Sol é alternativa promissora para geração de energia no Brasil e no mundo

Energia solar representa 234GW de potência instalada no mundo; Brasil produziu apenas 51,1 MW em 2016

por Camila Nishimoto, Heloísa Scognamiglio, João Pedro Pavanin e Mariana Hafiz

No dia 1º de junho de 2017, o presidente Donald Trump anunciou a saída dos Estados Unidos do Acordo de Paris sobre mudanças climáticas. O presidente havia sinalizado a possibilidade de retirar o país do acordo durante a sua campanha presidencial, quando defendeu a medida como parte de sua política de colocar os Estados Unidos em primeiro lugar. Trump alegou que o tratado prejudicava a economia e os trabalhadores de seu país e beneficiava outras nações e prometeu que buscaria um novo acordo climático que fosse mais vantajoso e justo para os estadunidenses.

O Acordo de Paris foi assinado no fim de 2015, durante a Conferência das Nações Unidas (ONU) sobre as Mudanças Climáticas (COP 21). O documento estabelece que os países trabalhem para que o aquecimento global fique abaixo de 2ºC em relação aos níveis pré-industriais, com a meta de limitá-lo a 1,5ºC. O acordo foi o primeiro da história no qual 195 países da ONU foram signatários, se comprometendo a reduzirem suas emissões de gases que contribuem para o aquecimento global.

Os Estados Unidos são o segundo maior emissor mundial de dióxido de carbono (CO2), que é o principal gás causador do efeito estufa emitido pelas atividades humanas. Com a sua saída, fica mais difícil cumprir as metas do acordo, pois cerca de 15% da emissão global de carbono é realizada pelos estadunidenses. Outra meta estabelecida no acordo é prejudicada: o financiamento de países desenvolvidos a países em desenvolvimento, para a adaptação às mudanças climáticas e a adoção de energias renováveis.

Vários países expressaram preocupação com a saída dos Estados Unidos do acordo, como Alemanha e França. Autoridades como o secretário-geral da ONU, António Guterres, e o Papa Francisco tentaram convencer Trump a não ir adiante com sua promessa, sem sucesso. A decisão do presidente estadunidense levanta o debate sobre a urgência da execução de ações que previnam o aquecimento global. O fenômeno ocorre em escala alarmante e membros da comunidade científica defendem que não há tempo a perder na luta contra as mudanças climáticas.

Os vilões do efeito estufa

Visto como um dos grandes desafios da vida moderna, o aquecimento global pode ter consequências irreversíveis para o planeta e para a humanidade. A raiz do problema são as emissões de Gases do Efeito Estufa (GEE), que absorvem radiação infravermelha e “aprisionam” calor na atmosfera. O efeito estufa é um fenômeno natural, imprescindível para a manutenção da vida na Terra, mas o aumento da concentração dos GEE na atmosfera tem potencializado o fenômeno, causando as mudanças climáticas que vêm afetando cada vez mais a vida no planeta.

O dióxido de carbono (CO2), um dos principais GEE, tem sua origem em processos de combustão, principalmente na queima de combustíveis fósseis como carvão mineral e gás natural – o que ocorre na produção de energia elétrica. Segundo pesquisa divulgada pelo IPCC (Painel Intergovernamental sobre as Ações Climáticas) em 2014, que teve como base dados de 2010, entre as atividades econômicas produtoras de GEE, o setor de eletricidade e de aquecimento é o que mais emite esses gases, representando 25% das emissões em todo o mundo.

Matriz energética limpa pode ajudar

Os dados mencionados apontam a importância de uma matriz energética limpa para o combate às mudanças climáticas. No Brasil, a maior parte da energia vem de usinas hidrelétricas, consideradas limpas no que diz respeito aos gases de efeito estufa, mas que têm outros complicadores: a necessidade de represar rios e alagar determinadas regiões provocam alterações no ecossistema.

A geração de energia depende do volume de água, precisando de outras fontes disponíveis para garantir a constância do abastecimento. O Brasil ainda recorre às termoelétricas, que são as que têm o pior impacto no meio ambiente com a queima de combustíveis, em casos de crise hídrica. As usinas termoelétricas são as mais comuns no mundo.

