Usar geradores fotovoltaicos para produzir energia solar em usinas flutuantes é uma maneira de potencializar a produção de energia renovável. As placas fotovoltaicas ficam agrupadas sobre as águas e, de longe, é possível ver centenas ou milhares delas.
É um cenário cada dia mais comum no planeta todo e isso inclui o Brasil. As usinas flutuantes aumentaram bastante nos últimos anos e têm tudo para continuar ganhando espaço com seu imenso potencial para aplicações e muitas vantagens técnicas.
Segundo um estudo do Banco Mundial, ao redor do mundo, os projetos de usinas flutuantes somavam apenas 1,1 GW em 2018. Já, para 2030, a IRENA – sigla em inglês (Agência Internacional de Energia Renovável) estima que a capacidade global instalada dessas usinas chegue a 400 GW.
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Ressaltamos que essas grandes usinas funcionam apenas para projetos de geração centralizada, uma vez que geram grandes cargas de energia. Nas empresas, nas casas ou em propriedades rurais que disponham de um corpo d’água, recomenda-se a instalação de geradores fotovoltaicos sobre o telhado. Nesse caso, o custo é menor e a manutenção é muito mais fácil de realizar.
Afinal, o que são usinas solares flutuantes e como ela funciona?
As usinas flutuantes são centrais geradoras de energia proveniente da luz solar. São constituídas pelo mesmo equipamento usado em terra, mas, instalado sobre a superfície da água. Para tanto, é preciso usar flutuadores, que são estruturas feitas para suportar os módulos sobre a água. Isso porque um painel solar pode chegar a 25 kg de peso, assim, as estruturas precisam de resistência.
Dessa forma, são dois os tipos de configuração de flutuadores disponíveis no mundo hoje: flutuadores puros e flutuadores com suporte de metal. Mas, nos dois casos, essas estruturas mantêm as placas no ângulo de inclinação apropriado para captar a luz do sol.
Depois de fixas, as placas e os flutuadores conectados entre si, a estrutura é ancorada por meio de linhas de amarração. Estas devem, então, ter condições de acomodar tensões e variações do nível da água.
A plataforma flutuante, portanto, precisa de ancoramento à margem, ao fundo ou aos dois, o que deve ser definido conforme o tamanho do projetos e as condições do local. Os módulos, assim, são ligados em série e o arranjo fotovoltaico todo é conectado à subestação com cabos que são mantidos sobre a água ou embaixo dela.
Projetos de usinas flutuantes maiores exigem que a subestação também seja alocada sobre a água com a ajuda de flutuadores especiais. Já, os projetos pequenos, mais próximos à margem, requerem a subestação em terra. É neste local que ficam os inversores, que adaptam a energia produzida para os padrões da rede elétrica para ser consumida.
Se a energia gerada tiver como destino o consumo em centros urbanos distantes, ela deve passar por transformadores que aumentam sua tensão. Dessa forma, ela pode ser enviada por meio das redes de transmissão.
As usinas flutuantes constituem uma tecnologia relativamente recente. Assim, a primeira delas foi construída em Aichi, no Japão, em 2007. De lá para cá, muito projetos foram instalados pelo mundo afora, como na China, no Reino Unido e no Japão.
Vantagens das usinas flutuantes
Tais projetos seguem crescendo no planeta, o que sinaliza vantagens, como:
Eficiência energética
A geração de energia solar fotovoltaica é impulsionada pelas temperaturas mais baixas na superfície da água. E, mesmo resistentes, funcionando até nas regiões áridas, os painéis solares perdem eficiência conforme a temperatura aumenta, como acontece com todos os dispositivos eletrônicos.
Nas usinas flutuantes isso é uma exceção, já que a proximidade com a linha d’água resfria as placas. Dessa forma, elas ganham mais desempenho e produzem mais energia. De acordo com alguns estudos realizados, o arranjo fotovoltaico ganha eficiência nas usinas flutuantes entre 5% e 15%.
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Liberação de terras
Liberar porções de terra usadas no processo é o que fomentou a ideia de instalar equipamentos fotovoltaicos sobre a água. E esse é o principal benefício, já que a quantidade de módulos de uma usina solar ocupa grandes espaços.
Usinas flutuantes em corpos d’água evitam o uso de terras que poderiam servir para a agricultura ou para ocupação de pessoas. Na Ásia e na Europa, para alguns países essa é uma vantagem muito significativa, já que a oferta de terras é mais escassa.
