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342ded Francisca Ferreira 2025-03-11 15:38:45 1
# Painéis fotovoltaicos
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# TAREFA 1: UTILIDADES - PAINEL FOTOVOLTAICO
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**Maria Inês Roque (2016228683) | Maria João Silva (2016238728)**
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## O que é?
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Um painel fotovoltaico (PV) é um sistema constituído por painéis solares, conversores de corrente contínua (DC) em corrente alternada (AC), geradores e um quadro elétrico, cujo objetivo é a conversão de luz solar em energia elétrica. [1]
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O componente base das células solares, que constituem um sistema PV, é o silício, sendo este um material semicondutor. Um determinado número de células é ligado entre si, para formar um módulo, e vários módulos formam um painel. Os painéis podem ser ligados entre si em arranjos em série ou em paralelo, consoante a voltagem ou a corrente necessária, para responder às necessidades da instalação de um sistema PV. [2]
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0ee904 Francisca Ferreira 2025-03-11 15:46:35 15
![Constituição de um painel PV (adaptada). [2] ](./Paineis_Fotovoltaicos-000.png)
6a642c Francisca Ferreira 2025-03-11 15:44:22 16
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*Figura 1-* Constituição de um painel PV (adaptada). [2]
342ded Francisca Ferreira 2025-03-11 15:38:45 18
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De notar que, embora os painéis PV sejam um painel solar, são diferentes do que conceptualmente no dia a dia se considera ser um painel solar (painel solar térmico). Os PV como referido acima têm como objetivo a produção de eletricidade, enquanto que um painel solar térmico tem como finalidade o aquecimento de um fluido; no entanto, ambos usam a energia solar para o seu fim. Além disto, o princípio de funcionamento destes dois sistemas também é distinto, enquanto que os painéis térmicos consistem no aquecimento direto do fluido pelo sol, os painéis PV baseiam-se no efeito fotovoltaico. [3]
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## Funcionamento
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Como referido acima, os painéis PV são constituídos por silício, mais especificamente por dois tipos de silício que se encontram um sob o outro, como representado na Figura 2.
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2702d8 Francisca Ferreira 2025-03-11 15:47:28 27
![Representação da camada de silício num painel PV.[4] ](./Paineis_Fotovoltaicos-001.png)
342ded Francisca Ferreira 2025-03-11 15:38:45 28
a7f501 Francisca Ferreira 2025-03-11 15:46:06 29
*Figura 2-* Representação da camada de silício num painel PV. [4]
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342ded Francisca Ferreira 2025-03-11 15:38:45 31
Assim, na camada superior (*n-type*), está presente uma estrutura constituída por silício e pequenas quantidades de fósforo (com mais eletrões que o silício), que confere a esta camada uma quantidade extra de eletrões livres, tornando o material mais condutor. Já na camada inferior (*p-type*), a estrutura presente é formada por silício e pequenas quantidades de boro (com menos eletrões que o silício), assim esta possui menos eletrões livres (mais lacunas), tornando o material menos condutor. [4]
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1959f2 Francisca Ferreira 2025-03-11 16:07:47 33
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342ded Francisca Ferreira 2025-03-11 15:38:45 36
Como foi referido anteriormente, o funcionamento dos painéis PV baseia-se no efeito fotovoltaico. O efeito fotovoltaico é a conversão direta de luz em eletricidade, ao nível atômico, pela adsorção de fotões e a libertação de elétrons em alguns materiais. [2] De notar que, este efeito apenas ocorre em alguns materiais, denominados semicondutores. [3]
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Deste modo, num painel PV, como representado na Figura 3, quando os fotões entram no painel, são absorvidos por este e transferem a sua energia para o átomo de silício promovendo a libertação de elétrons do átomo. Este elétron desloca-se para a camada *n-type* e a lacuna formada para a camada *p-type*. [4] No entanto, uma dispersão única e arbitrária não é suficiente para gerar eletricidade e, como tal, é precisa uma exposição prolongada que promova um movimento contínuo. [1] Para formar corrente elétrica, deve-se unir as duas camadas por um fio, para que haja transferência de elétrons até às lacunas (o movimento de elétrons representa a corrente elétrica). [4] A corrente gerada por um painel PV é contínua e, assim sendo, não é compatível com os aparelhos eletrônicos usados, logo esta deve ser encaminhada para um inversor que a transforme em corrente alternada. [5]
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8993a6 Francisca Ferreira 2025-03-11 15:49:09 40
![Figura 3. Esquema do funcionamento de um painel PV.](./Paineis_Fotovoltaicos-002.png)
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*Figura 3-* Esquema do funcionamento de um painel PV. [6]
342ded Francisca Ferreira 2025-03-11 15:38:45 43
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### Instalação
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**Passo 1:** Ocorre a instalação de um andaime, de modo a garantir uma plataforma de trabalho para os instaladores, o que pode ser montado uns dias antes da instalação propriamente dita.
