As fazendas fotovoltaicas têm se tornado cada vez mais populares devido aos benefícios ambientais e econômicos da energia solar. Elas contribuem para a redução das emissões de gases de efeito estufa, aproveitam uma fonte elétrica renovável e podem gerar empregos locais. Neste contexto, a queda nos custos dos painéis solares torna a energia fotovoltaica uma opção competitiva em termos de despesas em muitas regiões do mundo.

As fazendas fotovoltaicas, também conhecidas como usinas solares ou parques solares, são empreendimentos que utilizam a tecnologia fotovoltaica para gerar eletricidade em larga escala. Essas fazendas são compostas por um grande número de painéis solares fotovoltaicos instalados em uma área extensa, geralmente em locais com alta incidência de luz solar.

E a construção de uma fazenda fotovoltaica envolve várias etapas. Vamos descrever cada uma delas:

Estudo de viabilidade para fazendas fotovoltaicas

Nosso primeiro passo antes de iniciar a construção é realizar um estudo de viabilidade para determinar se o local destinado à instalação das fazendas fotovoltaicas é adequado. Nosso estudo precisa considerar fatores como a radiação solar disponível, topografia, acessibilidade, conexão ao sistema elétrico e licenciamento ambiental.

Por exemplo: é necessário levar em conta elementos como a radiação solar disponível na região. Já que os dados históricos de irradiação solar e o potencial de geração de energia solar na área são uma informação de extrema relevância, levando em conta a latitude, altitude e condições climáticas locais.

Como resultado, a topografia também precisa ser avaliada para definir se o terreno possui inclinações ou obstruções que possam afetar a eficiência da captação solar. Um terreno plano é preferível, pois facilita a montagem dos painéis solares e o posicionamento voltado para a coleta máxima de luz solar.

Esse estudo, por outro lado, deve conter dados sobre a acessibilidade ao campo fotovoltaico. É preciso avaliar a proximidade do local em relação à infraestrutura existente, como estradas, redes elétricas e subestações. Leve em consideração que a conexão elétrica à rede é essencial para transmitir a energia gerada pelo parque fotovoltaico.

E não podemos nos esquecer de levar em conta o licenciamento ambiental. O parque solar deve atender às regulamentações ambientais e obter as autorizações necessárias antes de começar a construção. A realização dessa atividade pode abarcar a condução de estudos de impacto ambiental, a consulta às comunidades locais e a adesão às normas de preservação ambiental.

Projeto para fazendas fotovoltaicas

Com base nos dados obtidos no estudo de viabilidade, é elaborada uma estratégia detalhada do parque solar. O projeto de um parque fotovoltaico é um processo minucioso que envolve a elaboração de programas e especificações técnicas com o intuito de implementar o sistema fotovoltaico em grande escala. Esse plano tem como objetivo garantir a eficiência, segurança e factibilidade econômica das fazendas fotovoltaicas.

Primeiramente, um levantamento completo das necessidades energéticas e procura esperada é realizado, levando em consideração fatores como o consumo local, conexão à infraestrutura de distribuição elétrica e possíveis expansões futuras. Com base nessa análise, o dimensionamento do sistema é determinado, estabelecendo a quantidade de painéis solares necessários para atender à demanda energética.

A seleção dos tipos de células solares é outra etapa importante do projeto. Existem diferentes tecnologias de placas solares disponíveis, como monocristalinos, policristalinos e filmes finos. Cada tecnologia possui suas características específicas em termos de eficiência, custo e durabilidade. A melhor escolha depende das condições locais, orçamento e requisitos de desempenho.

O projeto ainda envolve o planejamento da disposição e orientação dos geradores solares na área escolhida. Assim, uma análise da topografia, sombreamento e inclinação solar precisa ser realizada para maximizar a captação de luz solar e otimizar a produção elétrica. Em algumas fazendas fotovoltaicas, são utilizados sistemas de rastreamento solar, que permitem que os painéis acompanhem o movimento do sol ao longo do dia para melhorar ainda mais o desempenho.

