Glauco Diniz Duarte Bh – o que é usina fotovoltaica

Segundo o Dr. Glauco Diniz Duarte, a instalação de usina fotovoltaica é uma alternativa cada vez mais atraente para gerar energia limpa e renovável, livre de poluição e rentável!

Especialmente porque a matriz energética brasileira depende de hidrelétricas, cuja produção cai em períodos de seca. E isso ocasiona aumentos frequentes no preço da eletricidade.

Consequentemente, reduzir a conta de energia construindo uma pequena usina fotovoltaica no telhado de casa ou da empresa tornou-se um sonho para muitos brasileiros!

E neste post mostraremos que, além de abastecer o consumo próprio, a geração solar também pode ser um negócio de alta rentabilidade, gerando lucros com a venda de energia!

Veremos como isso ocorre e ainda:

O que é uma usina fotovoltaica?
Como funcionam as usinas solares?
Como são feitos o projeto e a instalação de uma usina de geração solar fotovoltaica?
As formas de venda da energia produzida pelas usinas solares.
Diferenças entre grandes e pequenas usinas de geração solar.
Quanto custa uma usina fotovoltaica? Os custos e o retorno do investimento.

O que é uma usina solar fotovoltaica?

Você certamente já sabe como funciona um sistema de geração solar com módulos fotovoltaicos (painéis solares) instalados no telhado de empresas, indústrias e residências.

Ou mesmo na cobertura de estacionamentos que geram energia fotovoltaica – os chamados carports solares.

Pois bem, enquanto os sistemas solares implantados nos telhados constituem pequenas unidades geradoras implantadas para abastecer o consumo próprio, a usina solar reúne uma quantidade bem maior de módulos fotovoltaicos em uma infraestrutura de geração de grande porte.

O propósito de grandes usinas de energia solar fotovoltaica, também conhecidas como “parques solares”, é produzir energia para venda. Portanto, uma usina solar é um negócio projetado para lucrar.

Por isso sua instalação exige estudo do potencial gerador do local onde for construída. Além de projeto que avalie as reais condições de retorno do investimento e a lucratividade do negócio.

Como funciona uma usina solar?

As grandes usinas fotovoltaicas que comercializam energia demandam uma instalação específica em um terreno ou “fazenda solar”.

Os parques geradores são montados com estruturas metálicas instaladas no solo, projetadas para abrigar milhares de módulos fotovoltaicos.

Os módulos fotovoltaicos (ou painéis solares) produzem energia a partir da incidência de sol em sua superfície.

A geração da energia solar ocorre pelo chamado efeito fotovoltaico. Basicamente, a luz solar é absorvida pelos elétrons das células fotovoltaicas (unidades que constituem os painéis solares), convertendo a radiação solar em eletricidade.

Essa energia produzida nos módulos fotovoltaicos gera uma corrente contínua. E esta é conduzida a equipamentos chamados “inversores” (ou “alternadores”). No inversor, é transformada em corrente alternada – o tipo de energia elétrica que utilizamos em nossas tomadas.

Em usinas fotovoltaicas que produzem grandes quantidades de energia para comercialização, a eletricidade sai em alta tensão. E entra na rede elétrica para ser distribuída aos consumidores pela operadora de energia local.

Diferenças entre pequenos sistemas de geração solar e grandes usinas fotovoltaicas

A distinção não está só no tamanho!

Basicamente, a diferença entre um sistema de geração solar instalado no telhado e uma grande usina fotovoltaica é que as usinas são autorizadas pela Aneel a vender a energia que produzem.

A venda ocorre por meio de leilões promovidos pela Aneel ou de ofertas no Mercado Livre de Energia.

Já os sistemas fotovoltaicos comuns (que são, na verdade, pequenas usinas para consumo próprio) não podem vender a energia que produzem. Mas podem receber uma compensação por ela, como veremos a seguir.

A geração solar on-grid: microusinas fotovoltaicas de autoconsumo

Os sistemas solares comuns, instalados quase sempre em telhados, produzem energia para o autoconsumo. E servem, por exemplo, para abastecer as várias plantas de uma indústria, condomínios residenciais ou uma empresa e suas filiais.

Essas pequenas usinas fotovoltaicas podem aderir à chamada “geração on-grid” ou “geração distribuída”. Nela os sistemas solares são conectados ao SIN (Sistema Interligado Nacional).

Os geradores conectados entregam à concessionária local de energia toda eletricidade excedente. Ou seja, aquilo que produzem e não consomem.

Em troca, recebem créditos de energia ativos. E estes são abatidos nas faturas de energia do proprietário quando a geração solar é insuficiente para atender a demanda.

“Se a miniusina do seu telhado for bem projetada, é quase certo que, nos meses de baixa produção, a compensação de créditos fará com que você pague apenas a taxa mínima de uso e disponibilidade da rede elétrica pública” – explica Henrique Dariva, engenheiro-eletricista da OMS Engenharia.

