Uma usina de energia solar flutuante, às vezes chamada de fotovoltaica flutuante, é uma usina solar construída sobre a água em vez de em terra. Os módulos ficam sobre plataformas flutuantes, em geral feitas de boias de polietileno de alta densidade, que são ancoradas ou amarradas ao fundo ou às margens de um reservatório, lago, açude ou lago de pedreira. A energia chega à margem por cabos flutuantes ou submersos até inversores e uma subestação em terra.
Por que construir sobre a água?
- Sem terreno para comprar: em regiões densamente povoadas, a terra perto da rede é cara e disputada. Reservatórios, açudes de irrigação e lagoas de tratamento de água já existem, muitas vezes ao lado de conexões de rede existentes.
- Módulos mais frios: os módulos sobre a água tendem a operar mais frios do que os instalados em solo quente. Como a produção de um módulo cai quando a temperatura sobe, módulos mais frios produzem mais energia com a mesma luz solar.
- Menos evaporação: cobrir parte de um reservatório sombreia a água e reduz a evaporação, o que importa em regiões secas.
- Infraestrutura compartilhada: uma usina flutuante em um reservatório de hidrelétrica pode compartilhar a conexão de rede da barragem, e as duas fontes se complementam ao longo do dia e das estações.
Os desafios
- Ancoragem e amarração: a plataforma deve permanecer no lugar apesar das variações do nível da água, do vento e das ondas. O projeto da amarração é uma das maiores tarefas de engenharia.
- Cargas de vento: um arranjo flutuante grande e plano apresenta uma superfície ampla ao vento, e suas estruturas e amarrações devem ser projetadas para as velocidades de vento extremas do local.
- Umidade e corrosão: a umidade constante é severa para conectores, cabos, peças metálicas e eletrônicos, que precisam de materiais e vedações adequados.
- Operação e manutenção: a limpeza dos módulos, a troca de peças e a inspeção de cabos são feitas a partir de passarelas ou barcos.
- Meio ambiente: cobrir demais um corpo d'água pode afetar a luz, o oxigênio e a vida na água, de modo que a cobertura e os efeitos ambientais precisam ser avaliados em cada local.
- Menor inclinação: os módulos flutuantes costumam ser montados em ângulos de inclinação baixos para reduzir a carga de vento, o que muda tanto a produtividade de energia quanto a rapidez com que a chuva lava a poeira.
O que medir em uma usina flutuante
Uma usina flutuante é avaliada do mesmo modo que uma em terra: comparando a energia produzida com a que deveria ter sido produzida, dado o clima. O clima sobre a água é diferente, e alguns dos benefícios da energia solar flutuante, como os módulos mais frios, só podem ser comprovados medindo-os. Uma estação de monitoramento meteorológico para uma usina flutuante deve cobrir:
- Irradiância na horizontal e no plano dos módulos, com os sensores montados de modo que o movimento da plataforma não distorça a leitura;
- Temperatura do módulo, para mostrar o efeito de resfriamento da água e corrigir a taxa de desempenho pela temperatura;
- Temperatura do ar e umidade relativa, que são altas sobre a água;
- Velocidade e direção do vento, para a segurança estrutural e também para o resfriamento;
- Sujidade, já que dejetos de aves são um problema comum em corpos d'água e módulos de baixa inclinação se limpam menos com a chuva.
O equipamento também deve ser adequado ao local. Os componentes devem ter forte proteção contra a entrada de umidade, e os dados devem chegar à margem com confiabilidade: por cabo, ou por Wi-Fi ou 4G LTE até uma plataforma de monitoramento, com armazenamento local suficiente para sobreviver a uma interrupção da conexão.
As estações de monitoramento meteorológico da Aeron para usinas solares são feitas para o monitoramento Classe A da IEC 61724-1:2021, com sensores, registradores de dados e comunicação escolhidos para cada local. Nosso sensor de temperatura do ar e umidade tem corpo de aço inoxidável e proteção IP65, o sensor de temperatura de módulo Rigel 2 é IP65 com corpo de alumínio, e o registrador de dados Xtreme guarda as leituras na memória interna, com slot para cartão SD, e as envia por Ethernet, Wi-Fi ou 4G LTE.
A energia solar flutuante é adequada para um local?
A energia solar flutuante costuma custar mais para construir por megawatt do que uma usina comparável montada em solo, por causa das boias e das amarrações. Faz sentido onde a terra é escassa ou cara, onde já existe um corpo d'água adequado perto de uma conexão de rede e onde a menor temperatura de operação e a menor evaporação agregam valor. Um estudo de viabilidade deve examinar a profundidade e as variações de nível da água, as condições de vento e de ondas, o fundo e as margens para ancoragem, o uso da água e as normas ambientais.
Depois que a usina é construída, é a boa medição que mostra se ela entrega a produtividade para a qual foi projetada. Para conversar sobre monitoramento de uma usina flutuante, fale com nossa equipe.
