Em 2020 o setor fotovoltaico bateu recorde de investimentos com R$ 13 bilhões somando geração distribuída e centralizada. A expectativa é que durante este ano de 2021 seja investida a quantia de R$ 22,6 bilhões ao redor do país, R$ 17,2 bilhões destinados a geração distribuída. Veja mais expectativas para o ano no nosso post Energia solar fotovoltaica 2021: expectativa e projeções.

Boa parte destes valores são investidos em usinas solares fotovoltaicas. Uma das modalidades que chama atenção de investidores é a locação de grandes usinas em geração distribuída (GD). Nesta modalidade basicamente um investidor faz a locação de sua usina para uma empresa que buscar reduzir seus custos com energia.

A Ecoa Energias Renováveis possui um setor especialista em locação de usinas fotovoltaica na GD. Assim como outras empresas no mercado, atuamos na viabilidade destes projetos unindo investidores, locatários e terrenos. Funcionamos como uma incorporadora de usinas.

Este post tem como objetivo dar um panorama nacional sobre locação de usinas fotovoltaicas na geração distribuída no Brasil.

Base dos dados utilizados neste post

No ano passado a Greener divulgou seu estudo sobre Geração Distribuída referente ao primeiro semestre de 2020. Neste estudo, um dos tópicos abordados foram os grandes empreendimentos em GD. Foram entrevistadas empresas que trabalham com usinas de 1 MW até 5 MW de capacidade instalada e que estão sendo desenvolvidas para atuar no modelo locação de usinas.

Vale lembrar que a geração distribuída abrange micro e mini geradores de energia. A potência máxima para se enquadrar é de 5 MW.

Foco de atuação: modelos de locação de usina fotovoltaica

Quando falamos de investimentos em usinas solares fotovoltaicas por meio de locação do empreendimento, podemos dividir os modelos de geração em dois:

1. Autoconsumo remoto: este modelo permite o compartilhamento de créditos de energia entre dois ou mais imóveis distintos. A usina solar fotovoltaica gera energia em um ponto e envia em forma de créditos para um beneficiário (que no caso de locação seria o locatário). Neste modelo é necessário que as unidades consumidoras beneficiárias sejam todas do mesmo CNPJ e localizadas dentro da mesma área de concessão da geradora. Por exemplo, você pode ter uma empresa com diversas filiais no estado de Santa Catarina na área de concessão da Celesc e alugar uma usina solar para gerar energia para todas as filiais.
2. Geração compartilhada (cooperativa ou consórcio): neste modelo é possível que uma empresa se reúna a outras empresas distintas através de um consórcio, para que juntos aluguem uma usina e economizem em energia. Caso se deseje incluir pessoas físicas, esta seria por meio de uma cooperativa. Vale ressaltar que uma cooperativa pode ser formada também por pessoas jurídicas, porém neste caso são necessárias ao menos 20 pessoas físicas para a inclusão da primeira pessoa jurídica.

Apesar do modelo de geração compartilhada por cooperativa ou consórcio parecer num primeiro momento mais atrativo, visto que permite o beneficiamento para diferentes CNPJs, esta solução pode ser mais difícil de ser viabilizada. Existem custos fiscais para manter uma cooperativa ou consórcio e na análise financeira do negócio, estes custos podem ter um impacto significativo. Além disso, conforme o convênio 15/16, a isenção do ICMS não vale para unidades consumidoras de outra pessoa (física ou jurídica). Ou seja, a geração compartilhada não tem o benefício do ICMS.

A pesquisa da Greener mostra que 49% das empresas entrevistadas que atuam com locação de usinas utilizam exclusivamente o modelo de autoconsumo remoto. Outras 18% focam em geração compartilhada, enquanto 33% delas atuam em ambos os setores.

Usinas mapeadas: potência, e valores investidos

Quando somamos as usinas no formato de locação das empresas entrevistas pela Greener que estão em desenvolvimento, construção e operação chegamos a uma potência de 2,415 GW. Para ter uma referência da importância do modelo de locação, em 2020 o Brasil somou em potência instalada 7,4 GW considerando geração distribuída e centralizada. Então, vemos como é significativo o modelo de geração por locação de usinas.

Abaixo mostramos o gráfico da Greener com o status das usinas mapeadas pelo estudo.

