Energia solar fotovoltaica flutuante

Você conhece a energia solar fotovoltaica flutuante?

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A energia solar fotovoltaica quase não precisa de apresentação. Trata-se basicamente daquela que utiliza a radiação solar para produzir eletricidade. Para isso, são necessários três elementos: módulos fotovoltaicos, que convertem os fótons de luz em energia elétrica; inversores, que convertem corrente contínua em corrente alternada e, portanto, em eletricidade para consumo; e transformadores, que aumentam a tensão para reduzir as perdas elétricas. Em detalhes, o inversor fotovoltaico tem a função de converter a corrente contínua, que é produzida pelos painéis solares, em corrente alternada, que podemos utilizar. Esta transformação é obtida por meio de dispositivos eletrônicos de potência (transistores, tiristores, bobinas, capacitores, etc.) que conseguem transformar uma corrente linear em uma corrente sinusoidal igual a que usamos em nossas casas e empresas.
 
Historicamente, as instalações fotovoltaicas, sejam usinas de geração ligadas à rede ou voltadas para o autoconsumo, foram colocadas em locais onde o clima era propício a um bom número de horas de sol por ano, e sempre no solo ou em telhados. Entretanto, desta forma, outros recursos muito importantes estavam sendo descartados: pântanos e reservatórios e, por último, o mar. Assim nasceu a fotovoltaica flutuante, que utiliza a superfície desses importantes corpos d'água para instalar painéis fotovoltaicos flutuantes.
 
De acordo com o Banco Mundial, a energia solar flutuante poderia dobrar a capacidade instalada de energia solar existente já que existem no mundo mais de 400.000 quilômetros quadrados de reservatórios artificiais de água, ou seja, pântanos, represas, reservatórios e similares.
 
Esta variante da energia solar fotovoltaica está ganhando impulso na Ásia, especialmente na China (um total de 1,3 GWp) e com mais de 85% implantada no leste e sudeste asiático. Um exemplo é Singapura, que inaugurou uma usina de 60 MWp em junho de 2021 e solicitou um estudo para outros 140 MW. No que diz respeito à Europa, a Holanda já possui várias usinas fotovoltaicas flutuantes, enquanto que, no caso da Espanha, esta iniciativa é particularmente interessante já que se trata do país da União Europeia com a maior infraestrutura deste tipo, sejam pântanos, reservatórios ou barragens, tendo especificamente 1.225, segundo o Inventário de Empresas e Reservatórios do Ministério da Agricultura, Pesca e Alimentação.

Na Iberdrola, inovamos há décadas, especialmente em termos de energias renováveis, e é por isso que também estamos desenvolvendo a implementação de várias instalações de energia solar fotovoltaica flutuante. 

Como funciona uma usina fotovoltaica flutuante?

As usinas fotovoltaicas flutuantes são muito parecidas com as usinas fotovoltaicas tradicionais, mas também possuem algumas diferenças, principalmente no que diz respeito à ancoragem, ao sistema de flutuação e à conexão de energia da usina.
 
Os módulos fotovoltaicos flutuantes são geralmente os mesmos que os instalados em terra e são costumam ser bifaciais, já que este tipo, sendo de dual glass, oferece melhor proteção contra umidade e corrosão. Quanto ao sistema elétrico, estão sendo desenvolvidas estruturas do tipo barca com alta flutuabilidade que são utilizadas tanto para inversores como até mesmo para transformadores. A mesma situação acontece com os cabos, já que estão sendo desenvolvidas grandes soluções inovadoras para soluções flutuantes.

Em termos de sistema flutuante, existem essencialmente quatro tipos, embora já estejam inovando para tipos mistos. Estes quatro modelos seriam:

• Puro: Nestes sistemas, os painéis fotovoltaicos estão localizados acima do sistema de flutuação. Nestes sistemas, é importante calcular o ângulo de inclinação máximo para compensar o aumento do custo dos sistemas de ancoragem devido às cargas sobre a estrutura com o possível aumento da produção, otimizando o ângulo de inclinação.

• Metálicos: Contam com uma estrutura de aço suportada por um sistema flutuante no qual são apoiados os painéis fotovoltaicos e, embora ofereçam uma melhor refrigeração com impacto na produção, os custos dos sistemas flutuantes podem ser mais altos.

• Membrana: Nestes sistemas, os módulos são colocados diretamente sobre a membrana em contato com a água. Nestes sistemas, embora as cargas sejam menores, a produção pode ser penalizada dependendo da localização da fábrica.

• Outros sistemas: Sistemas com materiais alternativos, geralmente compostos de ferro e concreto, atualmente com um nível de implementação inferior.

E, por último, os sistemas de ancoragem, um dos elementos fundamentais da energia solar fotovoltaica e algo essencial para manter a plataforma em posição. Neste aspecto, a primeira coisa a fazer é realizar uma batimetria, ou seja, um estudo topográfico do fundo do mar, já que não costuma ser regular. Além disso, também é importante ter em mente que a instalação deve ter certos movimentos, assim como levar em conta que em um reservatório o nível e a profundidade da água variam muito, portanto o projeto de ancoragem deve ter isso em consideração. Os três tipos mais comuns de ancoragem são:

• - Ancoragem no fundo
• - Ancoragem na costa
• - Estacas
   

Vantagens e desvantagens da energia fotovoltaica flutuante

Além disso, a energia fotovoltaica flutuante também tem uma série de vantagens em relação à energia solar fotovoltaica tradicional, que são:
 
 Reduz a evaporação
Protege o corpo de água de uma alta evaporação, gerando uma economia de água.
 
 Preservação de algas
Especialmente no verão, estas instalações protegem contra o crescimento excessivo de algas, já que reduz a eutrofização.

 Previne a erosão
A fotovoltaica flutuante evita que as rajadas de vento mais fortes provoquem a erosão das margens.
 
 Produção: 

• Fatores positivos: geralmente um melhor resfriamento levando ao aumento da produção.
• Fatores negativos: inclinação limitada dos atuais modelos de flutuadores que, dependendo da localização, podem ter um efeito significativo na produção. 

Quanto às desvantagens deste tipo de energia solar fotovoltaica, a maioria delas tem a ver com o fato de que a tecnologia ainda não está totalmente desenvolvida e ainda há pouca experiência com este tipo de instalação, o que faz dela um grande desafio a ser enfrentado. Estas desvantagens podem ser resumidas em três:
 

• As operações de manutenção podem ser mais complicadas e exigir mergulhadores, o que gera incerteza sobre seus custos. 
• Os custos de investimento são atualmente mais altos do que para a fotovoltaica instalada na terra. 
• Incerteza sobre como elementos tais como painéis ou âncoras podem se comportar em ambientes úmidos ou salinos.