Usina Solar Flutuante: Conheça a Tecnologia e os Projetos Instalados no Brasil

usina solar flutuante _ tecnologia e projetos no Brasil

Agrupadas sobre as águas, de longe já é possível ver as centenas ou até milhares de placas fotovoltaicas de uma usina solar flutuante.

Esse é um cenário cada vez mais comum no mundo, inclusive no Brasil.

Com enorme potencial de aplicação e diversas vantagens técnicas, as instalações de usinas flutuantes cresceram nos últimos anos e devem continuar ganhando espaço.

Em 2018, os projetos ao redor do mundo somavam apenas 1,1 Gigawatts (GW), de acordo com o estudo do Banco Mundial.

Para 2030, a Agência Internacional de Energia Renovável (IRENA, na sigla em inglês) estima um total de 400 GW em capacidade mundial instalada de solar flutuante.

Neste artigo você descobre como funciona uma usina solar flutuante, suas vantagens e desvantagens e quais os projetos de maior destaque no Brasil e no mundo.

Mas antes, um aviso.

Usinas solares flutuantes são utilizadas somente em projetos de geração centralizada, ou seja, para a produção de grandes cargas de energia.

Para casas, empresas ou mesmo propriedades rurais que possam ter um corpo d’água disponível, o recomendado é a instalação das placas sobre o telhado, devido ao menor custo e à maior facilidade de manutenção.

E você pode conferir agora mesmo o custo estimado do projeto que precisa para o seu imóvel através do simulador on-line abaixo:

O que é usina solar flutuante? Como Funciona?

Uma usina solar flutuante é uma central geradora de energia movida pela luz do sol, assim como uma usina solar em terra, porém instalada sobre a superfície da água.

Para isso, é necessário a utilização de flutuadores, que são as estruturas que suportam os módulos (placas) solares sobre a água.

Uma placa fotovoltaica pode pesar até 25 kg, por isso essas estruturas devem ser bem resistentes.

Existem dois tipos de configuração de flutuadores em uso no mundo hoje:

Flutuadores puros: fabricados com plástico reforçado com fibra de vidro, eles são especialmente projetados para receber diretamente as placas.

usina solar flutuante _ projeto com uso de flutuador puro

Flutuares com suporte de metal: utilizam uma base flutuante em conjunto com uma estrutura de suporte de metal, no qual é fixado o módulo.

usina solar flutuante _ projeto com flutuador sob estrutura metálica

Em ambos os casos, é papel do flutuador manter as placas no ângulo de inclinação ideal para a captação da luz do sol.

Após fixadas as placas e com os flutuadores conectados uns aos outros, toda a estrutura é ancorada através de linhas de amarração, que devem ser projetadas para acomodar tensões e variações do nível da água.

A plataforma flutuante pode ser ancorada à margem, ao fundo ou aos dois, sendo isso definido de acordo com o tamanho do projeto e condições do local.

Veja o exemplo abaixo de uma microusina flutuante:

Com os módulos ligados em séries, todo o arranjo fotovoltaico é conectado à subestação através de cabos que podem ficar sobre ou debaixo d’água.

Em projetos maiores, a subestação também é alocada sobre a água com o uso de flutuadores especiais, enquanto em projetos de pequeno porte, próximos à margem, ela fica localizada em terra.

Nesse local se encontram os inversores solares, responsáveis por adaptar a energia gerada pelas placas para os padrões da rede elétrica. 

Após essa etapa, a energia já está pronta para atender o consumo elétrico local.

Caso a energia for destinada para atender o consumo de centros urbanos distantes, ela então passa por transformadores que aumentam sua tensão para que ela possa ser enviada pelas redes de transmissão.

Usinas solares flutuantes são uma tecnologia relativamente nova, sendo que a primeira foi construída em 2007 na cidade de Aichi, no Japão.

Desde então, vários projetos já foram instalados no mundo, com destaque para países como a China, Japão e Reino Unido.

Usina solar flutuante: vantagens, desvantagens e aplicações

Se os projetos flutuantes seguem crescendo no mundo é por conta das vantagens que eles oferecem.

Confira abaixo as principais vantagens e desvantagens de uma usina solar flutuante:

Vantagens

Liberação de terras

É o principal benefício da tecnologia e possivelmente a razão pela qual nasceu a ideia de instalar placas solares sobre a água.

