Usina solar: o que é, tipos, como funciona, vantagens e desvantagens
A usina solar, também chamada de parque solar ou complexo solar, é uma grande central geradora elétrica que utiliza milhares de placas fotovoltaicas ou outras tecnologias para, de forma direta ou indireta, transformar a luz do sol em eletricidade e enviá-la aos centros urbanos por meio de linhas de transmissão.
Nos últimos anos, esses grandes projeto de energia solar vêm ganhando cada vez mais espaço no mundo por apresentar diversas vantagens.
Como no Brasil, que ainda tem a maior parte da sua produção de energia oriunda de hidrelétricas e, por conta das secas rigorosas, precisa urgentemente diversificar o seu mix de geração.
Neste artigo, você irá conhecer tudo sobre as usinas solares, também muito conhecidas como parques solares, confira!
O que é usina solar?
A usina fotovoltaica (também chamada de central fotovoltaica) é um sistema de energia solar de grande porte construído para a produção e venda de energia elétrica.
A geração elétrica da usina solar vem dos painéis fotovoltaicos, que convertem a luz do sol diretamente em energia elétrica para ser vendida para a rede.
No Brasil, a energia de centrais fotovoltaicas e outras usinas elétricas é injetada e distribuída pelas regiões do país por meio do Sistema Interligado Nacional (SIN).
A maioria das usinas de energia solar no mundo é construída sobre o solo, mas os projetos flutuantes sobre lagos e reservatórios vêm ganhando espaço.
Geralmente, as estruturas de fixação dos painéis solares são fixas, mas existem também os chamados trackers (seguidores), sistemas que vão alternando a posição dos painéis de acordo com o deslocamento do sol para que eles estejam sempre em posição otimizada para a captação da luz.
Embora as usinas montadas em sistema de rastreamento aumentem a produção de energia elétrica, também aumentam os custos de operação e manutenção do projeto.
Como funciona uma usina solar?
A usina solar fotovoltaica funciona assim: os painéis solares produzem eletricidade, que passa por um inversor solar para converter essa energia em corrente elétrica alternada para, então, ser transmitida pelas redes de transmissão de energia e distribuída para o uso em sua casa ou empreendimento.
Os painéis solares produzem energia elétrica em corrente contínua, portanto, eles precisam de um inversor solar para converter essa energia em corrente alternada (padrão elétrico para qualquer casa ou empresa conectada à rede no Brasil).
Os inversores entregam a energia produzida pelos painéis fotovoltaicos em até 380 Volts. Para a transmissão de energia nas linhas de alta tensão, é preciso uma voltagem bem mais alta que isso, portanto, utilizam-se transformadores para elevar a tensão para 13.800 Volts, 69.000 Volts, 138.000 Volts e até acima de 230.000 Volts.
Como as usinas fotovoltaicas são geralmente instaladas em áreas isoladas e distantes, a sua energia é enviada aos centros urbanos por meio das linhas de transmissão, para, depois, atender ao consumo das casas, empresas e outros empreendimentos conectados à rede da distribuidora local.
Quais são os tipos de usina solar?
Existem dois tipos principais de usinas solares, que diferem na tecnologia aplicada e no processo como transformam a luz em energia elétrica.
Usinas solares fotovoltaicas
Usinas fotovoltaicas são as mais populares em todo o mundo e utilizam um processo direto para converter a radiação solar em eletricidade.
A geração é feita por meio dos módulos fotovoltaicos (placas solares), que podem ser instalados em terra ou sobre a superfície de corpos d'água, a chamada usina solar flutuante.
Nos últimos anos, os painéis fotovoltaicos também vêm sendo utilizados por milhares de pessoas e empresas que desejam gerar a própria energia para fugir dos preços e aumentos das distribuidoras nos chamados micros e minigeradores fotovoltaicos para geração distribuída.
Usinas heliotérmicas ou termossolares
Por sua vez, usinas de energia heliotérmica ou termossolar fazem uso de um processo indireto para gerar energia que utiliza o calor do sol para transformar água em vapor e mover turbinas elétricas.
Nesses projetos, milhares de espelhos (chamados de coletores ou heliostatos) captam os raios solares e os direcionam a um mesmo ponto onde se encontra um recipiente com algum tipo de líquido.
Com o calor dos raios concentrados, o líquido se transforma em vapor, que alimenta as turbinas e geradores responsáveis pela produção da energia elétrica.
