Se procurarmos o significado da palavra “usina” em dicionários, encontraremos definições que mencionam estabelecimentos industriais que usam máquinas ou algo no sentido de que são instalações com equipamentos capazes de transformar matérias-primas em produtos finais. E é isso mesmo que faz uma usina fotovoltaica: utiliza equipamentos para transformar radiação solar em energia elétrica.
A importância das usinas de produção de energia é tão grande que, quando a palavra é utilizada sem a explicação de um contexto, normalmente se trata desse tipo de local. Isso não quer dizer, entretanto, que qualquer usina elétrica funciona da mesma maneira.
Cada tipo de produção tem as suas especificidades e, claro, demanda uma estrutura física adequada para captar o recurso que será utilizado para produzir energia. É por isso que hoje vamos nos aprofundar, neste texto, em o que é usina fotovoltaica e quais são os seus principais componentes. Para isso, vamos passar pelos seguintes tópicos:
- O que é usina fotovoltaica
- Como funciona a usina fotovoltaica?
- Quais são os principais componentes de uma usina fotovoltaica?
- Painéis solares: como escolher?
- Como deve ser um projeto da usina solar fotovoltaica?
Para entender mais, continue a leitura!
O que é usina fotovoltaica?
A geração de eletricidade por meio da radiação solar pode acontecer de três formas diferentes: pela geração isolada, distribuída ou centralizada, que é onde entra a usina fotovoltaica. Antes de entender o que é usina fotovoltaica, no entanto, é importante que você compreenda como funciona a energia solar fotovoltaica.
A energia fotovoltaica muitas vezes é utilizada como sinônimo da energia solar por ser a forma mais comum de aproveitamento da radiação do Sol. Ela leva esse nome porque gera eletricidade por meio do chamado efeito fotovoltaico: ao atingirem placas de material condutor como silício ou cádmio, os raios solares provocam uma movimentação de elétrons que produz energia elétrica.
É por isso que um sistema fotovoltaico tem como protagonistas os painéis solares. Eles não são, entretanto, as únicas partes de um kit solar. Como a eletricidade produzida pelos painéis é de corrente contínua (CC), é necessária também a instalação de um inversor que converterá essa corrente em alternada (CA), que é a suportada pela rede de distribuição.
Diferente dos sistemas fotovoltaicos que normalmente vemos instalados no telhado de casas e prédios comerciais, a usina fotovoltaica é um sistema de energia solar de grande porte. Muitas vezes chamada de parque solar ou central fotovoltaica, a usina solar é projetada para produção em larga escala e comercialização de energia elétrica.
Por ter uma função diferente, o funcionamento e composição da usina fotovoltaica não é como dos sistemas residenciais e comerciais. Adiante, explicaremos quais são os componentes das usinas solares e em que medida elas funcionam de forma diversa dos sistemas fotovoltaicos mais simples.
Como funciona a usina fotovoltaica?
A maioria das usinas solares é instalada no solo, embora a usina fotovoltaica flutuante esteja ganhando espaço no mercado. Elas costumam ser construídas em locais planos, já que a orientação e inclinação dos painéis solares é muito importante para o bom funcionamento do sistema.
Locais amplos e planos garantem que não haverá sombra sobre as placas, prejudicando a captação dos raios solares. Já para garantir a melhor orientação e inclinação, as usinas normalmente utilizam trackers ou seguidores solares que acompanham o movimento do sol durante todo o dia, potencializando a captação da radiação solar.
Como a produção de eletricidade na usina fotovoltaica é feita em larga escala, ela utiliza milhares e até centenas de milhares de placas fotovoltaicas. Assim como nos sistemas fotovoltaicos convencionais, a energia produzida por esses painéis passa por um inversor e é aí que entra um novo componente na história, o transformador. Siga conosco para entender seu funcionamento.
Quais são os principais componentes de uma usina fotovoltaica?
A princípio, os componentes básicos de uma usina fotovoltaica são os mesmos de qualquer kit de energia solar, com uma diferença: a proporção. Sendo assim, os principais equipamentos podem ser divididos em três blocos:
- Bloco gerador: painéis solares, estruturas de suporte e cabeamento;
- Bloco de condicionamento da potência: inversores e controladores de carga;
- Bloco de armazenamento: baterias, apenas em alguns tipos de usinas. Na geração distribuída conectada à rede, a própria concessionária pode ser interpretada como fonte de armazenamento de créditos.
Uma diferença fundamental entre os sistemas comuns e a usina fotovoltaica, no entanto, é o que acontece com a eletricidade após passar pelo bloco do condicionamento de potência. Os inversores entregam a eletricidade em corrente alternada em até 380 volts, tensão muito abaixo da utilizada nas linhas de transmissão da rede de energia elétrica.
Dessa forma, as usinas solares utilizam outro componente chave, os transformadores. Esses equipamentos elevam a tensão para uma voltagem entre 13.800Volts e 230.000Volts, adequada para injeção na rede da distribuidora local e utilização por residências e empreendimentos comerciais.
Painéis solares: como escolher?
Os painéis solares são, como já mencionamos, a peça fundamental do sistema fotovoltaico. A eficiência da usina fotovoltaica dependerá, em grande parte, da escolha adequada desses componentes.
