Olá amigos!

No texto desta semana responderemos a uma pergunta do nosso leitor João Pedro, que gostaria de saber como funciona a produção e armazenamento de energia em uma usina fotovoltatica. Para nos ajudar a responder, contaremos com a participação dos professores, do IFMG - Campus Bambuí, Calebe Giaculi Júnior e Francisco Heider Willy dos Santos.

Como funciona a produção e armazenamento de energia em uma usina fotovoltaica?

Por Calebe Giaculi Júnior (calebe.giaculi@ifmg.edu.br) e Francisco Heider Willy dos Santos

Usina Solar em estacionamento localizada no IFMG - Campus Bambuí.
Fonte: Autores

A usina fotovoltaica é um grande sistema que converte energia solar em energia elétrica por meio do efeito fotoelétrico, descoberto por Albert Einstein em 1905.

Representação das etapas de geração de uma usina solar, transmissão e distribuição de energia até o consumidor final.
Fonte: https://www.portalsolar.com.br/usina-solar.html

O componente responsável pela conversão da luz em eletricidade é o módulo fotovoltaico, o qual é composto por dezenas de células fotovoltaicas. Estas células por sua vez são fabricadas com materiais semicondutores, como por exemplo o silício. Tais materiais são os responsáveis por receber a luz e promover uma diferença de potencial (tensão elétrica), que por sua vez leva a formação de uma corrente fotoelétrica.

Célula Fotovoltaica, Módulo Fotovoltaico e Arranjo Fotovoltaico.
Fonte: https://eletronicadepotencia.com/celula-fotovoltaica

A tensão e a corrente elétrica geradas pelos módulos fotovoltaicos são contínuas (CC), porém nas residências, assim como na distribuição e transmissão, são de forma alternada, sendo necessário a utilização de um Inversor de Frequência, equipamento responsável pela conversão CC-CA.

Tensão em corrente contínua (CC) e em alternada (CA).
Fonte: https://www.neosolar.com.br/aprenda/saiba-mais/microinversor

Na saída do inversor tem-se uma tensão alternada de até 380 V, e para que a energia elétrica possa ser vendida para a concessionária de energia (ex.: Cemig) através das linhas de transmissão são utilizados transformadores que elevam a tensão para níveis de 13.800 V até 230.000 V ou mais.

Após esta etapa, a responsabilidade de distribuição e controle de geração de outras usinas é realizada pelo Sistema Interligado Nacional (SIN), que é um sistema hidrotérmico de grande porte para produção e distribuição de energia elétrica.

Diagrama representativo do Sistema Interligado Nacional (SIN).
Fonte: https://www.suno.com.br/noticias/consumo-energia-novo-recorde-fevereiro/

Nas usinas fotovoltaicas nenhuma energia é armazenada, ou seja, toda energia produzida é injetada na rede da concessionária de energia, pois para tal, se faria necessário um grande sistema de armazenamento, como por exemplo um banco de baterias, o que elevaria muito os custos tornando inviável a operação da usina fotovoltaica.