Uma opção solar

Entre as mais conhecidas alternativas de energias limpas e renováveis, há a energia solar, que tem inúmeras vantagens quando comparada às outras matrizes energéticas: é inesgotável na escala terrestre de tempo e não causa quase nenhum impacto no meio ambiente, sendo uma possibilidade de matriz energética que cumpre os requisitos para ser compatível com a luta contra o aquecimento global. No entanto, ela tem os seus contras: ainda é muito cara e faltam subsídios e incentivos para a sua implementação.

No que tange ao aquecimento global, a energia solar fica em evidência, pois é livre de carbono e, dessa forma, contribui para a redução da emissão de CO2 na atmosfera. A energia solar é gerada a partir da luz do sol e pode ser transformada em energia elétrica através de dois sistemas, heliotérmico e fotovoltaico.

No primeiro caso segue um processo de converter a irradiação solar primeiro em energia térmica e depois em elétrica; há a captação de radiação solar pelos chamados coletores solares e a transferência desse calor para algum fluido, em geral ar, água ou óleo. Por serem compostos de superfície refletora, esses coletores direcionam a radiação direta a um receptor, que por sua vez, absorve o calor e permite o escoamento do fluido.

No caso do sistema fotovoltaico, não há necessidade de alta irradiação solar para o seu funcionamento. A quantidade de energia a ser gerada depende da densidade das nuvens, de tal forma que um baixo número de nuvens no céu pode resultar em maior produção de eletricidade se comparado a dias de céu aberto, em função do fenômeno da reflexão da luz solar.

São utilizados dispositivo chamados células fotovoltaicas ou solares, que são feitas de materiais semicondutores, como o silício. Quando em contato com a luz do sol, há a captação dos fótons (partículas de energia presentes na luz solar) pelos elétrons do material iluminado. Os elétrons livres, por sua vez, são transportados pelo semicondutor, passando por campos elétricos formados a partir de diferença de potencial elétrico, até serem levados para fora da célula fotovoltaica, disponíveis então para uso na forma de energia elétrica.

Níveis médios de Irradiação Solar Direta Normal em kWh/m² (DNI Solar Map © 2016 Solargis)

O gráfico acima confirma que o Brasil é um país em que o potencial de energia solar é muito grande, uma vez que os níveis de incidência da luz do sol ultrapassam aqueles vistos ao redor do mundo. De acordo com dados do Ministério de Minas e Energia (MME), principalmente na região Nordeste, os índices de irradiação média anual são demasiado altos. Há uma área denominada Cinturão Solar, que se estende desde o Nordeste até o Pantanal,  incluindo o norte de Minas Gerais, o sul da Bahia e o norte e nordeste de São Paulo, que abriga grande potencial de geração de energia solar não explorado.

Em média, as medidas variam entre 1.200 e 1.400 kWh/m2/ano, bastante acima das médias da Europa e da Ásia. No Nordeste, a incidência média diária de irradiação solar é de 4,5 a 6 kWh e os valores máximos dessa irradiação solar são vistos na região central da Bahia, onde os dados chegam a apontar 6,5 kWh/m2/dia.

André Pepitone, diretor da Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel), confirma o potencial brasileiro para a geração de energia solar; maior, inclusive, que os potenciais de outros países onde a fonte é bastante utilizada para geração de energia solar.

De acordo com André, os índices de irradiação da Alemanha variam entre 900 e 1.250 kWh/m²/ano; na Espanha, os números variam de 1.200 a 1.850 kWh/m²/ano. Ambos os países inserem-se nos 6 primeiros países no ranking mundial  de geração de energia solar, ocupando o terceiro e sexto lugares, respectivamente. Enquanto isso, o Brasil produz entre 1.500 e 2.400 kWh/m²/ano e não chega ao menos à posição de nº 15.

“Observe que o pior sol do Brasil, que está lá no Paraná e tem uma irradiação de 1.500 kWh/m²/ano, é superior ao melhor sol da Alemanha”

Enio Pereira, físico atuante no Laboratório de Modelagem e Estudos de Recursos Renováveis de Energia do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), comenta a grande capacidade energético que o Brasil comporta.