Uma vez que os milhares de módulos de uma usina solar ocupam grandes áreas, isso resulta em dois benefícios diferentes.

O primeiro é que evita o uso de terras que poderiam ser aproveitadas para a agricultura ou mesmo ocupação.

Em alguns países da Ásia e Europa, onde a oferta de terra é escassa, essa é uma vantagem especialmente importante.

Em segundo lugar, isso agrega ainda mais sustentabilidade aos projetos solares, pois elimina a necessidade de remoção de árvores e a supressão da vegetação rasteira devido ao sombreamento dos módulos.

Reduz evaporação

Já nas usinas flutuantes esse sombreamento é benéfico, pois ameniza o calor sobre a superfície da água e assim ajuda a reduzir a sua evaporação.

Esse é um benefício particularmente útil em áreas suscetíveis à seca, como áreas de irrigação ou mesmo reservatório de hidrelétricas.

No entanto, o resultado final irá depender das condições climáticas e da porcentagem da superfície coberta pelas placas.

Em climas áridos como o da Austrália, foi registrado uma redução de 80% da evaporação da superfície coberta.

Além disso, o sombreamento resfria a água, que no caso de lagos e represas, ajuda a evitar a proliferação de algas prejudiciais. 

Eficiência energética

As temperaturas mais baixas sobre a superfície da água também impulsionam a geração de energia fotovoltaica.

Embora sejam resistentes e funcionem até mesmo em regiões áridas, as placas solares, assim como qualquer dispositivo eletrônico, perdem eficiência conforme o aumento da sua temperatura.

Nas usinas flutuantes isso não acontece pois a proximidade com a linha d’água resfria os módulos, que obtém maior desempenho e geram mais energia.

Segundo alguns estudos realizados, o ganho em eficiência do arranjo fotovoltaico em uma usina flutuante é de 5% a 15%.

Rastreamento

Um recurso muito utilizado em usinas solares para aumentar a produção de energia das placas é o sistema de rastreamento (tracking, no inglês). 

Com o uso de suportes mecânicos especiais controlados por computador, as placas são rotacionadas para estarem sempre em face direta com o sol.

Em uma usina flutuante esse recurso pode ser mais facilmente aplicado, rotacionando a plataforma para obter um rastreamento vertical.

Veja abaixo um exemplo de usina solar flutuante com sistema de rastreamento:

O projeto, localizado na Coreia do Sul, foi instalado sobre as águas do reservatório Deoku e possui 2,67 Megawatts (MW) de capacidade.

Segundo a empresa responsável, esse é o maior projeto de usina flutuante com sistema de rastreamento.

Com ele, a empresa afirma que é possível obter 22% a mais de geração do que uma usina solar em terra e 16% a mais que uma usina flutuante normal. 

Aplicação

Outra vantagem da tecnologia flutuante é a variada gama de aplicações que ela permite.

Praticamente qualquer corpo d’água, natural ou artificial, pode receber as placas solares sobre flutuadores, tais como:

Lagos, represas e açudes

Nesses locais, geralmente voltados a aplicações para o agronegócio, a energia solar flutuante apresenta duas grandes vantagens.

A primeira se apresenta na economia e segurança energética obtidas com um sistema de geração confiável.

Por outro lado, há o ganho no volume de água devido à menor evaporação, que resulta em maior capacidade da produção agrícola. 

Segundo estudos publicados, uma usina flutuante permite ao agricultor elevar em até 25% o volume de água disponível para as suas atividades.

Aterros Sanitários

Nesses locais, a usina é implantada no espaço inutilizado do aterro sanitário utilizando estruturas plásticas.

A estrutura plástica é flexível, capaz de compensar o movimento e as oscilações do solo, permitindo alocar as placas sem necessidade de estaqueamento e fundações, além de possuir uma alta resistência contra reagentes químicos corrosivos.

Implantar uma usina solar nesses locais estimula o tratamento adequado de áreas impactadas e, ao mesmo tempo, transforma um centro de custo em centro de receita.

Além disso, a energia gerada pode ser usada para atender consumidores locais, já que esses locais estão próximos ou dentro do próprio centro urbano.

Estações de Tratamento de Água

Nesse tipo de aplicação, a usina flutuante proporciona o aumento da capacidade de oferta hídrica e torna a operação mais rentável.

Da mesma forma, a energia gerada pode atender o consumo elétrico da companhia, trazendo economia para a empresa.

