A adoção de métodos sustentáveis de geração de energia tornou-se vital para o futuro do nosso planeta. Com a crescente conscientização sobre as mudanças climáticas e o esgotamento dos recursos naturais, a substituição de combustíveis fósseis por fontes de energia limpa têm sido uma prioridade global. Nesse cenário, a usina solar, que converte a luz do sol em eletricidade, traz uma alternativa sustentável e econômica.
Para se ter ideia da tendência — que já é presente no mercado — e investimento para o futuro, a capacidade de energia solar, somente no primeiro semestre de 2023, superou todo o resultado de 2022.
Além disso, os dados ainda mostraram que a energia solar é a segunda maior com capacidade de geração, perdendo apenas para a energia hidrelétrica.
Sabendo disso, neste artigo você vai tirar todas as suas dúvidas sobre energia solar e, principalmente, os seus benefícios e vantagens. Vamos lá?
O que são usinas solares?
De modo geral, usinas solares são instalações projetadas para converter a energia do Sol em eletricidade. Utilizando tecnologias, elas capturam e transformam a luz solar em energia elétrica para uso.
Os painéis fotovoltaicos são compostos por células solares que geram eletricidade quando expostas à luz. Por isso, as usinas solares desempenham um papel fundamental na geração de energia limpa e renovável, contribuindo para a redução das emissões de carbono e ajudando a combater as mudanças climáticas.
Além disso, promovem a independência energética, reduzindo a necessidade de combustíveis fósseis e gerando economia.
Como é o funcionamento de uma usina solar?
Em uma usina solar, os painéis fotovoltaicos geram eletricidade, a transmitem por um inversor solar que converte a corrente contínua em corrente elétrica alternada. Depois, a energia é transmitida por meio das redes de transmissão, que a distribuem para uso nos locais de destino — residências, comércios, indústrias e outros.
Os inversores transmitem a energia gerada pelos painéis solares em 220 ou 380 Volts. Mas, para transmitir a energia nas linhas de alta tensão, é necessário contar com uma voltagem mais alta. Desse modo, transformadores são usados para aumentar a tensão para 13.800 V, 69.000 V, 138.000 V, até acima de 230.000 V.
Além disso, as usinas fotovoltaicas são geralmente instaladas em locais isolados e distantes. Por isso, a energia produzida precisa ser enviada aos centros urbanos com auxílio das linhas de transmissão. Depois disso é que o consumidor poderá usufruir de seu abastecimento.
Estrutura básica de uma usina solar
A estrutura básica de uma usina solar envolve diversos componentes essenciais para a conversão da luz solar em eletricidade.
Primeiramente, os painéis solares, compostos por células fotovoltaicas e um inversor, que a converte a corrente de energia capturada em uma compatível com as redes elétricas tradicionais. Explicaremos mais sobre isso no próximo tópico.
Além dos painéis e inversores, as usinas solares incluem sistemas de montagem para fixar os painéis em ângulos ideais, maximizando a captação solar.
Por fim, também existem os sistemas de monitoramento e os medidores, que registram a produção de energia e contribuem para uma gestão eficiente da usina. Juntos, todos esses componentes garantem o funcionamento eficiente e contínuo das usinas solares.
Conversão de energia solar em eletricidade
A conversão de energia solar em eletricidade ocorre, principalmente, por meio de dois métodos: painéis fotovoltaicos e sistemas de energia solar concentrada (CSP).
Os painéis fotovoltaicos, feitos de células solares de silício, absorvem a luz do Sol e geram corrente elétrica contínua (CC) ao excitarem elétrons dentro das células. Essa corrente é, então, convertida em corrente alternada (CA) por um inversor, tornando-a compatível com a rede elétrica e pronta para uso em residências e empresas.
No caso de sistemas CSP, os espelhos ou lentes concentram a luz solar em um único ponto, aquecendo um fluido que gera vapor. O vapor, por sua vez, movimenta uma turbina conectada a um gerador, produzindo eletricidade.
Armazenamento e distribuição de energia solar
O armazenamento e a distribuição de energia solar são cruciais para garantir a disponibilidade contínua de eletricidade, mesmo quando o Sol “não está brilhando”. Em geral, as baterias são o principal método de armazenamento, permitindo que a energia gerada durante o dia seja usada à noite ou em dias nublados.
