Energia Solar: Fotovoltaica e térmica, quais diferenças?

Tecnologia, Usos e Vantagens destes dois modelos, ambas baseadas em energia solar:

O Sol, sem dúvida alguma, é o melhor fornecedor de energia, inclusive estamos dentro do Império dele. Portanto, o desenvolvimento do mercado de energia renovável é, na maioria, baseado nesse fato, tanto para energia solar fotovoltaica quanto para a térmica.

A maioria das tecnologias verdes atualmente operando, a energia solar de colheita, direta ou tem indiretamente sido uma das amplamente difundidas.

Certamente, as fontes de energia solar indireta, eólica, geotérmica de baixo grau (usada em sistemas de bombas de calor de fonte terrestre), maré e onda estão sendo amplamente empregadas e (vento) bem estabelecidas (geotérmicas de baixo grau) ou em desenvolvimento já avançado (maré e onda). 

A saber, a fonte direta de energia solar consiste em raios solares atingindo a atmosfera. Podem ser coletados por duas tecnologias diferentes: energia fotovoltaica e sistemas térmicos solares.  

A tecnologia por trás da fotovoltaica e da térmica

A diferença central entre a energia solar fotovoltaica e a térmica solar pode ser encontrada em seus princípios de trabalho.

O Solar PV baseia-se no efeito fotovoltaico, pelo qual um fóton (a unidade básica de luz) impactando uma superfície feita de um material especial gera a liberação de um elétron.

A térmica solar, por outro lado, usa a luz solar para aquecer um fluido (dependendo da aplicação específica, pode ser água ou outro fluido). 

Contudo, o efeito fotovoltaico só ocorre em um número reduzido de materiais, chamados semicondutores (como silício -monocristalino, policristalino e telúrio amorfo e cádmio), que, após procedimentos químicos específicos, permitem a geração de uma corrente elétrica quando exposta à luz.

Esses semicondutores são moldados em camadas finas que condizem com o elemento central das células solares, o elemento básico de um sistema solar fotovoltaico, que produzem uma corrente direta. 

As células solares são integradas em estruturas maiores conhecidas como painéis solares, onde os valores desejados de corrente e tensão podem ser alcançados.

Para sistemas conectados à rede (que representam grande parte do mercado), conforme regras locais, um inversor é necessário (para converter DC gerado por células em AC, usado na rede). 

O princípio de funcionamento dos sistemas térmicos solares é muito menos sofisticado, mas tão útil para a geração de energia consumível quanto o efeito fotovoltaico.

Consiste no aquecimento direto da água (ou outros fluidos) pela luz solar. Essa conversão de energia ocorre em diferentes dispositivos, dependendo da faixa de temperaturas em que o fluido de trabalho está sendo aquecido. 

Coletores de baixa e média temperatura podem ser painéis de placas planas ou tubos evacuados.

Coletores de alta temperatura consistem em sistemas solares concentrados, como cocho parabólico, refletores de Fresnel, prato Stirling e torres solares. 

Uso e aplicações da fotovoltaica e da térmica

Em relação ao uso dessas tecnologias, o primeiro passo é separar sistemas solares pequenos e domésticos das usinas, tanto em ENERGIA FPV quanto em térmicas. A utilização doméstica deles é discutida abaixo. 

Quanto às usinas, a PV e os sistemas térmicos compartilham a produção de eletricidade como seu objetivo. Enquanto, os sistemas Fotovoltaicos geram essa eletricidade diretamente da energia solar.

Os sistemas térmicos aquecem um fluido (água, óleo, sats, ar, etc.) que irá “mover” um motor a vapor, turbina a gás ou similar. Essa eletricidade é transferida para a rede, na forma de AC e com o valor necessário de tensão. 

No caso das centrais fotovoltaicas, a capacidade das maiores é superior a 500 MW, enquanto a das maiores termelétricas é inferior a 400 MW. Ambos os tipos estão experimentando um rápido crescimento em muitas partes do mundo, com muitos em construção e mais planejados. 

Instalações fotovoltaicas residenciais produzem eletricidade DC diretamente da energia solar. Existem dois tipos de sistemas fotovoltaicos residenciais: conectados à rede e “off grid”.

Os primeiros oferecem a possibilidade de alimentar a rede (que está sendo incentivada por diversos incentivos governamentais) via um inversor ou micro inversor mais atualmente.

Este último é completamente dedicado ao autoconsumo (iluminação, aquecimento, aquecimento de água, etc.) e exigem o uso de bancos de baterias para separar o consumo da geração. 

Portanto, o principal uso dos sistemas térmicos solares residenciais é o aquecimento da água. Eles trabalham geralmente combinados com sistemas centrais de aquecimento (geralmente gás), que começam a funcionar quando a temperatura no reservatório de água cai abaixo de um determinado valor.

Assim, esses sistemas podem fornecer água quente durante todo o ano, mesmo em climas frios.  

Vantagens e Desvantagens

Algumas das vantagens mais importantes do Solar PV: 

• Em relação às usinas, o design de PV é muito mais simples do que o térmico. Uma usina de energia PV é formada por muitos painéis solares conectados em paralelo ou em série.

Por outro lado, a geração de eletricidade usando tecnologia térmica solar implica a transmissão de energia de um fluido quente para um gerador. Isso levou a desenhos diferentes e complexos. 

• Em menor escala, os sistemas de PV domésticos são mais versáteis, em comparação aos sistemas térmicos, uma vez que podem alimentar todos os equipamentos, inclusive aquecedores de água movidos a energia elétrica (a térmica solar é limitada ao espaço e ao aquecimento da água). Eles também têm uma vida útil maior.

Algumas das vantagens mais notáveis da térmica solar  são: 

• • Sua possibilidade de armazenar a energia gerada, uma vez que as usinas térmicas não convertem energia solar diretamente em eletricidade e sistemas térmicos domésticos sempre incluem um reservatório de água onde o calor pode ser armazenado.
  • Os sistemas FOTOV, ao contrário, sofrem de uma intermitência inerente que decorre dos padrões de luz solar. O armazenamento de eletricidade normalmente não é considerado uma opção, devido a perdas de energia que a tornam realmente ineficiente. Isso resulta em um fornecimento mais uniforme e confiável de eletricidade por usinas térmicas.
  • A tecnologia térmica solar para uso doméstico é muito menos complicada do que a energia solar fotovoltaica. É importante ressaltar que a geração de energia para usos residenciais varia de sistemas térmicos a pv.
  • Térmicas geram calor, enquanto eletricidade fotovoltaica. Os painéis térmicos também são mais eficientes em questão do uso do espaço disponível.

Qual escolher?

Por fim, acreditamos que a energia solar Fotovoltaica, leva algumas vantagens em relação a térmica, principalmente porque você não fica dependente de um único modo de operação.

Pense também, que será necessário, dependendo de cada caso, ainda ter encanamentos específicos para tal uso. Portanto, água quente e fria separados.

Entretanto, você pode usar a energia elétrica (fotovoltaica), praticamente em tudo, inclusive no aquecimento de água. O reverso não é verdadeiro e tampouco viável.

Caso tenho mais interesse entre as diferenças entre a energia fotovoltaica térmica solar, acesse essa matéria no Wikipedia.  

 Nosso guia completo, pode deixá-lo mais informado sobre a energia solar fotovoltaica.