Ao contrário dos sistemas fotovoltaicos, a tecnologia heliotérmica está limitada aos grandes projetos centralizados devido à maior complexidade na construção e operação dos projetos.
Quer saber quanto custa para instalar energia solar?
Quantas usinas solares têm no Brasil?
Segundo os dados da Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel), o Brasil possui atualmente mais de 18 mil usinas fotovoltaicas em operação com uma potência outorgada total de aproximadamente 14,89 GW.
Além dessas, existem também 144 usinas em fase de construção, que somam mais de 6,2 GW, e ainda 2.758 projetos não iniciados, totalizando cerca de 121 GW.
Principais usinas solares do Brasil
As principais usinas de energia solar que já estão em operação no Brasil, de acordo com a potência operacional, são:
- Parque Solar Janaúba – 1,2 GWp - Janaúba (MG)
- Parque Solar São Gonçalo – 864 MWp - São Gonçalo do Gurguéia (PI)
- Complexo Solar Futura – 837 MWp - Juazeiro (BA)
- Complexo Sol do Cerrado – 766 MWp – Jaíba (MG)
- Complexo Solar Fotovoltaico Lar do Sol – 495 MWp - Pirapora (MG)
O crescimento esperado para as usinas de energia solar nos próximos anos é muito grande. Além dos projetos em construção e já contratados, as restrições ambientais, financeiras e de localização para usinas hidrelétricas, térmicas e eólicas tornam a energia solar a fonte mais atrativa para novos investimentos.
Outro impulso foi a queda nos preços dos painéis solares nos últimos anos, o que tornou a energia solar a fonte mais competitiva nos leilões de energia realizados pelo Governo Federal e para projetos no mercado livre de energia.
Desde 2013, quando a Aneel incluiu a energia solar fotovoltaica pela primeira vez em um leilão, a tecnologia apresentou uma participação crescente entre os projetos inscritos e vencedores. De acordo com a Associação Brasileira de Energia Solar Fotovoltaica (Absolar), a solar fotovoltaica foi a fonte renovável com os menores preços no país desde 2019.
Onde estão localizadas as usinas solares no Brasil?
Os altos índices de radiação solar no Brasil permitem um grande aproveitamento de painéis fotovoltaicos em praticamente todas as regiões do país.
Com isso, hoje as usinas solares estão presentes em 17 estados brasileiros. Segundo os dados da Absolar, os estados do Brasil com maior capacidade instalada e operacional de usinas solares são:
- Minas Gerais - 4.766 MW
- Piauí - 2.097 MW
- Bahia - 2.052 MW
- Ceará - 1.251 MW
- Rio Grande do Norte - 1.228
A primeiro usina solar no Brasil
O parque solar de Tauá, construído em 2011, está localizada no município de Tauá, sertão do Ceará, e tem capacidade inicial para geração de 1000 kWp (1 MWp). Ela produz energia suficiente para 650 casas populares e foi a primeira central solar no Brasil a gerar eletricidade em escala comercial.
A maior usina de energia solar no Brasil
O Complexo Solar Janaúba está localizado no norte de Minas Gerais, e é o maior parque solar do Brasil e um dos maiores da América Latina. Conforme a Elera Renováveis, a usina tem capacidade instalada de 1,2 GWp, energia suficiente para abastecer 1,8 milhão de residências, e conta com 20 parques solares em uma área de 3.069 hectares.
Com investimento de aproximadamente R$ 4 bilhões, o empreendimento foi inaugurado oficialmente em julho de 2023. Com 2,2 milhões de módulos solares, os parques ocupam uma área equivalente a 4.300 campos de futebol.
A construção de Janaúba gerou cerca de 11 mil empregos diretos e indiretos, além de investimentos significativos na comunidade: foram cerca de 10 milhões de reais para projetos ambientais e sociais, capacitação profissional, reforma de espaços públicos, dentre outras ações.
Usina solar Megawatt Solar da Eletrosul
A usina solar da Eletrosul foi construída sobre o prédio administrativo da empresa e sobre as vagas de estacionamento, proporcionando sombra para os carros, o chamado Carport Solar.
Possui uma potência instalada de 1 MW (igual à da usina de Tauá), porém se destaca pelo fato de ser a primeira desse tamanho no Brasil a ser construída integrada a um edifício.
Usina solar do estádio Mineirão (BH)
É atualmente a maior usina solar fotovoltaica construída em um estádio de futebol no Brasil. São mais de 6.000 painéis solares, totalizando uma potência de 1420 kWp (1.42 WMp).
