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Aprenda mais sobre os tipos de usinas solares e como funcionam
“Usina solar” é um termo utilizado para descrever um sistema de captação de energia solar de grande porte. Nesse local, a produção pode ocorrer a partir de duas formas:
- Por células solares, dispositivos capazes de converter a radiação solar diretamente em eletricidade (energia fotovoltaica);
- Por espelhos, que refletem a luz solar e a convertem indiretamente em eletricidade (energia heliotérmica ou CSP);
O que é energia solar?
Energia solar é a energia elétrica produzida pela conversão de radiação solar em eletricidade ou energia térmica, tendo o Sol como fonte energética. Assim, ela pode ser dividida em três tipos: energia fotovoltaica, heliotérmica e fototérmica.
A fotovoltaica trata-se de um processo pelo uso de uma célula fotovoltaica, feita de silício. O conjunto dessas células, associadas em série ou paralelo, forma um painel de energia solar, principal componente do sistema fotovoltaico. Da mesma forma, o conjunto de painéis solares forma um gerador fotovoltaico.
Por outro lado, a energia heliotérmica, ou concentrated solar power (CSP), é caracterizada pelo uso de coletores. Eles captam a radiação solar e a convertem em calor. Esse calor é usado para aquecer um fluido e, a partir da movimentação de turbinas pelo seu vapor, a eletricidade é gerada.
Já a energia fototérmica refere-se à captação de luz solar para aquecer a água de residências e prédios. Isso por meio de placas e um aquecedor solar. Assim, sua produção não é recomendada para a construção de usinas.
Usina fotovoltaica
Em geral, uma usina fotovoltaica é formada por uma grande quantidade de células fotovoltaicas. Elas podem ser fixas ou possuir um sistema que acompanha o movimento do Sol, chamado de tracker. Assim, garantindo um melhor aproveitamento da energia solar durante o dia.
Vale ressaltar que a usina solar possui um papel fundamental na descentralização e democratização da energia elétrica. Além disso, ela também é importante para a transição energética mundial, mas principalmente para o Brasil. Isso por conta da sua localização, que permite uma alta incidência de raios solares.
Essas células fotovoltaicas, feitas de um material semicondutor, têm seus elétrons agitados pelos fótons fornecidos pela luz solar. Desta maneira, gerando energia elétrica por meio do efeito fotovoltaico, também conhecido como efeito fotoelétrico.
Usina heliotérmica
A usina heliotérmica, também conhecida como CSP ou termossolar, é composta por diversos espelhos côncavos. Eles refletem e concentram a luz do Sol em direção a um receptor, localizado em uma torre central. A torre, por sua vez, armazena uma quantidade de um fluido, como a água. Assim, o fluido é aquecido e seu vapor é utilizado para girar uma turbina ou alimentar um motor para geração de eletricidade.
Usina de energia solar no Brasil
De acordo com dados do Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS), o Brasil possui 3.893 usinas solares fotovoltaicas em operação, com a maior parte instalada na região Nordeste e em Minas Gerais. Juntas, elas geram uma potência instalada total de 2.711 MW. Encontram-se, ainda, 13 usinas solares em construção e 214 parques solares projetados e com estruturação não iniciada.
As principais usinas solares em operação no Brasil são:
- São Gonçalo (Piauí): 475 Megawatts;
- Pirapora (Minas Gerais): 321 Megawatts;
- Nova Olinda (Piauí): 292 Megawatts;
- Ituverava (Bahia): 292 Megawatts.
A Usina Solar de São Gonçalo é a maior usina solar do Brasil e da América Latina.
Por outro lado, as usinas heliotérmicas são menos difundidas no país. A primeira e única usina heliotérmica instalada no Brasil está localizada no município de Rosana, em São Paulo, pela Companhia Energética de São Paulo (Cesp). Ela é projetada para gerar cerca de 0,5 MW, com 576 espelhos de 7 metros de comprimento por 64 cm de largura, feitos de alumínio.
