Energia Solar
A luz tinha som e o sol era uma orquestra. (Anaïs Nin)
Energia Solar no Mineirão – Visita técnica com estudantes da FUMEC (Crédito: O Autor)
Recebendo uma energia instantânea equivalente a 10 bilhões de Itaipus, a Terra brilha. No Planeta Azul, distante 150 milhões de quilômetros, influenciado permanentemente pela radiação do astro rei, vários fenômenos são ocasionados por ele: a luz do dia, o calor, a biomassa da Terra, o movimento dos oceanos, os ventos e as chuvas que são fontes primárias de diversos aproveitamentos energéticos realizados pelo homem. Mas esta fonte de energia se esgotará daqui a 7,5 bilhões de anos (ainda bem!). Assim, consideramos sua energia como inesgotável em grande quantidade, já que em um metro quadrado da superfície da Terra recebe aproximadamente a potência de 1000 watts por segundo, que se pudesse ser aproveitada em sua totalidade, certamente não precisaríamos de outra fonte de energia para atender nossas necessidades.
Porém, não poderemos viver exclusivamente da energia solar, não temos instalações de geração atualmente para isto, mas temos tecnologia e estamos no caminho, pois existem boas iniciativas sendo desenvolvidas mundo afora querendo chegar lá. Quando o petróleo acabar (?), ou não for utilizado como vem sendo hoje, talvez a energia do sol seja a única saída e se torne a principal fonte energética mundial ao lado de outras energias renováveis. Provavelmente os altos investimentos focados em petróleo e gás deverão ser redirecionados para o Green Investment.
A partir da energia solar podemos gerar energia elétrica através de placas fotovoltaicas (forma direta) ou com concentradores solares (forma indireta) ou transformá-la em energia térmica de baixa e médias temperaturas (em residências e indústrias). Existem várias rotas tecnológicas maduras para que isso aconteça e outras ainda experimentais bastante promissoras.
Características da energia solar
A energia solar é distribuída em todo o planeta, sem distinguir países ricos ou pobres. É diferente em cada ponto território e sendo assim, deve ser aproveitada de diferentes formas, com tecnologias viáveis para cada situação geográfica. Nas regiões desérticas ou equatoriais, onde temos os melhores índices de radiação, podemos gerar energia elétrica e/ou térmica com grandes concentradores parabólicos (CSP) aproveitando a radiação direta. Nas regiões de grandes latitudes o aproveitamento solar é inviável.
A energia solar está presente em apenas algumas horas do dia e com intensidades diferentes e ainda variando de forma sazonal. O que constitui uma dificuldade para os sistemas de geração solar que deverão seguir o sol para melhorar sua produtividade.
Outra característica é a existência de nuvens que bloqueiam a luz do sol e a chuva que obrigam os sistemas de geração a utilizarem outros combustíveis para continuar fornecendo energia (backup).
A energia solar e a matriz energética brasileira
No mundo, a matriz energética apresenta um índice muito baixo para as energias renováveis (World Energy Council).
Em termos de energia solar térmica de baixa temperatura, o Brasil encontra-se na 5a posição no ranking mundial, de acordo com o relatório da IEA – International Energy Agency – 2014, com capacidade instalada de 5.783 MWth e produção de energia anual de 5.785 GWhth, energia proveniente dos 8,4 milhões de m² de área de coletores solares térmicos instalados até o ano de 2012, de acordo com o citado relatório (ABRAVA, 2015). Em 2014, os coletores solares instalados no Brasil produziram o equivalente a 7.354 GWh para aquecimento de água, pouco mais que toda a eletricidade consumida no mês de dezembro daquele ano na Região Sul (7.299 GWh, segundo a Empresa de Pesquisa Energética). Essa produção de energia equivalente a 146,5 GW representou 1,19% da matriz elétrica brasileira (Relatório da IEA – Agência Internacional de Energia) e o setor trabalha para que esses números sejam inseridos no BEN – Balanço Energético Nacional, elaborado pela EPE.
Na geração fotovoltaica, temos 33 usinas registradas (ANEEL) com potência instalada de 25 MWp e mais 40 usinas outorgadas que devem acrescentar mais 1.140 MWp à matriz elétrica brasileira e poderão juntas algo como 5% da matriz elétrica brasileira. No mundo, existem 233.000 MWp instalados (IEA).
Inserção da energia solar no Brasil
O Brasil possui uma das maiores reservas de silício (quartzo) do mundo e conseguimos um graus de pureza, obtido pela indústria nacional, em grau metalúrgico. Dependemos ainda de indústrias e processos de purificação pouco poluentes para chegarmos ao grau solar de forma competitiva. Por enquanto, importamos tudo. Os países produtores são os EUA, Japão, Alemanha e principalmente a China onde as leis ambientais são mais flexíveis e os custos muito baixos.
Na tecnologia térmica, dominamos o aquecimento em baixa temperatura e caminhamos para atender aos processos industriais mais óbvios como o de secagem de grãos, cerâmico e de bebidas com coletores solares planos e tubos à vácuo (a maioria chineses).