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**Passo 2:** É feito o planeamento da localização do painel, no local, através de marcas com giz. Seguidamente, são aparafusadas âncoras às vigas do telhado, estas vão ser colocadas em cima das telhas, na sua posição final, como se pode ver na Figura 4. O modo de fixar as mesmas dependerá do material das telhas.
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**Passo 3:** Barras de alumínio são colocadas nas âncoras e aparafusadas no sítio, ficando paralelas entre si, formando uma moldura.
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**Passo 4:** É colocado o painel na moldura anterior e verificado se estes estão direitos, confirmando a partir do telhado em si e também a partir do chão.
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**Passo 5:** É feito o ajuste nos painéis, tendo em conta a voltagem, amperagem e potência do sistema; é também verificada a posição dos painéis e a sombra a que estes estarão sujeitos.
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**Passo 6:** São feitos passos para cobrir os cabos por debaixo das telhas, com uma proteção, de modo a que não fiquem danificados com o passar do tempo.
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**Passo 7:** Finaliza-se a instalação com o fornecimento de eletricidade utilizado, para converter a corrente DC em AC. [7]
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80b485 Francisca Ferreira 2025-03-11 15:51:38 62
457791 Francisca Ferreira 2025-03-11 15:51:03 63
![Esquema ilustrativo dos componentes de um painel fotovoltaico. [8] ](./Paineis_Fotovoltaicos-003.png)
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*Figura 4-* Esquema ilustrativo dos componentes de um painel fotovoltaico. [8]
342ded Francisca Ferreira 2025-03-11 15:38:45 66
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A capacidade dos painéis fotovoltaicos instalados pode variar muito, tendo que obedecer às diferentes exigências requeridas, consoante a área geográfica, como se pode observar na Figura 5.
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457791 Francisca Ferreira 2025-03-11 15:51:03 69
![ Capacidade dos painéis fotovoltaicos instalados por região, em GW. [9] ](./Paineis_Fotovoltaicos-004.png)
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80b485 Francisca Ferreira 2025-03-11 15:51:38 71
*Figura 5-* Capacidade dos painéis fotovoltaicos instalados por região, em GW. [9]
457791 Francisca Ferreira 2025-03-11 15:51:03 72
342ded Francisca Ferreira 2025-03-11 15:38:45 73
### Vantagens e Desvantagens
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#### Vantagens
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- São uma forma alternativa de gerar eletricidade em vez de usar os combustíveis fósseis.
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- Funcionam de forma autônoma, sem geração sonora, dado que não usam partes mecânicas em movimento.
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- Precisam de uma manutenção mínima; apenas necessitam de uma limpeza regular da superfície do painel, de modo a garantir a eficiência dos mesmos.
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#### Desvantagens
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- Baixa eficiência, 12-20%, comparado com outras energias renováveis.
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- Produzem corrente direta, que tem que ser convertida em corrente alternada antes de ser usada pelo consumidor, aumentando o custo associado.
