Cultura orientada a dados melhora operação em usinas solares

A norueguesa Scatec, que possui 6,2 GW de capacidade de geração em usinas solares ativas e em construção, é um exemplo da cultura orientada a dados na área de renováveis intermitentes. O grupo nórdico mantém um centro de monitoramento na África do Sul, que recebe informações de operações em 19 países. A base de captura de dados são sensores instalados em 37 usinas ao redor do mundo.

No Brasil, a companhia monitora as duas usinas em operação e avança para ativar o sistema também em sua terceira planta. Na usina de Mendubim, no Rio Grande do Norte, mais de um milhão de painéis solares, por exemplo, estão sendo monitorados diariamente.

Independentemente do local, a conexão do centro sul-africano com cada usina é direta e produz uma massa de dados considerável, uma vez que as informações sobre radiação solar e produção de energia são coletadas a cada 15 ou 30 segundos. Para gerir esse volume, a empresa usa softwares robustos, inclusive o Prediktor, que também controla o fundo soberano norueguês, um dos mais ricos do mundo.

O resultado final, segundo a Scatec, é uma disponibilidade média de geração que chega a 99,5% nas plantas solares operadas pela empresa. Trata-se de um ganho relevante, considerando que o sistema de monitoramento representa entre 1% e 2% do custo de capital total de cada projeto.

Na usina de Mendubim (RN) mais de um milhão de painéis solares são monitorados diariamente, fornecendo a localização exata caso haja queda de desempenho (Foto: Divulação/Scatec)

A disponibilidade alcançada é possível porque o centro sul africano, localizado na Cidade do Cabo, pode localizar com precisão a fileira exata, nos painéis solares, onde há queda de desempenho. Na sequência, sensores infravermelhos são usados para escanear as fileiras e identificar onde exatamente está o problema, entre uma das ações programadas.

Além dos painéis em si, o centro monitora outros componentes, como os rastreadores (trackers), estruturas motorizadas que giram os painéis na direção do sol. E também acompanha o desempenho das baterias em usinas híbridas, que combinam geração solar com armazenamento de energia.

Com a grande quantidade de pontos de Internet das Coisas (IoT), instaladas nas usinas, a segurança cibernética é uma prioridade. As redes de telecomunicação também precisam ser redundantes (satélite, cabo, fibra óptica, wireless) para garantir a transmissão contínua dos dados, com servidores locais para backup em caso de problemas.

Para Emerson Barichello (foto), gerente sênior de Projeto na subsidiária brasileira da Scatec, o monitoramento e a gestão de dados são indispensáveis para a operação de usinas solares, em função da complexidade e escala das unidades. “Não é possível controlar uma planta solar de grande porte sem o uso de tecnologia avançada”, argumenta.

Na conversa com a Brasil Energia, ele destaca que esse tipo de iniciativa permite desde a manutenção preditiva e ajuste fino da produção até a interação estratégica com o Operador Nacional do Sistema (ONS). Saber da disponibilidade exata da planta solar é um dado importante para o despacho coordenado pelo ONS.

No dia a dia, a tecnologia é precisa a ponto de auxiliar no controle de sujeira nos módulos (soiling), uma ocorrência indesejável, pois módulos sujos diminuem a produção de energia solar. Segundo Barichello, são os dados coletados em campo que pautam a programação regular de limpeza dos painéis.

Os sensores também ajudam a monitorar a velocidade do vento para garantir que os rastreadores (que funcionam como asas) voltem para uma posição de segurança quando necessário, evitando que sejam arrancados.

Se for possível, os especialistas na Cidade do Cabo resolvem o problema remotamente. Caso contrário, os técnicos locais atuam a partir dos alertas gerados. Detalhe: uma ordem de ação do centro sul-africano para as equipes locais leva, no máximo, entre 5 e 10 minutos.

Apesar do monitoramento estar centralizado na África do Sul, as operações regionais têm autonomia para atuar, focando na resolução de problemas imediatos. Já o centro sul-africano faz um “ajuste fino” e compila informações de diversas usinas ao redor do mundo.

O uso combinado de drones amplia a possibilidade de monitoramento, segundo Barichello. Ele dá como exemplo a adoção de equipamentos com câmeras térmicas de alta definição para identificar microfissuras ou pontos quentes nos módulos, indicando contaminantes que não seriam visíveis a olho nu, inclusive cocô de passarinho.

Além da operação em si, o uso de IoT favorece a aplicação do conceito de manutenção preditiva, ou seja, a antecipação e correção de falhas. Nesse caso, entra em cena uma segunda camada da cultura orientada a dados, que é a análise de um grande volume de informação.

No caso da Scatec, isso é feito por especialistas baseados em Oslo, na Noruega. A partir da análise de anomalias globais identificadas nos dados coletados nas usinas do grupo, os técnicos noruegueses podem indicar soluções especificas.

A precisão das informações possibilitada pela cultura orientada a dados colabora na interação com o ONS, em questões como o curtailment (Foto: Divulgação/Scatec)

Entre as iniciativas dos especialistas de Oslo, Barichello lista a orientação para intensificar o controle da vegetação, de forma a ampliar o ganho de energia pelo efeito albedo (capacidade de refletir a luz do sol) na parte inferior do módulo, melhorando a captação da energia.

“Também é possível balancear a produção entre diferentes usinas ou partes de uma usina em tempo real, considerando fatores como nuvens ou sombras, para otimizar a geração e evitar penalidades”, complementa. De acordo com ele, o conhecimento acumulado sobre anomalias permite que os técnicos diferenciem ocorrências pontuais de problemas recorrentes e mais sofisticados.

Barichello lembra ainda que a precisão das operações também é importante na interação com o ONS, uma vez que as usinas da empresa estão conectadas ao sistema elétrico brasileiro. Ele destaca que os dados precisos são importantes para discutir questões como o curtailment, ao demonstrar fatores como potencial de produção e as perdas financeiras.

“Com informação, é possível argumentar para que a geração solar não seja cortada em horários de pico de produção, buscando um equilíbrio com outras fontes”, finaliza.