GLAUCO DINIZ DUARTE – Como é produzida a energia solar fotovoltaica em Curitiba?

Como é produzida a energia solar fotovoltaica em Curitiba? Como é que o sol vira energia solar fotovoltaica em Curitiba, no Brasil e no mundo? Que equipamentos são necessários? Como ocorre a transformação da irradiação solar em eletricidade? De que é feito um painel solar? Como a energia dos painéis chega aos eletrodomésticos? Essas são as perguntas que vamos procurar responder neste e nos próximos posts. Começando pelo processo de geração de eletricidade.

Mas antes, um dado a comemorar: o Brasil fechou janeiro de 2018 com a marca de 1 gigawatt de potência fotovoltaica instalada na matriz elétrica nacional! De acordo com a Associação Brasileira de Energia Solar Fotovoltaica (ABSOLAR), responsável pela medição, isto é:

energia suficiente para abastecer 500 mil residências

atender ao consumo de 2 milhões de brasileiros

com esse resultado, o Brasil entra para o seleto time dos 30 países que têm mais de 1GW de fonte solar.

Agora sim, vamos às explicações sobre a geração de energia solar fotovoltaica em Curitiba e no Brasil.

Como funciona um sistema de energia solar fotovoltaica em Curitiba?

A cada dia, a superfície da Terra recebe do Sol uma quantidade de energia que supera a demanda planetária de um ano inteiro. Ou seja: toda a energia que os terráqueos consomem em 365 dias chega à superfície de nosso planeta em alguns minutos de um único dia.

Em números? Enquanto o fluxo solar total que incide sobre a Terra é de 1,75 x 10¹⁷ W, a demanda energética mundial é de 3,4 x 10⁶ Wh/ano, de acordo com o livro “Edifícios Solares Fotovoltaicos”.

Isso tudo é composto de fótons, as partículas de luz solar que atuam na geração de eletricidade.

E os painéis?

Um sistema de geração fotovoltaica é feito de vários painéis que, por sua vez, são conjuntos de várias células – as unidades básicas do painel solar. São as células solares que convertem diretamente o sol em energia elétrica, de forma limpa: silenciosa, não-poluente e renovável.

Mas como isso ocorre? Pelo chamado “efeito fotovoltaico”: a transformação direta da luz em energia elétrica, por meio das células solares dos painéis fotovoltaicos.

Como ocorre?

Nesse processo, são utilizados materiais semicondutores como o silício, gálio, cádmio ou disselenieto de cobre e índio. A célula de silício cristalina (c-Si) é a mais comum. Atualmente, cerca de 95 % de todas as células solares do mundo são de silício. E simplificadamente, tudo ocorre assim:

Os átomos de silício das células solares formam uma retícula cristalina estável.

Cada átomo das células atrai quatro elétrons dos átomos vizinhos, formando uma teia coesa. Essa coesão, porém, é desestruturada pela incidência do sol. Ou seja, os átomos reagem ao estímulo dos fótons solares, liberando elétrons.

Ocorre, então, uma movimentação: os elétrons se movimentam por ação dos fótons, deixando espaços livres. Forma-se, com essa movimentação, uma corrente elétrica. Os elétrons livres migrando incessantemente para os espaços vazios das células.

Essa corrente elétrica é o que chamamos de “energia fotovoltaica”. Ela é auto conduzida para formar um circuito elétrico dentro dos painéis solares.

Vários painéis solares são ligados uns aos outros nos telhados das casas e empresas. Esse sistema de painéis é conectado a um “inversor”. Equipamento que “inverte” a energia gerada (CC – corrente contínua) na energia elétrica que consumimos (CA – corrente alternada).

Do inversor, a energia “própria para o consumo” é conduzida ao quadro de distribuição da edificação. De lá, é direcionada pelos condutores (cabos) às tomadas e pontos de saída de energia. E podemos, então, ligar nossos chuveiros, computadores e todos os outros aparelhos domésticos, empresariais ou industriais. É assim que o sol vira energia solar fotovoltaica em Curitiba e no mundo.