Hoje, existem no mercado diversos tipos de painéis solares, mas existe um aspecto essencial que deve ser levado em conta na escolha, independente do modelo: a eficiência. Ela é medida com base na na porcentagem de radiação solar que atinge a superfície do módulo e é transformada em eletricidade própria para consumo.
Quanto maior for a eficiência de uma placa fotovoltaica, mais watts-pico (Wp) por metro quadrado essa placa produzirá. Isso significa que quanto mais eficiente, menor será o painel que produzirá a mesma quantidade de energia, potencializando o uso do espaço.
Tendo isso em mente, conheça agora os diferentes modelos de painéis solares disponíveis no mercado atualmente e descubra qual será o melhor para a construção de uma usina fotovoltaica.
Tipos de painéis solares
Painel solar monocristalino
Os painéis solares monocristalinos são compostos por células monocristalinas de silício. Além de ser a tecnologia mais antiga em módulos fotovoltaicos, é também a mais eficiente. Embora seja um modelo complexo e, portanto, mais caro, esse tipo de painel tem uma longa vida útil, de cerca de 30 anos, e funciona melhor em dias nublados ou chuvosos que os painéis solares policristalinos.
Esse tipo de painel é uma boa escolha para uma usina fotovoltaica, já que ocupa um espaço menor para gerar a mesma quantidade de energia que outros modelos maiores, devido a sua alta eficiência. Dessa forma, o espaço disponível para seu projeto de usina solar fotovoltaica pode ser melhor aproveitado.
Painel solar policristalino
Diferente dos anteriores, esses painéis solares são formados por diversos cristais, o que os torna menos puros e, consequentemente, menos eficientes. A vantagem deles sobre os monocristalinos é o valor mais barato, já que são mais fáceis de produzir.
É preciso medir bem as suas prioridades: embora mais baratos, os painéis solares policristalinos possuem eficiência entre 13% e 16%, enquanto a dos módulos monocristalinos chega a 21%.
Painel solar de filme fino
Esse tipo de painel é composto por diversas camadas finas de material fotovoltaico, que são depositadas diretamente sobre uma superfície de metal ou vidro. Eles podem ser feitos de silício amorfo, telureto de cádmio, cobre, índio, gálio seleneto ou células solares fotovoltaicas orgânicas.
Os painéis solares de filme fino são os que possuem menor eficiência em relação aos anteriores: entre 7% e 13%. Em função disso, precisam de uma grande área de instalação para compensar a efetividade. Outra desvantagem desse modelo é a vida útil, que é de, em média, de 10 a 15 anos.
Embora sejam mais baratos, essa vantagem pode acabar perdida no preço de instalação, muitas vezes elevado pelo tamanho das placas.
Painel solar híbrido
Ainda nova no mercado, a tecnologia do painel solar híbrido se assemelha a dos painéis monocristalinos, com a adição de uma camada de silício amorfo. Esse tipo de painel produz mais energia por metro quadrado e suporta temperaturas mais altas. Sua eficiência é de 21% a 24%. A má notícia é que esses módulos ainda não estão disponíveis para aquisição.
Além dos painéis solares, há outros fatores importantes a serem considerados ao desenhar seu projeto de usina solar fotovoltaica. Falaremos sobre eles no próximo tópico!
Como deve ser um projeto da usina solar fotovoltaica?
A primeira escolha importante no projeto da usina solar fotovoltaica é a definição do espaço onde ela será construída. Para isso, é preciso fazer uma análise do terreno e do local de instalação, para evitar surpresas no meio do caminho.
Analisar a declividade do terreno e a composição do solo é fundamental para garantir a viabilidade do projeto. Além disso, a latitude do local escolhido para instalação da usina fotovoltaica terá grande influência em sua produtividade.
Isso porque a incidência do sol nas placas solares é o principal fator para eficiência do sistema e a quantidade de radiação recebida varia de local para local. Nas instalações feitas em telhados, um fator muito importante é a análise da cobertura. Assim, é possível verificar se a estrutura está pronta para receber a instalação.
Para ajudar na definição do melhor lugar para instalação da usina fotovoltaica, consulte o atlas solarimétrico da sua região.
Investimento financeiro
Se a sua maior dúvida para decidir se investe ou não em uma usina fotovoltaica é a falta de recursos, hoje já existem diversas linhas de financiamento para energia solar no Brasil, além de consórcios como o Consórcio Nacional Solar. Saiba mais sobre o financiamento para energia solar no post do nosso blog:
Equipe de instalação
Tão importante quanto os pontos anteriores é a escolha da equipe que fará a instalação do sistema da usina fotovoltaica. Contratar serviços de má qualidade pode gerar gastos imprevistos e até comprometer todo o funcionamento do sistema no futuro.
Contratar uma empresa idônea para seu projeto de usina solar garante a instalação correta, o uso de equipamentos de qualidade. Ao escolher uma equipe, verifique os projetos anteriores e as garantias oferecidas pela empresa.
A SolarVolt é uma das melhores empresas de energia solar do país, e pode assessorar todos os passos do seu projeto e atender todas as suas necessidades do ponto de vista da eficiência e, também, da rentabilidade.
Realizamos o dimensionamento da usina e analisamos a viabilidade financeira do projeto, acompanhando o seu processo de financiamento. Nossa equipe técnica é extremamente qualificada e vai ajudar você a entrar no movimento sustentável com segurança e excelência. Entre em contato conosco pelo site e solicite um orçamento!
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