Como funciona uma usina solar: do campo de módulos à rede elétrica

Vista do alto, uma usina solar parece um grande tapete escuro. De perto, é um sistema organizado em camadas, em que cada componente tem uma função específica para levar a energia da luz até a rede elétrica.

1. O campo de módulos

Os módulos fotovoltaicos são agrupados em strings (módulos ligados em série) e organizados em fileiras. O espaçamento entre fileiras é calculado para que uma não faça sombra na outra nos horários de maior produção.

2. As estruturas

• Estruturas fixas: mantêm os módulos com inclinação e orientação constantes, em geral voltados para o norte no Brasil.
• Rastreadores (trackers): giram ao longo do dia, normalmente de leste para oeste, acompanhando o sol e aumentando a produção diária, com mais componentes mecânicos para manter.

3. Cabeamento e proteções

Cabos em corrente contínua levam a energia das strings até caixas de junção e inversores. Fusíveis, seccionadoras, dispositivos contra surtos e o sistema de aterramento protegem a instalação.

4. Inversores

Convertem a corrente contínua em alternada. Em usinas, podem ser centralizados (poucos equipamentos de grande potência) ou string (vários inversores menores distribuídos pelo campo).

5. Transformadores e subestação

A tensão de saída dos inversores é elevada por transformadores até o nível da rede onde a usina se conecta. Usinas de minigeração geralmente se conectam à rede de média tensão da distribuidora.

6. Medição e conexão

Um sistema de medição registra a energia injetada, que dá origem aos créditos ou é contabilizada conforme o tipo de usina. O ponto de conexão segue o parecer de acesso emitido pela distribuidora.

7. Monitoramento e operação

Sensores de irradiação e temperatura, sistemas de supervisão e câmeras acompanham a usina em tempo real. A equipe de operação e manutenção cuida de limpeza, inspeções, controle de vegetação e segurança.

Quanto espaço ocupa

De forma aproximada, cada MWp instalado ocupa entre 1,5 e 2,5 hectares, variando conforme a tecnologia dos módulos, o tipo de estrutura, a topografia e as áreas de circulação.

Valores e configurações variam muito entre projetos. Este artigo apresenta o funcionamento geral.