Como criar um parque fotovoltaico

A produção de energia a partir de fontes renováveis continua a crescer no mundo todo. De acordo com estimativas da Agência Internacional de Energia (IEA), 450 GW de nova energia verde serão instalados em todo o mundo até o final de 2023, dois terços dos quais serão sistemas fotovoltaicos. Mas como um sistema fotovoltaico é construído? E como se instala um painel solar? E como esse sistema funciona? Os principais elementos de um parque fotovoltaico Cada parque solar é diferente em tamanho, geometria, morfologia do terreno e potência instalada, mas os principais elementos são sempre os mesmos. Painéis fotovoltaicos: são dispositivos formados por um módulo ou um conjunto de módulos fotovoltaicos conectados a uma estrutura de suporte. Módulos fotovoltaicos: são dispositivos compostos por células fotovoltaicas capazes de converter a energia solar em energia elétrica. As células permitem a conversão direta da radiação solar em energia eletrica, explorando o efeito fotoelétrico e constituem o elemento base do sistema fotovoltaico. Tracker (rastreador): uma estrutura de suporte móvel na qual os painéis fotovoltaicos são instalados e que permite o ajuste automático da orientação do módulo em base à inclinação dos raios solares, para maximizar a produção de eletricidade; Inversor: é um dispositivo que converte a corrente contínua (CC) produzida pelos módulos em corrente alternada (CA); Transformador: dispositivo capaz de elevar a tensão antes de introduzi-la na rede; Estradas de acesso e obras de drenagem: úteis para atividades de inspeção e monitoramento e para proteger a central em caso de chuva e inundação; Conduto de cabos: o cabo colocado em uma escavação que conecta a usina à cabine primária da operadora da rede elétrica. Etapas para a construção de um parque solar Antes da abertura do canteiro de obras, ocorrem as fases de autorização (por exemplo, por meio de conferências de serviços), nas quais os órgãos envolvidos autorizam a construção da instalação e possivelmente emitem determinadas prescrições sobre o projeto. Por exemplo, a Superintendência Arqueológica pode exigir a realização de testes de campo arqueológicos ou pode determinar a presença de um arqueólogo no local da construção. Essa fase é seguida por atividades preliminares à abertura do canteiro de obras, como a verificação da ausência de dispositivos de guerra e os testes necessários para o projeto (por exemplo, testes sísmicos, geológicos e geotécnicos para verificar as características do solo). A abertura do canteiro propriamente dito começa com as obras de construção, que consistem na realização de vias de acesso, instalação de escritórios provisórios e banheiros, etc., seguido pela construção de obras civis, entre as quais se priorizam as obras de drenagem, como canais de escoamento e bacias de laminação, essenciais para proteger uma instalação de eventos simples de chuva ou inundação. Nessa fase, também ocorre a chamada "terraplenagem", cujo objetivo é remodelar o terreno de acordo com a construção. Nesse ponto, começam as instalações mecânicas, divididas em três fases: A primeira é a cravação dos pólos para os rastreadores, que geralmente ocorre por meio de uma máquina de cravação de estacas que bate os postes no solo em um comprimento determinado durante a fase de projeto executivo. A segunda etapa é concluir a instalação do rastreador em cima dos postes, o que é feito manualmente, com o apoio de empilhadeiras para elevação. Há diferentes tipos de rastreadores, dependendo do número de módulos que devem ser movidos. A terceira fase é a instalação dos painéis fotovoltaicos. Aqui também, o trabalho é feito manualmente e uma equipe de quatro pessoas pode instalar 250 painéis por dia. Para permitir um bom rendimento de produção, é essencial identificar a distância ideal entre os rastreadores durante a fase de projeto, de modo que os módulos fotovoltaicos fiquem livres para acompanhar o movimento do sol ao longo do dia, mantendo a orientação do rastreador o mais perpendicular possível aos raios solares para não gerar sombras que prejudiquem a capacidade receptiva. Todas as atividades descritas são facilitadas pela pré-montagem de muitos elementos, que é realizada em uma área especial por equipes dedicadas, de modo que apenas a montagem final seja concluída no local. Em seguida, é hora da instalação elétrica, em que a fiação, as terminações e as conexões elétricas são preparadas. Em particular, um ou mais módulos são conectados em