Essa taxa é uma exigência da Aneel para todos os consumidores brasileiros. E serve para cobrir os custos de manutenção e reparos das linhas do sistema elétrico.

Tipos de microusinas solares de autoconsumo

De acordo com as diretrizes da Agência Nacional de Energia Elétrica, Aneel, os sistemas de geração solar on-grid (microusinas fotovoltaicas para consumo próprio) podem ser de três tipos.

Geração para Múltiplas Unidades Consumidoras

É um tipo de cooperativa com um sistema de geração solar central que produz energia para todos os sócios. É o caso de condomínios residenciais, que podem instalar uma miniusina fotovoltaica para abastecer as residências e as áreas de uso comum.

Geração compartilhada

Também é uma geração coletiva. A diferença aqui é que a usina fotovoltaica abastece um consórcio de consumidores (tanto pessoas físicas como jurídicas) que não residem no mesmo local da geração.

É o caso, por exemplo, de um condomínio residencial ou shopping center que, por falta de espaço, instala o sistema de geração solar em uma fazenda. Ou no telhado de outro imóvel.

Os créditos de energia são repartidos para compensação entre sócios do sistema.

Autoconsumo remoto

Neste caso, a geração pertence a um único consumidor (CPF ou CNPJ) que produz a energia fora do local de consumo.

É o caso de uma empresa que possui um sistema fotovoltaico no telhado de sua matriz e, como gera excedentes, compensa os créditos em suas filiais ou em sua própria residência.

→ Veja como a geração solar on-grid funciona em nosso vídeo sobre sistemas fotovoltaicos.

Pois bem… Em todas essas formas de geração solar de autoconsumo, créditos de energia são compensados na conta de luz, mas a energia fotovoltaica não é vendida.

Numa usina solar de grande porte, a proposta é outra: gerar energia em grande quantidade para a comercialização.

Nesse caso, a eletricidade gerada sai da usina em alta tensão, para que possa ser transportada sem perdas até uma subestação distribuidora, onde é rebaixada e distribuída aos pontos de consumo.

Quanto produz uma usina fotovoltaica?

A geração solar de autoconsumo pode ter potência máxima de 5 megawatts. De acordo com Aneel, as pequenas centrais geradoras são classificadas em:

Microgeradoras: sistemas fotovoltaicos com potência instalada inferior ou igual a 75 kW (quilowatts).
Minigeradoras: pequenas usinas fotovoltaicas de autoconsumo com potência instalada superior a 75 quilowatts e menor ou igual a 5 megawatts.

Enquanto uma pequena central de geração solar, voltada ao autoconsumo, produz energia para abastecer uma ou mais edificações ligadas à mesma central geradora, as grandes usinas fotovoltaicas podem produzir energia suficiente para iluminar um bairro inteiro, ou mesmo uma cidade!

É o caso da usina fotovoltaica de Kamuthi, na Índia – uma das maiores do mundo. Com potência máxima de 648 megawatts, a usina é composta por 2,5 milhões de módulos fotovoltaicos. E produz energia suficiente para abastecer 150 mil residências!

Outro exemplo de grande usina fotovoltaica é a que foi construída na cobertura do estádio do Mineirão, em Belo Horizonte.

A usina possui 6 mil módulos fotovoltaicos capazes de gerar até em 1,42 megawatts-pico de energia.

A eletricidade gerada no teto do estádio é toda injetada na distribuidora local, a Cemig. E 10% retornam para alimentar o Gigante da Pampulha.

Como instalar uma usina fotovoltaica?

Os passos para construir uma usina fotovoltaica voltada à comercialização de energia passam pelo estudo do local apropriado e pela homologação junto à Aneel e órgãos competentes.

Por isso várias etapas ocorrem antes mesmo da confecção do projeto, que deve englobar as negociações de liberações e prazos para o início da exploração comercial da energia solar. São elas:

1 – A escolha do local no projeto de usina fotovoltaica

A escolha do local de instalação é crucial nos projetos de geração solar. Isso tanto para pequenas quanto para grandes usinas fotovoltaicas.

Pequenas usinas normalmente são instaladas em telhados que não contenham áreas de sombra gerada por edifícios vizinhos. E precisam, preferencialmente, estar voltadas ao norte.

Quando não há esta disponibilidade, a usina pode ser construída em um terreno ou cobertura de edificação situada em outro endereço.

Já as grandes usinas solares voltadas ao comércio de energia necessitam de bastante espaço. Isso porque são construídas com milhares de módulos fotovoltaicos.

Por isso costumam ser instaladas em “fazendas solares”. E demandam espaço mínimo de um hectare por megawatt-pico de potência elétrica.

Usinas de 1 a 5 megawatts de potência instalada utilizam terrenos de 1 a 12 hectares. O tamanho depende das características técnicas do projeto, da solução escolhida e do perfil do terreno, entre outros fatores.

