Debaixo do SOL não há nada de novo...
Autor: DJBIGCL@U | Publicado: 2015-01-22T08:25:00-02:00

A energia que mais brilha... Fernando Mário Rodrigues Marques*ResumoO Brasil tem uma matriz de geração de energia elétrica predominantemente originária de fontes renováveis de energia e responsável por aproximadamente 85% da geração de eletricidade.  Entretanto, há uma forte dependência da geração energética hidráulica, que responde por um montante superior a 76% da oferta. A necessidade da complementariedade do sistema elétrico brasileiro, fortemente concentrado na hidroeletricidade, aliada ao fato da luz solar ser uma fonte limpa e renovável, deve levá-la a ganhar espaço na matriz de energia elétrica do Brasil ao longo dos próximos anos. As grandes dimensões territoriais e as elevadas taxas de irradiação solar brasileira mostram que o Brasil tem um significativo potencial de geração desse tipo de energia.Palavras-chave: Energia solar, célula fotovoltaica, coletor solar, energia renovável, matriz energética.AbstractBrazil has a matrix of power generation that is predominantly based on renewable energy sources and accounts for approximately 85% of electricity generation. However, there is a strong dependence of hydraulic power generation in the country, which accounts for an amount exceeding 76% of supply. The need for complementarity of the Brazilian electrical system, strongly focused on hydropower, coupled with the fact that sunlight is a clean and renewable source, should lead it to gain space in the matrix of electric power in Brazil over the coming years. The large territorial dimensions and the high rates of Brazilian solar radiation show that the country has a significant potential for generation of solar energy.Keywords: Solar energy, solar cell, solar collector, renewable energy, energy matrix.IntroduçãoA participação das fontes não renováveis de energia, compostas pelos combustíveis fósseis (carvão, petróleo e gás natural) e pela energia nuclear, é de aproximadamente 80% na matriz de energia elétrica mundial, restando 20% para as fontes renováveis (BEN, 2103). Essa forte dependência em relação aos combustíveis fósseis acarreta apreensão por parte da humanidade quanto ao futuro esgotamento dessas fontes de energia. Ao mesmo temo, há uma preocupação em relação ao aquecimento global, fruto do aumento das concentrações de gases de efeito estufa (GEE) na atmosfera, advindos da utilização dos combustíveis fósseis. Quanto à energia nuclear, predomina o eterno receio de possíveis acidentes nas usinas e em relação ao destino a ser dado aos resíduos radioativos.O Brasil, ao contrário da média mundial, tem uma matriz de geração de energia elétrica que se origina em fontes predominantemente renováveis e é responsável por aproximadamente 85% da geração de eletricidade. Entretanto, há uma forte dependência da geração hidráulica, que responde por um montante superior a 76% da oferta de energia elétrica (BEN, 2013). A expansão da hidroeletricidade esbarra no fato de que o potencial hídrico brasileiro ainda não explorado encontra-se na região amazônica, o que envolve questões ambientais para o seu pleno aproveitamento.No último verão brasileiro, a ocorrência de chuvas abaixo do esperado reduziu de forma significativa o nível dos reservatórios das usinas hidroelétricas, o que levou ao uso intenso das usinas termelétricas, geradoras de GEE, para atender a demanda de eletricidade. Tal fato evidenciou a urgência de maior diversificação das fontes renováveis de energia na matriz elétrica do país. Paradoxalmente, o calor gerado pelo Sol, ao mesmo tempo em que contribuiu para reduzir o nível de água dos reservatórios, poderia ter gerado energia para abastecer residências, por meio de sistemas solares fotovoltaicos.A necessidade de complementar o nosso sistema elétrico, fortemente concentrado na hidroeletricidade, aliada ao fato da luz solar ser uma fonte limpa e renovável, deve levar a energia solar a ganhar espaço em nossa matriz de energia ao longo dos próximos anos. A presença da energia solar na matriz energética brasileira, hoje quase inexistente, deve crescer nos próximos anos, em especial por se tratar de uma energia renovável e limpa e não emissora de GEE, o que contribui para a desaceleração do aquecimento global.Energia SolarFonte renovável de