Curso de Energia Solar no Mercado Livre de Energia (ACL)

Tudo sobre a Eficiência do Painel Solar

Muitas pessoas se perguntam o que é a eficiência de um painel solar. 

Sem dúvida, a eficiência é um dos dados mais importantes para se atentar na hora de escolher os módulos (placas) solares que irão compor o seu painel fotovoltaico. 

Veja aqui exatamente o que é e como calcular a eficiência de uma placa solar fotovoltaica.

Qual o rendimento (eficiência) de um painel solar?

A eficiência de um <a href="https://www.portalsolar.com.br/painel-solar-fotovoltaico.html">painel solar</a> representa o seu potencial de conversão da luz solar em energia elétrica por metro quadrado.  Um painel solar com eficiência de 16,5%/m2 significa que do total de luz captado pelo módulo 16,5% será a geração de eletricidade para o consumo. 

Portanto, quanto maior a eficiência de um painel solar maior será a quantidade de energia elétrica produzida por m2 com a mesma quantidade de luz incidente.

É preciso entender que a eficiência dos painéis solares informada por sua fabricante é medida em laboratório por meio de um teste que utiliza um conjunto de valores reconhecido e adotado internacionalmente, conhecido pela sigla STC (Standard Test Conditions).  

Em português, “Condições Padrão de Teste”. Trata-se dos padrões definidos pela indústria solar para atestar a qualidade e eficiência dos equipamentos. 

Ao utilizar um conjunto fixo de condições, todos os painéis solares podem ser comparados e avaliados de forma mais precisa. 

São 3 (três) as condições padrão de teste:

A temperatura da <a href="https://www.portalsolar.com.br/celulas-solares">célula solar</a> em si, não a temperatura do ambiente. O painel solar durante o teste deve estar em 25°C.

Esse número refere-se à quantidade de energia que incide sobre uma determinada área em um determinado momento. Trata-se de uma média da quantidade de luz solar que incide na superfície terrestre.

Esse número é difícil de medir, uma vez que se refere à quantidade (extensão) de atmosfera terrestre que a luz precisa passar antes de chegar ao solo. Está relacionado, principalmente, com o ângulo do sol em relação a um ponto de referência sobre a terra.

Veja, na figura abaixo, os diferentes valores de massa de ar (Air Mass – AM) que os raios solares atravessam de acordo com o seu ângulo de incidência sobre a Terra, assim como a influência da massa de ar no gráfico quantitativo da potência em watts (W) entregue pelos raios solares de acordo com o seu comprimento de onda (wavelength). Importante destacar que, de toda a radiação eletromagnética emitida pelos raios solares, somente as ondas contidas dentro da faixa visível (visible) são aproveitadas pelos painéis solares. As ondas ultravioletas (UV) e infravermelhas (IR) não produzem o efeito fotovoltaico.

O que determina a eficiência das placas solares?

Vimos que a eficiência de um painel solar é a sua capacidade de conversão da luz em eletricidade, mas quais as características que determinam essa eficiência?&nbsp;

Cada módulo fotovoltaico é composto por dezenas de células solares. A célula solar é a unidade básica de funcionamento da tecnologia fotovoltaica e é responsável pelo processo que converte a luz em energia elétrica.

As células fotovoltaicas são fabricadas a partir de algum tipo de material semicondutor. Cada tipo de semicondutor possui características próprias na conversão elétrica que determinam a sua eficiência. 

Dessa forma, a eficiência do painel solar está diretamente ligada à de suas células. Quanto mais eficientes forem as células solares utilizadas nos módulos fotovoltaicos, maior será a eficiência do painel solar.

A forma como as células fotovoltaicas são posicionadas dentro da placa solar e o acabamento dado a ela também impactam na sua eficiência, pois o cálculo da eficiência é feito com base na área total do dispositivo que recebe a radiação solar.

Os módulos fotovoltaicos apresentam áreas “mortas” que interferem na sua eficiência, isto é, áreas não ocupadas por células, como os espaços entre elas, as bordas e a moldura. 

É por esse motivo que a eficiência do painel solar é sempre menor que a eficiência individual de cada uma de suas células fotovoltaicas, pois elas possuem menos dessas áreas “mortas” e têm um maior aproveitamento da luz.   

