Usinas de energia solar utilizam energia solar abundante e estão se tornando uma pedra angular do setor de energia renovável. Essas instalações normalmente consistem em enormes conjuntos de células fotovoltaicas que convertem a luz solar diretamente em eletricidade. Quer forneçam energia a centros urbanos, aldeias remotas ou complexos industriais, as centrais de energia solar oferecem uma fonte de energia escalável e adaptável.
Este artigo fornecerá uma breve visão geral das usinas de energia solar e, em seguida, aprofundará os principais aspectos a serem considerados ao investir em usinas de energia solar em 2024.
Conteúdo
O que é uma usina solar?
Composição
Classificação
Cenários de aplicação
O que considerar na hora de escolher uma usina solar?
Viabilidade financeira
Tendências de tecnologia
A linha inferior
O que é uma usina solar?
Uma usina de energia solar é uma instalação que utiliza tecnologia solar fotovoltaica (PV) ou tecnologia solar térmica (CSP) para converter a luz solar direta ou indiretamente em eletricidade. Na energia fotovoltaica, uma usina de energia solar consiste principalmente em um grande número de painéis solares que captam a luz solar e a convertem em corrente contínua (CC), que é então convertida por um inversor em corrente alternada (CA) disponível para uso comercial ou doméstico.
Usinas de energia solar podem ser distribuídas instalações de pequena escala, como sistemas solares em telhados residenciais ou fazendas solares fotovoltaicas de grande escala, cobrindo centenas ou até milhares de acres. Por outro lado, as centrais térmicas solares, que utilizam espelhos para concentrar os raios solares e aquecer um fluido para produzir vapor, que por sua vez aciona um gerador de turbina para produzir eletricidade, são mais comummente utilizadas em aplicações industriais de grande escala.
A construção e operação de centrais de energia solar são fortemente influenciadas pela localização geográfica, condições climáticas e fatores políticos e económicos locais. Os locais ideais para usinas de energia solar têm alta radiação solar, baixo sombreamento topográfico e condições climáticas favoráveis.
Além dos factores ambientais, a viabilidade económica é fundamental para as decisões de projectos de centrais de energia solar, incluindo custos de equipamento, custos de instalação e manutenção, preços de venda de electricidade e possíveis subsídios governamentais e incentivos fiscais.
À medida que a tecnologia solar avança e os custos continuam a cair, as centrais de energia solar estão a tornar-se parte integrante do mix energético global, proporcionando uma forma eficaz de alcançar um fornecimento de energia sustentável e reduzir as emissões de gases com efeito de estufa.
Composição
A composição de uma usina solar varia dependendo do tipo de tecnologia (fotovoltaica ou térmica) e é mostrada separadamente abaixo:
Sistema de geração de energia fotovoltaica
painel solar (painel fotovoltaico): este é o componente mais básico de uma usina solar e é responsável por captar a luz solar e convertê-la em corrente contínua. Os painéis são geralmente feitos de silício, que pode ser silício monocristalino, silício policristalino ou outros materiais fotovoltaicos de película fina.
Inversor: Converte a energia CC gerada pelos painéis solares em energia CA para uso em residências, empresas ou na rede. O inversor é um dos principais componentes de uma usina de energia solar e afeta a eficiência geral e a confiabilidade do sistema.
Sistema de estantes: Usado para manter os painéis solares no lugar, sejam fixos ou de rastreamento. As estantes do tipo rastreamento podem ajustar o ângulo com o movimento do sol para melhorar a eficiência de recepção de luz dos painéis fotovoltaicos.
Caixa de junção e sistema de distribuição: incluindo cabos, caixas de junção, quadros de distribuição, etc., que são responsáveis pela transmissão e distribuição de energia elétrica.
Sistema de monitoramento e controle: usado para monitorar o status operacional da usina, incluindo produção de energia, desempenho do sistema e monitoramento de segurança.
Sistema de geração de energia térmica
Colecionador: geralmente uma série de espelhos ou lentes responsáveis por focar a luz solar em um receptor. Os coletores podem ser estruturas planas, parabólicas ou em torre.
Receptor: recebe a luz solar concentrada e a converte em energia térmica, geralmente aquecendo um fluido (por exemplo, água, óleo ou solução salina) para armazenar a energia.
Sistema de armazenamento de energia térmica: Particularmente importante num sistema de cogeração, a capacidade de armazenar energia térmica para utilização à noite ou em tempo nublado melhora a fiabilidade e estabilidade da central.
Grupo gerador: A energia térmica é convertida em vapor através de um trocador de calor, que aciona uma turbina e um gerador para produzir eletricidade.
Sistema de refrigeração: Usado para resfriar o vapor da turbina e condensá-lo novamente em água líquida para reciclagem.
Classificação
As usinas de energia solar podem ser categorizadas principalmente com base no tipo de tecnologia, tamanho e local de instalação. Abaixo estão algumas maneiras comuns de categorizar usinas de energia solar:
Classificação por tipo de tecnologia
Sistemas fotovoltaicos (sistemas fotovoltaicos): esse tipo de usina solar converte a luz solar diretamente em eletricidade, por meio de painéis solares fotovoltaicos. Atualmente é a tecnologia de energia solar mais utilizada.