Usina solar: vantagens e desvantagens
Como vantagens da usina solar, podemos destacar o baixo custo da tecnologia, a longa vida útil dos painéis, a sustentabilidade de sua energia limpa, o baixo impacto ambiental na construção dos projetos e o grande potencial de aplicação da tecnologia em quase todo o Brasil. Entre as desvantagens, estão a intermitência da fonte solar e a baixa eficiência das usinas em comparação a outras tecnologias.
Leia também: Vantagens e desvantagens da energia solar
Vantagens da usina solar
A principal vantagem da utilização de usinas solares é o fato de que elas produzem energia totalmente renovável e limpa, mas existem muitos outros benefícios, desde ajudar o planeta a se tornar mais sustentável até auxiliar na diminuição de custos com a conta de luz.
Não emitem gases poluentes
Ao contrário das termoelétricas, movidas pela queima de combustíveis fósseis (diesel e carvão), as usinas solares não emitem quaisquer gases poluentes na atmosfera.
A transformação da luz do sol em eletricidade em uma usina solar é feita com base no chamado efeito fotovoltaico, processo que envolve a emissão de elétrons das células solares em contato com os fótons de luz.
O resultado é uma energia 100% limpa, gerada a partir de uma fonte renovável e praticamente infinita.
Baixo impacto ambiental dos projetos
Além de não emitir CO2 na geração de energia, uma usina fotovoltaica também causa menos impactos ambientais na sua construção do que uma hidrelétrica ou um parque eólico.
Embora tenham grande extensão, os projetos solares podem ser alocados com facilidade devido à grande disponibilidade de sol e instalados em regiões desérticas com quase nenhuma vegetação.
Ao contrário de hidrelétricas, que precisam ser construídas em determinadas regiões e provocam grandes impactos na fauna e flora locais devido ao represamento das águas do rio.
Enquanto as hélices de aerogeradores trazem poluição sonora e podem causar a morte de pássaros da região, os painéis fotovoltaicos não emitem qualquer ruído e permanecem imóveis.
Vida útil longa (mais de 25 anos)
Assim como os sistemas fotovoltaicos instalados em casas, estabelecimentos comerciais e indústrias, as usinas solares de geração centralizada também possuem uma longa durabilidade, com mais de 25 anos de vida útil dos painéis solares.
Baixo custo da tecnologia
Segundo os dados da Agência Internacional de Energia (IEA), os painéis fotovoltaicos já produzem a energia mais barata do planeta desde 2020.
A ampla disponibilidade de sol em todo o mundo permitiu que os painéis se popularizaram, o que, por sua vez, levou ao desenvolvimento da tecnologia e à queda dos seus custos.
No Brasil, os preços da fotovoltaica seguem batendo recordes mínimos nos leilões de energia do governo e atraindo a maioria dos projetos contratados.
Para nós consumidores, isso significa menos gastos na geração elétrica do país e energia mais barata (ou menos cara) na conta de luz.
A queda nos custos da tecnologia também ajudou os consumidores que buscam gerar a própria energia. Os equipamentos mais baratos e as linhas de financiamento de energia solar tornaram o sistemas fotovoltaicos mais acessíveis para grande parte da população.
Grande potencial para aplicação
O sol é a fonte renovável mais abundante que temos em todo o planeta.
Especialmente no Brasil, país localizado próximo à Linha do Equador e com algumas das médias anuais de radiação solar mais elevadas do mundo.
O potencial da geração solar no Brasil é gigantesco, muito melhor que o de países como a Alemanha, que já possui uma capacidade fotovoltaica instalada acima de 54 GW, segundo os dados da Agência Internacional de Energia Renovável (Irena).
Desvantagens da usina solar
Embora sua operação seja muito importante para a produção de energia limpa e renovável, a usina solar também possui suas desvantagens.
A usina fotovoltaica realiza a captação de energia luminosa, entretanto alguns fatores podem prejudicar a sua operação.
Intermitência da geração solar
Painéis fotovoltaicos não precisam de nada além de sol para produzir energia elétrica.
Infelizmente, nesse caso, ela não está disponível a todo momento, sem contar alguns fatores que atrapalham a sua captação, como nuvens e chuva.
Hoje, um dos maiores desafios da tecnologia fotovoltaica é encontrar formas de contornar essa intermitência de luz do sol, entre as maiores apostas, estão as bateria solar.
