Uma usina fotovoltaica é uma central elétrica que converte energia solar em eletricidade por meio do efeito fotovoltaico. O efeito fotovoltaico ocorre quando fótons de luz, ao impactar um determinado material, conseguem deslocar um elétron, o que gera uma corrente contínua.
Uma usina solar fotovoltaica é composta basicamente por módulos fotovoltaicos e um inversor. Os painéis fotovoltaicos são responsáveis por transformar a radiação solar. Por sua vez, o inversor converte corrente contínua em corrente alternada com características semelhantes às da rede elétrica.
Este tipo de usinas solares podem ser grandes ou pequenas instalações. Algumas pequenas centrais fotovoltaicas incorporam sistemas de armazenamento de energia, como baterias, para acumular o excesso de eletricidade gerada durante o dia e utilizá-la à noite ou em horários de baixa radiação solar.
Por outro lado, sistemas solares de grande porte injetam toda a eletricidade gerada na rede elétrica de distribuição. Esta operação leva a um melhor desempenho da instalação porque desta forma toda a energia gerada é utilizada.
Como funciona uma usina fotovoltaica?
A operação de todos os equipamentos da planta é supervisionada a partir da sala de controle. Na sala de controle são recebidas as informações da torre meteorológica, do inversor, dos gabinetes de corrente, dos centros de transformação, etc.
O processo de transformação da energia solar fotovoltaica em eletricidade é o seguinte:
1.- Conversão de energia solar em corrente contínua
As células fotovoltaicas são o elemento básico de uma usina fotovoltaica. Estes são agrupados em painéis fotovoltaicos.
As células fotoelétricas são responsáveis por captar a radiação do Sol e transformá-la em energia elétrica. Em geral, são compostos de silício, que é um material semicondutor que facilita o efeito fotoelétrico.
Quando um fóton colide com uma célula solar, um elétron é liberado. Com a soma de muitos elétrons livres, a eletricidade é gerada na forma de corrente contínua.
A capacidade de geração de eletricidade dependerá do clima (radiação, umidade, temperatura...). Dependendo da situação meteorológica a qualquer momento, a radiação solar que as células fotovoltaicas receberão será variável. Por isso, uma torre meteorológica é construída na usina solar.
2.- Transformação de corrente contínua em corrente alternada
Painéis fotovoltaicos geram corrente contínua. No entanto, a energia elétrica que circula pela rede de transporte o faz na forma de corrente alternada. Por esta razão, a corrente contínua deve ser transformada em corrente alternada.
Primeiro, a corrente contínua dos painéis solares é conduzida para um gabinete de corrente contínua. Neste gabinete a corrente é transformada em corrente alternada por meio de um inversor de corrente. A corrente é então transportada para um gabinete de corrente alternada.
3.- Transporte e fornecimento de energia elétrica
A corrente que chega ao armário de corrente alternada ainda não está em condições de ser fornecida à rede elétrica.
Por isso, a energia elétrica produzida passa por um centro de transformação onde é adaptada às condições de intensidade e tensão das linhas de transmissão para utilização nos centros consumidores.
Tipos de usinas fotovoltaicas
Existem vários tipos de usinas fotovoltaicas, que variam de acordo com seu tamanho, configuração e aplicação. Aqui estão alguns dos tipos mais comuns:
Usinas fotovoltaicas de grande porte: são grandes instalações de geração de energia solar projetadas para produzir uma quantidade significativa de eletricidade. Podem ocupar grandes áreas, como parques solares no solo ou em estruturas elevadas. Essas usinas normalmente têm uma capacidade de vários megawatts (MW) ou mesmo gigawatts (GW).
Usinas fotovoltaicas flutuantes: Essas usinas são instaladas em corpos d'água, como reservatórios, lagos ou lagoas. Os painéis fotovoltaicos flutuam na superfície da água, o que ajuda a reduzir a evaporação da água e melhora a eficiência dos painéis devido ao resfriamento natural proporcionado pela água.
Usinas fotovoltaicas de telhado: Este tipo de instalação envolve a colocação de painéis fotovoltaicos nos telhados de edifícios residenciais, comerciais ou industriais. Essas instalações podem ser de pequeno ou médio porte, e geralmente são destinadas ao fornecimento de energia diretamente para as próprias edificações.
Sistemas fotovoltaicos distribuídos: Esses sistemas são compostos por vários painéis fotovoltaicos instalados em residências, empresas ou instalações industriais menores. A eletricidade gerada é utilizada para atender a demanda de energia no local onde está localizada a instalação, podendo o excesso de energia ser injetado na rede elétrica.
Plantas de rastreamento solar: essas plantas usam sistemas de rastreamento solar para ajustar automaticamente a orientação dos painéis ao longo do dia para seguir o caminho do sol. Isso permite uma maior captação de luz solar e, consequentemente, uma maior produção de energia elétrica em relação aos sistemas fixos.
Sistemas fotovoltaicos híbridos: Esses sistemas combinam painéis fotovoltaicos com outras fontes de energia, como turbinas eólicas ou geradores a diesel. A integração de várias fontes permite um fornecimento de eletricidade mais estável e confiável, especialmente em locais onde a disponibilidade de sol pode variar ou ser limitada.
As 5 maiores usinas solares do mundo
Abaixo segue uma tabela com as cinco usinas fotovoltaicas mais importantes do mundo:
Não. | Nome da Planta | Localização | Capacidade (MW) |
1 | Bhadla, Rajastão, Índia | 2.245 | |
2 | Parque Solar do Deserto de Tengger | Mongólia Interior, China | 1.547 |
3 | Parque Solar da Pavagada | Pavagada, Karnataka, Índia | 2.050 |
4 | Parque Solar Noor Abu Dhabi | Abu Dhabi, Emirados Árabes Unidos | 1.177 |
5 | Kurnool Parque Solar | Kurnool, Andhra Pradesh, Índia | 1.000 |
Impacto e Afetação no Meio Ambiente
As usinas fotovoltaicas são uma forma de geração de energia renovável e geralmente têm um impacto ambiental menor em comparação com as usinas baseadas em combustíveis fósseis.
No entanto, eles não são completamente livres de impacto e podem afetar o meio ambiente de diferentes maneiras. Aqui estão algumas coisas a considerar:
Uso do solo : Plantas de grande porte requerem uma quantidade considerável de espaço para abrigar os painéis solares. A instalação destas centrais pode implicar a desflorestação ou alteração de habitats naturais, o que pode ter impacto na biodiversidade local.
Uso de água : Alguns sistemas de resfriamento podem exigir água para manter a eficiência dos painéis solares.
Fabricação e materiais : A produção de painéis fotovoltaicos requer o uso de materiais e energia, e sua fabricação pode gerar emissões de gases de efeito estufa e outros poluentes. Além disso, alguns materiais utilizados nos painéis, como o silício, são provenientes de minerais que requerem processos de extração intensivos.
Resíduos e Reciclagem : Os painéis solares têm uma vida útil limitada e, ao final de sua vida útil, podem se tornar lixo eletrônico.
Impacto na fauna : Algumas instalações fotovoltaicas, especialmente grandes instalações no terreno, implicam uma modificação da paisagem e da vegetação que podem representar riscos para a fauna local.
