O que energia fotovoltaica – Glauco Diniz Duarte

Ter uma matriz energética diversificada é cada dia mais necessário no país. Primeiro, devido ao alto preço da energia elétrica brasileira, que tem como sua principal fonte as usinas hidrelétricas. Diante do cenário de secas prolongadas, elas têm uma consequente diminuição da capacidade de produção.

Segundo, pela necessidade de explorar novas fontes de energia sustentável, que trazem mais autonomia e economia aos consumidores, além de diminuir significativamente os impactos ambientais. Os benefícios da energia fotovoltaica já são conhecidos e utilizados por todo o mundo, principalmente nos países mais desenvolvidos.

A seguir, detalhamos melhor as vantagens da energia fotovoltaica e o porquê da sua tecnologia estar em constante avanço no Brasil. Acompanhe o texto abaixo e entenda!

O que é a energia fotovoltaica?

É um tipo de energia sustentável obtida a partir da irradiação solar. Ela atende às necessidades da atualidade sem comprometer as gerações futuras. Seu sistema é uma tendência mundial e, no Brasil, vem avançando rapidamente. É uma saída para a crise no segmento de eletricidade, que vem se apresentando cada dia mais inviável devido ao alto custo de geração e aos graves impactos ambientais.

O efeito fotovoltaico foi descoberto no século XIX, mais especificamente em 1839. Contudo, apenas em 1954 a ciência foi capaz de colocá-lo em funcionamento. Desde então, o sistema vem crescendo, sendo popularizado nos anos 2000. Hoje, é comum encontrarmos placas solares instaladas para alimentar ou complementar as redes elétricas de casas, prédios, supermercados, hotéis, condomínios, hospitais, aparelhos eletrônicos e até mesmo carros.

De acordo com os dados publicados pela Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), no primeiro trimestre de 2019 foram quase 14 mil instalações no segmento de geração distribuída. Isso representa um crescimento de mais de 134% em relação ao mesmo período do ano passado. Tratando-se de potência, os sistemas implementados de janeiro até março representam um volume de 157,3 MW.

As fontes de energia sustentáveis, como a solar, são muito mais vantajosas para o consumidor e toda a sociedade. Elas são imunes ao risco de desabastecimento, têm fonte inesgotável, possibilitam a redução nos gastos com a conta de luz e não agridem o meio ambiente.

Então, tendo em vista vários pontos, como o financeiro, o social e o ecológico, a energia solar tem vantagens inestimáveis. Por isso, vem sendo ampliada no território nacional em residências, comércios, indústrias e outras empresas, privadas e públicas.

Esse sistema é utilizado para alimentar lugares onde a rede elétrica não chega, como campos com animais e moradias isoladas, e para gerar eletricidade em grande escala por meio da rede de distribuição.

Devido aos inúmeros benefícios da energia renovável e da geração distribuída, a produção de placas solares e instalações do sistema fotovoltaico tem avançado expressivamente. Devido a esse crescimento e constante investimento de tecnologia, o custo da energia solar baixou e sua eficiência aumentou, possibilitando a mais consumidores a sua utilização. Atualmente, os gastos médios com a geração de energia solar já podem competir no mercado com as fontes convencionais de energia disponibilizadas pelas concessionárias de luz.

Como a energia fotovoltaica funciona?

O sistema fotovoltaico usa painéis para capturar a irradiação da luz do sol. O material que geralmente é utilizado na fabricação das placas solares é o silício, um recurso natural e abundante na terra, ou seja, sem perigo de escassez para matéria prima.

Cada painel tem inúmeras células solares produzidas com camadas de materiais diferentes. Na parte superior do painel, há um revestimento antirreflexo que busca capturar o máximo de luz. Na parte inferior, encontra-se um condutor positivo de eletricidade. No meio da placa, podemos encontrar um semicondutor, normalmente um silicone, que fica logo abaixo de um condutor negativo.

Assim que os fótons são capturados pelas unidades de células presentes nas placas, eles liberam os elétrons externos dos átomos para o semicondutor. Em volta dele é criada uma corrente elétrica que é enviada para os fios, que pegam a energia. Quanto mais forte for a intensidade solar, mais fluxo de corrente será criado. Da mesma forma, quanto maior o número de células instaladas, maior o volume de energia produzido.

Essa eletricidade das placas solares é uma corrente contínua. A eletricidade usada por nós é uma corrente alternada. Por isso, para que o sistema fotovoltaico funcione, é necessário um inversor solar. Essa energia pode ser usada instantaneamente ou armazenada para ser usada em outro momento ou propriedade.