Sistemas de energia solar térmica (sistemas CSP): A energia solar térmica concentra a luz solar através de espelhos, que aquece um fluido para produzir vapor, que por sua vez gera eletricidade através de uma turbina a vapor. Os sistemas CSP são normalmente usados para geração de energia solar em grande escala.
Classificação por tamanho
Sistemas solares residenciais: Instalados no telhado da casa de um indivíduo, eles são de menor escala e normalmente são usados para atender às necessidades de eletricidade de uma residência.
Sistemas solares comerciais: Usados em empresas ou edifícios públicos, dimensionados entre usinas solares residenciais e de grande escala, e são projetados para reduzir o custo da eletricidade comercial.
Usinas de energia solar em grande escala: Estas são as maiores usinas de energia solar, geralmente cobrindo centenas a milhares de acres, e fornecem energia diretamente à rede.
Classificação por local de instalação
Centrais de energia solar montadas no solo: Instaladas diretamente no solo, podem ser usinas solares fotovoltaicas ou solares térmicas de grande escala em áreas abertas.
Sistemas solares em telhados: Instalado na cobertura de uma residência, prédio comercial ou instalação industrial, aproveitando ao máximo o espaço disponível e reduzindo o uso do terreno.
Estação de energia solar flutuante: Instalado na superfície de corpos d'água, como lagos, reservatórios e tanques de reprodução, não ocupa valiosos recursos terrestres, enquanto o efeito de resfriamento da superfície da água melhora a eficiência dos painéis fotovoltaicos.
Classificação por modo de operação
Usinas de energia solar ligadas à rede: Diretamente conectados à rede pública, eles podem fornecer energia ou extrair energia da rede e são adequados para a maioria dos projetos comerciais e de serviços públicos.
Fora da rede: Opera independentemente da rede e geralmente é equipado com um sistema de armazenamento de bateria para aplicações em áreas remotas ou onde a rede não fornece cobertura.
Cenários de aplicação
Usinas de energia solar têm uma variedade de cenários de aplicação que podem atender a uma ampla variedade de ocasiões, desde o uso doméstico de eletricidade em pequena escala até necessidades de energia industrial em grande escala. A seguir estão alguns dos principais cenários de aplicação para usinas de energia solar:
Fornecimento de energia residencial
Usinas de energia solar instalados no telhado ou no pátio de uma casa podem fornecer energia limpa à casa, reduzindo a dependência da rede eléctrica tradicional e potencialmente vendendo energia à rede através de um mecanismo de feedback da rede, concretizando a auto-suficiência energética e reduzindo as facturas de electricidade.
Energia comercial e industrial
Os sistemas solares instalados nos telhados ou em terrenos não utilizados de edifícios comerciais e instalações industriais podem reduzir significativamente os custos operacionais de uma empresa, ao mesmo tempo que a ajudam a cumprir os seus objetivos de sustentabilidade e a reduzir a sua pegada de carbono.
Equipamentos públicos e infraestrutura
Usinas de energia solar instalados nos telhados e espaços abertos de instalações públicas, como parques, escolas, hospitais e edifícios governamentais, não só fornecem um fornecimento estável de eletricidade, mas também servem como projetos de demonstração para mostrar tecnologias energéticas sustentáveis.
Fonte de alimentação para áreas remotas e isoladas
Para áreas remotas não cobertas pela rede, as centrais de energia solar (especialmente sistemas fora da rede) oferecem uma solução energética económica para fornecer aos residentes iluminação básica, comunicações e electricidade vital.
Transporte
As centrais de energia solar também podem ser aplicadas em infraestruturas de transporte, como estações de carregamento de veículos elétricos, iluminação pública e semáforos, promovendo uma transformação verde no setor dos transportes.
O que considerar na hora de escolher uma usina solar?
Ao selecionar um Planta de energia solar, vários fatores precisam ser considerados para garantir um projeto bem-sucedido e com boa relação custo-benefício. Abaixo estão algumas considerações importantes e cenários aplicáveis:
Localização geográfica e condições climáticas
Duração e intensidade da luz solar: É mais favorável escolher uma área com longas horas de luz solar e alta intensidade luminosa.
Condições climáticas: Áreas muito úmidas ou com neblina podem reduzir a eficiência dos painéis solares.
Terreno: Terrenos planos ou ligeiramente inclinados são mais adequados para instalação de painéis solares.
Demanda de eletricidade e análise de carga
Cargas de pico e vale: Ajustar o design e o tamanho da usina solar aos picos e vales da demanda de eletricidade.
Demanda de continuidade: Para ocasiões em que é necessário um fornecimento de energia ininterrupto 24 horas por dia, considere a utilização de centrais de energia solar em combinação com outras formas de energia, tais como dispositivos de armazenamento de energia.
Considerações econômicas
Investimento inicial: Considere o capital inicial e os custos de construção do projeto.
Custos de operação e manutenção: Isso inclui limpeza de painéis solares, manutenção do sistema, etc.
