, há uma tendência para aliviar a estrutura dos painéis fotovoltaicos. Os elementos solares flexíveis e leves estão ganhando popularidade.

O princípio de funcionamento de um painel solar pode ser descrito da seguinte forma:

1. A luz solar incide na superfície da célula fotoelétrica pelo lado da camada n.
2. Os fótons colidem com átomos do semicondutor, 'expulsando' elétrons extras.
3. Os elétrons livres se movem em direção à camada p e entram em átomos com falta de partículas.
4. Como resultado, a camada superior atua como cátodo e a camada inferior como ânodo.
5. É gerada corrente contínua, que pode ser usada para carregar facilmente uma bateria.

Como semicondutor, são usados silício, selênio e muitos outros materiais mais caros.

A corrente contínua obtida do painel solar deve ser convertida em corrente alternada, pois a maioria dos aparelhos elétricos funciona com esta.

Para painéis solares flexíveis de filme, também é usada uma deposição polimérica com condutores de alumínio. Essa estrutura torna os painéis incrivelmente finos e leves.

Esta tecnologia está apenas começando a se desenvolver, mas não há dúvidas de que tem grandes perspectivas. No entanto, consideraremos os painéis flexíveis no sentido amplo dessa definição.

Mais detalhes sobre os princípios de funcionamento dos painéis solares podem ser lidos clicando no link.

Vantagens dos elementos solares flexíveis

As vantagens dos painéis solares flexíveis tornam este método de geração de eletricidade um dos mais promissores:

• peso;
• tamanho;
• elasticidade;
• desempenho;
• versatilidade;
• eficiência econômica;
• sustentabilidade;
• facilidade de operação.

Os parâmetros geométricos e físicos dos painéis, como tamanho e peso, são muito importantes, pois para fornecer eletricidade a uma casa inteira será necessário um grande número de painéis. Ao usar modelos pesados, pode ser necessário reforçar a estrutura do edifício, o que aumentará significativamente os custos de instalação.

Os elementos flexíveis leves e compactos não afetarão significativamente a distribuição de carga na estrutura do edifício. Eles não representam nenhum perigo para a cobertura do telhado.

O desempenho das baterias de silício é bastante alto. É difícil avaliar a eficiência neste caso, os painéis semicondutores são capazes de converter luz em eletricidade em média 20%.

Ou seja, se a potência da radiação solar for de 200 W, será obtida cerca de 40 W de eletricidade.

Os painéis solares amorfos flexíveis são muito mais tolerantes ao tempo nublado do que as estruturas rígidas comuns à base de silício.

Para comparação, uma bateria solar padrão em tempo nublado só consegue operar com 10% de sua potência, enquanto um painel flexível produz cerca de 50% dos valores nominais.

A flexibilidade da bateria solar permite equipar telhados com superfície irregular, telhados de telha, coberturas de formas complexas. Além disso, são bastante versáteis, adequados para instalação no telhado ou fachada do edifício.

A luz solar é um recurso gratuito e ilimitado. Esta é a sua vantagem indubitável, na qual se expressa a inegável eficiência econômica dos painéis solares.

Além disso, este método de produção de energia é totalmente ecológico, não afeta o estado do meio ambiente e não o prejudica. Além disso, ao abandonar a alternativa popular à energia solar – as usinas termelétricas, a humanidade reduz o nível de poluição atmosférica.

Desvantagens dos painéis solares de tipo flexível

As desvantagens dos painéis solares flexíveis também são muitas. Em primeiro lugar, esta tecnologia está apenas se desenvolvendo e ainda não atingiu o auge de seu potencial. Em termos de desempenho, as baterias amorfas flexíveis são inferiores às rígidas policristalinas ou monocristalinas.

A estrutura e o princípio de funcionamento dos painéis flexíveis são bastante complexos, mas qualquer pessoa pode usá-los. Basta instalar e conectar corretamente o equipamento.

Em segundo lugar, a folha fina e a camada mínima de revestimento falham relativamente rápido. O período de garantia de operação desses painéis é de cerca de 3 anos.