Modalidades de geração de energia fotovoltaica

Atualmente, a produção de energia fotovoltaica pode se dar em três modalidades diferentes. Veja:

• geração isolada — são as centrais produtoras de energia que não estão ligadas à rede convencional de distribuição de eletricidade. Também são conhecidas como sistema off-grid;

• geração distribuída — é o sistema mais utilizado. Também conhecido como on-grid ou grid-tie, está conectado à rede elétrica da empresa concessionária e distribuidora de energia;

• geração centralizada — são as usinas solares com alto volume de produção, de grande porte.

Assim, a geração distribuída nada mais é que um termo usado para designar a geração de eletricidade realizada junto dos usuários de forma independente e inclui, principalmente, painéis fotovoltaicos, geradores de emergência, pequenas centrais hidrelétricas e co-geradores.

Importante esclarecer que, em relação ao volume gerado de energia, o sistema fotovoltaico autônomo é classificado como minigeração (potência maior que 100 kW e inferior ou igual a 1 MW) ou microgeração (potência inferior ou igual a 100 kW)..

Como o sistema fotovoltaico capta a energia dos raios solares durante o dia, à noite e em dias nublados não há produção de eletricidade. Mas isso não é um problema para o sistema, pois ele tem a capacidade de armazenar o excedente, ou seja, aquela energia gerada que não foi consumida. Esse excedente também pode ser utilizado pela concessionária local de distribuição de luz para abastecer outras propriedades, gerando créditos na conta de energia da unidade produtora.

Quais os benefícios de instalar a energia fotovoltaica?

Diante dos diversos benefícios da implementação de energia fotovoltaica para toda a sociedade, vários projetos estão sendo desenvolvidos para aprimorar o sistema de conversão de luz em energia, visando aumentar sua eficiência com o objetivo da nacionalização da tecnologia, tornando-a economicamente viável aos brasileiros.

Os governos federal, estaduais e municipais estão buscando cada dia mais fazer políticas públicas e facilitar a legislação para o setor. Um dos atrativos para a instalação da energia fotovoltaica está nos incentivos fiscais, ocorrendo a diminuição de impostos e taxas incidentes sobre a produção, revenda e consumo de energia sustentável. Mas há também outros motivos além dos incentivos tributários para instalar a energia solar. Vejamos todos eles.

Incentivos fiscais e de financiamentos

Sistemas de micro e minigeração de energia solar são isentos do imposto estadual sobre operações relativas à Circulação de Mercadorias e Prestação de Serviços de Transporte Interestadual e Intermunicipal e de Comunicação (ICMS). Certamente, um grande atrativo para a instalação e uso de placas solares.

Diversos bancos também facilitam linhas de crédito para financiamento e empréstimos para projetos de instalação de sistema fotovoltaico. A Caixa Econômica Federal, em 2015, criou um programa de incentivo para pessoas físicas que queiram comprar materiais e equipamentos de sistemas solares.

Há também outros tipos de apoio e favorecimento à utilização de energia sustentável, assim como políticas públicas que propiciam mais facilidades para uso da energia renovável no Brasil.

Retorno de investimento

Outra questão que certamente envolve o crescimento do uso de energia fotovoltaica é o seu retorno de investimento. Ou seja, saber quanto tempo é necessário para que a instalação se pague.

A implementação do sistema, à primeira vista, pode ser considerada de alto valor, mas basta colocar no papel alguns números para perceber que o próprio sistema se paga e ainda gera muita economia durante anos.

Os sistemas de energia solar têm uma vida útil de, aproximadamente, 25 a 30 anos. Durante esse tempo, a manutenção necessária é apenas do inversor, que deve ser trocado depois dos 10 primeiros anos de utilização. A manutenção feita a cada 6 meses refere-se apenas à limpeza de poeira dos painéis, por isso tem baixo custo, podendo ser realizada pelos proprietários.

Geralmente, em 5 ou 6 anos os valores gastos com as placas solares já foram pagos com a economia de energia do imóvel. Por exemplo, se uma propriedade gasta R$ 200 por mês com a conta de luz, com a instalação de energia fotovoltaica pode reduzir esse valor para a tarifa mínima, que varia conforme o estado federativo, gerando um retorno do investimento de 10% a 30% anualmente.

Valorização do imóvel

Com os altos preços da conta de luz e o serviço sem qualidade prestado pelas concessionárias de energia, a instalação de placas solares é de fundamental importância para diversas famílias. O imóvel que tem o sistema fotovoltaico instalado é mais valorizado. Realizar o sonho da casa própria adquirindo um imóvel sustentável e que gere economia a médio e longo prazo certamente é bem mais atraente, não é?

Quais são as diferenças entre energia fotovoltaica, térmica, concentrador de calor e coletor de calor?