 

Reservatórios de Hidrelétricas

Usinas flutuantes em reservatórios de hidrelétricas possuem a grande vantagem de aproveitar a infraestrutura já existente de subestação e transmissão, reduzindo os custos de ligação à rede. 

Dessa forma, é possível criar um sistema híbrido de geração de eletricidade (solar e hídrico), além de otimizar toda a operação da usina.

O projeto também contribui na redução de evaporação da água e possui ainda maior relevância em locais que apresentam baixo nível dos reservatórios.

A aprovação ambiental é muito mais rápida e menos custosa que em solo, pois os reservatórios são áreas antropizadas (previamente impactadas pelo homem) que já dispõem de uma licença ambiental.

No Brasil, a maioria dos projetos de usinas flutuantes foi instalada em reservatórios.

 

Desvantagens

Custo

No momento, a única desvantagem das usinas flutuantes em relação aos projetos em terra ainda é o seu maior custo de instalação e manutenção.

Por se tratar de uma tecnologia relativamente nova, os flutuadores ainda são caros de produzir e respondem por grande parte dos custos de um projeto.

Mas, da mesma forma que nos projetos em terra ou em telhados, os custos de instalação de usinas flutuantes devem continuar a cair à medida que a tecnologia avança.

 

Projetos no Brasil

Com diversas hidrelétricas e grandes reservatórios espalhados por todo o território, o Brasil apresenta um enorme potencial para as usinas flutuantes.

Não à toa, os projetos mais emblemáticos do país foram instalados nessas reservas artificiais.

Conheça os principais deles abaixo:

Projeto piloto – usina solar flutuante em Rosana (São Paulo)

A primeira usina solar flutuante no Brasil foi instalada em 2014 no reservatório da usina hidrelétrica de Porto Primavera, na cidade de Rosana (SP).

Comissionado pela CESP (Companhia Energética de São Paulo) e instalado pela Blue Sol, o projeto de P&D conta com dois arranjos fotovoltaicos flutuantes de 25 kW (quilowatts) cada.

Um deles com 100 placas rígidas de 250 W e outro com 144 módulos flexíveis de 144 W.

Além deles, outros dois arranjos foram instalados em terra, um de painéis rígidos e outro de flexíveis, ambos com 250 kW cada. 

Os flutuadores instalados no reservatório da usina de Porto Primavera foram desenvolvidos especificamente para esse projeto por uma empresa paulista.

Todos esses módulos geram uma potência mensal de 101.522 kWh (quilowatts-hora), o suficiente para abastecer mais de mil casas com consumo de até 100 kWh.

Conheça o projeto pioneiro através do vídeo abaixo:

Maior projeto comercial – usina solar flutuante de sobradinho

Inaugurada em agosto de 2019, a usina solar flutuante do reservatório da hidrelétrica de Sobradinho, no rio São Francisco, é atualmente a maior do tipo no Brasil.

A primeira etapa do projeto, com 3.792 placas, está em plena operação e possui capacidade de geração de 1 MW (megawatt).

Outra planta está prevista para entrar em operação nos próximos anos, totalizando 2,5 MW de potência para o projeto flutuante de sobradinho.

Conheça a usina no vídeo abaixo:

Projetos no mundo

Após os primeiros projetos pilotos instalados no Japão, Coreia e Estados Unidos, o mercado de solar flutuante se espalhou pelo mundo.

Hoje, assim como nas instalações em terra, a China é a maior produtora de energia solar sobre flutuadores do mundo.

Segundo o estudo do Banco Mundial, outros países que já possuem projetos em operação são: Austrália, Brasil, Canadá, França, Índia, Indonésia, Israel, Itália, Malásia, Maldivas, Holanda, Noruega, Panamá, Portugal, Singapura, Espanha, Suécia, Sri Lanka, Suíça, Taiwan, Tailândia, Tunísia, Turquia, Reino Unido e Vietnã.

Maior usina solar flutuante do mundo

Sobre o lago de uma mina de carvão desativada na cidade de Huainan, província de Anhui, China, está instalada a maior usina solar flutuante do mundo.

Com 40 MW de potência instalada, a usina utiliza 166 mil placas solares sobre flutuadores e é capaz de atender 15 mil residências.

Saiba mais sobre esse gigante projeto no vídeo abaixo:

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