As células solares convertem a luz do sol em energia eléctrica. Para que este processo funcione corretamente, a radiação solar deve atingir as células verticalmente. Caso contrário, uma grande parte da energia perde-se por reflexão. Se o seu sistema fotovoltaico estiver corretamente orientado, pode garantir que a luz é favorável durante grande parte do ano. Isto, por sua vez, é um pré-requisito para um rendimento elevado.
Instalação fotovoltaica: otimizar a orientação e aumentar o rendimento
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Image: © Wichien Tepsuttinun / Shutterstock.com
A orientação dos painéis fotovoltaicos tem um grande impacto no rendimento do sistema. A produção de eletricidade é maximizada pela escolha de uma orientação e inclinação que garantam que os raios solares, ricos em energia, atinjam os painéis verticalmente durante grande parte do ano. Embora os desvios resultem em perdas, estas nem sempre são significativas. No guia que se segue, explicamos a orientação ideal para o seu sistema fotovoltaico, a extensão das perdas com outras orientações e porque deve também prestar atenção ao ambiente.
A orientação fotovoltaica e a sua importância
As células solares produzem a maior quantidade de eletricidade quando a luz do sol atinge a sua superfície exatamente na vertical, uma vez que a reflexão é baixa. Os raios de alta energia penetram nas células activadas por energia solar, provocando o fluxo de eletricidade. Como a posição do sol muda ao longo do dia e as horas de luz do dia dependem da época do ano, na prática é sempre uma questão de encontrar um compromisso. Assim, um sistema fotovoltaico está sempre orientado de forma óptima quando produz a maior quantidade de eletricidade ao longo de um ano.
É bom saber: A localização também é um fator na orientação ideal de um sistema fotovoltaico. Nos locais a norte, por exemplo, é geralmente mais favorável instalar os módulos num ângulo mais acentuado. No entanto, nos locais a sul, o ângulo de inclinação de um sistema fotovoltaico deve ser um pouco mais plano.
Os ângulos de azimute e de inclinação definem a orientação do sistema fotovoltaico
Em termos técnicos, utilizamos dois valores para decidir a posição de instalação dos módulos fotovoltaicos. Um deles é o ângulo de azimute. Este especifica a direção cardinal em graus, sendo que uma orientação verdadeira para sul corresponde a um valor de zero graus (no hemisfério norte). Para uma orientação oeste ou leste, o desvio é de 90 graus, enquanto uma orientação norte tem um azimute de 180 graus.
Um segundo valor importante é a inclinação ou o ângulo de instalação dos módulos. Este também é expresso em graus e é zero quando os módulos solares são colocados no chão. Se o sistema fotovoltaico for pendurado verticalmente numa fachada ou varanda, então o ângulo de inclinação é de 90 graus.
Orientação cardeal ideal para o seu sistema fotovoltaico
Se procura a orientação ideal para o seu sistema fotovoltaico, o rendimento é mais elevado quando os seus módulos estão virados para sul (zero graus). Isto aplica-se, em particular, aos sistemas de alimentação total e quando existe uma bateria de armazenamento de energia para além dos painéis solares. Se não pretende instalar uma bateria de armazenamento, mas quer consumir o máximo de eletricidade possível, uma orientação este-oeste também pode valer a pena. Isto permite-lhe colher mais eletricidade de manhã e à noite, quando o consumo é geralmente mais elevado.
No entanto, é importante ter em conta que muitos técnicos profissionais e construtores não têm qualquer margem de manobra a este respeito, uma vez que a orientação do sistema fotovoltaico é geralmente guiada por restrições de planeamento e pela forma do telhado existente.
Perdas mínimas com um ângulo de inclinação ótimo
Quando o ângulo de inclinação de um sistema fotovoltaico é favorável, uma orientação diferente apenas resultará em perdas mínimas. Se os páinéis solares forem instalados num ângulo de 30 a 35 graus, o rendimento não cairá mais de cinco a dez por cento ao longo de um ano, se estiverem totalmente virados para este ou oeste. Com uma inclinação mais baixa (cerca de dez a 20 por cento), o rendimento cai mesmo apenas cerca de 5 por cento em média.
Por outras palavras, quanto maior for a inclinação dos painéis no telhado, mais importante é que estejam virados para sul, se possível. Se o ângulo de inclinação for mais plano, a orientação é menos significativa.
Ângulos de azimute superiores a 90 graus geralmente não são recomendados
Se um sistema fotovoltaico não puder ser orientado para sul, este ou oeste, a vantagem de o adquirir deve ser cuidadosamente analisada, uma vez que o rendimento é normalmente muito inferior. Com exceção dos painéis montados horizontalmente, não é raro que estes sistemas produzam menos 30 a 50 % de eletricidade. Em muitos casos, não vale a pena compensar este facto com a instalação de módulos numa área maior.
