Glauco Diniz Duarte Diretor – como funciona uma usina fotovoltaica

Segundo o Dr. Glauco Diniz Duarte, para entender o que é uma usina solar, é importante que primeiro seja esclarecido que existem pelo menos duas grandes divisões neste assunto. Usinas térmicas destinadas a gerar calor, e usinas fotovoltaicas destinadas a gerar eletricidade. Vamos nos ater a segunda opção, e explicar do que se trata uma usina solar fotovoltaica.

A nomenclatura “usina” é diretamente ligada ao porte do sistema instalado. Mesmo não havendo uma regra definida que diga a partir de que tamanho deve ser considerado usina ou não, o bom senso e experiência de mercado, nos leva a entender que usinas são sistemas ou projetos de grande porte, grande extensão territorial, e instalados na maioria das vezes em solo. É natural observarmos profissionais do mercado usando o termo usina para sistemas de qualquer porte, como “micro usina” ou “mini usina”. Há um entendimento técnico de que não é o termo adequado, apesar de ser tratado com naturalidade no dia-a-dia.

Na própria REN 482 de 2012 da ANEEL, que estabelece as condições gerais do sistema de compensação de energia elétrica, os sistemas até 5MW de potência ativa instalada são tratados como Central Geradora de Energia Elétrica. Por conveniência, tomamos como aceitável na prática, serem tratadas como usinas, as plantas da ordem de MWp (megawatt-pico) ou maiores.

Em suma, usinas solares são projetos com capacidade instalada maiores que 1MWp de potência.

Como funciona uma usina solar fotovoltaica?

Não são todas as usinas que são iguais, existem diversas formas de instalação e equipamentos com tecnologias distintas. No entanto, seu funcionamento básico, observando o processo desde o momento da conversão de luz em eletricidade não muda. De forma resumida, se dá da seguinte maneira:

Os raios solares que irradiam do Sol em direção à Terra, atingem a superfície dos módulos (painéis), que são fabricados a partir de um material semicondutor que quando expostos a luz solar, produzem uma diferença de potencial elétrico. Podemos entender então que esses módulos absorvem a energia do Sol, e fazem com que uma corrente elétrica flua entre as camadas destes módulos, que possuem cargas opostas, criando assim, o “milagre” da eletricidade, que neste caso é originado a partir de um efeito físico-químico.

Após a geração de eletricidade ser dada através do efeito fotovoltaico, toda esta energia precisa percorrer um caminho para que seja tratada de maneira a ser utilizável. Para isso, através dos cabos solares que são polarizados (positivos e negativos), toda energia gerada nos módulos é enviada aos inversores através destes condutores.

Por sua vez, o inversor é o equipamento responsável por “tratar” toda energia gerada pelos módulos, e uma de suas principais funções é inverter o tipo de corrente gerada (corrente contínua em corrente alternada), para que toda essa energia seja compatível no local onde será destinada.

Após esse processo, a eletricidade gerada pelo sistema solar fotovoltaico está pronta para ser consumida, independente do modelo de negócio em que será enquadrada a usina.

Ressaltamos que essa é uma explicação didática e resumida, e que uma série de detalhes técnicos e de engenharia estão embutidos em cada etapa do processo de geração, conversão, e despacho da eletricidade de uma usina solar.

Um pouco de história: O efeito fotovoltaico

O efeito fotovoltaico foi descoberto por Becquerel em 1839, quando observou que ao iluminar uma solução ácida surgia uma diferença de potencial entre os eletrodos imersos nessa solução. Em 1876, W. G. Adams e R. E. Day observaram efeito similar em um dispositivo de estado sólido fabricado com selênio. Os primeiros dispositivos que podem ser denominados de células solares ou células fotovoltaicas foram fabricados em selênio e desenvolvidos por C. E. Frits em 1883.

Nos anos 1950, ou seja, mais de 110 anos após a descoberta de Becquerel, foram fabricadas nos Laboratórios Bell, nos Estados Unidos, as primeiras células fotovoltaicas baseadas nos avanços tecnológicos na área de dispositivos semicondutores. Estas células fotovoltaicas foram fabricadas a partir de lâminas de silício cristalino e atingiram uma eficiência de conversão de energia solar em elétrica, relativamente alta para época, de 6%, com potência de 5mW e área de 2cm².

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