Além disso, agregam ainda mais sustentabilidade para os projetos fotovoltaicos, uma vez que eliminam a necessidade de remover árvores e suprimir a vegetação rasteira em razão do sombreamento dos módulos.
Reduz a evaporação
Nas usinas flutuantes o sombreamento é um benefício, uma vez que minimiza o calor sobre a superfície da água. Isso ajuda a reduzir sua evaporação. Trata-se, então, de uma vantagem especialmente útil em locais propensos à seca, como reservatórios de hidrelétricas e áreas de irrigação.
Contudo, o resultado dependerá da porcentagem da superfície coberta pelos painéis e das condições climáticas. Em países de clima árido como a Austrália, a evaporação da superfície coberta foi reduzida em 80%. Além do mais, o resfriamento da água provocado pelo sombreamento ajuda a evitar a proliferação de algas nocivas, no caso de represas e lagos.
Rastreamento
O sistema de rastreamento (tracking) é muito usado em usinas solares com o objetivo de aumentar a produção de energia das placas. Assim, com o uso de suportes mecânicos especiais, controlados por computador, os painéis são rotacionados para permanecerem com a face sempre voltada para o sol.
Nas usinas flutuantes, tal recurso é facilmente empregado por meio da rotação da plataforma, com a finalidade de conseguir um rastreamento vertical.
Aplicação
Sua variada gama de aplicações é mais uma vantagem das usinas flutuantes. Isso porque praticamente todos os corpos d’água, seja artificial ou natural, podem receber os painéis solares sobre flutuadores.
Em represas, lagos e açudes as aplicações geralmente são voltadas para o agronegócio, o que apresenta duas grandes vantagens: economia e segurança energética por meio de um sistema confiável. Além disso, há um ganho no volume de água em razão da menor evaporação.
Dessa forma, a capacidade da produção agrícola aumenta. Alguns estudos publicados revelam que usinas flutuantes podem elevar em até 25% o volume de água disponível para suas atividades.
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Estações de Tratamento de água
Nessa forma de aplicação, as usinas flutuantes permitem um aumento da capacidade de oferta hídrica, tornando a operação mais rentável. Do mesmo modo, a energia produzida pode atender o consumo elétrico da companhia, proporcionando economia para a organização.
Implantação em locais de aterros sanitários
Espaços inutilizados de aterros sanitários podem abrigar usinas por meio da utilização de estruturas plásticas, que são flexíveis e capazes de compensar as oscilações do solo. Com isso, permitem a alocação dos painéis sem precisar de fundações e estaqueamento. Além disso, tem alta resistência contra reagentes químicos corrosivos.
Projetos como esse acabam estimulando o tratamento apropriado de áreas impactadas. Ao mesmo tempo, transformam um centro de custo em centro de receita. Além disso, toda energia produzida pode servir para atender consumidores locais, uma vez que eles estão dentro do próprio centro urbano ou próximos a ele.
Reservatório de Hidrelétricas
Quando se opta por instalar usinas flutuantes em reservatórios de hidrelétricas, é possível aproveitar a infraestrutura já montada para subestação e transmissão. Isso reduz os custos de conexão à rede.
Com isso, cria-se um sistema híbrido de produção de energia, otimizando toda a operação da usina. Esses projetos contribuem também com a redução da evaporação da água e são ainda mais relevantes em locais com baixo nível dos reservatórios.
A aprovação ambiental é muito mais ágil e custa menos que projeto em solo. Isso porque os reservatórios são áreas já impactadas pelo homem. Assim, já contam com licença ambiental.
Aqui no Brasil, a maior parte dos projetos de usinas flutuantes foi feita em reservatórios, como a usina solar flutuante em Rosana – São Paulo, que foi a primeira, em 2014, no reservatório de Porto Primavera. O projeto de P&D, então, conta com dois arranjos fotovoltaicos flutuantes de 25 kW e foi comissionado pela CESP (Companhia Energética de São Paulo).
A maior usina solar flutuante do mundo foi instalada sobre o lago de uma mina de carvão desativada em Huainan, província de Anhui, na China. O projeto tem 40 MW de potência instalada, usa 166 mil painéis solares sobre flutuadores e pode abastecer 15 mil residências.
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