Mas quanto isso representa em investimento? A Greener não apontou os valores, porém se consideramos o próprio estudo da Greener do segundo semestre, conseguimos ter uma ideia macro deste valor.

O preço médio no Brasil para o cliente final de usinas de solo entre 1 MW até 5 MW giram em torno R$ 3,72 por Wp. Temos 2,415 GW mapeados no modelo de locação de usinas (entre 1 MW e 5 MW), então podemos estimar um valor macro de investimento no Brasil na ordem de R$ 8,9 bilhões.

Esse valor é apenas uma referência do investimento em locação de usina fotovoltaica, visto que a pesquisa leva em consideração apenas as empresas entrevistadas e usinas entre 1 MW e 5 MW. Além disso, consideramos um valor médio geral de preço por Wp. Mas, podemos ver o potencial de investimento do modelo de locação no Brasil.

Prazo médio dos contratos e payback do investimento em locação de usina fotovoltaica

Agora vamos entrar mais nas especificidades de contrato de locação de usinas. Das empresas entrevistas pela Greener 42% trabalham com contratos de 5 a 10 anos.

O tempo de contrato escolhido por grande parte das empresas do setor não surpreende, visto que é próximo do tempo de retorno (payback) do investimento. Em geral, a Ecoa Energias Renováveis trabalha com contratos com tempo mínimo igual ou superior ao payback. É importante pois você garante ao investidor um locatário por tempo suficiente para pagar o investimento da usina.

Na região de Santa Catarina o tempo relativo ao payback de investimento em locação de usina solar fotovoltaica fica em torno de 7 anos.

Vale ressaltar que o estudo da Greener também mostrou que apenas 6% das empresas do setor trabalham com contratos sem fidelidade.

Desafios para o setor

Sabemos que o setor tem desafios técnicos de viabilidade importantes, mas vemos como um dos principais desafios a disseminação do modelo de negócio para além do público já inserido no mercado de energias.

Quando falamos em investimentos, por exemplo, no mercado imobiliário, o cenário já é nacionalmente mais conhecido, investidores estão acostumados à dinâmica de todo o processo. Esse é o grande desafio do setor: disseminar a ideia e mostrar como investir em locação de usinas solares é seguro e rentável.

Sistemas solares fotovoltaicos possuem vida útil superior a 30 anos, e no caso de grandes usinas solares temos um payback de investimento no modelo de locação em torno de 7 anos. O setor de energia solar fotovoltaica cresce exponencialmente a cada ano e só em 2020 foram investidos cerca de R$ 13 bilhões.

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Você já ouviu falar em oversizing? Talvez você já tenha lido sobre esse conceito, mas ainda não entendeu direito o que isso significa num sistema solar fotovoltaico.

Se você possui um sistema fotovoltaico, já recebeu um orçamento ou é apenas um curioso sobre o assunto, pode ter notado que muitas vezes a potência do inversor dimensionado para o sistema é menor do que a soma da potência dos módulos (painéis ou placas solares) fotovoltaicos, ou seja a potência instalada. Esse superdimensionamento dos módulos é o que chamados de oversizing (do inglês, traduzido para superdimensionamento).

Neste post vamos explicar o porquê é importante pensar no dimensionamento do sistema considerando estes fatores e quais implicações sobre isso no sistema.

Como saber qual a potência dos módulos e do inversor?

Para começar, um sistema solar fotovoltaico é composto pelos módulos fotovoltaicos, responsáveis por captar a radiação solar. Também faz parte do sistema o inversor fotovoltaico, equipamento responsável por transformar a corrente de contínua para alternada possibilitando o uso em nossa rede elétrica. Se você conhece pouco sobre o assunto aconselhamos a leitura do nosso e-book ‘Energia Solar Fotovoltaica para Iniciantes’.

A potência do inversor é medida em watts (W) e pode ser verificada na ficha técnica do equipamento. Ela pode estar denominada como potência máxima de saída ou ainda pela nomenclatura Pacr ou Pacmax. Geralmente a própria nomenclatura do inversor também já possui essa informação.

Os módulos fotovoltaicos também possuem sua potência medida em watts e já são comercializados com sua potência máxima na nomenclatura. Então, para descobrir a potência total dos módulos basta multiplicar a potência de um módulo pela quantidade de módulos de todo o sistema. Um sistema por exemplo de 20 módulos de 350 W, possui 7.000 W (20×350).

