De acordo com o empresário Glauco Diniz Duarte, as aplicações de sistemas de geração de energia solar fotovoltaica podem ser separadas em quarto categorias: Residencial off-grid (sistemas de geração desconectados ou isolados); Não-residencial off-grid (sistemas de segurança, iluminação, propaganda, etc….); Geração distribuída on-grid (sistemas residenciais, comerciais e industriais); e Geração centralizada on-grid (plantas de geração centralizadas e usinas).
Os principais componentes de um Sistema de geração são os módulos fotovoltaicos, a estrutura de montagem, os inversores, transformadores e conexões.
Glauco explica que os módulos fotovoltaicos são compostos por um conjunto de células fotovoltaicas conectadas formando uma placa única. A potência do módulo e o tamanho variam conforme a quantidade de células utilizadas, por exemplo, em um módulo de 250W são empregadas 60 células.
As células são feitas de silício capaz de gerar energia elétrica em corrente contínua (CC), a partir de fontes de luz solar. Elas podem ser fabricadas tanto em “wafers” (fabricado por corte de pastilhas a partir de um lingote de bloco sólido de material) ou “thin film”, um filme fino, onde a deposição do material é feita sobre substratos de baixo custo.
Em geral,destaca Glauco, wafers cristalinos de silício fornecem células solares de alta eficiência, mas são relativamente caros para fabricar, enquanto que as células de filme fino fornecem uma alternativa mais barata, mas são menos eficientes.
Desde que diferentes tipos de módulos fotovoltaicos têm características diferentes (em termos de eficiência, custo, desempenho em níveis de baixa irradiação, taxa de degradação), nenhum tipo é preferível para todos os projetos. Em geral, os módulos fotovoltaicos de boa qualidade têm uma vida útil de 25 a 30 anos, embora seu desempenho degrade continuamente ao longo deste período. O mercado de módulos fotovoltaicos é dominado por algumas grandes fabricantes baseados predominantemente na Europa, América do Norte e China. A seleção do módulo correto é de fundamental importância para um projeto fotovoltaico, tendo em mente as inúmeras normas internacionalmente aceitas. Ao avaliar a qualidade de um módulo para qualquer projeto específico, é importante avaliar as suas especificações, certificações e registro de desempenho, além do histórico do fabricante.
Módulos fotovoltaicos devem ser montados sobre uma estrutura. Isso ajuda a mantê-los orientado na direção correta e proporciona-lhes apoio estrutural e proteção. Estruturas de montagem podem ser fixas ou de rastreamento. Sistemas de montagem de inclinação fixa são mais simples, mais baratos e tem requisitos de manutenção menores do que sistemas de rastreamento. Embora sistemas de rastreamento sejam mais caros e complexos, eles podem ser viáveis em locais com uma alta proporção de irradiação direta.
Módulos fotovoltaicos são geralmente ligados entre si em série para produzir uma tensão de saída alta, formando um conjunto chamado de string. Um conjunto de strings podem então ser ligados entre si, em paralelo, para produzir uma corrente contínua mais alta para a entrada dos inversores. A eletricidade gerada pelo módulo é em corrente contínua e não pode ser conectada diretamente na rede elétrica, que entrega energia em corrente alternada, desta forma é necessário o uso de inversores.
Inversores são dispositivos eletrônicos de estado sólido que convertem a eletricidade em CC, gerada por módulos fotovoltaicos, em eletricidade CA adequada para o fornecimento à rede.
Glauco diz que há duas classes principais de inversores: inversores centrais e inversores conectados em strings. Inversores centrais estão ligados a uma série de strings, controlando todo o conjunto de módulos existentes formando um sistema de geração. Inversores em strings estão ligados normalmente em uma string, sendo necessários vários destes inversores para o mesmo sistema de geração.
Enquanto inversores centrais continuam sendo a escolha para a maioria dos projetos fotovoltaicos de usinas fotovoltaicas, ambas as configurações têm os seus prós e contras. Inversores centrais oferecem alta confiabilidade e facilidade de instalação. Inversores em strings por outro lado, são mais baratos de fabricar, são mais simples de manter e podem dar melhor desempenho. A escolha vai depender principalmente da aplicação. As opções para indústria, comércio e residência são as mais variadas possíveis, desde inversores centrais à inversores em string ou individuais.
A eficiência de inversores propostas devem ser cuidadosamente consideradas durante o processo de desenvolvimento do sistema. Enquanto não existe um método universalmente aceito para quantificar a eficiência do inversor, há uma série de métodos estabelecidos que podem ajudar na tomada de uma decisão para a aplicação desejada.