energia é aquela cuja disponibilidade não se altera de forma mensurável com o uso. São consideradas energias renováveis a hidráulica, a eólica, a solar, a biomassa, a geotérmica e a dos oceanos. Uma de suas principais características é a não emissão de GEE.A luz solar é a principal fonte de energia do planeta Terra, e a maioria dos seres vivos depende direta ou indiretamente dela. Consiste na energia contida na radiação eletromagnética emitida pelo Sol, cuja superfície atinge altas temperaturas de cerca de 6.000 ºC (5.778 K). Essa energia diminui de intensidade à medida que se afasta do Sol e se aproxima da Terra. A intensidade média que atinge o topo da atmosfera terrestre é de 1.353W/m2.A energia solar pode ser aproveitada como fonte de calor para aquecimento ou geração de energia elétrica. Apresenta-se basicamente de duas formas: fotovoltaica (obtida por meio de células fotovoltaicas) e a térmica (obtida por meio de coletores solares).Energia Solar FotovoltaicaA energia solar fotovoltaica é obtida por meio da conversão direta da luz do Sol em eletricidade. Sua base é o processo conhecido como efeito fotovoltaico, que consiste em um fenômeno apresentado por certos materiais que, quando expostos à luz solar, geram eletricidade. Os sistemas fotovoltaicos têm a capacidade de captar diretamente a luz do Sol e gerar corrente elétrica. Esta é coletada e processada por dispositivos controladores e conversores, e pode ser armazenada em baterias ou utilizada diretamente em sistemas conectados à rede elétrica.Os sistemas fotovoltaicos existem de forma isolada, híbrida ou conectados à rede elétrica. Seu principal componente são as células solares, responsáveis pela conversão da energia solar em eletricidade. Embora os sistemas autônomos de energia solar fotovoltaica sejam uma importante alternativa para a geração de eletricidade em locais que não têm rede elétrica, o seu uso em breve estará concentrado nos sistemas conectados à rede elétrica. O potencial de exploração dessa energia é imenso, para aplicação em micro e mini sistemas de geração distribuída, bem como em parques de geração, que funcionam como grandes usinas de eletricidade (Villalva e Gazoli, 2012).Os módulos fotovoltaicos podem ser usados nos telhados e fachadas de residências e edifícios para suprir as necessidades locais de eletricidade, ou podem ser empregados na construção de usinas geradoras. Por enquanto, a eficiência das células fotovoltaicas comerciais situa-se em um patamar relativamente baixo, entre 10% e 20% da potência solar incidente (IEA-WEO, 2013).Energia solar térmicaA energia solar térmica, ou fototérmica, consiste no aproveitamento da luz do Sol como fonte de calor para aquecimento ou produção de energia elétrica por meio do uso de coletores solares.Como fonte de aquecimentoNos sistemas de aquecimento solar, o calor é captado por coletores instalados nos telhados de prédios ou residências para aquecer a água. Nesse caso, a energia solar térmica consiste na captação e conversão da radiação em energia útil por meio do uso dos mencionados coletores.  Tais equipamentos são aquecedores de fluidos (líquidos ou gasosos), classificados em coletores planos ou concentradores, em função da existência ou não de dispositivos de concentração de radiação. Dentro deles existem tubos por onde circula a água, que é aquecida e depois armazenada.Vimos que a radiação solar absorvida em coletores planos é empregada, principalmente, para prover aquecimento de água a temperaturas relativamente baixas (inferiores a 1000C).  O uso dessa tecnologia ocorre mais no setor residencial, e há demanda e aplicações em edifícios públicos e comerciais, hospitais, restaurantes, hotéis e similares. Os coletores solares planos são normalmente instalados no teto das residências e edificações.Como fonte de energia elétricaA luz do Sol pode ser aproveitada para produção de eletricidade por meio de usinas solares térmicas, que captam e concentram o calor para aquecer fluidos. Essa energia é produzida pelos coletores solares concentradores. É empregada para gerar vapor e acionar turbinas acopladas a geradores elétricos, que transformam a energia mecânica em eletricidade.Existem diversos tipos de usinas térmicas, de acordo com o sistema de captação e concentração empregado. O concentrador solar é baseado em espelhos