Após isso, os fotoelementos começam gradualmente a quebrar e exigir substituição.

É gratificante que este setor esteja se desenvolvendo rapidamente e já estejam surgindo exemplares mais duráveis e potentes de painéis solares flexíveis baseados em silício amorfo.

Outras desvantagens são inerentes a todos os tipos de baterias solares:

• longo período de retorno do investimento;
• alto custo;
• grande quantidade de equipamentos caros, além das próprias baterias;
• dependência das condições climáticas.

Um painel flexível com potência de cerca de 150 W custa aproximadamente 400 € ou mais, dependendo do fabricante. 20 baterias, um conjunto de acumuladores e equipamentos adicionais custarão uma quantia considerável. Considerando o custo de 1 kWh de eletricidade, você levará vários anos para recuperar o investimento no sistema.

Onde e como a energia solar é utilizada?

Os painéis flexíveis são aplicados em diferentes áreas. Antes de elaborar um projeto de fornecimento de energia para a casa usando essas baterias solares, descubra onde elas são aplicadas e quais são as características de seu uso em nosso clima.

Área de aplicação dos painéis solares

A aplicação das baterias solares flexíveis é muito ampla. Elas são utilizadas com sucesso em eletrônica, eletrificação de edifícios, indústria automotiva e aeronáutica, e em objetos espaciais.

Na construção civil, esses painéis são usados para fornecer eletricidade a edifícios residenciais e industriais.

A energia solar pode ser a única fonte de eletricidade ou pode complementar o sistema tradicional de fornecimento de energia, para que, em caso de eficiência insuficiente em determinado período, a casa não fique sem energia.

Carregadores portáteis baseados em elementos solares flexíveis são acessíveis a todos e são vendidos em toda parte. Grandes painéis flexíveis para viagens, para gerar eletricidade em qualquer lugar do mundo, são muito populares entre os viajantes.

Uma ideia muito incomum, mas prática, é usar o pavimento rodoviário como base para baterias flexíveis. Elementos especiais são protegidos contra impactos e não temem grandes cargas.

As baterias flexíveis são boas também porque podem ser aplicadas praticamente em qualquer situação. Elas podem ser facilmente colocadas no teto de um carro ou no casco de um iate.

Essa ideia já foi implementada. A estrada 'solar' fornece energia para as aldeias vizinhas, sem ocupar um único metro extra de terra.

Particularidades do uso de painéis amorfos flexíveis

Aqueles que planejam começar a usar painéis solares flexíveis como fonte de eletricidade para sua casa devem conhecer as características de sua operação.

Painéis solares com base metálica flexível são utilizados onde há requisitos elevados de resistência ao desgaste das miniusinas elétricas:

Em primeiro lugar, os usuários se preocupam com a questão: o que fazer no inverno, quando o dia é curto e a eletricidade não é suficiente para o funcionamento de todos os aparelhos?

Sim, em condições de tempo nublado e dias curtos, o desempenho dos painéis diminui. É bom quando há uma alternativa na forma de possibilidade de mudar para fornecimento centralizado de eletricidade. Se não houver, é preciso estocar baterias e carregá-las nos dias em que o tempo está favorável.

Uma característica interessante dos painéis solares é que, quando a célula fotovoltaica aquece, sua eficiência diminui significativamente.

No calor do verão, os painéis superaquecem, mas funcionam pior. No inverno, em um dia ensolarado, as células fotovoltaicas podem captar mais luz e convertê-la em energia.

O número de dias claros por ano depende da região. Naturalmente, no sul, é mais racional usar painéis flexíveis, pois o sol brilha por mais tempo e com mais frequência.

Como a Terra muda sua posição em relação ao Sol durante o dia, é melhor posicionar os painéis de forma universal – ou seja, no lado sul, em um ângulo de cerca de 35-40 graus. Essa posição será adequada tanto nas horas da manhã e da noite quanto ao meio-dia.

Instruções de instalação de painéis solares no telhado

Se você decidiu que as baterias solares flexíveis baseadas em silício amorfo são o que você precisa para fornecer eletricidade para uma casa particular, comece a planejar o trabalho.