“O potencial para gerar energia solar no Brasil é gigantesco, especialmente no Cinturão Solar. Toda essa área tem um potencial enorme de geração, porque tem incidência de muita luz solar e durante um longo período, especialmente entre maio e setembro, que é uma época de seca na maior parte desse território”, afirma ele.

Apesar do potencial, energia solar é coadjuvante

Entretanto, apesar do grande potencial brasileiro na geração de energia solar, a energia hidráulica continua sendo a principal matriz de energia do país, apesar de ter sofrido redução em seu percentual em relação a 2016; os índices da Oferta Interna de Energia (OIE) – a energia necessária para movimentar a economia de um país ou região – correspondentes à energia hídrica caíram de 68,1% (2016) para 66,0% (2017). 

A geração solar brasileira atua, dessa forma, de forma complementar à hídrica, o que esbarra numa situação de subaproveitamento do potencial total de energia solar brasileiro, inconsistente com a capacidade apresentada pelo país.

O INPE realizou um mapeamento do potencial da energia solar no Brasil (Atlas Brasileiro de Energia Solar), a ser publicado neste mês de julho,  no qual dados obtidos pelo Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações (MCTIC) em 2006 foram atualizados.

Coordenado pelo físico do INPE Enio Pereira, o estudo foi feito por meio de satélites e possibilitou o aprofundamento no conhecimento da real capacidade do país e sua disponibilidade de radiação solar. Hoje, a fonte solar da matriz energético brasileira apresenta participação de 0,2% do total de energia produzido no país.

Desde 2015, os motivos aparentes para a falta de aproveitamento do potencial Brasileiro em geração de energia solar giravam em torno de falta de políticas públicas e incentivo governamental, conforme fala de Heitor Scalambrini Costa, professor na Universidade Federal de Pernambuco.

“O que precisa ser dito claramente para entender o porquê da baixa utilização da energia solar fotovoltaica no país é que ela não tem apoio, estímulo nem neste, nem nos governos passado”, diz Scalambrini.

Na avaliação dele, a política energética na área da geração “simplesmente relega esta fonte energética”. 

“Por isso, em pleno século XXI, a contribuição da eletricidade solar na matriz elétrica brasileira é pífia, praticamente inexiste”

Heitor sugere que para esses obstáculos serem vencidos, há necessidade de criação de políticas públicas que sejam voltadas para incentivo da energia solar. Nisso entrariam a criação de linhas de crédito para financiamento com juros baixos pelos bancos oficiais, redução de impostos tanto sobre a energia gerada e os equipamentos, além da possibilidade de utilizar o FGTS para compra de equipamentos e maior propaganda institucional sobre benefícios e vantagens da energia solar.

Pesquisadores do MCTIC, por outro lado, levantam outras questões que compõem entraves para a expansão do setor solar de produção de energia. Dentre eles, o principal consiste  no desafio em conseguir manter a produção em caso de variabilidades nas condições atmosféricas, como em dias chuvosos ou com alta nebulosidade.

“A hidrelétrica, tendo água, você consegue programar de forma constante a sua produção. Na solar, você não tem controle de quanto vai gerar porque tem uma nuvem passando. É uma energia que varia muito com o tempo. Essa é uma questão que deve ser resolvida”, explica Enio.

Hidrelétricas correspondem a 2/3 de toda a energia elétrica produzida no Brasil (Foto: Deni Williams/Flickr)

Enio explica que o Atlas Brasileiro de Energia Solar aponta para uma outra alternativa, que seria distribuir a produção. Com isso, tornaria-se possível manter o volume da geração, apesar de determinada área não apresentar condições para geração de energia.

“Uma saída é fazer geração descentralizada. Isso pode render em uma produção mais ou menos constante. Técnicas estão sendo desenvolvidas para minimizar a variabilidade, e isso depende de desenvolvimento tecnológico. Estamos trabalhando para buscar soluções para isso. O Inpe tem tido um papel pioneiro no levantamento do levantamento de dados de energia solar no Brasil, e esperamos contribuir para a expansão da energia solar no Brasil”, ressalta.