Com o avanço na utilização de energias sustentáveis e renováveis pelo mundo, o uso da radiação solar como recurso energético ganhou diversas formas de utilização. A energia térmica foi popularizada há mais tempo no Brasil e, por isso, é comum os consumidores confundirem os sistemas solares de geração de energia, muitas vezes sem nem saber da existência da energia fotovoltaica. Listamos as principais formas de utilização de energia solar a seguir. Veja!

Energia solar térmica

O sistema térmico capta energia por meio de painéis solares, mas, ao contrário do sistema de energia fotovoltaica, não resulta em energia elétrica. É uma forma simples e econômica de aproveitar o sol, podendo ser utilizada em residências e empresas para o aquecimento de água para chuveiro e piscinas aquecidas.

É comum encontrarmos essa energia sendo usada em condomínios, hotéis e em aquecimentos de ambientes industriais. É utilizada há mais tempo que o sistema fotovoltaico e é bastante eficiente, reduzindo significativamente o custo com água aquecida.

Funciona da seguinte forma: os painéis ou coletores têm a função de transferir o aquecimento da radiação para algum elemento fluido que passa por seus dutos, como água ou óleo. Depois, esse líquido é acumulado em um tanque térmico, também conhecido como boiler, e utilizado como fonte de calor.

Energia solar fotovoltaica

Ao contrário da energia solar térmica, que utiliza painéis solares apenas para aquecer líquidos, a energia fotovoltaica produz eletricidade. A energia produzida passa por um inversor, que transforma a corrente contínua gerada em corrente alternada. Assim, trata-se a energia gerada pelo sol para que fique com as características ideais para o usuário.

Em síntese, a diferença entre a energia solar térmica e a fotovoltaica é que a primeira objetiva somente o aquecimento, enquanto a segunda gera eletricidade para o consumidor usar da forma que quiser. As duas são eficientes na economia da conta de luz e na diminuição da agressão ambiental causada pelo uso convencional de energia elétrica.

Concentrador solar

Trata-se de um sistema de concentração de energia solar que tem o objetivo de converter a irradiação dos raios solares em energia térmica. Basicamente, o seu funcionamento se dá por meio de painéis com grandes áreas (superfícies refletoras ou lentes), capazes de ter uma grande captação de radiação, direcionando e concentrando a luz em um foco comum e restrito, gerando, assim, temperaturas elevadas.

Comumente usada nas indústrias, os concentradores solares formam o sistema heliotérmico. Nele, primeiro a luz solar é transformada em energia térmica, ou seja, em calor, e em seguida é convertida em eletricidade. Depois da conversão, está pronta para ser usada em qualquer procedimento industrial. O calor é transformado em energia mecânica por um motor, geralmente uma turbina de vapor.

Coletor de calor

A radiação solar também pode ser captada pelo uso de coletores solares. Os coletores não-concentrados são aqueles que possuem o mesmo tamanho de abertura (área para captação da radiação) e são instalados em sistemas que demandem baixa temperatura.  No caso de sistemas que necessitam de elevadas temperaturas, é mais indicado o uso de concentradores solares, que têm uma superfície refletora maior e podem absorver mais energia.

Normalmente são usados em âmbito residencial para aquecimento de água, com temperaturas inferiores a 100ºC. Também encontramos a tecnologia em comércios, hotéis e outras empresas. A instalação geralmente é feita no telhado dos imóveis, já que a superfície terrestre tem uma menor incidência de radiação. Para abastecimento de uma propriedade com média de 3 ou 4 moradores, a estimativa são 4 metros quadrados de coletores.

Quais são os custos de instalação?

O custo de um sistema de energia fotovoltaico tem basicamente duas variáveis: volume da área a ser abastecida e complexidade de instalação.

Ao procurar fornecedores, é possível encontrar diversos valores. Isso ocorre devido à qualidade dos componentes do sistema que está sendo vendido e, muitas vezes, também relaciona-se ao tamanho da empresa. Companhias maiores costumam ter maior capacidade de compra, por isso conseguem comprar e vender por preços mais baratos.

Ao pesquisar sobre os custos de ter energia fotovoltaica em sua propriedade, é importante fazer os orçamentos incluindo projeto, instalação, homologação e todos os recursos e equipamentos necessários.

Em média, os preços da energia fotovoltaica no âmbito residencial podem variar. Exemplificando, a média é de R$ 14 mil para abastecimento de imóveis pequenos com 2 pessoas; R$ 17 mil para imóveis com 3 a 4 pessoas; e R$ 32 mil para abastecimento de grandes residências, com 5 moradores.

