Energia Solar Fotovoltaica
Dr. Roberto Zilles – IEE/USP
Introdução
2001
2000
1999
1998
1997
1996
1995
1994
1993
1992
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
1991
Produção (MWp)
A utilização da energia solar fotovoltaica teve nos últimos anos um acelerado crescimento. Durante a
década de 1990 seu mercado cresceu a um taxa média de 20% ao ano e, entre os anos 2000 e
2001 esta taxa superou os 40%. Atualmente a produção mundial de módulos fotovoltaicos supera a
cifra de 300MWp por ano. A figura 1 apresenta a evolução da produção mundial de módulos
fotovoltaicos. [1] [2] e [3].
ano
Figura 1. Evolução da produção mundial módulos fotovoltaicos. [1] [2] e [3].
O incremento no crescimento observado a partir de 1999 se deve aos programas de incentivo, em
especial os programas alemão, espanhol e japonês, para ampliar a geração de eletricidade com
fontes renováveis visando reduzir a emissão de gases de efeito estufa. No caso dos países
membros da união européia, os programas de incentivo financeiro pretendem contribuir na
consecução da meta de 12% de participação de fontes renováveis até o ano 2010.
Considerando unicamente os sistemas isolados, sistemas implantados em regiões não supridas
pela rede elétrica convencional, a potência instalada até o ano 2000 alcança a cifra de 105MWp em
Sistemas Fotovoltaicos Domiciliares e 170MWp em Aplicações Profissionais [4]. Nos países em
desenvolvimento os Sistemas Fotovoltaicos Domiciliares totalizam 1,3 milhões de instalações [5].
Em consonância com este desenvolvimento das aplicações da energia solar fotovoltaica, no Brasil
foram formulados e implementados importantes programas de difusão dessa tecnologia durante a
última década, ao mesmo tempo que se consolidaram grupos de pesquisa e desenvolvimento
tecnológico. Entre os programas desenvolvidos no país merece destaque o Programa de
Desenvolvimento Energético de Estados e Municípios-PRODEEM, elaborado e posto em prática
pelo Ministério de Minas e Energia. Estima-se que, atualmente, há cerca de 12 MWp instalados no
país em sistemas isolados. É oportuno mencionar que o desenvolvimento das aplicações da
energia solar fotovoltaica no Brasil foi motivado pela necessidade de contar com alternativas de
fornecimento de energia elétrica para as comunidades distantes da redes de distribuição, tendo
fundamentalmente um fim social.
No Brasil, a inserção dos sistemas fotovoltaicos não está sendo muito diferente da história já vivida
por outros países. Inicialmente, a disseminação da tecnologia fotovoltaica ocorreu no meio rural,
em geral, através de iniciativas governamentais ou de concessionárias que financiam a instalação
de sistemas fotovoltaicos autônomos como os Sistemas Fotovoltaicos Domiciliares e os Sistemas
de Bombeamento de Água.
Mais recentemente, os sistemas fotovoltaicos vêm sendo utilizados integrados em telhados e
fachadas de edificações. Nesse caso, temos que, além de consumidoras de energia, essas
edificações passam a produzir energia , podendo, em algumas situações, verter o excedente à rede
de distribuição de eletricidade. A edificação poderá consumir energia da rede ou do sistema
fotovoltaico. No caso em que o consumo de energia for menor do que o proporcionado pelo
sistema fotovoltaico, o excedente pode ser injetado à rede de distribuição.
Na segunda metade da década de 90 começaram a surgir as primeiras experiências relacionadas
com a conexão de sistemas fotovoltaicos à rede convencional de distribuição de eletricidade,
firmando, também para o Brasil, uma tendência mundial de aumento da importância dessa aplicação
da tecnologia [6]. A tabela I apresenta um breve resumo das experiências de conexão realizadas no
país até o momento.
Tabela I. Características dos sistemas fotovoltaicos conectados à rede elétrica, instalados
no Brasil .