Existe um Plano Decenal de Expansão de Energia (PDE) do Ministério de Minas e Energia, no qual são apresentados resultados prospectivos de demanda e oferta de energia, bem como projetos relacionados. No PDE atual (edição de 28/01/2016)  há os estudos realizados com o horizonte até 2024.  Estima-se crescimento de 3,2% do Produto Interno Bruto (PIB) e o indicador de energia necessária para movimentar a economia (OIE) é de 2,7%.

Fontes eólica, biodiesel, solar e lixívia compõem o agregado que mais contribui para o incremento da proporção das renováveis (estima-se crescimento de 4,1%),  vindo em seguida a energia hidráulica, com crescimento de 1,8%.

De acordo com o MME, entre 2014 e 2024 os investimentos em expansão do setor elétrico brasileiro contam com R$ 73,1 bilhões voltados para hidroelétricas (27,2%) e R$ 155,8 bilhões para Pequenas Centrais Hidrelétricas (PCHs – usinas hidrelétricas de pequeno porte), biomassa, eólica e solar (58,0%).

A energia solar está ganhando mais adeptos no Brasil, com residências e prédios comerciais que geram parte da energia que consomem a partir do sol. A iniciativa ganhou respaldo legal em 2012, quando a Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), por meio da Resolução Normativa nº 482, estabeleceu condições gerais para o “acesso de microgeração aos sistemas de distribuição de energia elétrica”. Estabeleceu regras para geração autônoma de energia elétrica mesmo quando o consumidor é atendido pela rede pública.

Uma das diretrizes estabelecidas pela ANEEL diz respeito ao “Sistema de Compensação de Geração de Energia Elétrica”. Trata-se da maneira pela qual a devolução de energia elétrica excedente é regulamentada.

“A energia injetada por unidade consumidora é cedida, por meio de empréstimo gratuito, à distribuidora local e posteriormente compensada com o consumo de energia elétrica ativa”.

Quando uma casa com sistema de captação fotovoltaico produzir mais energia do que a quantidade consumida, poderá devolver o remanescente para a distribuidora. A energia devolvida é calculada por um relógio bidirecional gerando créditos na fatura. Eles possuem validade de 60 meses e são utilizados para abater o valor da conta de luz. Não é possível revertê-los em dinheiro.

É o que acontece em Bauru, na residência de Gabriel Buzato. O engenheiro elétrico instalou em 2015 o sistema de placas fotovoltaicas na casa onde mora. A capacidade de geração do sistema adquirido por Gabriel é de, em média, 11 kWh por dia.  

A nível de comparação, dados da Resenha Mensal do Mercado de Energia Elétrica divulgada em janeiro pela Empresa de Pesquisa Energética (EPE), órgão ligado ao Ministério de Minas e Energia, mostram que o consumo médio de energia elétrica pelas residências brasileiras, em 2016, foi de 160 kWh por mês.

A ANEEL estipula que os sistemas de produção autônoma de energia não podem ultrapassar a carga instalada do imóvel (soma das potências dos equipamentos elétricos existentes na residência).

Na época, Gabriel pagou R$ 22 mil pelo sistema, sendo que a previsão inicial era recuperar o investimento em cinco anos. “Minha conta de energia girava em torno de R$300 mensais. Agora fica próxima de R$50”, afirma Buzato.

Segundo dados obtidos em uma pesquisa realizada em 2016 pelo Portal Solar, um e-business especializado em energia solar fotovoltaica que trabalha para difundir e viabilizar a energia solar fotovoltaica no Brasil, os preços médios para a instalação de painéis solares podem variar consideravelmente, indo de iniciais R$ 13 mil para uma casa pequena (com no máximo 3 pessoas) a até R$ 72 mil reais para “mansões com mais de 5 pessoas”.

Segundo o Portal Solar, um dos fatores que explicam os preços ainda proibitivos para muitos brasileiros é a necessidade de importação dos equipamentos. Ainda assim, não constam nas informações uma porcentagem precisa da participação de empresas nacionais no mercado de painéis solares.