Para realizar a distribuição, a eletricidade gerada pelas usinas solares é integrada à rede elétrica. Sistemas inteligentes de gerenciamento ajudam a equilibrar a oferta e a demanda, garantindo a estabilidade da rede.
Além disso, tecnologias como smart grids facilitam a distribuição eficiente, monitorando e ajustando a entrega de energia conforme necessário. Essas soluções são essenciais para maximizar o uso de energia solar e reduzir a dependência de fontes não renováveis.
Tipos de usina solar
Agora que você já sabe o conceito e a importância da usina solar como fonte alternativa de energia, que não só promove a economia, mas também fomenta uma boa relação entre os ecossistemas existentes, está na hora de conhecer os tipos de usinas. Veja abaixo!
Usinas solares fotovoltaicas: geração de eletricidade com células solares
As células solares são dispositivos semicondutores capazes de converter a luz solar diretamente em eletricidade. Assim, cada célula solar é composta de materiais, como o silício — que absorve a luz do sol e libera elétrons.
Usinas solares térmicas: uso de calor solar para produzir eletricidade
Usinas solares térmicas utilizam o calor do Sol para produzir eletricidade de maneira eficiente e sustentável. Esse processo envolve a utilização de espelhos ou lentes para concentrar a luz solar em um ponto focal específico, gerando calor intenso.
Esse calor é usado para aquecer um fluido, geralmente óleo ou sal fundido, que atinge altas temperaturas.
O fluido aquecido produz vapor, direcionado para movimentar as turbinas conectadas a geradores, convertendo o calor em eletricidade.
Existem diferentes tipos de usinas solares térmicas, como as de calha parabólica e as de torre central, cada uma com sua própria tecnologia de concentração e conversão de calor.
Usinas híbridas: combinação de tecnologias solares
Usinas híbridas combinam diferentes tecnologias solares para otimizar a geração de eletricidade, aumentando a eficiência e a confiabilidade. Para exemplificar melhor, falemos da integração de painéis fotovoltaicos e sistemas de energia solar concentrada (CSP).
Os painéis fotovoltaicos capturam a luz solar e a convertem diretamente em eletricidade mediante células solares. Simultaneamente, os sistemas CSP utilizam espelhos ou lentes para concentrar a luz solar em um ponto específico, gerando o calor usado para produzir vapor e acionar turbinas elétricas.
O calor gerado pode ser armazenado em materiais como sais fundidos, permitindo a produção contínua de eletricidade mesmo após o pôr do sol.
Essa combinação permite que as usinas híbridas aproveitem as vantagens de ambas as tecnologias, fornecendo um fluxo constante de energia e aumentando a resiliência do sistema.
Por isso elas são consideradas soluções inovadoras para maximizar a produção de energia limpa e reduzir a dependência de combustíveis fósseis.
Quais são as principais vantagens de uma usina solar?
Para o cenário atual, que ressalta não somente questões ambientais, mas também econômicas, a usina solar chega como uma solução para otimizar esses e outros pontos importantes. Confira!
Energia limpa e renovável
Conforme vimos, usinas solares geram energia a partir da luz do Sol, uma fonte inesgotável e abundante. Diferentemente dos combustíveis fósseis, a energia solar não polui o meio ambiente e não se esgota, garantindo uma fonte de eletricidade sustentável para o futuro.
Redução de emissões de gases de efeito estufa
Uma das maiores vantagens das usinas solares é a significativa redução das emissões de gases de efeito estufa. Ao substituir combustíveis fósseis, como carvão e petróleo, por energia solar, diminui-se a quantidade de dióxido de carbono e outros gases nocivos liberados na atmosfera.
Esse processo ajuda a combater as mudanças climáticas e a melhorar a qualidade do ar.
Aplicações em áreas remotas ou fora da rede elétrica
Usinas solares também são ideais para fornecer eletricidade em áreas remotas ou fora da rede elétrica tradicional. Comunidades isoladas, regiões rurais e locais sem infraestrutura energética podem se beneficiar da instalação de sistemas solares, proporcionando acesso à eletricidade e melhorando a qualidade de vida dos moradores.