Não é segredo que os painéis solares perdem eficiência com o passar do tempo. A perda anual é ínfima, e os melhores fabricantes do mercado trabalham com garantias que atestam que seus módulos irão permanecer com mais de 80% da eficiência original ao final dos 25 anos. 

Contudo, quanto maior for o tempo de uso de um painel solar, menor será a sua eficiência.

Fatores que influenciam na eficiência dos painéis solares

A eficiência do painel solar rotulada pelo fabricante é determinada pelo teste padrão da indústria que utiliza valores fixos para as condições climáticas que influenciam na geração elétrica do equipamento, as quais são:

Placas fotovoltaicas precisam de luz do sol para gerar energia elétrica e têm o seu melhor aproveitamento em locais com as maiores médias anuais de radiação solar.

A disponibilidade de sol em uma determinada região durante o ano está diretamente ligada a alguns fatores, como a sua posição geográfica e clima.

As variações de temperatura também influenciam o desempenho das células fotovoltaicas e, consequentemente, a eficiência do painel solar. 

 A temperatura	das células fotovoltaicas não é a mesma do ambiente, pois as células sofrem um aumento de temperatura ao receber a radiação solar.

Em média, a temperatura de um painel solar é, aproximadamente, 20 °C mais quente do que a temperatura ambiente.

Como as condições simuladas nos testes não se replicam ao mundo real, em situações práticas de operação a eficiência de um módulo fotovoltaico será determinada conforme a variação de cada uma delas. 

Além disso, existem alguns fatores técnicos envolvidos na instalação do painel solar que também interferem no rendimento que ele irá apresentar durante a sua vida útil.

A <a href="https://www.portalsolar.com.br/quanto-custa-para-instalar-energia-solar.html">instalação do painel solar</a> deve ser feita de forma que a sua exposição aos raios do sol seja a melhor e a maior possível durante as horas de luz.

Para isso, um dos fatores que deve ser analisado é a <a href="https://www.portalsolar.com.br/a-melhor-direcao-do-painel-solar-fotovoltaico.html">direção do painel</a>, de modo que a sua face esteja voltada ao sol ao longo do seu deslocamento diário.

O Brasil está localizado no hemisfério Sul, portanto, o sol nasce no Leste, sobe se inclinando ao Norte e se põe no Oeste. Sendo assim, a melhor direção do painel solar no Brasil é com a face voltada ao Norte.

Leia também: <a href="https://www.portalsolar.com.br/uma-placa-solar-gera-quanto-de-energia">Quantos kw gera uma placa solar?</a>

Outro ponto que influencia a captação de luz pelo painel solar é a inclinação. A inclinação do painel deve ser cuidadosamente calculada de forma que favoreça a incidência direta dos raios solares sobre a face dos módulos.

Embora possam captar a luz difusa que incide sobre a sua superfície, os painéis solares têm o melhor aproveitamento com os raios que chegam de forma perpendicular, ou seja, aqueles que atingem diretamente a superfície formando um ângulo de 90°.

A regra básica é definir a inclinação do painel fotovoltaico na mesma angulação da latitude do local onde ele será instalado.

Como dependem de luz para funcionar, os painéis solares também têm a eficiência comprometida caso ocorra algum sombreamento sobre a sua superfície.

Qualquer objeto próximo ao local da instalação, como prédios, postes e árvores, deve ser averiguado para evitar ao máximo a ocorrência de sombra sobre o painel solar.

Por todos esses motivos, é imprescindível contar com o trabalho de uma empresa de energia solar especializada para a realização do projeto e instalação do seu sistema fotovoltaico, garantindo que o seu painel solar opere com eficiência e rendimento otimizados.

Tipos de painéis solares mais eficientes

Existem diferentes modelos de painéis solares disponíveis no mercado que diferem de acordo com o tipo de célula fotovoltaica utilizada, sendo que umas são mais eficientes que outras na conversão da luz em energia. 

Também existem novas tecnologias empregadas na construção dos painéis que permitem alcançar maiores índices de <a href="https://www.portalsolar.com.br/eficiencia-energetica-o-que-e-como-funciona-e-vantagens-de-se-investir-nela">eficiência energética</a>. 

Os painéis solares fabricados com células fotovoltaicas de silício cristalino são os mais antigos e, ainda, os mais utilizados no mercado, pois apresentam os maiores níveis de eficiência.

Eles podem ser monocristalinos (mono-Si) ou policristalinos (p-Si), diferenciando conforme o processo de fabricação de suas células.