Escolha o equipamento adequado e estime a quantidade aproximada de painéis. Em seguida, familiarize-se com as regras de instalação e manutenção subsequente dos elementos solares.

Mas lembre-se de que o uso de análogos tradicionais de silício poli e monocristalino ainda é muito mais produtivo.

Passo #1. Cálculo do número de painéis

Qualquer trabalho começa com um projeto. Para projetar, é necessário fazer os cálculos necessários, a saber:

• consumo diário de eletricidade;
• potência total necessária das fotocélulas;
• capacidade das baterias;
• quantidade de painéis.

O mais simples é calcular o consumo de eletricidade. Para isso, é necessário considerar absolutamente todos os aparelhos elétricos que você usa ou que teoricamente pode usar.

Exemplo simples:

• geladeira – 200 W;
• computador – 300 W;
• televisão – 150 W;
• lâmpadas econômicas – 5 unidades de 20 W.

A potência de cada aparelho é obrigatoriamente indicada em sua documentação ou no corpo. Após somar todos os dados, obtemos 750 W. Com base nesse valor, seleciona-se o inversor – aparelho que converte corrente contínua em corrente alternada na frequência necessária.

Faça obrigatoriamente uma pequena margem e escolha um inversor 0,5 kW mais potente que o valor calculado. Ou seja, para uma potência total de 0,75 kW, um aparelho de pelo menos 1,25 kW será adequado.

Para uma conexão correta, as baterias solares são conectadas às baterias através de um controlador. Não confunda os contatos – positivo com positivo, negativo com negativo. Da bateria, a corrente é direcionada ao inversor e, em seguida – aos aparelhos elétricos.

Em seguida, é necessário selecionar as baterias. A capacidade da bateria (por exemplo, 200 Ah) indica a intensidade da corrente que será fornecida a uma determinada tensão durante uma hora.

A capacidade necessária pode ser calculada dividindo a potência total dos consumidores pela tensão de saída da bateria solar. No nosso exemplo, usamos baterias de 12 volts. 750 / 12 = 62,5 Ah.

Mas essa fórmula não é totalmente correta, pois a maioria das baterias não pode ser descarregada até 0. Há uma certa limitação, por exemplo, 40%. Se o nível de carga cair abaixo disso, isso afeta significativamente a vida útil e a qualidade de funcionamento da bateria.

Esse indicador também precisa ser adicionado à fórmula:

750 W/(12V x 0,4) = 156,25 Ah.

Para obter essa capacidade, pode-se combinar em um sistema um grupo de 2 baterias de 100 Ah cada.

A quantidade de painéis é calculada com base na potência do modelo escolhido e na região onde serão instalados. A importância da região é difícil de superestimar. Idealmente, é necessário encontrar os valores do nível diário de radiação solar para sua localidade. Para confiabilidade, toma-se o valor mínimo do ano, aproximadamente no final de dezembro.

O nível de insolação em diferentes regiões pode ser representado esquematicamente assim. Os valores numéricos podem ser encontrados em livros de referência especializados ou na internet.

Multiplicando este indicador pelo número de dias corridos do mês, obtemos a quantidade de quilowatts por 1 m² de painel solar flexível para dezembro. Por exemplo, em Moscou, isso é 0,33x31=10,23 kWh/m², e para Sochi – 1,25x31=38,75 kWh/m². Este indicador é chamado de quantidade de pico-horas.

Em seguida, a partir do máximo condicional de 0,75 kW consumido por todos os dispositivos simultaneamente, calculamos o consumo médio mensal – cerca de 25 kW. Em um mês, nossas baterias flexíveis devem gerar pelo menos 25.000 W, ou melhor, com uma pequena margem, arredondar para 30 kW.

Consequentemente, para 1 pico-hora em Moscou, deve-se obter 30/10,23 = 2,93 kW. Se os painéis selecionados têm potência de 150 W, então calcular a quantidade não é difícil: 2,93/0,15 = 20 peças.