Contribuição para a sustentabilidade energética
A energia solar contribui significativamente para a sustentabilidade, diversificando a matriz energética e reduzindo a dependência de fontes não renováveis. Usinas solares fortalecem a segurança energética ao proporcionar uma fonte de energia local e confiável, mitigando os riscos associados à importação de combustíveis fósseis e à volatilidade dos preços de energia.
Quantas usinas solares existem no Brasil e quais são as principais?
De acordo com dados da ANEEL, atualmente, o Brasil tem cerca de 18 mil usinas solares fotovoltaicas operando com uma potência total em torno de 9,63 GW. Em fase de implementação, existem 162 que somam mais de 6,5 GW e 2.568 projetos para serem iniciados, dando um total de, aproximadamente, 109 GW.
As principais usinas solares do país em operação são:
- Parque Solar Janaúba: 1,2 GWp, em Minas Gerais — o maior parque do Brasil;
- Parque Solar São Gonçalo: 864 MWp, em São Gonçalo do Gurguéia–PI;
- Complexo Solar Futura: 837 MWp, em Juazeiro–BA;
- Complexo Sol do Cerrado: 766 MWp, em Jaíba–MG;
- Complexo Solar Fotovoltaico Lar do Sol: 495 MWp, em Pirapora–MG.
Há uma alta expectativa em torno do crescimento de usinas solares dentro dos próximos anos. As restrições ambientais, de localização e financeiras para as usinas hidrelétricas, eólicas e térmicas tornam a fonte solar ainda mais atrativa para investimentos novos.
Outra motivação é a redução dos preços dos painéis solares nos últimos anos. Isso tornou essa fonte ainda mais competitiva nos leilões de energia feitos pelo Governo Federal e nos projetos do mercado livre de energia.
Leia também: miniusinas de geração de energia solar nas escolas públicas.
Quando a ANEEL, em 2013, incluiu a energia solar pela primeira vez em um leilão, sua participação entre os projetos inscritos e vencedores foi crescente. Segundo a ABSOLAR, a energia solar fotovoltaica se mostrou a fonte de energia renovável mais barata no país, desde 2019.
Quais são os desafios para usinas solares
Embora as usinas solares ofereçam inúmeras vantagens, também enfrentam desafios que podem influenciar a viabilidade econômica, operacional e ambiental dos projetos solares. A seguir, enumeraremos os principais obstáculos que precisam ser superados para a implementação e operação eficaz das usinas solares.
Infraestrutura e espaço necessário
No que tange a instalação, especialmente de usinas de grande porte, há uma demanda significativa de espaço.
Logo, encontrar áreas disponíveis e adequadas pode ser um desafio, especialmente em regiões densamente povoadas.
Além disso, a infraestrutura necessária para conectar as usinas solares à rede elétrica pode ser complexa e custosa. Isso inclui a construção de linhas de transmissão e subestações, que podem enfrentar resistência devido a preocupações ambientais ou de uso do solo.
Dessa maneira, um planejamento cuidadoso e soluções inovadoras, como a instalação de painéis solares em telhados ou terrenos subutilizados, podem ajudar a superar esse desafio.
Regulamentações e impacto ambiental
A implementação de usinas solares está sujeita a regulamentações governamentais e processos de licenciamento que podem ser complexos e demorados. Essas regulamentações visam garantir que os projetos solares sejam seguros, eficientes e ambientalmente responsáveis.
No entanto, cumprir todos os requisitos legais pode ser um obstáculo significativo. Além disso, mesmo que a energia solar seja uma opção limpa, a instalação de grandes usinas pode ter impactos ambientais.
Portanto, avaliações ambientais rigorosas e práticas de mitigação são necessárias para minimizar esses impactos e garantir a sustentabilidade dos projetos solares.
Conte com a Aldo Solar
A Aldo Solar é líder em soluções fotovoltaicas. Temos certificações ISO 9001, ISO 14001 e OHSAS 18001.
Além disso, somos associados à ABSOLAR (Associação Brasileira de Energia Solar Fotovoltaica) e ABRADISTI (Associação Brasileira da Distribuição de Tecnologia da Informação) e participamos ativamente do PNRS (Programa Nacional de Resíduos Sólidos).
Agora que você já sabe sobre o que é uma usina solar, que tal saber sobre os custos de instalação de painel solar? Você sabia que existe financiamento de energia solar? Pois bem, essa é uma forma de conseguir implementar esse projeto!
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