5 soluções para o ano de 2023 que prometem eficiência energética, inovação e melhorias do sistema de energia solar

Publicado em 09/03/2023

Quando se trata de energia solar, a eficiência é a chave para o sucesso, confira 5 soluções inovadoras que irão transformar o setor solar.

Não é de hoje que o aumento da demanda por energia renovável tem sido expressivo. Entretanto, como em qualquer setor, a indústria fotovoltaica ainda enfrenta alguns desafios, como reduzir o LCOE (Custo Nivelado de Energia), melhorar a eficiência de O&M (Operação e Manutenção), assim como manter a estabilidade da rede elétrica, entre outras melhorias.

E é neste contexto que entram as 5 soluções que iremos apresentar no decorrer deste artigo, confira:

Alta densidade e confiabilidade na energia solar

A alta potência e confiabilidade de equipamentos em usinas fotovoltaicas é uma das tendências mais expressivas para o ano de 2023.

A alta densidade de potência em usinas fotovoltaicas é alcançada usando módulos solares de alta eficiência, o que permite que mais luz solar seja convertida em energia elétrica em uma área menor. Isso é importante para garantir que a usina fotovoltaica possa fornecer a quantidade necessária de energia elétrica para atender às suas necessidades.

Por isso, cada dia mais vemos o surgimento de novos materiais como, por exemplo, o carboneto de silício (SiC) e nitreto de gálio (GaN). A integração total para o digital, tecnologias de gerenciamento térmico, também estão entre as alternativas para aumentar a capacidade e confiabilidade do setor da energia solar.

 Com essas soluções e tecnologias, estima-se que a densidade de potência dos inversores poderá aumentar cerca de 50% nos próximos cinco anos e reforçando ainda mais a confiança dos consumidores.

Geradores FV+ESS

Como a energia renovável inserida nas redes elétricas pode causar problemas técnicos complexos em termos de estabilidade do sistema, é necessário encontrar soluções para que essa instabilidade diminua de forma expressiva, ou seja erradicada de uma vez, e é neste contexto que surge o gerador FV+ESS.

• O que é um gerador FV+ESS?

O gerador FV+ESS é uma combinação de gerador fotovoltaico (FV) e sistema de armazenamento de energia (ESS) (Energy Storage System). Em termos simples, ele consiste em painéis solares que geram energia elétrica a partir da luz solar, e de uma bateria que armazena essa energia para uso posterior.

O gerador FV+ESS é projetado para fornecer energia elétrica para uso doméstico ou comercial, sem depender da rede elétrica pública. Isso significa que, durante o dia, a energia gerada pelos painéis solares é usada para alimentar as necessidades de energia da residência ou do local comercial, e o excesso é armazenado na bateria para uso noturno ou em momentos em que há pouca luz solar disponível.

• Quais benefícios a integração com a tecnologia ESS (Energy Storage System) pode trazer?

A integração da tecnologia fotovoltaica com o Energy Storage System (ESS) e a tecnologia Grid Forming permite a construção de geradores inteligentes conhecidos como “Smart PV+ESS Generators”. Esses geradores combinam a geração de energia elétrica a partir de fontes renováveis, como a tecnologia fotovoltaica, e são capazes de armazenar essa energia produzida em baterias para uso posterior. Além disso, a tecnologia Grid Forming permite que esses geradores atuem como uma fonte de tensão estável para a rede elétrica, garantindo a estabilidade da tensão e da frequência da rede elétrica.

Ao utilizar a tecnologia Grid Forming, os Smart PV+ESS Generators são capazes de controlar a tensão de forma independente e de forma integrada com a rede elétrica, o que aumenta a flexibilidade e a eficiência do sistema.

Significa uma integração maior com a rede elétrica existente, que oferece soluções para questões como a estabilidade da tensão e da frequência, bem como para a geração de energia elétrica de fontes renováveis.

Integração FV+ESS+Grade

Antes de entendermos como é feita essa integração do FV+ESS+Grid, precisamos entender o que é cada um desses sistemas e sua função dentro do setor solar.

•  FV: O módulo FV, chamado popularmente de “módulo fotovoltaico”, é o sistema responsável por capturar a energia solar, transformando-a em energia elétrica.
•  ESS: O ESS (Energy Storage System), integra condicionamento de energia bidirecional e dispositivos de bateria, controladores de local e um sistema de gerenciamento de nuvem para fornecer armazenamento de energia abrangente para aplicativos residenciais, comerciais e utilitários.
•  On GRID: O sistema on grid é um modelo de energia solar fotovoltaico ligado à rede elétrica, conectando o sistema gerador de energia solar à rede de distribuição.