A Geração Distribuída (GD)

Quando sobra energia, ou seja, o sistema de geração fotovoltaica produz mais energia do que consumimos. A energia excedente é cedida à distribuidora local – a Copel, por exemplo.

Posteriormente, ela é compensada no consumo da edificação ou de outra unidade consumidora do mesmo titular. “O saldo positivo de um mês poderá ser utilizado para abater o consumo em outro posto tarifário, ou na fatura do mês subsequente. Os créditos de energia gerados continuam válidos por 60 meses. Há ainda a possibilidade de o consumidor utilizar esses créditos em outra unidade, desde que as duas unidades consumidoras estejam na mesma área de concessão e sejam do mesmo titular” – explica o Ministério de Minas e Energia (MME).

O MME regularizou a microgeração solar em 2012, por meio de duas Resoluções Normativas da Aneel (Agência Nacional de Energia Elétrica): a nº 482 e a nº 517, que estabelecem as condições gerais para a microgeração de energia elétrica e da compensação (net metering), utilizada em diversos países.

Na prática.

Aqui na sede da OMS Engenharia, por exemplo, os painéis que estão no telhado alimentam praticamente todo o consumo de energia. Vão abastecer, inclusive, o Carro Movido a Sol da empresa, que está quase pronto para circular por Curitiba. “Como ele é elétrico e será carregado com a energia fotovoltaica que produzimos, terá custo zero para rodar 120 Km a cada carga” – diz Osmar Nascimento Costa, sócio da OMS. É claro que o engenheiro-eletricista também tem painéis solares em sua casa: “Hoje, na minha residência, temos um excedente de mais de 1500 kWh (quilowatt/hora). Ou seja, o consumo da casa em praticamente dois a três  meses” – complementa.

E quem atende os critérios de microgeração de energia solar fotovoltaica em Curitiba e no Brasil? De acordo com a Resolução Normativa nº 687/15, complementar à 482/12, da Aneel:

Microgeração ocorre quando a unidade geradora produz até 75 kW;

Acima de 75 kW e até 5 MW, a produção é considerada minigeração.

Enquadram-se nessas modalidades os imóveis individuais, condomínios, cooperativas e consórcios. “No caso da microgeração, a distribuidora de energia local tem o prazo de 34 dias para conectar a instalação à rede, a contar do dia da solicitação” – afirma o MME.

Outros tipos de aproveitamento solar

Além da geração fotovoltaica (FV) que, como já vimos, é o processo que converte a luz solar em eletricidade, o sol é utilizado para gerar energia e calor em outros sistemas:

O CSP (Concentrating Solar Power) consiste em concentrar a luz solar num receptor, que recolhe e transfere a energia solar para um fluido de transferência de calor. Este fluido pode ser usado tanto para fornecer calor direto na fonte de consumo, quanto para gerar eletricidade em motores térmicos ou por meio de turbinas a vapor convencionais.

Grandes instalações de CSP possuem sistemas de armazenamento de calor, e assim aquecimento ou eletricidade podem ser utilizados mesmo à noite ou em dias nublados.

Relatório oficial.

De acordo com o relatório “Energia Solar no Brasil e Mundo”, do Ministério de Minas e Energia, o custo da instalação desse sistema é geralmente maior que o da geração fotovoltaica. “Os preços das instalações estão entre R$ 350,00 e R$ 650,00/MWh, a depender da tecnologia e das horas de armazenamento. Para 2020, se espera que os custos possam diminuir de 30% a 50%” – aponta o MME.

O uso de coletores realiza o aquecimento direto da água ou de ambientes por meio da luz solar.

Em todos os casos, é preciso contar com profissionais qualificados para a instalação e planejamento do sistema. “Todos os equipamentos precisam ter um certificado de qualidade perante as normas do nosso país. Mas não é só isso. Você vai estar instalando o sistema, na maior parte das vezes, num telhado. Você corre o risco de quebrar telha. E a pessoa que não tem um treinamento adequado pode ter um acidente e esse acidente pode ser fatal. Então é algo que nos preocupa e tem que preocupar todas as autoridades envolvidas na instalação de energia solar fotovoltaica em Curitiba e no nosso país” – explica Mauro Nascimento Costa, diretor da OMS.