Projetar a infraestrutura elétrica inclui definir os cabos de conexão, quadros de distribuição, transformadores e inversores. Os inversores são responsáveis por converter a corrente contínua gerada pelos painéis solares em corrente alternada, que é a forma de energia utilizada na rede elétrica. 

O projeto também deve levar em conta normas e regulamentações de segurança elétrica, como sistemas de aterramento, proteção contra sobretensão e proteção contra incêndios, assim como incluir a implementação de sistemas de monitoramento e controle. Isso permite acompanhar o desempenho do sistema, identificar falhas ou problemas de operação e otimizar a produção fotovoltaica ao longo do tempo.

Preparação do terreno

Antes da instalação dos painéis solares, o terreno deve ser preparado. Essa fase envolve uma série de atividades para garantir que o terreno esteja adequadamente preparado para a implantação dos geradores solares.

Inicialmente, é realizada uma análise do terreno para identificar possíveis obstáculos, irregularidades ou inclinações que possam interferir na instalação dos painéis solares. Se houver vegetação existente, pode ser necessário remover árvores, arbustos ou outras plantas que possam obstruir a incidência de luz solar nos painéis.

Em seguida, é realizada a limpeza do terreno, removendo qualquer detrito, entulho ou objetos que possam interferir na montagem ou operação dos módulos solares, como pedras, raízes e outros elementos indesejados. Caso o terreno possua declives ou desníveis significativos, pode ser necessário realizar um processo de nivelamento para garantir uma superfície plana e adequada para a implantação das placas solares.

Então, é preciso preparar as bases para os suportes dos geradores solares. Essas bases podem ser de concreto, aço ou outros materiais adequados para a fixação das estruturas de suporte dos painéis. As bases devem ser devidamente dimensionadas e projetadas para suportar o peso dos painéis e resistir às condições climáticas.

Além disso, é necessário realizar a marcação e o alinhamento do terreno de acordo com o projeto. Isso envolve determinar a posição exata onde cada painel solar será instalado, respeitando a disposição planejada e levando em consideração a direção apropriada para obter o máximo de luz solar. Garanta que o local esteja adequadamente drenado para evitar acúmulo de água que possa afetar a infraestrutura e o desempenho dos painéis solares. Para tanto, pode ser necessário implementar medidas como a construção de canais de drenagem, valas ou sistemas de drenagem apropriados.

Por fim, é fundamental garantir que a área de trabalho esteja segura para os trabalhadores e equipamentos. Isso pode envolver a instalação de cercas de segurança, sinalização adequada e implementação de medidas de segurança para evitar acidentes.

Instalação dos painéis solares para as fazendas fotovoltaicas

Os painéis solares fotovoltaicos são montados sobre estruturas de suporte fixadas no solo ou em sistemas de rastreamento solar que acompanham o movimento do sol ao longo do dia. Cada painel é cuidadosamente conectado em série ou em paralelo para formar uma matriz fotovoltaica.

A implantação das células solares é uma etapa crucial na construção de fazendas fotovoltaicas. Envolve a montagem e a fixação dos módulos solares nas estruturas de suporte previamente preparadas. Veja como é o processo de instalação:

1. Posicionamento das placas

Após a preparação do terreno, as placas solares são cuidadosamente posicionadas sobre as estruturas de suporte, seguindo o projeto previamente elaborado. Os painéis são fixados de forma segura, garantindo sua estabilidade e resistência a condições climáticas adversas.

Durante a instalação, os geradores solares são interconectados para formar uma matriz fotovoltaica. Isso pode envolver a ligação em série ou em paralelo, dependendo do projeto e das especificações do sistema. A conexão em série é realizada ligando-se a saída de um painel à entrada do próximo, enquanto na ligação em paralelo as saídas dos painéis são conectadas em um ponto comum.

2. Conexões elétricas

É crucial garantir que as conexões elétricas sejam feitas corretamente, seguindo as normas e padrões de segurança elétrica, com cabos devidamente dimensionados e protegidos, utilizados para garantir a transmissão eficiente da corrente gerada pelos painéis solares.