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- Apenas fornece eletricidade com luz solar direta e não consegue acumular grandes quantidades de energia para uso posterior. [10]
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### Tipos de PV
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Os painéis fotovoltaicos mais usados são de dois tipos, monocristalinos e policristalinos de silício, embora existam outros tipos, como por exemplo, os *thin-film* e os *string-ribbon*.
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266cd5 Francisca Ferreira 2025-03-11 16:23:04 89
Os painéis PV monocristalinos possuem cristais de maior tamanho e constituintes nobres, o que aumenta a eficiência energética, porém são mais dispendiosos. [5]
342ded Francisca Ferreira 2025-03-11 15:38:45 90
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342ded Francisca Ferreira 2025-03-11 15:38:45 94
Os painéis PV policristalinos têm cristais de menores dimensões e constituintes pouco nobres, como o cobre e o ferro e, embora tenham uma menor eficiência energética, têm um menor custo. [5]
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Nas figuras abaixo, estão representados painéis fotovoltaicos do tipo monocristalino e policristalino, de modo a se detectarem as diferenças visuais entre estes dois tipos de painéis PV.
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316112 Francisca Ferreira 2025-03-11 15:54:30 98
![Painel fotovoltaico monocristalino. [11] ](./Paineis_Fotovoltaicos-007.png)
d0adae Francisca Ferreira 2025-03-11 15:53:14 99
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**Figura 6a.** Painel fotovoltaico monocristalino. [11]
d0adae Francisca Ferreira 2025-03-11 15:53:14 101
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![Painel fotovoltaico policristalino. [11] ](./Paineis_Fotovoltaicos-008.png)
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**Figura 6b.** Painel fotovoltaico policristalino. [11]
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### Eficiência
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A eficiência traduz a capacidade do painel solar em converter a luz solar em eletricidade passível de ser usada. A eficiência é determinada pela produção de eletricidade pelas células solares, estando diretamente relacionada com a sua composição, configuração elétrica, reflexão da luz, nos componentes circundantes, entre outros fatores. A eficiência está relacionada com a habilidade do painel converter energia a baixo custo e com um fornecimento elevado. [12]
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A eficiência de um painel solar é tanto maior quanto mais pequena é a célula individual usada para o painel.
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**Eficiência (%)** = (Potência do painel solar) ÷ (10 × Área do painel solar) [13]
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bff730 Francisca Ferreira 2025-03-11 16:24:58 117
![Eficiência possível de obter para um painel solar e quantidade de painéis produzidos para cada eficiência. [13] ](./Paineis_Fotovoltaicos-005.png)
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*Figura 7.* Eficiência possível de obter para um painel solar e quantidade de painéis produzidos para cada eficiência. [13]
342ded Francisca Ferreira 2025-03-11 15:38:45 120
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### Inclinação
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A inclinação escolhida depende da localização (norte ou sul), da latitude do local, da época do ano e de ter associado, ou não, um gerador. Queremos que a inclinação do painel solar seja perpendicular à radiação solar recebida, de forma a obter a maior quantidade de energia possível. [14]
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1f676a Francisca Ferreira 2025-03-11 15:55:31 127
![ Inclinações adequadas consoante a altura do ano. [14] ](./Paineis_Fotovoltaicos-006.png)
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342ded Francisca Ferreira 2025-03-11 15:38:45 129