Mas, como é feito o dimensionamento de um sistema solar fotovoltaico? A potência dos módulos fotovoltaicos precisa ser igual a potência do inversor?

Como é feito o dimensionamento de um sistema solar fotovoltaico?

De forma generalista um sistema é dimensionado com base no consumo do cliente ou então com base numa estimativa de consumo. Ou seja, é dimensionando para atender a uma expectativa de produção média mensal de energia.

Essa produção de energia está diretamente ligada a potência dos módulos dimensionados. Mas, apenas com a potência nominal dos módulos, não é possível determinar qual vai ser a produção de energia do sistema.

Isto porque existem fatores determinantes no dimensionamento que alteram a capacidade de geração de cada sistema. Entre esses fatores destacamos: radiação do local, orientação dos módulos solares (norte, sul, leste, etc), angulação dos módulos e áreas sombreadas sobre os módulos ao longo do dia.

Então, você pode ter um sistema instalado com a mesma potência que seu vizinho, mas não quer dizer que eles produzirão exatamente a mesma quantidade de energia. Apesar da radiação do local ser a mesma, os módulos podem estar posicionados em sentidos e angulações diferentes.

Por isso, é tão importante dimensionar um sistema com empresas especialistas e que possuem pessoas qualificadas para fazer este dimensionamento.

O sistema fotovoltaico é limitado a potência do inversor ou a potência dos módulos fotovoltaicos?

O que limita a potência do sistema é a potência do inversor. Isso porque, como já comentamos, o inversor é o equipamento responsável por transformar a corrente em contínua para alternada e então disponibilizar essa energia na rede.

Ou seja, a energia é gerada pelos módulos, passa pelo inversor e fica então limitada a potência de saída do inversor.

Porém,  caso um sistema seja dimensionado com potência instalada (somatória da potência dos módulos fotovoltaicos) inferior a potência do inversor, o sistema ficará limitado a potência dos módulos fotovoltaicos.

Mas, um sistema fotovoltaico funcionando corretamente nunca produzirá mais energia do que a potência nominal máxima do inversor.

É seguro um inversor ter potência inferior a potência dos módulos?

Para começar, queremos deixar claro que é seguro dimensionar um inversor com potência inferior aos módulos desde que este dimensionamento seja feito por um especialista e respeitando todas as orientações e limitações estipuladas pelo fabricante dos equipamentos. 

A maior preocupação é com relação a corrente e a tensão. Os fabricantes de inversores estipulam limites de entrada de tensão e corrente e estes limites devem ser rigorosamente seguidos.

De forma geral, você pode ter módulos com potência superior a cerca de 1/3 do inversor, em regiões que possuem baixa radiação solar. Mas esse número deve ser verificado, dimensionado e sempre validado por um especialista. Cada caso possui características diferentes e devem ser analisados de forma estratégica para garantir sempre a maior eficiência e principalmente segurança do sistema. E sempre, é claro, levar à risca as limitações impostas pelo fabricante dos equipamentos.

Se meu sistema possui módulos com potência nominal superior ao inversor, não estou desperdiçando dinheiro em módulos?

Não, pois existe um ganho de produção energética ao longo do tempo, quando sobrecarregamos o inversor.

Vamos entender melhor essa questão nos próximos tópicos. Mas, o que você já precisa entender é que a potência nominal máxima dos módulos representa uma situação perfeita submetida a testes em laboratórios.

Se um módulo solar possui por exemplo, 350 W de potência, isso quer dizer que em condições de testes, ou seja, em temperaturas controladas numa angulação perfeita ele consegue produzir 350 W de energia em 1 hora.

A verdade é que as condições perfeitas de teste raramente ocorrem na vida real. Como exemplo, um módulo perde em média cerca de 0,45% da sua eficiência a cada 1°C acima dos 25°C. Isto porque, os módulos usam a radiação solar para gerar energia e não o calor.

Por que é importante considerar o orversizing?

Já comentamos que oversizing é quando temos um sistema dimensionado com um inversor de menor potência máxima do que a soma de potência máxima dos módulos fotovoltaicos do mesmo sistema.