Preço de venda de electricidade e subsídios: Os governos de diferentes regiões podem ter políticas de subsídios para projectos solares, e o preço de venda da electricidade também deve ser considerado.
Seleção de tecnologia e avaliação de fornecedores
Maturidade tecnológica: Selecione tecnologias maduras e confiáveis de painéis solares e inversores.
Reputação do fornecedor: Selecione fornecedores de equipamentos e unidades de construção com boa reputação e serviço pós-venda.
Viabilidade financeira
Nesta secção, a viabilidade financeira da instalação de uma central de energia solar fotovoltaica é demonstrada através de dois exemplos simples (domésticos e comerciais). Os fatores considerados contêm os seguintes componentes:
- Os custos iniciais de instalação e o tamanho do sistema são definidos com base nas médias do setor;
- A geração anual de eletricidade pressupõe a eficiência média das usinas solares, que varia dependendo da localização geográfica e do projeto do sistema;
- Os preços médios da electricidade reflectem o preço de compra da electricidade solar em diferentes regiões;
- Os custos de operação e manutenção incluem, mas não estão limitados a, inspeções regulares, limpeza de painéis solares, substituição de componentes danificados, etc;
- Os cálculos anuais de poupança de eletricidade baseiam-se na produção anual de eletricidade e nos preços médios da eletricidade, bem como nos custos de manutenção.
| Parâmetro | Residencial pequeno | Projeto comercial |
| Custo de instalação inicial | € 11,000 | € 110,000 |
| Tamanho do sistema | 10 kW | 100 kW |
| Geração anual de energia | ~14,000 kWh | ~140,000 kWh |
| Preço médio da eletricidade | US$ 0.17/kWh | US$ 0.13/kWh |
| Custos de operação e manutenção | US$ 100/ano | US$ 1000/ano |
| Vida útil do sistema | 25 anos | 25 anos |
| Economia anual nos custos de eletricidade | € 2,400 | € 18,000 |
| Economia total nos custos de eletricidade ao longo de 25 anos | € 60,000 | € 45,0000 |
| Poupança total | € 46,500 | € 315,000 |
Tendências de tecnologia
Planta de energia solar a tecnologia está evoluindo rapidamente, exibindo várias tendências notáveis que sinalizam direções futuras e potenciais inovações no setor solar. Abaixo estão as principais tendências na tecnologia atual de usinas de energia solar:
Aumentando a eficiência
Pesquisadores e fabricantes continuam a melhorar a eficiência de conversão de células e módulos solares através de novos materiais e inovações tecnológicas. Por exemplo, tecnologias avançadas, como células solares de calcogeneto e células solares de múltiplas junções, mostram potencial para superar o desempenho das células tradicionais à base de silício e converter energia solar em eletricidade de forma mais eficiente.
Reduzindo custos
Embora os custos de construção e operação das centrais de energia solar tenham caído drasticamente, novas reduções de custos continuam a ser um objectivo importante para a indústria. Os custos de construção e manutenção de centrais de energia solar podem ser ainda mais reduzidos através do aumento da produção, da melhoria da eficiência da produção, da utilização de materiais mais baratos e da optimização da concepção do sistema.
Integração e multifuncionalidade
Usinas de energia solar estão se tornando mais integrados e multifuncionais. Por exemplo, a tecnologia fotovoltaica integrada no edifício (BIPV) integra células solares em materiais de construção, tanto para gerar eletricidade como como parte do edifício. Além disso, a integração de centrais de energia solar com sistemas de armazenamento de energia melhora a eficiência energética e aumenta a estabilidade e fiabilidade do fornecimento de energia.
Inteligente e digital
A utilização de tecnologias digitais está a melhorar a eficiência e o desempenho das operações e manutenção das centrais de energia solar. Usando a tecnologia da Internet das Coisas (IoT), big data e análises de Inteligência Artificial (IA), as usinas de energia solar podem obter monitoramento remoto, diagnóstico inteligente de falhas e manutenção preditiva para otimizar o desempenho da planta e a eficiência econômica.
Integração de redes de distribuição e microrredes
Usinas de energia solar estão sendo cada vez mais integrados em redes de distribuição e microrredes para fornecer soluções de energia distribuída. Esta integração pode melhorar a flexibilidade da rede e a imunidade a interferências, especialmente em áreas remotas e pequenas comunidades, e permitir a autossuficiência energética através de micro-redes solares.
A linha inferior
Usinas de energia solar, como instalações que captam e convertem energia solar em eletricidade, são capazes de fornecer energia limpa e renovável numa variedade de cenários, desde edifícios residenciais e comerciais até ao fornecimento de energia para a agricultura e áreas remotas, bem como armazenamento de energia em grande escala e sistemas de condicionamento de energia.
Com o apoio político e uma maior sensibilização do público, a aplicação de centrais de energia solar irá expandir-se ainda mais para fornecer mais soluções de energia limpa em todo o mundo. Por fim, se você estiver interessado em instalar uma usina solar em sua casa ou empresa, visite este site. link.