côncavos, que refletem os raios solares e concentram o calor em tubulações, operam a temperaturas de 100⁰C a 400⁰C.O coletor solar parabólico concentra os raios solares em um ponto onde é instalada uma cápsula térmica e o concentrador solar baseado em um conjunto de espelhos planos. Estes refletem os raios solares e concentram o calor em uma cápsula instalada no alto de uma torre, e operam em temperaturas superiores a 400⁰C. Os coletores solares parabólicos atingem índices de eficiência de aproveitamento da energia solar da ordem de 14% a 22% (ANEEL, 2014).Obstáculos a superarA difusão de empreendimentos ligados ao emprego da energia solar passa pela superação de obstáculos. Os principais são o alto custo dessa fonte de energia frente a outras fontes renováveis e a baixa eficiência dos sistemas de conversão de energia solar em eletricidade, bem como a fraca eficiência das formas de armazenamento.A falta de competitividade da energia solar é constatada pelo seu elevado custo em relação às demais fontes renováveis. Atualmente, seu custo varia entre R$ 330 e R$ 450 por MW/hora. O valor da energia oriunda da biomassa está em torno de R$ 200. O da energia eólica, em R$ 100. O da PCH  (Pequena Central Hidroelétrica) em  R$ 140. E o das grandes centrais hidroelétricas em R$ 80 por MW/hora (Valor Econômico, 2014).Apesar desse quadro desfavorável, a tendência é que as tecnologias usadas, tanto para a energia fotovoltaica quanto para a fototérmica, se tornem mais competitivas nos próximos anos. Nos últimos anos, a queda do custo da célula fotovoltaica em cerca de 75% no mercado mundial pode ser vista como um indicador favorável (Valor Econômico, 2013).A baixa eficiência dos sistemas de conversão de energia solar torna necessário o uso de amplas áreas para a captação, em quantidade suficiente para que os projetos se tornem economicamente viáveis. Há variações no volume gerado de acordo com a situação atmosférica.  Consequentemente, regiões com frequentes coberturas de nuvens e chuva tendem a apresentar oscilações diárias de produção, de acordo com o grau de nebulosidade.As formas de armazenamento da energia solar são pouco eficientes quando comparadas às das energias tradicionais.  Além disso, como não há geração à noite, são necessários meios armazenamento da energia produzida durante o dia, em locais onde os painéis solares não estejam ligados à rede de transmissão elétrica.Perspectivas da energia solarO crescente esforço para o aperfeiçoamento das tecnologias existentes tem resultado em um aumento da eficiência dos módulos solares e na redução considerável nos custos de produção. Esse fato sinaliza perspectivas futuras positivas para a utilização da energia solar, em especial para a geração de eletricidade pelos módulos fotovoltaicos.  Por enquanto, em função de seu custo ainda relativamente alto, embora em rápido declínio, o emprego da energia solar tem viabilidade econômica em aplicações de pequeno porte, como sistemas rurais isolados, sistemas de comunicação e alguns produtos de consumo.Países como Alemanha, China e Japão, apesar de apresentarem uma condição de insolação bem inferior à do Brasil, avançam no desenvolvimento e utilização da energia solar. Atualmente, a Alemanha concentra a maior parte da geração fotovoltaica, com capacidade instalada de cerca de 20 GW, o que representa 4% de toda a sua geração de eletricidade (Villalva e Gazoli, 2012).A taxa de insolação do território alemão é de cerca de 3500 Wh/m2 (watt-hora por metro quadrado) por dia. O Brasil apresenta valores entre 4500 e 6000 Wh/m2 (Villalva e Gazoli, 2012). Portanto, dadas as dimensões territoriais e as elevadas taxas de irradiação solares, nosso país apresenta um significativo potencial de geração de energia solar.Em 2014, a previsão é que sejam instalados no mundo mais de 40 GWp, entre instalações em telhados e usinas solares (Valor Econômico, 2014). A eletricidade produzida pela energia solar fotovoltaica tende aumentar dos atuais 0,4% para 2,6% em 2035 na matriz energética mundial (IEA/WEO, 2013). No Brasil, estima-se uma capacidade instalada de 400 MW até 2020 (Valor Econômico).O emprego da energia solar fotovoltaica é apropriado para lugares remotos ou de difícil acesso, pois sua instalação em pequena escala não obriga a enormes investimentos em linhas de