Existem basicamente dois objetivos em analisar e dimensionar corretamente um sistema fotovoltaico pensando no oversizing:

1. Garantir uma maior eficiência do sistema, elevando a capacidade total do inversor com maior frequência.
2. Garantir a melhor opção economicamente, validando custos de equipamento versus produção média estimada de energia.

No tópico anterior já comentamos como é difícil os módulos fotovoltaicos atingirem sua capacidade máxima de produção de energia. Já temos então o primeiro ponto relevante que explica porque o inversor, muitas vezes, pode ser dimensionado com uma potência inferior aos módulos.

Outro ponto relevante é que os inversores perdem eficiência quando trabalham em uma faixa de potência cerca de 25% inferior à sua capacidade, como vemos no gráfico abaixo. Então, quando os módulos solares são superdimensionados o inversor em média passa menos tempo trabalhando com menor eficiência.

Analisando geração de energia com e sem oversizing

Vamos analisar agora a curva de geração de energia com dois parâmetros diferentes ao longo de um mesmo dia. Na figura 2 a curva roxa mostra uma curva de potência de saída, com o pico próximo ao meio-dia. Quando adicionamos mais módulos, aumentamos a proporção potência dos módulos versus potência do inversor (representado pela curva verde). A área formada pelas curvas representa a energia gerada ao longo do dia.

A linha traceja representa a potência do inversor. Veja que a geração de energia fica limitada a esta linha.

Vemos no exemplo em questão, que mesmo com a limitação do inversor, a área destacada em verde supera a área destacada em cinza (energia perdida devido a limitação de potência do inversor). Então, neste caso, pode valer a pena o superdimensionamento do módulos fotovoltaicos, para aumentar a produção média de energia ao longo do dia.

Quando esse corte na curva devido a limitação do inversor acontece, chamamos ele de clipping do inversor.

O que é clipping?

Conforme intensidade do oversizing dimensionado, ou seja, quanto maior a relação potência dos módulos fotovoltaicos e do inversor dimensionado, também maior a chance de ocorrer o que chamamos de clipping.

Clipping nada mais é o efeito que limita a potência do sistema devido a potência máxima do inversor. Ou seja, os módulos fotovoltaicos geram mais energia do que o inversor pode suportar.

Como comentamos anteriormente, desde que a energia perdida devido ao clipping for menor do que a energia ganha com o oversizing, teremos ainda assim uma situação favorável.

É importante destacar também que o clipping pode ocorrer apenas em alguns dias do ano. Possivelmente ocorrerá nos dias de maior radiação, que acontecem durante o verão.

O clipping pode prejudicar o inversor?

Você pode imaginar que essa energia gerada adicional e não utilizada pode levar o inversor a uma sobrecarga e ser prejudicial. Quando o sistema é bem dimensionando e as normativas são seguidas o clipping não é prejudicial ao sistema e nem fará o inversor esquentar, por exemplo.

Na verdade, essa energia “perdida” nunca foi produzida. Isso porque o inversor limita a produção de energia dos módulos, como consequência a energia não precisa ser dissipada.

Na prática como funciona uma curva com clipping?

Na figura abaixo vemos um exemplo de um sistema com potência instalada em módulos fotovoltaicos de 4,29 kW e potência limitada devido ao inversor de aproximadamente 3,3 kW.

Percebemos um achatamento do topo da curva dos dias do verão com maior índice de radiação. Esse achatamento é indicação de clipping. As quebras nas curvas são devido a variação de incidência de radiação, como por exemplo a presença de nuvens ou outras sombras.

Como comentamos, neste caso a perda de energia devido ao clipping é menor que o ganho de energia devido ao “engordamento” da curva.

Conclusão

Depois de tantos detalhes você deve ter percebido que não existe fórmula mágica na hora de dimensionar um sistema solar fotovoltaico. Vários fatores devem ser levados em consideração e o dimensionamento deve ser analisado caso a caso.

Geralmente faz sentido superdimensionar os módulos solares com relação ao inversor, conforme explanamos ao longo deste artigo. Mas isso jamais deve ser tipo como regra.

Você pode ter como objetivo aumentar o sistema fotovoltaico em um futuro próximo, neste caso o projetista pode analisar a possibilidade de, por exemplo, dimensionar um inversor já preparado para uma ampliação. Neste caso, aconteceria uma situação contrária do oversizing.  

