ISI-ER e TotalEnergies apresentam usina-piloto para estudos de ‘eventos extremos’ na energia solar

O Instituto SENAI de Inovação em Energias Renováveis (ISI-ER) e a TotalEnergies inauguram, nesta segunda-feira (14), uma usina fotovoltaica piloto para realizar estudos sobre o impacto de eventos extremos na geração de energia solar. Com investimentos de R$5.4 milhões e o envolvimento de 17 pesquisadores, o projeto de Pesquisa & Desenvolvimento é financiado através da cláusula da Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP), que tem por objetivo promover o desenvolvimento de pesquisa e novas tecnologias para o setor. 

As pesquisas serão conduzidas em Natal, no Rio Grande do Norte, onde 380 módulos solares, de diferentes tecnologias, foram instalados em uma área de 4.400 metros quadrados, equivalente a mais da metade de um campo de futebol. A capacidade de geração de energia instalada é de 200 kilowatt-pico (kWp). O início da operação está previsto para o segundo semestre deste ano.

Projeto

A Usina fotovoltaica piloto está inserida no projeto “Desenvolvimento de Plataforma para Estudos Operacionais e Análise da Ocorrência e Impactos de Eventos de Irradiância Extrema no Desempenho de Usinas Fotovoltaicas em diferentes climas”, fruto do acordo de cooperação firmado entre a TotalEnergies e o ISI-ER, em fevereiro de 2024. 

"Nosso propósito é fornecer energia mais acessível, mais confiável e mais sustentável para o maior número possível de pessoas: este projeto piloto está totalmente alinhado com esse compromisso para a transição energética e a ambição tecnológica que a sustenta", reforça Samuel Cunha, Diretor de Pesquisa & Desenvolvimento da TotalEnergies EP Brasil. Com investimento global em Pesquisa & Desenvolvimento superior a US$ 1 bilhão/ano em 2024, dos quais a empresa alocou 68% em projetos de novas energias (eletricidade renovável, moléculas de baixo carbono), baterias e redução de nossa pegada ambiental (metano, CCUS, água, biodiversidade).

Um dos fenômenos que serão investigados, a “sobre irradiância” ou “irradiância extrema”, tem afetado grandes usinas de geração em todo o país, causando danos aos equipamentos devido ao seu superaquecimento e comprometendo a confiabilidade na geração de energia.  Tal fenômeno ocorre quando, após a passagem de nuvens, os raios solares se concentram em uma área específica da usina fotovoltaica, com efeito semelhante ao de uma lente de aumento. Para melhor lidar com esse problema, são necessários mais dados sobre a sua natureza e efeitos, que serão adquiridos através dessa planta piloto.

"Quando o fenômeno ocorre, os raios incidem sobre os módulos fotovoltaicos com uma potência superior à que eles podem suportar, o que, na prática, pode gerar ‘pontos quentes’ e danificar os equipamentos”, explica Antonio Medeiros, coordenador de Pesquisa & Desenvolvimento do ISI-ER. 

O projeto pretende responder a questões sobre a frequência do evento, em que época do ano é mais comum e que consequências traz ao setor. “A usina piloto está completamente configurada para trazer informações a respeito”, diz a pesquisadora líder do Laboratório de Energia Solar do Instituto e coordenadora do projeto, Samira Azevedo. 

Ela explica que o fenômeno pode superaquecer os equipamentos, danificá-los e comprometer a geração de energia. Com o impacto sofrido, os módulos podem queimar ou apresentar falhas, reduzindo a produção de energia esperada nos empreendimentos.

“O monitoramento detalhado desses parâmetros possibilitará a otimização do sistema, além de contribuir para o desenvolvimento de estratégias mais eficazes de operação e manutenção. Dessa forma, a usina piloto se torna um laboratório a céu aberto, viabilizando pesquisas e inovações para aprimorar a eficiência dos sistemas fotovoltaicos”, complementa.

O SENAI vem desenvolvendo no Rio Grande do Norte, desde 2018, estudos que o identificam a presença da sobreirradiância, mas é a primeira vez que a instituição terá uma linha de pesquisa específica e um laboratório construído e dedicado para estudar esse fenômeno.