Uma vez que os módulos solares estão instalados e conectados, é realizada uma inspeção para verificar se todas as conexões estão corretas e seguras. É verificado se não há cabos soltos, conexões mal feitas ou danos físicos nas placas solares.

3. Testagem da rede elétrica

Após a montagem, podem ser realizados testes de funcionamento do sistema. Isso inclui verificar a geração de energia elétrica pelos painéis solares e a avaliar o desempenho do sistema em diferentes condições de irradiação solar.

Ao longo do processo de instalação dos painéis solares, a segurança dos trabalhadores e o cumprimento de normas de segurança são essenciais. Aqui, medidas para prevenir acidentes e garantir um ambiente de trabalho seguro precisam ser adotadas, como o uso de equipamentos de proteção individual e a adoção de práticas seguras durante a implantação.

A instalação dos módulos solares requer habilidades técnicas especializadas, pois é necessário garantir que os painéis estejam corretamente montados, conectados e posicionados para otimizar a captação de luz solar.

Instalações elétricas e inversores

Além das placas solares, o parque fotovoltaico requer a instalação de uma infraestrutura elétrica, como cabos, quadros de distribuição e inversores. Os inversores convertem a corrente contínua gerada pelos geradores solares em corrente alternada, que é a forma de energia utilizada na infraestrutura elétrica. 

Após a colocação dos painéis solares, as instalações elétricas são realizadas para conectar os painéis à malha elétrica. Isso inclui a implantação de cabos elétricos adequados, quadros de distribuição e dispositivos de proteção.

Os cabos elétricos são dimensionados de acordo com a capacidade de corrente e distâncias envolvidas. É importante utilizar cabos de qualidade e resistentes às condições ambientais para garantir uma transmissão eficiente da energia gerada pelos módulos solares.

Os quadros de distribuição das fazendas fotovoltaicas. Eles são projetados para acomodar os inversores, dispositivos de proteção e dispositivos de medição.

Os inversores são componentes essenciais do sistema fotovoltaico. Eles convertem a corrente contínua (DC) gerada pelos geradores solares em corrente alternada (AC), que é a forma de energia utilizada pela maioria das cargas elétricas. Os inversores garantem que a energia solar seja compatível com a rede elétrica existente.

A seleção dos inversores é feita com base na capacidade do sistema, eficiência energética, confiabilidade e requisitos específicos do projeto. Existem inversores de diferentes tipos, como inversores centrais, inversores string e inversores microinversores, cada um com suas características e aplicações específicas.

Os inversores são instalados nos quadros de distribuição, conectados aos painéis solares e às cargas elétricas. Eles são projetados para monitorar e controlar o funcionamento dos módulos solares, garantindo a máxima eficiência na conversão elétrica.

Por outro lado, os inversores também possuem recursos de proteção, como desligamento automático em caso de falhas ou problemas no sistema, prevenindo danos e garantindo a segurança do sistema.

Conexão à rede elétrica

Após a instalação das unidades solares e a infraestrutura elétrica, as fazendas fotovoltaicas devem ser conectadas à malha elétrica existente. Isso envolve a implantação de transformadores e a realização de testes para garantir a segurança e a conformidade com as regulamentações.

Após a instalação dos módulos solares e das instalações elétricas, é necessário ligar o sistema fotovoltaico à infraestrutura elétrica. Isso envolve uma série de procedimentos e requisitos que variam de acordo com as regulamentações locais e as políticas da concessionária de energia.

Geralmente, é necessário obter autorizações e permissões junto à concessionária de energia local antes de prosseguir com o engate à malha. É essencial seguir os procedimentos estabelecidos e cumprir os requisitos técnicos e de segurança exigidos.

Um dos aspectos importantes na ligação à rede elétrica é a montagem de um medidor bidirecional. Esse medidor é responsável por registrar a quantidade elétrica que flui para o sistema elétrico proveniente do parque fotovoltaico, bem como a energia consumida da infraestrutura elétrica. Isso permite o monitoramento e a medição precisa da geração e do consumo de energia.

