Fazendas solares estão sendo construídas em Wisconsin. Como eles alimentam as casas?

A mudança na paisagem rural de Wisconsin está cada vez mais difícil de ignorar.

Intercalados com o aparentemente interminável mar de plantações e celeiros vermelhos do estado estão fileiras e mais fileiras de painéis brilhantes produzindo energia para abastecer milhares de casas em Wisconsin.

Cinco enormes parques solares entraram em operação desde 2020, quando o primeiro sistema solar em grande escala de Wisconsin entrou em operação no condado de Manitowoc. Combinadas, a eletricidade que produzem pode abastecer cerca de 130 mil residências. Esse número mais que triplicará até o final do próximo ano, quando outras 13 que estão em construção terão sido comissionadas.

Incluindo painéis solares propostos ou já aprovados pela Comissão de Serviço Público estadual, a energia solar em escala de utilidade pública será, num futuro relativamente próximo, capaz de abastecer quase um terço dos 2,8 milhões de unidades habitacionais que o Departamento do Censo dos EUA estima estarem em Wisconsin. E isso não inclui a explosão de instalações menores, desde telhados residenciais até parques solares comunitários.

Embora os parques solares estejam a tornar-se uma visão cada vez mais comum, pode ser difícil de compreender como convertem a energia do sol em electricidade para a casa. Aqui está um passo a passo de como funciona:

Queimando a 27 milhões de graus, o Sol emite imensas quantidades de energia. Podemos senti-lo na pele ou numa estrada asfaltada num dia quente de verão.

Essa energia que chega na forma de luz é composta de fótons, minúsculos pacotes de energia que por si só não possuem carga elétrica. Mas certas substâncias são atingidas pela luz e sofrem uma reação que libera elétrons, conhecida como energia fotovoltaica.

Em um painel solar, essa substância é um conjunto interconectado de wafers à base de silicone que possuem um lado positivo e um lado negativo. Isso permite que os elétrons fluam, criando uma corrente elétrica.

O número de células em cada painel pode variar de acordo com suas dimensões e se ele possui células em ambos os lados. Painéis bilaterais ou bifaciais podem capturar a energia luminosa que é refletida no solo.

A eletricidade produzida por um painel solar é eletricidade de corrente contínua, o mesmo tipo de eletricidade que você obtém de uma bateria. Mas não é isso que alimenta as nossas casas, escolas e locais de trabalho. Isso significa que a corrente precisa passar por várias transformações antes de se tornar a corrente alternada, ou CA, que é fornecida às nossas casas.

Fileiras de painéis solares são conectadas por cabos, fios que percorrem o comprimento de uma fileira de painéis solares e depois alimentam uma caixa combinadora, onde a energia é coletada e enviada para a próxima etapa, um inversor.

Steve Greidanus, gerente de engenharia de geração da Alliant Energy, faz uma comparação com uma árvore. Cada painel, disse ele, é como uma folha que coleta a energia do sol. Os cabos amarram a energia criada por cada painel, semelhante à forma como os galhos coletam energia para uma árvore.

Bem-vindo ao inversor, um dispositivo que o Departamento de Energia dos EUA chama de “um dos equipamentos mais importantes em um sistema de energia solar”.

É aqui que a eletricidade agora combinada é convertida em corrente alternada, o tipo de eletricidade que usamos nas nossas casas.

Grandes fazendas solares usam vários inversores para coletar energia dos cabos, convertê-la em corrente CA de baixa tensão e, em seguida, enviá-la pela linha através de cabos subterrâneos para a próxima etapa, onde toda essa energia é combinada.

A combinação das fontes de energia acontece nas subestações, última etapa no local antes de chegar à rede elétrica.

É também onde a energia CA que flui dos inversores é aumentada por transformadores para uma tensão mais alta, para corresponder à da linha de transmissão próxima que liga o parque solar à rede elétrica.

Este é um passo adicional em comparação com o que acontece com painéis solares em telhados, onde um inversor converte a energia da bateria em uma corrente CA que corresponde à energia que passa pelo medidor elétrico.

Alguns projetos solares podem ser vinculados a uma subestação existente, mas grandes desenvolvimentos normalmente exigem a construção de uma nova subestação, disse Eric Udelhofen, vice-presidente de desenvolvimento da OneEnergy Renewables em Madison.