**Figura 8.** Inclinações adequadas consoante a altura do ano. [14]
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202994 Francisca Ferreira 2025-03-11 16:08:16 131
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#Referências
342ded Francisca Ferreira 2025-03-11 15:38:45 133
134
1. **"Como funciona um painel fotovoltaico"**, EDP comercial, 23/01/2020, em [https://www.edp.pt/content-hub/como-funciona-um-painel-fotovoltaico/](https://www.edp.pt/content-hub/como-funciona-um-painel-fotovoltaico/), consultado a 19/02/2020
135
2. **"How do Photovoltaics Work?"**, 06/08/2008, em [https://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2002/solarcells](https://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2002/solarcells), consultado a 19/02/2020
136
3. **"Differences Between Solar Photovoltaics and Solar Thermal"**, 01/04/2019, em [https://www.greenmatch.co.uk/blog/2016/04/differences-between-solar-photovoltaics-and-solar-thermal](https://www.greenmatch.co.uk/blog/2016/04/differences-between-solar-photovoltaics-and-solar-thermal), consultado a 19/02/2020
137
4. **"how do solar cells work?"**, Scitoons, 30/04/2018, em [https://www.youtube.com/watch?v=UJ8XW9AgUrw](https://www.youtube.com/watch?v=UJ8XW9AgUrw), consultado a 25/02/2020
138
5. **"Painéis solares: tudo o que precisa saber antes de instalar"**, DecoProteste, 28/05/2018, em [https://www.deco.proteste.pt/casa-energia/energias-renovaveis/guia-de-compras/paineis-solares-tudo-o-que-precisa-saber-antes-de-instalar](https://www.deco.proteste.pt/casa-energia/energias-renovaveis/guia-de-compras/paineis-solares-tudo-o-que-precisa-saber-antes-de-instalar), consultado a 19/02/2020
139
6. **"Solar energy installation"**, 21/10/2013, em [https://solarinstallationpanel.blogspot.com/2013/10/how-photovoltaic-solar-panels-work.html](https://solarinstallationpanel.blogspot.com/2013/10/how-photovoltaic-solar-panels-work.html), consultado a 25/02/2020
140
7. **"Solar PV installation guide"**, Evoenergy, em [https://www.evoenergy.co.uk/technology/pv-installation-guide/](https://www.evoenergy.co.uk/technology/pv-installation-guide/), consultado a 23/02/2020
141
8. **"A simple solar panels mounting system for corrugated iron rooftops or how to install 3000 modules in 3 days"**, em [http://www.solarpanelsindustry.com/2012/05/simple-mounting-system.html](http://www.solarpanelsindustry.com/2012/05/simple-mounting-system.html), consultado a 23/02/2020
142
9. **IRENA (2019)**, *"Future of Solar Photovoltaic: Deployment, investment, technology, grid integration and socio-economic aspects (A Global Energy Transformation: paper)"*, International Renewable Energy Agency, Abu Dhabi
143
10. **"Pros and Cons of Photovoltaic (PV) panels-solar energy"**, Dino Green, 12/06/2012, em [http://www.greenenergysavingtips.com/pros-and-cons-of-photovoltaic-pv-panels-solar-energy/](http://www.greenenergysavingtips.com/pros-and-cons-of-photovoltaic-pv-panels-solar-energy/), consultado a 23/02/2020
144
11. **"Which Solar Panel Type is Best? Mono- vs. Polycrystalline vs. Thin Film"**, Energy informative, em [https://energyinformative.org/best-solar-panel-monocrystalline-polycrystalline-thin-film/](https://energyinformative.org/best-solar-panel-monocrystalline-polycrystalline-thin-film/), consultado a 19/02/2020
145
12. **"What are the most efficient solar panels on the market? Solar panel cell efficiency explained"**, em [https://news.energysage.com/what-are-the-most-efficient-solar-panels-on-the-market/](https://news.energysage.com/what-are-the-most-efficient-solar-panels-on-the-market/), consultado a 25/02/2020
146
13. **"Tudo sobre a eficiência do painel solar"**, em [https://www.portalsolar.com.br/tudo-sobre-a-eficiencia-do-painel-solar.html](https://www.portalsolar.com.br/tudo-sobre-a-eficiencia-do-painel-solar.html), consultado a 25/02/2020
147
14. **"Localização, orientação e inclinação dos painéis solares"**, em [https://pt.solar-energia.net/energia-solar-fotovoltaica/elementos/painel-fotovoltaico/localizacao-de-paineis-solares](https://pt.solar-energia.net/energia-solar-fotovoltaica/elementos/painel-fotovoltaico/localizacao-de-paineis-solares), consultado a 25/02/2020