Sistema fotovoltaico flutuante offshore com rastreador de eixo duplo

Da pv magazine Global

Pesquisadores liderados pela Universidade de Oviedo, na Espanha, desenvolveram um novo sistema fotovoltaico flutuante para aplicações em águas offshore.

“A novidade do sistema reside na combinação de um rastreador solar de eixo duplo com uma mini plataforma de pernas tensionadas (TLP)”, disse o autor correspondente da pesquisa, Mario Lopez Gallego, à pv magazine. “Até onde sabemos, esta é a primeira vez que esses dois conceitos são propostos para um sistema fotovoltaico flutuante, e o HelioSea incorpora ambos. O primeiro maximiza a produção, enquanto o segundo proporciona a estabilidade necessária. Os TLPs são bem conhecidos na indústria de petróleo e gás, onde foram aplicados com sucesso em plataformas de perfuração, onde a estabilidade também é fundamental.”

Os cientistas explicaram que o TLP geralmente consiste em uma estrutura de convés, um casco flutuante baseado em colunas cilíndricas verticais, pontões horizontais submersos e reforços de membros tubulares. A principal vantagem desta configuração é que a força líquida de flutuação excede o peso da estrutura. Esse excesso de flutuação, por sua vez, é equilibrado com tendões ou amarras esticados, que são capazes de amarrar verticalmente a plataforma flutuante.

O novo TLP compreende um mastro e quatro pontões conectados ao fundo do mar através de cabos de amarração esticados. “A subestrutura proposta do TLP é independente e monolítica, eliminando assim a necessidade de componentes móveis e interconexões, além do sistema de amarração”, disseram os cientistas. “Esse recurso garante que a plataforma permaneça virtualmente horizontal com oscilações limitadas”, disse o grupo, observando que o sistema é móvel e reutilizável, ao mesmo tempo que garante movimento vertical mínimo.

Segundo a equipe, o TLP pode suportar diversos mecanismos de degradação, como erosão, abrasão, deterioração induzida por UV, flutuações extremas de temperatura, umidade elevada e corrosão por água salgada. É fabricado com preparação de superfície e sistema de proteção de dupla camada via galvanização por imersão a quente.

O protótipo do sistema foi concebido para ter capacidade de 75 kW, com 138 painéis fotovoltaicos bifaciais com potência nominal de 545 W. Os módulos são colocados em 6 fileiras de 23 em uma montagem no topo do poste. Rastreadores de eixo duplo verticais e horizontais estão incluídos para ajustar automaticamente dois ângulos usando servo motores ao longo do dia.

Tanto o TLP quanto a montagem no topo do poste podem ser montados separadamente e unidos na doca antes de serem levados para o mar. “As dimensões reduzidas do HelioSea permitem considerar o transporte em uma barcaça de pequeno porte em vez de rebocá-lo”, explicaram os pesquisadores.

Eles também disseram que o sistema pode oferecer uma densidade de capacidade de 64 MW/km2 e um custo nivelado de energia (LCOE) de 0,16 euros (0,17 dólares)/kWh a 0,27 euros/kWh. “Embora estes valores divirjam significativamente dos sistemas solares montados no solo, eles se alinham com uma ordem de magnitude comparável aos sistemas eólicos flutuantes offshore e são notavelmente mais baixos do que outras energias renováveis marinhas, como a energia das ondas e das marés”, acrescentaram.

Segundo Lopez Gallego, o conceito está em fase inicial de desenvolvimento e tem nível de prontidão tecnológica (TRL) 3. O TRL mede a maturidade dos componentes tecnológicos de um sistema e é baseado em uma escala de um a nove, com nove representando tecnologias maduras para aplicação comercial completa.

“A estabilidade do sistema em ondas foi confirmada em um tanque de ondas com maquete em escala, e também foi concluída a verificação estrutural dos principais elementos”, concluiu.

Os pesquisadores introduziram o novo conceito no estudo “Advancing offshore solar energy generation: The HelioSea concept”, publicado na Applied Energy.