A energia solar pode ser usada para fazer todos os tipos de trabalho em casa, desde o fornecimento de eletricidade para luzes e eletrodomésticos até o aquecimento de uma piscina, spa, chuveiro ou quarto. Mas o quão bem um sistema solar funciona para você vai depender de dezenas de fatores, incluindo onde você mora, sua exposição ao sol, sua taxa de eletricidade, o que você paga para combustível para aquecimento, seu orçamento e seu compromisso em utilizar a energia solar, em vez do que seus provedores atuais.
O coração de qualquer sistema solar ativo, independentemente de fornecer eletricidade ou calor, é o coletor (às vezes chamado de painel ou módulo). Os sistemas passivos dependem de forças naturais para operar, como o movimento do calor do frio para o quente e o fato de que os fluidos quentes sobem. Por outro lado, um sistema ativo requer outro equipamento, como ventiladores, bombas e inversores, para usar a energia que você capta do sol.
TIPOS COMUNS DE COLETORES
Existem essencialmente dois tipos de coletores solares, elétricos (aqueles que convertem os raios do sol em eletricidade) e térmicos (aqueles que os convertem em calor). Ambos são normalmente encontrados em telhados, embora as matrizes também possam ser montadas no solo ou em postes.
Painéis solares elétricos (às vezes chamados de módulos fotovoltaicos ou fotovoltaicos) são normalmente compostos de células solares - wafers de silicone do tamanho de ladrilhos, conectados e montados em um painel ou módulo. Eles geralmente têm um tom azul ou verde, mas também podem ser pretos. Os tipos mais comuns de coletores elétricos solares residenciais são:
• Módulos fotovoltaicos cristalinos
constituem a grande maioria dos coletores solares elétricos existentes no mercado. Eles são feitos cortando-se lingotes de cristal de silício feitos pelo homem, ou pães, em bolachas, cada uma carregando um elétron positivo e um elétron negativo. Os wafers são conectados para formar módulos e os módulos são conectados para formar matrizes. Quando as bolachas são atingidas pela luz do sol, uma corrente elétrica corre dos contatos frontais para os contatos traseiros, distribuindo a carga de módulo para módulo.
• Módulos de filme fino e laminados são feitos depositando vários materiais semicondutores em camadas muito finas em vários substratos, incluindo vidro e suportes flexíveis. Eles também produzem eletricidade. Se o material semicondutor for protegido por vidro, os coletores solares de película fina são chamados de módulos. Quando o material semicondutor tem uma capa protetora flexível, eles são chamados de laminados.
Módulos de filme fino e laminados respondem por uma pequena fração das vendas totais de módulos solares, entretanto, em parte devido ao fato de que requerem até quatro vezes mais espaço no telhado para produzir a mesma produção de kW-h / ano. A aplicação residencial que atraiu o maior interesse para PV de filme fino é em telhados de metal com costura vertical (entre as costuras verticais) e como telhas solares.
Coletores solares térmicos são usados para aplicações de aquecimento, geralmente são mais volumosos e se destacam um pouco mais do telhado. No entanto, existem muitas exceções. Alguns coletores térmicos parecem caixas grandes e planas ou têm tanques cilíndricos acoplados a eles. Outros consistem em uma série de grandes tubos de vidro. Os tipos mais comuns de coletores solares térmicos incluem:
• Coletores térmicos de placa plana, projetados para aquecimento, são tipicamente gabinetes retangulares de 4 "a 5" de espessura com tampas de vidro na parte superior. Dentro do invólucro está uma folha absorvente enegrecida com passagens integradas através das quais um líquido flui para atrair o calor do sol. O líquido aquecido pode então ser usado para água doméstica ou para aquecimento ambiente. A tubulação passa pelo invólucro do coletor, de modo que pode ser conectada a coletores adicionais, bem como à rede de alimentação e retorno. O líquido que circula pelo coletor geralmente é água ou anticongelante (glicol), ou uma combinação dos dois.