A grande promessa é a energia heliotérmica através de concentradores parabólicos (CSP) a serem instalados no nordeste brasileiro onde a radiação direta é alta e existem poucas nuvens. Deveremos apenas melhorar a tecnologia de produção de espelhos de alta eficiência. O restante da cadeia (estruturas, componentes térmicos, geradores e turbinas a vapor) não é problema. No interior da Bahia a irradiação solar global chega a 6,5kWh/m2/dia três vezes superior aos índices da Espanha, Alemanha e França.
Energia Solar Concentrada (CSP) – Visita técnica ao CEFET/MG
Como a política nacional é de modicidade tarifaria, tudo dependerá da consciência dos governantes para viabilizar ou pelo menos facilitar a inserção dessas tecnologias no país.
Tecnologias de aproveitamento da energia solar
A tecnologia mais difundida no Brasil, sem dúvidas, é o coletor solar plano para captação da energia solar e aquecimento de água para banho. Tecnologia de baixo custo e também de baixo rendimento, mas de excelente custo benefício. Outra tecnologia é a de tubos coletores a vácuo, mais caros, mais eficientes que os anteriores, e ainda com mercado limitado ao uso residencial e aos poucos introduzidos nas aplicações comerciais e industriais. Porém, essas duas tecnologias junto com as placas fotovoltaicas de silício ou outro material semicondutor que geram energia elétrica parece ser tudo o que conhecemos quando se fala em se aproveitar a energia solar. Isto não é verdade.
Essas tecnologias são as chamadas tecnologias de aproveitamento solar sem concentração o que quer dizer que se concentrarmos a energia do sol poderemos obter melhores resultados e com maior rendimento no quesito potência por área ou W/m2. Mas como podemos concentrar a energia do sol? Através de elementos óticos como as lentes e os espelhos.
Podemos assim utilizar a tecnologia de Fresnel para obter temperaturas superiores a 200 oC, tecnologias de concentradores utilizando espelhos em calhas parabólicas para temperaturas de 600 oC, os discos parabólicos associados aos motores Stirling ou ainda fornos de altíssimas temperaturas para fundição de materiais especiais. A energia solar pode ainda ser a solução para refrigeração, isso mesmo, a luz solar pode acionar um chiller que transforma o calor em frio.
Tecnologias fotovoltaicas como semicondutores de multi junção com concentração solar ou as células fotovoltaicas orgânicas mostram que muitas soluções energéticas interessantes ainda estão por vir.
Um segmento importante estudado pelo país é a integração das tecnologias solares na arquitetura, produzindo projetos autossuficientes em energia (UFSC).
Regulamentação da energia solar no Brasil
A Resolução Normativa 482/2012 (ANEEL) é o principal documento que estabeleceu o acesso aos sistemas de distribuição de energia no Brasil das micro e mini gerações de energia elétrica que utilizam fontes renováveis (hidráulica, solar, eólica ou biomassa) ou cogeração qualificada que passaram a ser regulamentadas através de um sistema de compensação de energia elétrica. Essa legislação constitui assim, o grande marco da introdução da geração distribuída de pequeno porte no Brasil, prática existente há muitos anos em outros países.
A expectativa do Governo é que aproximadamente 700 mil consumidores residenciais e comerciais instalem microgeração solar fotovoltaica até o ano de 2024, totalizando 2 GW de potência instalada. A realidade é que como os sistemas são importados (atrelados ao dólar), o retorno econômico está em torno de 8 anos e uma solução residencial pode custar o equivalente a um automóvel popular.
Perspectivas futuras da energia solar
Internacionalmente os preços (e custos) da energia solar devem reduzir aos patamares das energias de maior viabilidade atualmente, as energias fósseis e a hidráulica. Assim, nesses patamares a viabilidade pode transformá-la em fatia definitiva na matriz energética mundial (MIT). Em vários países os incentivos públicos tem favorecido a formação de uma cadeia produtiva forte o bastante para se sustentar, no Brasil provavelmente se dará o mesmo. Conforme prognosticado pela IEA, em 2050, 66% da geração de energia no mundo será obtida por fontes renováveis e 27% proveniente do sol. Pelo menos dependendo do nosso astro rei e de nossa área territorial, temos tudo para ser um exportador de energias renováveis e atingirmos os patamares dos americanos ou dos chineses. Portanto, um futuro brilhante!
Referências
- Berenice H. W. Stensmann – Instituto de Física da UFRGS;
- Revista Superinteressante – A morte do sol – Edição 115, Abril/ 1997
- Phung, Albert – What are Green investments – Investopedia, 2015;
- ABRAVA – DASOL, em www.dasolabrava.org.br;
- EPE – Empresa de Pesquisa Energética, em www.epe.gov.br;
- World Energy Council, em worldenergy.org
- ANEEL – BIG: Banco de Informações de Geração, em www.aneel.gov.br;
- IEA – International Energy Agency, em iea.org;
- UFSC – Universidade Federal de Santa Catarina, em fotovoltaica.ufsc.br.;
- MIT – Massachusetts Institute of Technology – The Future of Solar Energy.
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