 Como seria feita a integração desses 3 sistemas aplicados na energia solar, segundo Chen Guoguang, presidente da Huawei Smart PV+ESS Business:

 “O setor de geração de energia tem buscado cada vez mais alternativas que integrem FV+ESS e que forneçam eletricidade por meio de linhas de transmissão de energia UHV.

 Do lado do consumo de energia, as VPPs (Centrais Elétricas Virtuais) estão se tornando cada vez mais populares em muitos países. As VPPs combinam sistemas fotovoltaicos distribuídos massivos, ESSs e cargas controláveis, e implementam programação flexível em unidades de geração de energia e de armazenamento de modo a atingir redução de pico.

 Portanto, a construção de um sistema de energia estável que integre o FV+ESS+Grid para apoiar o fornecimento de energia fotovoltaica e a alimentação da rede se tornará uma medida fundamental para garantir a segurança energética.

 Podemos integrar tecnologias digitais, eletrônica de potência e armazenamento de energia para alcançar um sistema multi-energético. As Centrais Elétricas Virtuais podem gerenciar, operar e comercializar de forma inteligente a energia de sistemas FV+ESS distribuídos em massa por meio de várias tecnologias, incluindo 5G, IA e tecnologias de nuvem, que entrarão em prática em mais países nos próximos anos.”

Segurança aprimorada na energia solar 

Sabemos que a segurança é o alicerce de qualquer setor, e fundamental para o desenvolvimento de qualquer área. Por isso, não seria diferente no universo  solar.

Para se obter um sistema de segurança que realmente traga os resultados esperados, é necessário uma análise sistemática de todos os cenários e integrações, incluindo eletrônica de potência, eletroquímica, gerenciamento térmico e tecnologias digitais.

Por exemplo: em uma planta fotovoltaica, as falhas causadas na corrente contínua representam mais de 70% de todas as falhas. Portanto, é mais que necessário a criação de um inversor que seja capaz de suportar a desconexão da string inteligente e a detectar essas falhas.

Uma das previsões apresentadas no ano de 2023, por Chen Guoguang, presidente da Huawei Smart PV+ESS Business, é a criação de sistemas e a inovação de tecnologias já existentes, voltadas exclusivamente para solucionar esse problema:

 “No cenário fotovoltaico distribuído, a função AFCI (Arc Fault Circuit Interrupter) se tornará uma configuração padrão e a função de desligamento rápido em nível de módulo garantirá a segurança do pessoal de manutenção e dos bombeiros.

 No cenário do ESS, várias tecnologias, como eletrônica de potência, nuvem e IA, precisam ser usadas para implementar o gerenciamento refinado do ESS, desde as células da bateria até o sistema inteiro. 

 O modo de proteção tradicional baseado em resposta passiva e isolamento físico é alterado para proteção automática ativa em um projeto de segurança multidimensional de hardware para software e de estrutura para algoritmo.”

Segurança e confiabilidade na energia solar

Assim como todo o sistema de geração e gerenciamento de energia, seja renovável ou não, quando o sistema é mal gerenciado ou mal planejado, ou até mesmo por fatores externos, a confiabilidade e segurança do sistema pode ser comprometida.

Essa dificuldade recorrente na confiabilidade e segurança, tem feito cada vez mais sistemas de controle, gestão e segurança surgirem, e empresas estão ficando cada vez mais especializadas na gestão dos riscos em suas redes de geração fotovoltaica.

Por isso, para lidar com esses desafios e ameaças, é necessário que empresas e organizações estabeleçam conjuntos completo de mecanismos de gerenciamento de “segurança e confiabilidade” que inclui: 

• Protocolos de confiança;
• Disponibilidade;
• Segurança;
• Resiliência, entre outros aspectos indispensáveis para a confiabilidade e segurança de sistemas.

Outra implantação extremamente necessária é a proteção para segurança pessoal e ambiental, bem como de privacidade de dados.

A previsão é que o setor solar se torne cada vez mais eficiente e cresça ainda mais nos próximos anos. Que tal aproveitar para investir hoje em energia solar?

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