A intenção, segundo as instituições envolvidas, é de ter que a usina piloto funcionando como um grande laboratório de testes a céu aberto para o setor elétrico. 

Infraestrutura

O Sistema de geração de energia é composto por módulos monofaciais e bifaciais, com diferentes tecnologias de células fotovoltaicas, possibilitando análises comparativas do desempenho em diversas condições. 

Estrutura de fixação e tipos de inversores também variam, abrindo perspectivas para diferentes tipos de avaliação sobre eficiência e adaptação de cada configuração, bem como para análises detalhadas do comportamento dos sistemas de conversão de energia. 

“A grande inovação está na combinação de uma usina fotovoltaica super instrumentada com uma estação meteorológica de última geração e um laboratório de ensaios normatizados”, diz Samira Azevedo.

A estrutura, segundo a pesquisadora, permite uma análise completa do desempenho dos módulos fotovoltaicos antes, durante e após a instalação, algo raramente realizado em projetos solares comerciais. Também possibilita a avaliação da eficiência alcançada ao longo do tempo.

“No cenário global, a combinação de um laboratório de ensaios normatizados com uma usina de pesquisa torna esse projeto um verdadeiro parque de testes para inovações em energia solar”, acrescenta.

A estação meteorológica presente na infraestrutura é equipada com sensores de medição e instrumentos para monitoramento da irradiância solar, temperatura, distribuição espectral e caracterização das nuvens. 

“Com essa instrumentação avançada, será possível correlacionar fatores ambientais com o desempenho das diferentes tecnologias de módulos fotovoltaicos, permitindo uma compreensão aprofundada dos impactos climáticos na geração de energia”, detalha ainda Azevedo.

A infraestrutura está em fase final de execução para início da operação. A energia gerada vai abastecer os principais laboratórios do ISI-ER, contribuindo para a redução de custos operacionais e a sustentabilidade das atividades de pesquisa. 

A usina-piloto funcionará como um grande laboratório de testes a céu aberto para o setor elétrico. Inovações como a integração de uma usina fotovoltaica altamente instrumentada, uma estação meteorológica de última geração e um laboratório de ensaios normatizados na unidade ampliam as perspectivas para pesquisas voltadas ao setor.

Sobre a TotalEnergies no Brasil

A TotalEnergies, empresa global de energia integrada, atua no Brasil há 50 anos e hoje emprega mais de 3.500 pessoas em seus segmentos de negócios, nas áreas de Exploração e Produção, gás, energia renovável (solar e eólica), lubrificantes, produtos químicos e distribuição.

O portfólio de Exploração e Produção da TotalEnergies conta atualmente com 11 licenças, das quais 4 são operadas. Em 2024, a produção média da Companhia no país foi de 153,2 mil barris de óleo equivalente por dia.

A TotalEnergies está investindo no crescimento do segmento de energia renovável no Brasil. Em outubro de 2022, a empresa firmou parceria com a Casa dos Ventos, principal player de energia renovável do Brasil, para desenvolver em conjunto um portfólio de energia renovável de 12 GW.

Sobre o ISI-ER

O Instituto SENAI de Inovação em Energias Renováveis (ISI-ER) é a principal referência do SENAI no Brasil em Pesquisa, Desenvolvimento & Inovação (PD&I) em energia eólica, solar e sustentabilidade. 

Sua trajetória envolve projetos que estimulam o progresso tecnológico do país e a sustentabilidade, com o avanço das energias renováveis e de inovações necessárias para a transição energética.

O trabalho que realiza contribui para a expansão da energia solar na matriz elétrica brasileira e para o aumento da eficiência na atividade de geração. 

Estudos pioneiros em frentes como energia eólica offshore, hidrogênio renovável, captura de CO₂ e SAF (combustível sustentável de aviação) também são destaques na trajetória.

O Instituto é parte da maior rede de ciência e tecnologia para o setor industrial no Brasil - composta por 28 Institutos SENAI de Inovação (ISIs).