Baixa produção elétrica
Quando comparada a outras tecnologias, como a termoelétrica e a hidrelétrica, uma central fotovoltaica produz pouca quantidade de energia por projeto instalado.
O Parque Solar São Gonçalo, no Piauí, é o maior da América Latina e, quando pronto, terá capacidade de 856 MW. Por sua vez, a usina hidrelétrica de Itaipu possui capacidade instalada de 14 GW.
A usina termelétrica Porto de Sergipe I, que entrou em operação em março de 2020, em Barra dos Coqueiros (SE), possui capacidade de geração de 1.551 MW e é considerada a maior planta movida a gás natural na América Latina.
Quanto custa uma usina solar?
Uma usina solar com capacidade de 1 MW custa, aproximadamente, de R$ 4 a R$ 5 milhões. No entanto, alguns aspectos, como área de instalação, potência instalada e fatores climáticos, podem variar o valor de aquisição.
Ainda assim, uma das principais vantagens de uma central fotovoltaica concentra-se em sua longa vida útil de mais de 25 anos.
Por isso, mesmo com o custo inicial elevado, o projeto tem o retorno do seu investimento garantido em poucos anos de operação.
Mais uma razão para que o investimento seja rentável está nos altos índices de irradiação solar do Brasil, que permitem um ótimo desempenho do sistema em quase todas as regiões do país.
Além disso, com a escassez das chuvas e a seca nos reservatórios das usinas de energia hidrelétrica, as usinas solares têm um papel cada vez mais valioso para a geração de energia do Brasil.
Qual a maior usina solar do mundo?
O Parque Solar Bhadla é a maior usina solar fotovoltaica do mundo. Localizada no deserto do Thar, estado de Rajastão, na Índia, o complexo ocupa 57 mil hectares e tem uma capacidade instalada total de 2,24 GW. O parque solar foi desenvolvido em quatro fases desde 2015 e contribui para as metas de geração renovável da Índia, ajudando a reduzir 4 milhões de toneladas de emissões de gases do efeito estufa por ano.
Usina solar Panda na China
Um projeto inusitado pode ser encontrado na China, onde foi construída uma usina fotovoltaica em formato de panda, animal símbolo do país.
A instalação possui uma capacidade instalada de 100 MW e ocupa uma área de 250 hectares na cidade de Datong, província de Shanxi, no norte do país.
Para criar o efeito visual das cores do animal, a empresa usou módulos de silício monocristalino mais escuro e células de filme fino mais claras.
Com um custo de aproximadamente US$ 54,4 milhões, a usina irá prover 3.2 bilhões de KWh de energia limpa ao longo de 25 anos e prevenir a emissão de cerca de 2.74 milhões de toneladas de CO2 na atmosfera.
Usina solar da Disney
A primeira usina emblemática do mundo está localizada no Walt Disney World Resort, na Flórida, Estados Unidos.
Construída no formato da cabeça do mais clássico personagem da marca, a usina ocupa um terreno de 108 hectares e tem capacidade de geração de 50 megawatts (MW), suficientes para abastecer 10 mil residências por ano.
Confira o projeto:
Qual o papel das usinas solares para evitar a crise de energia?
Atualmente, a energia solar é a melhor solução para evitarmos um colapso total na matriz energética brasileira.
A única forma de adicionarmos usinas de produção de energia no país em tempo hábil para evitar uma crise pior que a de 2001 é instalando usinas de energia solar e sistemas fotovoltaicos.
As usinas de energia solar são fáceis e rápidas de serem construídas. Os painéis vêm todos prontos e basta conectar uns aos outros.
As estruturas de fixação são pré-fabricadas, e os inversores específicos para as usinas de energia solar já vêm prontos dentro de containers, bastando colocá-los no lugar correto e fazer a configuração.
Ou seja, muito mais fácil que construir uma usina hidrelétrica ou um parque eólico.
“O principal benefício da energia solar não é construir grandes usinas, mas, sim, instalar sistemas fotovoltaicos para a autoprodução de energia! Para que construir grandes usinas de energia solar em lugares remotos, construir linhas de transmissão e, em alguns casos, até desmatar se você pode usar o telhado de sua casa ou empresa para produzir a sua própria energia elétrica com a luz do sol!?”
O Portal Solar, maior portal do Brasil sobre energia solar, está presente em todas as regiões do país e tem a melhor solução em energia fotovoltaica para você produzir a sua própria energia elétrica com a luz do sol.
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