série para formar strings. É necessária muita precisão, inclusive porque os cabos de string podem convergir para as caixas de string otimizando a quantidade de cabos instalados e aumentando a confiabilidade do sistema. A última e decisiva etapa é o comissionamento, que é dividido em "frio" e "quente". Na primeira etapa, todos os testes elétricos são realizados antes da conexão com a rede elétrica. Em seguida, o sistema é energizado no sentido inverso, ou seja, da rede para os módulos, sob a supervisão do gerente de comissionamento. A partir desse momento, a produção de energia começa. Como funciona um sistema fotovoltaico terrestre Para o funcionamento de um sistema fotovoltaico, tudo começa com os módulos que convertem a energia recebida do sol em energia elétrica, explorando o chamado efeito fotovoltaico. Os módulos fotovoltaicos são compostos principalmente de um material semicondutor, o silício, que é um dos minerais mais difundidos na Terra e, portanto, fácil de encontrar. Quando falamos de semicondutores, estamos nos referindo a materiais que podem se tornar condutores de energia quando seus átomos recebem energia suficiente para colocar os elétrons em condução. No caso dos módulos fotovoltaicos, a energia vem do sol na forma de fótons. Quando essa energia é suficiente para o elétron no silício romper a ligação à qual está preso e entrar em condução, ocorre o efeito fotovoltaico. Os semicondutores, como o silício, têm poucos elétrons livres e, portanto, baixa condutividade. Para aumentar essa condutividade, são usadas técnicas de dopagem do cristal de silício, em que "impurezas", como átomos de fósforo ou boro, que têm um número de elétrons diferente do silício, são inseridas no cristal. Isso resulta em elétrons que não se acoplam firmemente aos elétrons do outro átomo e, portanto, ficam livres para se mover e conduzir energia. As células solares são obtidas alternando diferentes camadas de cristais de silício dopados, geralmente com uma junção p-n que liga o silício dopado com boro (p, ou seja, positivo) ao silício dopado com fósforo (n, ou seja, negativo), criando assim um campo elétrico que fornece uma direção preferencial para os elétrons em movimento. Assim, quando um fóton atinge uma dessas áreas de junção com energia suficiente, ele rompe a ligação p-n, liberando elétrons que se moverão por um determinado percurso e, então, a eletricidade que foi criada pode ser captada. Cada uma das células assim formadas pode produzir uma tensão fraca, em torno de 0,5 a 0,6V. Um módulo fotovoltaico consiste em muitas células solares conectadas. Vários módulos solares conectados em série formam cordas fotovoltaicas. Vários strings conectados em paralelo formam o gerador solar ou matriz fotovoltaica. A função do inversor é transformar a corrente contínua produzida pelos módulos em corrente alternada. Existem diferentes tipos, sendo os mais comuns os inversores centralizados e os inversores de string. Os strings podem ser conectados uns aos outros por meio de caixas de string e convergir para o inversor centralizado ou diretamente para o inversor de string. A diferença entre esses dois tipos de inversores é a potência. O inversor centralizado é muito grande, coletando energia de 1 a 4 MW, ou seja, uma parte muito grande do campo solar; os inversores de string lidam com uma potência muito menor (150/300 kW), podem ser colocados no campo perto dos strings, reduzindo o comprimento e a dispersão dos cabos. É necessária, então, uma conversão de tensão adicional, além da do inversor. Isso, de fato, funciona em baixa tensão (até 1000V CA), mas quando se trata de alta potência, é necessário mudar para média tensão (10 a 40 kV) por meio de um transformador. Em usinas menores (até cerca de 10 MW), do transformador se passa diretamente para a cabine de entrega, onde a energia é alimentada na rede de distribuição; em usinas maiores, por outro lado, é necessário passar por uma subestação elétrica que coleta as linhas de média tensão e as transporta para um grande transformador que leva a corrente de média para alta tensão, ou seja, até 120/220 kV, antes de ser introduzida na rede. Atualmente, a eficiência de um sistema fotovoltaico é de cerca de 24%. Isso significa que a tecnologia permite que um quarto da energia solar recebida pelos módulos seja transformada em eletricidade.

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Como um sistema fotovoltaico é construído e como ele funciona

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