Além disso, aspectos econômicos devem ser analisados. A geração de energia adicional obtida com o oversizing compensa o custo adicional com os módulos fotovoltaicos? A resposta é que depende. Cada sistema é único e todos esses fatores devem ser analisados por um profissional capacitado e experiente.

Qualquer simulador ou empresa pode dimensionar um sistema para você, mas será que esse sistema seria a opção mais segura e eficiente?

Por isso, sempre aconselhámos a validação dos profissionais que você irá escolher para projetar e instalar seu sistema. Certifique-se que a empresa possui engenheiros habilitados em seu quadro próprio de funcionários e solicite comprovação técnica de projetos já executados.

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Para produzir energia a partir do sol, um sistema possui alguns componentes básicos. São eles:
– Painéis solares;
– Inversores fotovoltaico;
– Estrutura metálica de fixação das placas;
– Materiais elétricos, como cabos e disjuntores;
– Relógio bidirecional;
– Monitoramento via internet.
A ECOA Energias Renováveis vai te explicar qual é a função de cada um desses itens no
processo de geração de energia solar.

Os componentes de um sistema solar

Painéis solares

Um dos principais elementos que permitem a geração de energia solar são os painéis solares.
Eles são encontrados principalmente nos telhados das casas. Sua cor pode variar do azul ao
azul escuro, quase preto, devido ao material que é composto, como o Silício.

Inversores fotovoltaico

Os inversores são responsáveis por tornar compatível a energia elétrica produzida no interior
das placas solares com aquela usada na rede elétrica da sua concessionária local.
A função do inversor é transformar de contínua para alternada a corrente elétrica.
A expressão “on grid” quer dizer que o seu sistema solar estará conectado com a rede local. É
por isso que o sistema ECOA não precisa de baterias para armazenar a energia produzida, algo
que encarecia muito o sistema solar fotovoltaico.

Materiais elétricos

O sistema solar fotovoltaico possui elementos que ajudam a proteger e conservar o sistema,
garantindo maior segurança para seus equipamentos. Entre outros materiais, estão os cabos
que podem variar a bitola utilizada conforme o projeto, disjuntores de proteção das correntes
contínuas e alternadas, bem como conectores das placas.

Estruturas metálicas

As estruturas metálicas de sustentação das placas são feitas de alumínio, um material
extremamente resistente ao tempo, podendo ser utilizadas inclusive em locais com forte
presença de maresia ou oxidação. O mecanismo que fixa as estruturas na área onde serão
instaladas as placas é de aço inox 304, mantendo assim o padrão e a qualidade na vida útil dos
equipamentos.

Relógio bidirecional

O relógio de energia que temos em nossa casa mede apenas a quantidade de energia
consumida pela residência. Por isso, é necessário utilizar um relógio bidirecional, capaz de
medir não só a quantidade de energia consumida, mas também a exportada pelo sistema.

Monitoramento via internet

Um sistema solar ECOA permite que você confira em tempo real e de qualquer lugar a
quantidade de energia solar gerada e a situação do sistema. Tudo na palma da sua mão e
acessível em poucos cliques.

Conte com a ECOA e tenha seu sistema de Energia Solar!

A ECOA Energias Renováveis é uma empresa especializada em energia solar. Realizamos um
estudo sem compromisso do potencial de geração de energia solar fotovoltaica da sua casa.
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No mês de outubro fizemos a nossa primeira instalação chamada Ground Mount, que significa “montagem no solo”. Esse é um tipo de instalação em que as placas fotovoltaicas são colocadas em uma estrutura diretamente no chão e não no telhado, como geralmente são as instalações.

Esta estrutura foi projetada para as condições específicas do cliente e por isso possui uma alavanca no qual se pode mover as placas na melhor posição de geração de energia conforme a estação do ano.

Ground Mounté uma opção com bastante procura, pois pode ser incorporada no próprio jardim, valorizando o imóvel, bem como trazendo um charme para a residência.

Dessa forma, oferecemos soluções de estruturas solares personalizadas, de acordo com as condições exclusivas de cada local e levando em consideração a preferência do cliente, seja em solo, garagem ou no telhado.

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