Sabemos que dos tipos de energia renovável que existem no mundo, a solar é a mais avançada e conhecida. O lugar onde a energia solar é transformada em energia elétrica para poder aproveitá-la é no usina fotovoltaica. Existem muitos tipos diferentes de usinas fotovoltaicas e cada uma tem suas características e capacidades.
Neste artigo vamos falar sobre as características de uma usina fotovoltaica, os tipos que existem e as vantagens que têm em relação às usinas de produção de energia baseadas em combustíveis fósseis.
Características de uma usina fotovoltaica
Uma usina fotovoltaica é uma usina de energia que utiliza o efeito fotovoltaico para converter energia solar em energia elétrica. O efeito fotovoltaico ocorre quando os fótons atingem um material e conseguem deslocar os elétrons, criando uma corrente contínua.
uma usina fotovoltaica É composto basicamente por módulos fotovoltaicos e inversores. Os painéis fotovoltaicos são responsáveis pela conversão da radiação solar. Por sua vez, o inversor converte a energia de corrente contínua em energia de corrente alternada com características semelhantes às de uma rede.
Neste tipo de sistema solar, toda a eletricidade gerada é injetada na rede de distribuição. Essa operação leva a um melhor desempenho do aparelho, pois toda a energia gerada dessa forma é aproveitada.
A maior usina fotovoltaica do mundo está Bhadla Solar Park na Índia com capacidade instalada de 2.245 MW. O custo total da instalação é de 1.200 milhões de euros. A energia fotovoltaica é considerada uma fonte de energia limpa por não produzir gases poluentes.
Componentes principais
Os principais componentes que qualquer tipo de usina fotovoltaica deve possuir, independentemente do tipo que seja, são os seguintes:
- Painéis solares: Os painéis fotovoltaicos são a espinha dorsal de uma instalação deste tipo. Eles são compostos de células fotovoltaicas que captam energia da luz solar e a convertem em eletricidade de corrente contínua.
- Investidores: A eletricidade gerada pelos painéis solares é de corrente contínua, mas a maioria dos dispositivos e sistemas elétricos usa corrente alternada. Os inversores transformam a eletricidade de corrente contínua em corrente alternada, tornando-a compatível com o uso doméstico e a integração na rede elétrica.
- Estruturas de suporte: Os painéis solares são instalados em estruturas projetadas para mantê-los no lugar, garantindo sua correta orientação para o sol e sua proteção contra condições climáticas adversas.
- sistema de armazenamento (opcional): Algumas usinas fotovoltaicas podem incorporar sistemas de armazenamento de energia, como baterias, para armazenar o excesso de eletricidade gerada durante o dia e utilizá-la à noite ou em horários de baixa radiação solar.
- torre meteorológica. É onde diferentes condições meteorológicas são analisadas para determinar a quantidade de radiação solar que se recebe ou se espera receber.
- Linhas de transporte. São as linhas que levam a energia elétrica aos centros consumidores.
- Sala de controle: É responsável por supervisionar o local onde operam todos os elementos da usina fotovoltaica.
Um dos aspectos fundamentais das usinas fotovoltaicas é que os componentes elétricos devem ser dimensionados para levar em consideração possíveis aumentos de potência instalada da usina no futuro.
Tipos de usinas fotovoltaicas
Como mencionamos anteriormente, existem diferentes tipos de usinas fotovoltaicas dependendo da demanda, da potência elétrica e de muitos outros aspectos a serem levados em consideração. Vejamos quais são os principais tipos que existem:
- Usinas fotovoltaicas isoladas: Essas usinas estão localizadas em áreas remotas onde não há acesso à rede elétrica convencional. Eles usam painéis solares para gerar eletricidade e armazená-la em baterias para uso posterior. Eles são ideais para aplicações como fazendas, estações meteorológicas ou sinalizadores de navegação.
- Usinas fotovoltaicas conectadas à rede: Essas usinas estão conectadas ao sistema convencional de distribuição de energia elétrica. Eles geram eletricidade em grande escala e a alimentam diretamente na rede, permitindo que ela seja distribuída aos consumidores. Esses centros podem ser de dois tipos:
- Usinas fotovoltaicas de grande porte: Também conhecidas como usinas solares de campo aberto, elas são compostas por um grande número de painéis solares dispostos em uma grande área. Eles podem ocupar terras desocupadas, como desertos ou áreas rurais, e gerar uma quantidade significativa de eletricidade.
- Usinas fotovoltaicas em telhados: Essas usinas são instaladas nos telhados de edifícios residenciais, comerciais ou industriais. Aproveitam os espaços disponíveis nas coberturas para gerar eletricidade e alimentar o consumo interno ou ainda injetar o excesso de energia na rede elétrica.
- Usinas fotovoltaicas flutuantes: Essas usinas são construídas em corpos d'água, como lagos ou reservatórios. Painéis solares flutuam na superfície da água e geram eletricidade. Essa abordagem tem várias vantagens, como conservação do solo, redução da evaporação da água e maiores rendimentos devido ao efeito de resfriamento da água.
- Usinas fotovoltaicas portáteis: Essas plantas são projetadas para serem transportadas e implantadas em diferentes locais de acordo com as necessidades. Eles geralmente são usados em situações de emergência ou em áreas temporárias onde a eletricidade é necessária, como acampamentos ou eventos ao ar livre.
Como funciona uma usina fotovoltaica
Na sala de controle, a operação de todos os equipamentos da planta é supervisionada. Na sala de controle recebe informações de torres meteorológicas, inversores, gabinetes de corrente, centrais de subestações, etc. O processo de conversão da energia solar fotovoltaica em eletricidade é o seguinte:
Conversão de energia solar em corrente contínua
As fotocélulas são responsáveis por captar a radiação solar e convertê-la em eletricidade. Geralmente, são feitos de silício um material semicondutor que facilita o efeito fotoelétrico. Quando um fóton colide com uma célula solar, um elétron é liberado. A eletricidade é produzida na forma de corrente contínua através da soma de muitos elétrons livres.
A capacidade de geração de energia dependerá do clima (radiação, umidade, temperatura...). Dependendo das condições climáticas de cada momento, a quantidade de radiação solar que as células fotovoltaicas receberão será variável. Para isso, uma torre meteorológica é construída na usina solar.
Conversão DC para AC
Painéis fotovoltaicos geram corrente contínua. Porém, A energia elétrica que circula pela rede de transmissão o faz na forma de corrente alternada. Para fazer isso, a corrente contínua deve ser convertida em corrente alternada.
Primeiro, a energia DC dos painéis solares é alimentada no gabinete DC. Neste gabinete, a corrente é convertida em corrente alternada por um inversor de potência. A corrente é então entregue ao gabinete CA.
Transporte e fornecimento de energia elétrica
A corrente que chega ao gabinete CA ainda não está pronta para alimentar a rede. Portanto, a energia elétrica gerada passa por um centro de conversão onde é adaptado às condições de potência e tensão das linhas de transmissão para uso no centro do consumidor.
Espero que com essas informações você possa aprender mais sobre como é uma usina fotovoltaica e suas características.