Após esses cálculos simples, você poderá escolher o inversor adequado, controlador, bateria e os próprios painéis fotovoltaicos flexíveis na quantidade necessária.

Passo #2. Regras de instalação

A instalação de elementos solares flexíveis pode ser realizada por você mesmo.

Para isso, você deve decidir onde exatamente colocará seus painéis:

• no telhado do edifício;
• na fachada da casa;
• em uma estrutura independente;
• esquema combinado.

A opção mais popular é no telhado. Se a forma ou configuração do telhado não permitir, é melhor construir uma estrutura adicional para colocar as baterias. Isso é mais caro, mas se o telhado for sombreado ou de difícil acesso, essa opção se torna racional.

A localização na fachada é usada quando não há espaço suficiente no telhado. Os painéis podem fazer parte do conceito de design e funcionar como decoração da casa.

Os elementos solares fotovoltaicos flexíveis possuem uma camada adesiva resinosa na parte inferior.

Basta remover a película protetora e colar o painel no local escolhido. Claro, antes da instalação, a superfície deve ser limpa e lavada.

Nenhuma ferramenta especializada é necessária para a instalação. O principal é cuidar da sua segurança ao trabalhar no telhado. Também é muito importante seguir o esquema de conexão dos equipamentos e não violar a sequência.

De um lado, o módulo do painel solar possui 2 cabos de saída. Cada painel é posicionado de modo que esses fios possam posteriormente ser unidos por um barramento para conexão em série.

Também recomendamos a leitura de outro material nosso, onde são descritos detalhadamente os esquemas de instalação e formas de conexão dos painéis solares. Mais detalhes – aqui.

Passo #3. Manutenção do sistema após a instalação

Após a instalação dos painéis solares flexíveis, será necessário cuidar e monitorar constantemente, caso contrário, sua eficiência pode cair drasticamente. O principal é manter os painéis limpos. Poeira, sujeira, fezes de pássaros – todos esses fatores reduzem o desempenho do sistema, pois limitam a absorção da luz solar pelas células fotovoltaicas.

Os painéis solares devem ser limpos à medida que ficam sujos. Por isso, não é recomendado colocá-los em locais de difícil acesso em telhados complexos.

Se o seu sistema não puder ser mantido por você mesmo, sempre é possível encontrar um profissional com a técnica e equipamentos adequados. Claro, isso custará mais caro.

Os painéis solares de silício amorfo, assim como os rígidos, podem ser limpos com uma esponja úmida comum ou pano de microfibra. O painel não tem medo de água (afinal, é um equipamento instalado ao ar livre). Se forem limpos regularmente, durarão mais.

Outro problema relevante para nossas regiões é a neve. No inverno, os painéis ficam cobertos de neve e param de funcionar. A neve deve ser removida constantemente, mas não de forma muito brusca, caso contrário, pode danificar o próprio equipamento.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Vídeos e avaliações que analisam painéis flexíveis de fabricantes populares podem ajudar a fazer a escolha certa. Você poderá ver como sua casa ficará após a instalação do equipamento, os especialistas ajudarão a escolher a quantidade necessária de painéis e abordarão as regras de instalação.

Como os painéis solares flexíveis são estruturados e de que são feitos:

O painel flexível também pode ser instalado em um apartamento na fachada de um edifício de vários andares, por que não?

Mais um pouco sobre a produção e as vantagens dos painéis flexíveis:

Os painéis solares permitem que você se torne energeticamente independente, sem monitorar os preços da gasolina e dos serviços públicos. Se você investir uma certa quantia uma vez, poderá consumir energia ilimitada para usar eletrodomésticos, aquecimento doméstico e recarregar a bateria de um carro elétrico. Cada vez mais pessoas estão mudando para energia alternativa, porque é o futuro.

Se você tiver o conhecimento ou a experiência necessária sobre o tema do nosso artigo, compartilhe com nossos leitores. Ou talvez você já tenha instalado painéis solares por conta própria? Conte-nos como fez. Seus comentários podem ser complementados com fotos.