Os painéis monocristalinos apresentam índice de eficiência mais alto devido a maior pureza de suas células, porém têm preços mais elevados. A eficiência dos painéis solares policristalinos é um pouco mais baixa, mas compensam pelo menor custo.

A tecnologia de células PERC (do inglês, Passivated Emitter and Rear Contact ou Emissor Passivado e Contato Traseiro, na tradução livre) é a mais utilizada pelos fabricantes para aumentar a eficiência dos painéis solares de silício cristalizado.

De maneira simples, essa tecnologia utiliza uma camada de passivação muito fina na parte traseira das células que permite a reflexão dos raios solares, fazendo com que eles passem mais vezes pela célula e aumentando a sua eficiência.

Os painéis solares com tecnologia Half-cell ou split-cell utilizam células fotovoltaicas de silício repartidas ao meio, o que aumenta a sua eficiência e durabilidade.

Dessa forma, um módulo tradicional que, antes, continha 60 células inteiras, hoje é fabricado com 120 half-cells, o que lhe garante mais eficiência com o mesmo tamanho.

Os módulos solares tradicionais captam a luz do sol apenas pela sua parte frontal, na qual o vidro fotovoltaico permite a passagem da luz. Já os painéis solares bifaciais são fabricados com células especiais e vidros na parte frontal e traseira que lhe permitem captar a luz de ambos os lados, aumentando a sua eficiência.

No entanto, módulos bifaciais são utilizados somente em grandes usinas ou projetos com estruturas de solo, que lhe dão o espaço necessário para que a luz difusa chegue na parte traseira.

Na maioria das instalações de geração distribuída, em que os painéis são instalados sobre o telhado e muito próximos das telhas, os módulos bifaciais não apresentam eficácia.

Painéis solares de filme fino (os menos eficientes)

Os painéis solares de filme fino ou película fina (Thin Film) utilizam menos matéria prima para a sua fabricação e, por isso, têm custos mais baratos. No entanto, sua eficiência é muito inferior aos módulos de silício cristalino.

Existem diferentes materiais utilizados em painéis solares de filme fino, como:

•	Disseleneto de Cobre Índio e Gálio (CIGS);

3 Verdades sobre e eficiência do Painel Solar Monocristalino ou Policristalino

1)	Quanto mais eficiente é o painel solar, melhor é a célula. 

2)	Quanto mais eficiente é um painel solar, mais <a href="https://portalsolar.com.br/">energia solar</a> é produzida por metro quadrado (Wh/m2).

3)	Painéis solares mais eficientes tendem a ser mais caros.

Passo a passo para calcular a eficiência de um painel solar

Para realizar este cálculo, é preciso saber a altura e largura exatas da<a href="https://www.portalsolar.com.br/placa-solar-preco.html"> placa solar</a>, assim como a sua potência. Exemplo: painel solar de 330 watts com altura de 1,956m e largura de 0,992m.

Primeiro, você deve calcular a área do Painel Solar =&gt; 1,956 x 0,992m = 1,940352 m²

Depois, divida a potência do Painel Solar por sua área =&gt; 330 / 1,940352 = 170,07 watts/m²

Por fim, divida o resultado acima por 10 para chegar na eficiência em porcentagem =&gt; 170,07 / 10 ≅ 17%

Ou seja, o painel solar calculado no exercício acima possui uma eficiência de 17% nas condições padrão de teste.

Outra forma fácil de calcular a eficiência de uma placa solar é através da fórmula:

Eficiência = (potência / área x irradiância padrão por m2) x 100

Então, utilizando os mesmos dados do primeiro cálculo, teríamos:

Eficiência = (330 / 1,940352 x 1000) x 100 ≅ 17% 

Tabela de eficiência de painéis solares

Montamos esta tabela para você entender a variação de eficiência dos painéis solares de silício cristalino comercializados no Brasil atualmente.

Os painéis solares feitos com <a href="https://www.portalsolar.com.br/tipos-de-painel-solar-fotovoltaico.html">silício cristalino</a> são os mais usados no mundo e, hoje, representam 100% dos modelos importados/fabricados no Brasil. Ou seja, muito provavelmente o painel solar que você vai instalar no seu telhado será de silício cristalino.

A eficiência de um painel solar é basicamente quantos % de energia da luz do sol o painel solar converte em energia elétrica por m2. Clique aqui e veja mais!