Gabriel é um dos consumidores que adquiriu equipamentos importados. “Da compra até a instalação o tempo máximo não ultrapassa os 30 dias para sistemas residenciais, algumas instalações duram 1 dia para geradores de baixa potência”, explica ele.

Gerando energia de casa

Os sistemas de energia solar funcionam em três etapas: captação, inversão e distribuição. A primeira ocorre nos painéis solares. A tecnologia mais comum encontrada neste painéis é baseada no silício, metal semicondutor, como explicado antes.

Depois vem a etapa de inversão. Os elétrons dos átomos de silício geram uma corrente contínua (CC). O inversor solar é o responsável por convertê-la em corrente alternada (CA), capaz de gerar maior voltagem e, alimentar os aparelhos elétricos da casa.

Por fim, há a distribuição. O inversor solar lança a corrente alternada para o quadro de luz do imóvel e um relógio bidirecional mede a quantidade de energia gerada pelo sistema. A manutenção do conjunto todo se resume à limpeza dos painéis ao menos uma vez por ano, que pode ser feita com água, sem a necessidade de mão de obra especializada.

Geração de energia fotovoltaica (Infográfico: Agência Brasil)

As empresas instaladoras são responsáveis pela burocracia envolvida no processo, como a elaboração do projeto de instalação do sistema e sua homologação junto às distribuidoras. O portal Painel Solar dá recomendações explícitas quanto à escolha das empresas. “Faça uma rápida pesquisa no Google sobre o fabricante do painel fotovoltaico. Como é o site dele? Existe uma seção de garantias no site deles? Eles têm escritório no Brasil? Existe alguma reclamação sobre esse fabricante?”, revelando que o mercado destes produtos ainda é permeado por maus representantes.  

Uma energia solar mais acessível

A necessidade de desembolsar uma quantidade razoável de dinheiro ainda espanta boa parte dos consumidores brasileiros quando o assunto é investir em energia solar.  Ainda assim, a maior parte dessa energia que é produzida no Brasil em 2016 veio de fontes descentralizadas, como residências, indústrias e serviços, e não de parques outorgados e registrados pela ANEEL.

Os dados são do boletim “Energia Solar no Brasil e Mundo”, divulgado pelo Ministério de Minas e Energia em 2016. Segundo o relatório, 28,1 MW do total de 51,1 MW produzidos naquele ano vieram de unidades dispersas. Das 3.811 unidades, 80% são residências, o que mostra que existe um crescente interesse individual da população brasileira em consumir uma energia limpa que venha de fontes renováveis.

Projetos que democratizam o acesso a essa alternativa de consumo de energia elétrica têm desempenhado um papel importante no que diz respeito à crescente presença da energia solar nas residências brasileiras.

Centro de Energias Renováveis

O Centro de Energias Renováveis, sediado na UNESP de Guaratinguetá, foi fundado em 2001 pelo professor Teófilo Miguel de Souza e possui diversos projetos gratuitos que tornam a energia renovável mais acessível à população.

Dentre as pesquisas e equipamentos desenvolvidos estão aquecedores de água, geradores de energia elétrica e motores movidos a energia solar. Treinamentos gratuitos presenciais e virtuais acerca do tema e a presença no programa “Ecologia” da Nova TV-Vale estão entre as atividades do instituto que visam democratizar o conhecimento e o acesso da população às energias renováveis.

Para Teófilo Miguel de Souza, coordenador do projeto, “há necessidade de esclarecimento da população quanto ao uso da energia solar. Muitos pensam que instalando os painéis fotovoltaicos não vão mais pagar nada para as companhias de energia. Porém, paga-se, no mínimo, uma taxa mensal de ligação, mesmo que custe menos de R$100,00”.

Painel solar aproveita o dia para iluminar a cidade à noite (Foto: Pixabay)

Sociedade do Sol

Poder montar o seu próprio aquecedor solar em casa, com equipamentos e materiais convencionais pode parecer uma proposta fora da realidade brasileira, mas não para os idealizadores da ONG Sociedade do Sol.