Inclinação favorável do telhado para o seu sistema fotovoltaico
O ângulo de inclinação do seu sistema fotovoltaico tem uma grande influência no rendimento, tal como a orientação. Com uma orientação óptima para sul, o ângulo deve ser de cerca de 20 a 50 graus. Se a orientação mudar para este ou oeste, o intervalo favorável é reduzido. Enquanto o ângulo deve estar entre 20 e 40 graus se o sistema fotovoltaico estiver virado para sudoeste ou sudeste, um ângulo de inclinação de zero a 20 graus é considerado favorável para desvios maiores em relação ao meridiano sul (zero graus). Nestas gamas, o rendimento não é geralmente inferior em mais de cinco por cento.
Considerar a carga de neve e o efeito de auto-limpeza
Como mencionado no início, encontrar a orientação fotovoltaica ideal implica sempre um bom compromisso. Para além do rendimento teórico, devem ser tidos em conta outros factores. Veja-se, por exemplo, a carga de neve prevista. Se a neve não deslizar sozinha, pode danificar os painéis e escurecer as células solares. Para evitar que isso aconteça, a inclinação do telhado de um sistema fotovoltaico deve ser de, pelo menos, 30 graus. O mesmo se aplica aos suportes dos colectores quando os painéis são montados num telhado plano.
Se não forem esperadas grandes quantidades de neve, uma inclinação ligeiramente mais acentuada pode ainda assim ser benéfica, uma vez que aumenta o efeito de auto-limpeza. Isto significa que a chuva, por si só, é suficiente para enxaguar a sujidade dos painéis. Isto funciona com um ângulo de inclinação de, pelo menos, 12 a 15 graus e, tal como a orientação óptima, também a chuva é suficiente para limpar a sujidade.
Cuidado com o sombreamento dos painéis fotovoltaicos
Mesmo com a orientação e o ângulo de inclinação ideais, um sistema fotovoltaico pode produzir menos eletricidade do que o esperado. Isto deve-se frequentemente a sombras que escurecem partes do sistema e afectam o seu desempenho, reduzindo as poupanças ou rendimentos, bem como a relação custo-eficácia.
Importante: Considere o sombreamento ao longo do ano e não apenas na altura do projeto. Pense no inverno que se avizinha, quando o sol mal ultrapassará o horizonte. Se houver arbustos altos, árvores, edifícios ou mesmo montanhas perto de uma casa, estes podem projetar longas sombras durante o dia na estação mais fria e comprometer a eficiência das medidas.
O nosso conselho: simulação durante a conceção do sistema
O sombreamento dos painéis fotovoltaicos, a inclinação do telhado e a orientação do sistema fotovoltaico são factores importantes. Para maximizar os rendimentos, os especialistas devem efetuar uma simulação que analise de perto o seu edifício e tenha em conta todos estes pontos. Terão em conta os elementos estruturais e naturais e calcularão a orientação e inclinação ideais do seu sistema fotovoltaico num computador. Isto é particularmente útil para sistemas de maiores dimensões para novas construções e conversões. Em edifícios mais antigos, no entanto, há pouca margem para fazer ajustes se o telhado tiver de ficar como está. É então uma questão de utilizar da melhor forma o espaço disponível e adaptar a tecnologia de energia solar ao mesmo.
É bom saber: É mesmo possível instalar sistemas solares de seguimento no solo ou num telhado plano. Estes têm suportes de colectores móveis que optimizam a orientação dos módulos solares de acordo com a posição do sol.
FAQ: Perguntas frequentes sobre a orientação fotovoltaica
O ideal é que o seu sistema esteja virado para sul, para que o sol atinja os módulos no melhor ângulo possível durante longos períodos do ano. Se a inclinação for favorável (até 40 graus), apenas são de esperar pequenas perdas com desvios para leste ou oeste (-90 e +90 graus). Em regra, é possível obter 80 a 90 % do rendimento efetivo.
Para produzir muita eletricidade durante todo o ano, os módulos devem ser instalados num ângulo de 30 a 40 graus. Se o ângulo for mais plano, os desvios são menos significativos. Os sistemas com ângulos acentuados produzem mais energia no inverno, uma vez que o sol está mais baixo no horizonte.
Uma das razões para este facto pode ser o sombreamento do sistema fotovoltaico. Se as árvores, os edifícios ou outros objectos projectarem sombras longas, o rendimento pode ser baixo, apesar de uma boa orientação. Algo semelhante acontece quando há muita neve no inverno ou quando o efeito de auto-limpeza não funciona e se acumulam depósitos de poluição atmosférica nos módulos.
