Conceitos Básicos de Energia

A final o que são os conceitos kW, kWh, kWp, kWh/(kWp.ano), HSP ou meio-dia solar?

Quem está a analisar um investimento numa instalação solar fotovoltaica é confrontado com terminologia técnica e própria do setor. Surgem muitas dúvidas a respeito do que significam certos conceitos. Apresentamos, de uma forma simplificada alguns dos principais, que lhe permitirão perceber algumas características do seu sistema fotovoltaico, como potência, energia ou produção específica. Neste artigo, tentamos dar algumas "luzes" sobre o tema.

Potência:

A potência, cuja unidade é o Watt, equivale à quantidade de energia que é fornecida por unidade de tempo. Ou seja, é a rapidez com que o trabalho é executado, sendo que, por definição o que o trabalho corresponde a uma força que é aplicada durante um determinado percurso.

Assim, a potência (P) é definida por:

P=W/t

Correspondendo:
W = trabalho realizado [Joules (J)] t = tempo [segundos (s)] = duração do trabalho

Num sistema solar, a potência corresponde à capacidade que este tem de produzir energia num determinado período de tempo.

kiloWatt (kW):

1 kW equivale a 1000 W.

kiloWatt-hora (kWh):

A unidade kWh está relacionada com energia que é consumida, ou produzida pelo sistema solar, durante uma hora.

Por exemplo, relativamente ao consumo, uma lâmpada de 25W ligada durante 4 horas por dia terá um consumo de 100Wh (25W x 4h = 100Wh). Nas faturas de energia elétrica o consumo mensal é apresentado precisamente em kWh. Para saber quanto esta lâmpada consumirá durante um mês, multiplicamos o valor diário de 100Wh x 30 dias = 3000Wh, ou simplesmente dividindo por 1000, 3kWh.

kiloWatt-peak (kWp):

Anteriormente referimos que as unidades habitualmente utilizadas nos sistemas elétricos são o kW (potência) e kWh (energia). Já quando falamos dos painéis que constituem um sistema fotovoltaico surge o kWp. Porquê?

Esta unidade (Wp) é comumente utilizada para indicar a potência de pico (peak) dos painéis fotovoltaicos. Cada painel solar possui uma potência nominal, que irá variar conforme as condições a que os painéis solares forem submetidos, sendo fácil entender que um painel solar fornece diferentes quantidades de energia, ao longo do dia e obviamente do estado do tempo: num dia de sol, esta será máxima perto do meio-dia; e mínima no início da manhã e final da tarde. Assim, por uma questão de normalização, que permite a classificação e comparação entre equipamentos, são definidas potências de pico, em condições de teste (STC – Standard Test Conditions): 25ºC de temperatura na célula solar; 1000 W/m2 de irradiação incidente; e uma massa de ar de 1.5 (AM = 1,5).

Produção específica [kWh/(kWp.ano)]

A produção específica é a quantidade de energia (kWh) produzida para cada kWp de potência dos painéis solares ao longo de um ano. Em Portugal os valores típicos podem variar de 1200 kWh/(kWp.ano) a mais de 1800 kWh/(kWp.ano), sendo o seu valor função de vários fatores, nomeadamente:

• Localização – a localização de um sistema solar determina a quantidade de irradiação que ele receberá, sendo por isso o maior fator diferenciador da produção específica, sendo que existem variações, principalmente entre norte (onde é menor) e sul (onde é maior);
• Dados meteorológicos – existem diferentes formas de construir um arquivo meteorológico, incluindo medições feitas em estações meteorológicas terrestres, modelos baseados em medições de satélite e abordagens híbridas;
• Orientação dos painéis – a inclinação do painel (sendo ideal em Portugal a de 30 graus) e o seu azimute (sendo o ideal a orientação a sul) afetam a quantidade de luz solar disponível sobre o seu plano, ou seja a que realmente atingirá a sua superfície (irradiação efetiva no plano do painel solar);
• Seleção do tipo de painel – já foi referido que os painéis solares são frequentemente descritos pela sua potência de pico (Wp), no entanto, existem outros fatores a ter em conta, p.e. as diferenças de perdas de produção em condições de calor e/ou em condições de baixa irradiação solar – um painel solar "melhor", com um o menor coeficiente de perda com a temperatura, vai obter efetivamente uma maior produção de energia, que pode representar mais 2 e 4 %.

Horas de sol pico (HSP)

Para além da produção específica, podemos, de uma forma simples e equivalente, considerar as horas em que os painéis fotovoltaicos estarão a produzir o seu máximo, durante um dia. As horas de sol pico estão compreendidas entre duas a três horas, antes e depois do meio-dia-solar. A partir do momento em que o sol surge no horizonte até o ocaso, a irradiação solar vai do mínimo ao máximo (ao meio-dia-solar), retornando ao mínimo.

Devemos ter em conta que as nuvens influenciam a irradiância   direta, fazendo com que mesmo ao meio-dia-solar, possamos captar menos energia, que num início da manhã ou final da tarde sem nuvens.

Meio-dia solar

Em lugares diferentes da Terra, e em diferentes alturas do ano, o meio-dia solar ocorre em momentos diferentes. O meio-dia solar é o ponto do dia em que o Sol atinge a sua maior altura acima do horizonte.

"Solvasto"