O que é usina fotovoltaica – Glauco Diniz Duarte

De acordo com uma previsão recente realizada pelo Portal Brasil, o Brasil estará na lista dos 20 maiores países em geração de energia solar em 2018. De acordo com o Banco de Informações de Geração, produzido pela ANEEL, sobre a capacidade de geração do Brasil, atualmente há investimentos em diversas formas de utilização de energia, entre elas, a fotovoltaica. O Banco ainda fornece a situação dos empreendimentos de fonte fotovoltaica: 99 empreendimentos com construção ainda não iniciada, 12 em construção e 42 em operação. Com isso, pergunta-se: qual o potencial de crescimento da usina fotovoltaica no Brasil?

A geração de energia elétrica para fins comerciais usando a energia solar pela conversão fotovoltaica é chamada usina fotovoltaica. É considerada uma forma de produção desse insumo de forma sustentável e com uma interferência ambiental bem reduzida. Esse modelo de geração elétrica está em franca expansão no mundo atual, em que cada vez mais a preocupação é justamente elevar o nível de preservação ambiental. A tendência mundial é aproveitar mais a fonte de energia solar que, ao ser largamente utilizada, terá custos de implantação cada vez mais reduzidos. Esses e outros projetos de grande porte estão em gestação ou implementação em alguns países, inclusive no Brasil.

A geração elétrica de energia de origem solar fotovoltaica é e pode ter as mais diversas utilizações. Desde plantas isoladas para um só tipo de carga, incluindo plantas interligadas a sistemas de distribuição privada ou pública. Há, por exemplo, instalações de geração fotovoltaica até em áreas de cemitérios na Espanha. O aproveitamento de espelho d’água de reservatórios de usinas hidráulicas para plantas de geração fotovoltaica é um dos locais que, por exemplo, estão sendo estudados. Há também iniciativas, em outros países, que podem e devem ser analisadas para que se possa aproveitar ao máximo o potencial do Brasil em relação ao uso de usina fotovoltaica. Espanhóis e italianos estão envolvimentos em uma mega-construção de usina solar que será feita em Dubai.

Outro ponto favorável é que a composição de uma usina fotovoltaica pode ser explicada de uma maneira simplificada, levando em conta que é uma instalação relativamente simples do ponto de vista da engenharia elétrica e civil, com menos ênfase em mecânica e muito mais de ambiental. A grande maioria das instalações de uma usina fotovoltaica têm priorizado áreas continentais em terra firme. As instalações em áreas marítimas e lagos de usinas hidrelétricas estão sendo viabilizadas. Confira mais.

A instalação de usina fotovoltaica no Brasil

No Brasil, a Resolução Normativa nº 687 de novembro de 2015, alterou a Resolução Normativa nº 482 de abril de 2012, e ficou autorizada a implantação de unidades de geração elétrica por investidores em geral no Sistema de Compensação de Energia Elétrica. Essa abertura para a geração de energia para integração diretamente em sistema de distribuição local e, por conseguinte, para o sistema nacional, abriu espaço para investimentos que poderão incrementar consideravelmente a oferta de energia elétrica no Brasil. Dentro disso, mais formas de composição de investidores são previstas, além da individual, também em condomínio e cooperativa de investidores.

Com essa permissão, são possíveis diversas opções de geração de energia. Assim, consegue-se implantar, num mesmo local, unidades de geração fotovoltaica associadas com unidades de geração hídrica, eólica ou fóssil. Desta forma, um dos principais argumentos desfavoráveis à usina fotovoltaica, que é o da não produção de energia no período noturno ou em dias chuvosos e nublados, é derrubado. Pois, a solução encontra-se na associação com outros tipos de fontes energéticas e possibilita a construção de plantas de produção mais firmes.

Todos os empreendimentos de geração de energia elétrica para fins comerciais requerem aprovação prévia dos órgãos reguladores, começando pela inscrição na Empresa de Pesquisa Energética – EPE, que regula todos os leilões de energia. A EPE também fornece as orientações e procedimentos para os empreendimentos de geração elétrica.

Usina fotovoltaica: composição física e elétrica

Começando pela célula fotovoltaica, que é o elemento básico de conversão da energia da radiação solar para a geração de tensão elétrica e, ainda, da associação agrupada das diversas células interligadas para compor o módulo ou placa solar. Atualmente, a célula solar mais usada em usinas fotovoltaicas é a de silício. Outros tipos de células de tecnologia e materiais diferentes estão em processo de evolução. Há as células orgânicas, as de carbono e outras que estão sendo desenvolvidas. Uma das tendências é a nanotecnologia, que tem sido bastante abordada dentro de pesquisas.

O agrupamento dos módulos se dá usualmente em estruturas apropriadas, interligados por cabos especiais que compõem os chamados “strings”, ou seja, fileiras de módulos instalados em uma mesa. Por sua vez, o agrupamento das mesas formará um bloco. Nas mesas e nos blocos são instaladas caixas de junção em que são feitas as conexões dos cabos elétricos e de comunicação, além da instalação dos dispositivos de proteção elétrica e sensores de controle e medição.

As estruturas de suporte que compõem as mesas são projetadas e instaladas de modo a possibilitar a incidência da radiação solar de forma mais perpendicular possível durante a maior faixa de tempo de maior nível de radiação. Em instalações mais avançadas, essas estruturas são mecanizadas para acompanhar por giro e inclinação o deslocamento da trajetória solar e, assim, aumentar o rendimento da produção de energia elétrica.

Das caixas de junção dos diversos blocos saem os cabos, geralmente em instalação enterrada, isso quando a usina é em terra firme. Em instalações sobre a água, condutos elétricos são usados para suporte e proteção dos cabos. Em todos os estágios da geração descritos até aqui, a tensão gerada é para potência em corrente contínua, desde o módulo, que se inicia com 30V, 250Wp, dependendo do tipo usado.

Nos centros de transformação é feita a conversão da tensão contínua oriunda dos blocos da área de geração. Os conversores são equipamentos próprios para a retificação e oscilação da corrente gerada em modo contínuo, transformando-a em corrente alternada e tensão controlada à frequência industrial. Até esse estágio, da saída dos conversores, todo o processamento elétrico é feito em baixa tensão em corrente contínua e alternada.

Devido às altas correntes nominais, as saídas dos conversores são interligadas, geralmente por barramentos blindados, aos transformadores de distribuição. Por sua vez, os transformadores de distribuição, de forma geral, são externos e promovem a elevação da potência gerada em baixa para média tensão. No centro de transformação, o mais central possível em relação ao arranjo físico da planta, são instalados os painéis elétricos. São eles que recebem nos barramentos, via cabos de média tensão, a potência vinda das saídas dos transformadores dos outros centros. Assim, toda a potência gerada fica carreada para um só barramento, e pode ser direcionada para a interligação ao sistema de distribuição local ou ao Sistema Integrado Nacional.