A crescente conscientização sobre as mudanças climáticas e seus riscos reduziu significativamente a quantidade de novas usinas de carvão ou gás natural sendo construídas. O setor fotovoltaico global está crescendo em um ritmo cada vez mais rápido. Governos estabelecem metas ambiciosas de energia renovável e incentivos favoráveis para cumprir a emissão líquida zero nacional. No entanto, a tarifa de feed-in (FiT) está ficando mais baixa, pois parece ser a resposta de vários governos à queda no custo do sistema fotovoltaico. Dada a FiT mais baixa, os desenvolvedores de sistemas fotovoltaicos solares estão cada vez mais preocupados com o LCOE. A alta penetração de usinas fotovoltaicas também traz desafios para a estabilidade da rede devido à natureza intermitente da radiação solar.

Dadas as constantes mudanças em termos de tecnologias, preços e políticas, este artigo citará três projetos típicos implicando três períodos em evolução do setor fotovoltaico e traz insights para a previsão da indústria.

Maximizando a geração de energia sem considerar a estabilidade da rede

Fig. 1 Curva de potência de uma usina fotovoltaica de 100MW em três dias

A fig.1 acima mostra a curva de geração de energia de uma usina de 100MW por três dias. A usina é projetada com uma relação CC/CA de 1. Sua saída de energia está próxima de 100% ao meio-dia, enquanto não é totalmente utilizada no restante do tempo. Particularmente, a geração de energia flutua drasticamente devido às condições climáticas.

O retorno do investimento (ROI) será reduzido devido à baixa utilização de equipamentos AC, como inversores e transformadores, causada pela curta duração de carga total que aumenta diretamente o LCOE da usina.

A saída de energia flutua significativamente, o que torna mais difícil garantir a precisão da previsão de saída de energia PV e o cronograma de operação e despacho da rede. Os proprietários do projeto provavelmente serão penalizados devido a previsões de energia imprecisas.

Aumentando a relação DC/AC para um LCOE otimizado

Fig. 2 Curva de potência de uma usina PV de 200MW em três dias

Acima da fig.2 mostra a curva de geração de energia de uma usina de 200MW por três dias. Dada uma razão DC/AC de 1.42 e o sistema de rastreamento, o inversor pode operar em potência total das 8h às 17h. Nesse cenário, a curva tende a ser uma onda quadrada, mesmo que a irradiação solar flutue, o que significa que a potência de saída do inversor é entregue com pequenas mudanças e, como resultado, a geração de energia da usina é mais estável.

O LCOE é otimizado com o aumento do rendimento, embora exista a redução de energia solar, o que torna o projeto mais lucrativo. Além disso, a curva de geração de energia que não flutua mais mostra uma saída de energia mais suave e despachável, melhorando significativamente a estabilidade da rede. Notavelmente, o inversor da Sungrow está equipado com função de potência reativa sem equipamento excessivo, permitindo melhor estabilidade do sistema de energia, redução de perdas de energia e conformidade com os padrões de qualidade de energia local mais exigentes e códigos de rede, economizando investimento em grande escala.

Soluções solares com armazenamento para 24 horas de produção contínua de energia

Fig. 3 Curva de potência de um projeto solar com armazenamento em três dias

A Fig. 3 ilustra a curva de geração de energia de um projeto solar com armazenamento por três dias. A usina adota uma impressionante relação CC/CA de 7 e um sistema acoplado em CC, garantindo 24 horas de produção contínua de energia, o que aborda completamente os problemas de redução fotovoltaica e flutuações de potência de saída, assegurando rendimento máximo e confiabilidade da rede.

Fig. 4 Caminho do Desenvolvimento Fotovoltaico

As três curvas de geração de energia acima implicam três períodos de geração de energia fotovoltaica, evoluindo da maximização da geração de energia sem considerar a estabilidade da rede, aumentando a relação CC/CA para um LCOE otimizado, até 24 horas de produção contínua de energia utilizando soluções solares com armazenamento.

Desafios ainda existem em alguns mercados, como incerteza sobre futuras políticas de investimento e aumento da competição de outras fontes de combustível alternativas, infraestrutura e processos administrativos que precisam ser abordados para aproveitar totalmente o potencial de energia solar regional. A maioria dos países está no segundo período, enquanto vemos uma onda massiva de usinas fotovoltaicas indo para o terceiro período, dado o feed-in tariff, apoio governamental e investimento em toda a cadeia de valor, bem como a demanda de energia proliferante.

Aparentemente, as soluções solar mais armazenamento para 24 horas de energia contínua não apenas beneficiam as partes interessadas com considerável retorno sobre o investimento, mas também tornam a energia renovável acessível dia e noite, o que facilita o salto na implantação da energia solar e conduz a um futuro sustentável e próspero.