Antes de estabelecer a ligação, é realizada uma inspeção final para garantir que todos os componentes do sistema fotovoltaico estejam instalados corretamente e em conformidade com as normas e regulamentos aplicáveis.

Após a aprovação da inspeção e a obtenção das autorizações necessárias, é realizada a conexão física do sistema fotovoltaico à malha elétrica. Isso pode envolver a ligação dos cabos de transmissão do sistema fotovoltaico ao ponto de conexão designado na infraestrutura da rede elétrica.

É fundamental garantir que a conexão seja feita por profissionais qualificados e seguindo as normas de segurança elétrica. São adotadas medidas de proteção para evitar choques elétricos e garantir uma ligação segura e confiável.

Após a ligação ao sistema elétrico, o sistema fotovoltaico começa a gerar energia e injetá-la na infraestrutura. A energia gerada pelo sistema é utilizada localmente para alimentar as cargas elétricas das fazendas fotovoltaicas e o excedente é direcionado para a malha elétrica, contribuindo para a geração de energia renovável na região.

A ligação à rede elétrica também pode envolver a assinatura de contratos ou acordos de compra e venda de energia com a concessionária elétrica, regulamentando os aspectos comerciais e operacionais da geração fotovoltaica.

Operação e manutenção 

Após a conclusão da construção, o parque fotovoltaico entra em operação. É necessário realizar uma manutenção regular das placas solares, limpeza das superfícies, inspeção dos cabos e conexões, além de monitorar o desempenho do sistema para garantir a máxima eficiência e vida útil dos equipamentos.

A operação envolve monitorar regularmente o desempenho do sistema fotovoltaico. Isso inclui a verificação do funcionamento dos geradores solares, inversores, cabos, conexões elétricas e demais componentes do sistema.

Sistemas de monitoramento são utilizados para coletar dados em tempo real sobre a produção elétrica, tensões, correntes e outras variáveis do sistema. Esses dados são analisados para identificar possíveis problemas, falhas ou anomalias de desempenho.

É importante estabelecer um plano de manutenção preventiva, que inclui inspeções regulares, limpeza das estruturas solares e verificações de integridade do sistema. A limpeza dos dispositivos solares é realizada para remover poeira, sujeira ou qualquer outro material que possa reduzir a eficiência da captação de luz solar.

A manutenção também inclui a verificação e substituição de componentes danificados ou desgastados, como cabos, conectores, inversores ou dispositivos de proteção. A realização de manutenção preventiva ajuda a evitar falhas inesperadas e a maximizar a produção de energia.

Além disso, é essencial realizar inspeções visuais e elétricas regulares para garantir que não haja danos físicos, corrosão ou mau funcionamento dos componentes do sistema.

A segurança também é uma consideração importante na operação e manutenção. É necessário seguir procedimentos de segurança durante a execução das atividades de manutenção e garantir que os trabalhadores tenham treinamento adequado e utilizem equipamentos de proteção individual.

A documentação adequada das atividades de funcionamento e manutenção é essencial. Isso inclui o registro de inspeções, manutenções realizadas, substituição de componentes, registros de desempenho do sistema e quaisquer problemas encontrados. Essa documentação auxilia na avaliação do desempenho do sistema ao longo do tempo e na tomada de decisões de manutenção futuras.

Além da manutenção regular, é fundamental estar preparado para a ocorrência de eventos imprevistos, como tempestades, ventos fortes ou outras condições climáticas extremas. Nesses casos, medidas de proteção e segurança devem ser adotadas, e é necessário ter um plano de ação para restaurar o sistema em caso de danos.

A operação e manutenção eficientes contribuem para a longevidade do sistema fotovoltaico, a maximização da produção elétrica e a garantia de retorno sobre o investimento. É recomendado contar com uma equipe especializada ou contratar serviços de empresas especializadas em operação e manutenção para garantir a execução adequada dessas atividades.

 

Quer saber mais sobre energia fotovoltaica? Acesse o nosso Guia completo da Energia Solar