“O terreno escolhido para a implantação da usina deve estar próximo de rodovias e recursos necessários à manutenção do sistema de geração solar. Preferencialmente, a fazenda solar deve ficar perto da rede elétrica. E a menos de 10 quilômetros da subestação à qual será enviada a energia produzida” – explica Osmar Costa, sócio da OMS Engenharia.

O tipo de solo e topografia do terreno também contam. Áreas planas e sem a presença de rochas são mais indicadas para a instalação de usinas fotovoltaicas.

2 – Estudo do potencial gerador

Além de encontrar um espaço onde a instalação de usinas solares seja permitida por órgãos ambientais, é preciso estudar o potencial de geração solar no local.

Também é preciso levantar quanto tempo no ano a energia solar é disponível na região. Isso levando em conta, por exemplo, se há muitos meses nublados ou não.

Mapas solares como o Atlas Solar do Paraná apresentam o nível de radiação e potencial gerador em cada localidade. E ajudam o projetista a calcular se a produção compensará o investimento.

Tudo isso impacta no retorno financeiro e na viabilidade do negócio.

O Brasil é beneficiado por elevada radiação solar em grande parte de seu território, o que torna a geração solar um investimento viável e rentável, com possibilidades de alta lucratividade.

3 – Estudo da rede elétrica

Num projeto de usina fotovoltaica, é preciso definir também se a rede elétrica será capaz de absorver a energia emitida pela unidade geradora.

“O projeto deve prever o custo da implantação de linhas de transmissão e distribuição de energia até o ponto de conexão com a usina solar. Por isso a fazenda solar deve estar o mais perto possível de uma subestação de distribuição de energia” – salienta Costa.

A rede precisa ser adaptada para receber a energia da usina, o que representa custos que podem ser reduzidos ou até eliminados com bons projetos e parcerias com operadoras de energia.

4 – Documentação

Esta é a fase final do projeto, envolvendo a aprovação da construção, contrato de uso do terreno destinado à usina e contrato de compra da energia que será produzida pela usina fotovoltaica.

Quando as questões de homologação, feitas de acordo com as resoluções normativas 482/12 e 687/15 da Aneel, estão liberadas e documentadas, a infraestrutura elétrica é preparada para receber a usina.

5 – Instalação da usina fotovoltaica

Agora sim, a usina de geração solar começa a ser construída! Isso ocorre com a instalação de suportes no solo próprios para a fixação dos módulos fotovoltaicos.

Os suportes são feitos com perfis de alumínio e fixadores de aço inoxidável. Ou por outros materiais específicos para resistir à ação do tempo.

Neles, os painéis solares podem ser fixados na direção de melhor aproveitamento solar, para favorecer a produção de energia.

A geração solar da usina também pode ser otimizada com “trackers”. São equipamentos rastreadores de sol que corrigem a angulação dos painéis diversas vezes por dia. Com isso, elevam em até 20% a produção de energia.

6 – Conexão à rede elétrica

Antes que a usina fotovoltaica entre em operação, sistemas de monitoramento da produção são instalados.

Respeitando o prazo definido durante a homologação legal do empreendimento, a usina solar fotovoltaica é conectada à rede.

Agora ela produzirá energia limpa, sem poluição sonora e sem utilização de combustível fóssil por até 25 anos. Os inversores de energia duram um pouco menos que os painéis, podendo necessitar, eventualmente, de substituição a cada 10 ou 12 anos.

Como a energia de uma usina fotovoltaica é vendida?

Após homologadas pela Aneel e aprovadas por órgãos reguladores, as grandes usinas fotovoltaicas recebem a permissão para comercializar a energia que produzem.

A venda é realizada em leilões regulados pela Aneel ou por oferta direta aos compradores no mercado livre de energia.

Os leilões da Aneel são realizados conforme a necessidade de comprar energia para garantir a oferta aos consumidores brasileiros. Executados pela Câmara de Comercialização de Energia Elétrica (CCEE), esses leilões abrangem diversas categorias. Uma delas refere-se à compra de energia proveniente de fontes alternativas, onde se encaixam as usinas de energia solar fotovoltaica.

Já o mercado livre de energia é um ambiente de comercialização direta entre consumidores e fontes produtoras, permitindo a ampla concorrência. Para vender energia solar no mercado livre é preciso ser um gerador associado à CCEE e produzir de 500 kW a 3 MW de energia solar.

Quanto custa uma usina solar?

Projetar lucratividade, financiamento e retorno do investimento é essencial para quem deseja instalar uma usina solar comercial.

Os bancos costumam financiar até 80% do empreendimento. E o terreno onde a usina será construída pode ser usado como garantia.

Usinas solares de 1 megawatt podem custar de R$4 a R$5 milhões. E há linhas de financiamento no Brasil que abrangem esse valor.

Já as usinas pequenas de autoconsumo, que custam muito menos, possuem uma variedade de linhas de fomento com formas simplificadas de financiamento.