O projeto carro-chefe da instituição é o ASBC, sigla para Aquecedor Solar de Baixo Custo, certificado pelo Banco de Tecnologias Sociais da Fundação Banco do Brasil e referenciado no Banco de Tecnologias da Fundação Getúlio Vargas.

O ASBC pode ser usado como aquecedor solar para água do banho e para aquecer a água de piscinas. E o grande diferencial é que o consumidor pode construir o seu próprio ASBC com a ajuda das videoaulas e dos manuais disponibilizados pela ONG.

Segundo Roberto Ramos Matajs, diretor didático-pedagógico da Sociedade do Sol, muitas pessoas foram beneficiadas pelo ASBC. “Pelos e-mails que recebemos de pessoas que já realizaram a fabricação e a instalação, além de alunos que já passaram por nossos cursos ou pessoas que o ministram em outros estados, mais de um milhão, aproximadamente”, estima ele.

O investimento para produzir um ASBC depende da dimensão do sistema. “Um ASBC com uma caixa de 310 litros e 3 placas está por volta de RS 1200,00 em São Paulo”, segundo Roberto, que comenta sobre a manutenção e vida útil do equipamento. “Temos notícia de pessoas que têm seus ASBCs instalados há mais de dez anos, fazendo manutenções periódicas como pintura e ajustes básicos de vazamentos”.

Outra forma de levar a energia solar acessível à população praticada pela Sociedade do Sol é a realização do Multirão Solar em parceria com cooperativas de crédito, que permitem o reembolso do valor da instalação em pequenas parcelas, quase sempre pagas com o dinheiro economizado na conta de energia após a instalação do ASBC.

“Outro tipo de ação desenvolvida, com o apoio do Rotary Morumbi em São Paulo, foi a instalação de aquecedores solares numa creche na comunidade do Campo Limpo. A instalação foi feita pelos pais das crianças que são assistidas nessa creche”, conta Roberto.

O avanço da energia solar nacional enfrenta obstáculos, dentre os quais o inconsciente coletivo da população, que, para Teófilo Miguel de Souza, impede a facilitação do acesso e a diminuição do preço da tecnologia. “Quando o inconsciente coletivo for a perpetuação das futuras gerações e não mais o preço dos equipamentos, todos irão investir, diminuindo o valor da produção em larga escala”, argumenta ele.

Para Roberto Ramos Matajs existem outros dificultadores da ampliação da presença do sol na matriz energética nacional. “O alto custo inicial dos aquecedores solares (aproximadamente R$ 4000,00), a prevalência do uso do chuveiro elétrico como primeira opção de aquecimento de água do banho e códigos de obras municipais pouco amigáveis ao termossolar, já que a maioria das residências é construída sem sistema de misturador”, elenca ele.

Falhas na legislação vigente funcionam como contribuintes para o encarecimento da tecnologia solar descentralizada, segundo Teófilo. “O preço só é relativamente alto porque a regulamentação favorece a uns poucos fornecedores que apresentam um valor acima do adequado, por ter um mercado cativo ou protegido”, explica ele.

Roberto vê na unificação dos esforços governamentais e privados a possibilidade de ampliação da participação da energia solar no dia a dia do brasileiro e, assim, o cumprimento das metas ambientais e energéticas com as quais o Brasil se comprometeu.

“Precisamos de ações conjuntas em diferentes esferas (federal, estadual, municipal) e com a participação de diferentes atores (universidades, ONGs, fabricantes, agências de regulação, empresas distribuidoras de eletricidade, bancos) para que se possa implementar um planejamento estratégico a curto, médio e longo prazo e conscientizar a população sobre os benefícios sociais, econômicos e ambientais da utilização dessa tecnologia”, explica ele.

No Plano Decenal de Expansão de Energia (PDE 2024), há uma estimativa de que, em 2024, a capacidade de geração solar centralizada chegue a 7.000 MW. Em 2050, o Plano Nacional de Energia acredita que 18% do total de residências brasileiras terá geração de energia fotovoltaica e 20% possuirá coletores solares para aquecimento de água.