transmissão. Essa tecnologia tem o potencial de substituir grupos geradores a diesel ou óleo, que hoje abastecem essas comunidades. Ademais, em países de clima tropical como o Brasil, o seu uso é viável em praticamente todo o território. Hoje o mercado fotovoltaico é considerado incipiente mas muito promissor, visto que existe uma parcela significativa da população mundial – cerca de 2 bilhões de habitantes – localizada em áreas rurais, sem acesso à eletricidade.No Brasil, o crescimento da geração fotovoltaica tem sido favorecido e impulsionado graças à iniciativa recente da ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica, por meio da Resolução Normativa 482 de 17/04/2012 (ANEEL, 2012). Esse documento permite micro e mini geração de energia elétrica a partir de fontes renováveis, com sistemas de geração distribuída conectados a redes elétricas de baixa tensão. Ou seja, estabelece que clientes residenciais, comerciais e empresariais podem instalar painéis fotovoltaicos e deduzir essa micro geração de suas contas de energia.Dessa forma, passou-se a permitir que consumidores possam investir em sistemas de geração de energia solar, para serem conectados à rede de transmissão e não apenas para consumo próprio. Os consumidores tendem a se tornar também em fornecedores de energia.A disposição do governo brasileiro de organizar leilões exclusivos de energia solar deve favorecer a aceleração da demanda pelo consumo. O volume negociado nos leilões funcionaria como garantia de demanda mínima para atendimento das exigências de escala, por meio de unidades produtivas localmente instaladas, principalmente de módulos fotovoltaicos.O emprego de painéis solares, por meio da combinação do uso de coletores que aquecem a água das residências com as células fotovoltaicas, que transformam a luz solar em eletricidade, é uma opção para o uso doméstico da energia solar num futuro próximo. Projeta-se um movimento de perda de participação da eletricidade no aquecimento de água residencial ao longo da próxima década, em parte pela maior penetração da energia solar para esse fim (PDEE, 2022).Considerações finaisA energia solar é uma opção promissora para complementar a geração de eletricidade. Os sistemas fotovoltaicos podem gerar energia elétrica em qualquer espaço onde for possível instalar um painel fotovoltaico. Dessa forma, telhados e fachadas de prédios e residências podem gerar eletricidade em áreas urbanas, e usinas de eletricidade podem ser construídas próximas ou distantes dos centros de consumo. As condições climáticas e o espaço territorial brasileiro são extremamente favoráveis ao emprego da energia solar.A massificação da micro e mini geração de eletricidade com sistemas fotovoltaicos conectados à rede elétrica tende a criar empregos no desenvolvimento e fabricação de painéis fotovoltaicos, inversores eletrônicos e acessórios. Além disso pode gerar demanda de profissionais no setor de serviços de instalação, manutenção e treinamento.O futuro da energia solar tende a ser favorecido pelo aumento das pressões mundiais para a utilização de fontes energéticas renováveis e limpas e a contínua busca pela diversificação das fontes de suprimento energético.  Esse cenário deve prevalecer nos próximos anos, e a energia solar deverá ser considerada uma alternativa energética relevante para o Brasil.NotasA micro geração e a mini geração distribuídas são centrais geradoras de energia elétrica com potência instalada menor ou igual a 100 KW e superior a 100 KW, respectivamente. (Disponível em: http://www.aneel.gov.br/cedoc/ren2012482.pdf. Acesso em: 20 de abril de 2014.)O Estado de Pernambuco realizou, em dezembro de 2013 o primeiro leilão exclusivo de energia solar, como parte do programa Pernambuco Sustentável. A revisão foi contratar 180 MW, divididos em lotes de 60 MW por três anos até 2016. (“A energia que vem do sol. Jornal Valor Econômico. 16 de abril de 2014).ReferênciasANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica. Resolução Normativa 486 de 17 de abril de 2012. Disponível em: http://www.aneel.gov.br/cedoc/ren2012482.pdf.  Acesso: 15 de abril de 2014._______________________________________. “Energia Solar”. Disponível em: http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/atlas/pdf/03-Energia_Solar(3).pdf. Acesso: 30 de maio de 2014.