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O que contém em um kit de energia solar?
Um kit de energia solar geralmente contém alguns componentes essenciais para a usina solar, que são separados em três blocos:
- O bloco gerador
- Bloco de condicionamento de potência
- O bloco de armazenamento.
Gerador: painel solar, cabos, estrutura de suporte.
Condicionamento de potência: inversor solar, ou microinversor solar e controladores de carga.
Armazenamento: baterias.
Sistemas fotovoltaicos e usinas solares
Um sistema fotovoltaico aponta o modelo em que o kit de energia solar fotovoltaico deve seguir na sua instalação. Existem dois modelos, que se diferenciam pela conexão com a rede de distribuição de energia elétrica.
Off-grid
O sistema off-grid de energia solar, também chamado de sistema autônomo ou isolado. Ele não é conectado à rede de distribuição de energia elétrica. Ele é usado para propósitos específicos e pequenos, como bombeamento de água e iluminação pública. A energia solar off-grid excedente gerada é armazenada em baterias e utilizada em momentos com pouca ou nenhuma incidência de luz solar.
On-grid
O sistema on-grid de energia solar, também chamado de grid-tie, compreende um sistema que precisa estar conectado à rede de distribuição de energia elétrica (geração distribuída), tendo o inversor solar on-grid como principal diferencial.
Dessa forma, o kit solar on-grid não dispõe de bateria para o armazenamento de eletricidade. O inversor solar, ou inversor on-grid, tem a função de sincronizar com a rede pública.
Com essa função, toda energia solar on-grid excedente é mandada para a rede elétrica da distribuidora de energia. Assim, sendo convertida em créditos de energia. Assim, esses créditos podem ser utilizados quando a irradiação solar não for suficiente para suprir a demanda.
Usina solar: vantagens e desvantagens
O uso do sistema de energia fotovoltaica resulta em diversas vantagens para o consumidor e o meio ambiente. Os benefícios da energia solar para o consumidor envolvem:
- A valorização do imóvel;
- Independência energética;
- Retorno do investimento;
- Baixo custo de manutenção da usina solar;
Nessa perspectiva, destacam-se também as vantagens para o meio ambiente desse tipo de energia, devido ao fato de sua fonte ser renovável, inesgotável e limpa.
Por outro lado, a energia solar possui um alto custo de implantação e baixa eficiência (de 10% a 25%). Da mesma forma, é importante ressaltar os impactos ambientais causados pelos resíduos de silício e sua mineração. Bem como a destinação final de placas solares usadas, que não possuem uma reciclagem de painel solar acessível.
Apesar de seu alto custo de instalação, empresas de energia solar são as mais promissoras para o futuro e recebem mais investimentos. Além disso, este tipo de energia é um dos mais fáceis de ser implantado nos próprios estabelecimentos que querem reduzir suas emissões de CO2.
O que diz a lei sobre energia solar?
A lei 14300 de energia solar foi feita para regular a geração de energia solar no Brasil, instituindo, também, o Marco Legal para a mini e microgeração dessa energia. Ela estabelece diretrizes para instalação, taxação, potência máxima e geração de energia compartilhada para energia solar residencial e fazenda de energia solar.
A lei determina que a Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel) é responsável por oferecer um formulário-padrão para solicitação de mini e microgeração distribuída e todas as informações necessárias para a elaboração do projeto solar ao consumidor.
Sancionado em 2022, o Marco Legal da Micro e Minigeração de Energia passou a taxar os créditos de energia, antes não taxados, para cobrir despesas da distribuidora com infraestrutura e investimentos. Além disso, essa lei criou o Programa de Energia Renovável Social (PERS), que tem como objetivo criar um financiamento de energia solar e de outras fontes renováveis para consumidores de baixa renda.
Para potência máxima, foi estabelecido um limite de até 3 MW para fontes não despacháveis (em que a energia não pode ser armazenada), e até 5 MW para fontes despacháveis (em que a energia pode ser acionada a qualquer momento, por ser armazenada).