É claro que esses valores ainda são considerados de alto custo para famílias de baixa renda. A tendência é que, com o avanço da tecnologia, o aumento da concorrência e dos projetos governamentais para utilização de energias sustentáveis, haja uma maior escala de produção, nacionalizando o uso da energia fotovoltaica.

Qual o retorno do investimento em economia de energia?

Como vimos, são muitos os benefícios da utilização do sistema fotovoltaico. Mas um dos mais atrativos, certamente, é o retorno do capital investido. O tempo de retorno do investimento aplicado é chamado de payback.

O payback representa o período necessário para que os gastos com a implementação do sistema de energia solar se paguem e, a partir daí, passem a dar lucro ao consumidor. Para determinar esse tempo é preciso fazer o seguinte cálculo de eficiência energética: custo total do investimento subtraído pela economia mensal gerada conta de luz, ou seja, a capacidade de produção de energia e abastecimento da propriedade pelo painel solar.

Assim, se a vida útil de um sistema fotovoltaico for de 25 anos e as placas solares se pagarem em 6 anos, o proprietário ainda poderá contar com 19 anos de energia gratuita.

É importante ressaltar que o payback pode variar bastante, pois depende de vários fatores, como: variação dos valores de tarifas de energia elétrica, concessionária contratada e potência do sistema fotovoltaico instalado. Por isso, cada caso deve ser analisado individualmente.

Antes de adquirir, faça variados orçamentos, em que estejam detalhados o potencial de radiação da localidade, projeção da área necessária à instalação, percentual de economia que o sistema gerará e o volume de produção estimado em diferentes épocas do ano. Assim, você terá segurança para fazer aplicar seu dinheiro no negócio.

Outra maneira de vislumbrar os ganhos patrimoniais da instalação do sistema fotovoltaico diz respeito ao cálculo da taxa de retorno sobre o capital investido. Para fazer o cálculo da taxa de retorno anual da energia fotovoltaica é preciso apurar a proporção da economia anual obtida com o sistema e o investimento aplicado.

Por exemplo, uma residência que consome em média 380 kWh por mês (geralmente necessários para utilização de 5 pessoas) e tem um sistema de 2,48 kWp, aplicou um investimento de R$ 18 mil. Nos 12 primeiros meses de utilização, haverá uma economia de quase R$ 3 mil (isso calculando com a tarifa média dos estados). Nesse caso, a rentabilidade anual será de 15,6%.

A energia fotovoltaica é um investimento sólido porque, ao contrário de outras aplicações, que para gerar esse percentual de rentabilidade precisam assumir um alto risco, o mercado de sistemas solares tem altas projeções e corre poucos riscos, dependendo apenas das condições do clima.

Por onde começar?

Os benefícios da energia fotovoltaica estão cada dia mais acessíveis aos brasileiros. Contudo, ela ainda não é um bem de consumo de pronta-entrega e utilização. Há certos procedimentos que devem ser realizados para a compra e estabelecimento do sistema para o autoconsumo. Além disso, o projeto deve seguir todas as normas previstas em lei e nas regras de segurança vigentes. Por isso, detalhamos as etapas do projeto a seguir.

Dimensionamento do sistema

Como todo projeto, é preciso verificar a sua viabilidade. Os técnicos fazem um visita no local da futura instalação e identificam áreas de maior radiação solar, evitando sombras de prédios, árvores ou outras possíveis interferências que possam prejudicar a eficiência das placas solares.

Também deve ser feita uma pesquisa de informações técnicas do consumo da propriedade. Ou seja, o histórico de consumo de eletricidade deve ser analisado para que o sistema consiga atender a demanda correta.

Instalação e conexão à rede distribuidora

A instalação do sistema deve ser feita por uma equipe técnica especializada, que tenha acompanhado todas as etapas de implementação do projeto. Este é registrado obrigatoriamente junto à empresa concessionária de energia, com toda a documentação.

A concessionária fará uma vistoria de conexão. Somente depois da sua aprovação é que o sistema é liberado para ser utilizado. Esse procedimento leva em torno de 30 dias. Quando o sistema estiver ativo e funcionando, o proprietário poderá monitorá-lo por equipamentos eletrônicos.

Agora que você já conhece os benefícios da energia fotovoltaica e a crescente expansão do seu mercado, não fique de fora. Quanto mais cedo você adquirir, maior será a sua economia e mais rápido terá independência e autonomia de eletricidade.

No Brasil, em um estudo de demanda realizado pela Empresa de Pesquisa Energética (EPE), estima-se que o consumo de energia elétrica vai crescer 4,3% ao ano durante os próximos 10 anos. Por isso, soluções energéticas de longo prazo são urgentes e essenciais para o desenvolvimento sustentável do país. A conversão da luz solar em energia é a alternativa mais promissora.