• Coletores de tubos evacuados, um novo tipo de coletor térmico, é feito de uma fileira de tubos evacuados, cada um com sua própria placa absorvente e tubulação. O líquido remove o calor da placa absorvente, assim como faz com um coletor térmico convencional. O uso de coletores de tubo evacuado aumentou nos últimos anos, mas eles ainda representam uma pequena porcentagem do mercado atual.
• Coletores térmicos não vidrados são tipicamente extrudados de um polímero preto e incluem uma série de tubos através dos quais o líquido a ser aquecido pode ser bombeado. Os coletores térmicos não vitrificados são adequados para aplicações de baixa temperatura, como aquelas usadas para aquecer piscinas e spas.
• Coletores de ar quente tendem a ser maiores do que os coletores que aquecem o líquido, às vezes cobrindo toda a parede externa de um edifício. Conseqüentemente, eles são usados com mais frequência em aplicações comerciais. Alguns coletores de ar quente, também chamados de coletores "resfriados a ar", são envidraçados. Esses coletores são usados para aquecimento ambiente. Não há muito que possa dar errado com eles, porque congelamento e superaquecimento não são problemas.
COMO FUNCIONAM OS SISTEMAS SOLARES
Os coletores elétricos solares convertem a radiação solar diretamente em eletricidade, que pode ser usada imediatamente, armazenada em baterias ou enviada para a rede elétrica. Neste último caso, o proprietário recebe crédito pelo que é produzido, diminuindo assim sua conta de luz. Com efeito, a concessionária serve como armazenamento para eletricidade produzida durante os períodos do dia em que você não precisa dela. A rede também está lá como um backup para períodos nublados, quando você não está produzindo muita eletricidade solar.
Os coletores térmicos convertem a energia solar em calor. A radiação atinge a placa absorvente e o calor é retirado pelo líquido ou pelo ar. Devem ser tomadas providências para lidar com o superaquecimento de sistemas refrigerados a líquido, quando não há demanda de calor. Se for usada água, devem ser tomadas medidas para congelamento. O calor pode ser usado imediatamente ou armazenado para uso posterior. Em sistemas de aquecimento solar de água quente, um tanque armazena a água quente. No caso das piscinas, a piscina funciona como depósito.
No aquecimento solar ambiente, o calor pode ser armazenado em grandes tanques de água ou em algum tipo de alvenaria, incluindo lixeiras cheias de pedra. O ar aquecido pode ser distribuído para várias salas por dutos ou tubos, da mesma forma que os sistemas de aquecimento convencionais.
MELHOR RETORNO DO INVESTIMENTO
Vários incentivos federais e estaduais podem estar disponíveis para proprietários que desejam instalar um sistema solar. Você pode descobrir o que está disponível em sua área acessando o Banco de Dados de Incentivos Estaduais para Energias Renováveis e Eficiência (DSIRE).
Em geral, o aquecimento doméstico de água quente e as aplicações de aquecimento de piscinas têm os retornos mais curtos (5 a 7 anos) e exigem os menores investimentos ($ 3.000 a $ 10.000 antes dos incentivos). As instalações custam menos em climas onde as temperaturas de congelamento não são um problema. As instalações de eletricidade solar que satisfariam uma parte significativa de suas necessidades elétricas exigem investimentos muito maiores, embora os custos dos componentes tenham caído nos últimos anos. Se feito durante a construção, os custos são significativamente mais baixos.
Os programas de leasing, se disponíveis em sua área, também reduzem drasticamente o custo de instalação de um sistema. O aquecimento solar também requer um grande investimento, a menos que você simplesmente queira aquecer um ou dois quartos no lado sul da sua casa.
Independentemente do tipo de sistema solar que você está contemplando, comece a conservar energia agora. Custa muito menos desligar as luzes, tomar banhos mais curtos e isolar o sótão e as paredes do que instalar uma série de coletores solares!
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Nota do autor: além de ser um colaborador frequente do BobVila.com, Joe Provey é co-autor, com Everett M. Barber, de Converter sua casa em energia solar (The Taunton Press, 2010)