Sistema
Instalação (ano)
Potência
CHESF
Lab. Solar
LSF/USP
COPPE
Lab.Solar
LSF/USP
1995
1997
11 kWp, policristalino
2 kWp. amorfo
1998
750 Wp, monocristalino
1999
2000
2001
848 Wp, monocristalino
1 kWp, amorfo
6,3 kWp, policristalino
O principal aporte dos sistemas fotovoltaicos para a sociedade é a geração de energia elétrica com
níveis mínimos de emissões poluentes ao meio ambiente, emissões de CO2 entre 40 - 60 g/kWh.
Tecnicamente, esses sistemas se apresentam como concorrentes dos geradores elétricos
convencionais; no entanto, essa concorrência ocorre em condições desfavoráveis para os sistemas
fotovoltaicos porque a formação de preços não atribui nenhum valor à redução das emissões e a
origem renovável do recurso.
A contribuição da geração fotovoltaica à matriz energética do país, considerando os 12MWp
instalados e um fator de capacidade para sistemas fotovoltaicos isolados da ordem de 12%
(produção anual de 1050kWh/kWp), valor compatível com os resultados obtidos em campo, atinge a
cifra de 12,6 GWh/ano. Merece mencionar que os sistemas conectados à rede operam com fator de
capacidade superior aos observados em sistemas isolados. Em nosso país pode-se obter, para
esses sistemas, fatores de capacidade entre 15 e 19% (produtividade anual entre 1300 e
1700kWh/kWp).
Políticas estratégicas para expansão e participação na matriz energética
Com o novo contexto estrutural do setor energético, a inserção de sistemas fotovoltaicos na matriz
energética fica dificultada. A energia produzida por esses sistemas ainda possui custos elevados
quando comparados com os energéticos convencionais. No entanto, uma série de outros fatores que
advogam em favor das fontes não convencionais e renováveis tornam importante a busca de
mecanismos de incentivo que sejam capazes de viabilizar o desenvolvimento e a disseminação
dessa tecnologia.
É importante lembrar que a busca desses mecanismos de incentivo torna-se particularmente
importante quando vemos que muitas das vantagens que os energéticos renováveis e não
convencionais apresentam não produzem um retorno financeiro ao investidor propriamente dito,
trazendo sim grandes benefícios à comunidade, a sociedade e ao meio ambiente. Como a energia
solar fotovoltaica ainda possui custos elevados, para que possa continuar desenvolvendo-se é
necessário estabelecer mecanismos capazes de viabiliza-la. Entre os possíveis sugere-se:
Criação de legislação que exija a cada concessionária a comercialização de um percentual mínimo
anual de energia elétrica proveniente de fontes renováveis. Este porcentual estará associado ao
volume total de energia elétrica comercializado onerando assim eqüitativamente cada
concessionária. Esta lei criaria os Créditos de Comercialização de Energias Renováveis-CCER* que
podem ser negociados entre concessionários para fins de cumprimento das metas.
* (detalhes da criação de um mecanismo de incentivo baseado nos CCER´s pode ser consultado na tese de doutorado:
“Geração Distribuída de Eletricidade; A Inserção de Edificações Fotovoltaicas Conectadas à Rede no Estado de São
Paulo”, de autoria de Sérgio H. F. de Oliveira, PIPGE-USP, Abril de 2002.)
Comentário
A criação de uma lei que estabeleça para cada concessionária um percentual mínimo de
comercialização de eletricidade gerada por fontes energéticas renováveis de pequena escala (i.e.,
energia solar fotovoltaica, biomassa, energia eólica e pequenas centrais hidrelétricas) viabilizará o
quadro institucional para o desenvolvimento da participação das renováveis. Essa lei permitirá
contemplar, simultaneamente, questões de ordem (1) econômica, (2)política, (3) ambiental (redução
do nível de emissão de gases de efeito-estufa).
Referências
[1] Maycock, P. The World PV market 2000 – Shifting from subsidy to a ‘fully economic’? Renewable
Energy World; Review Issue 2000 – 2001, Vol 3, no.4 , pp 59-74, July – August, 2000.
[2] Maycock, P. The PV boom. Where Germany and Japan lead, will California follow? Renewable Energy
World; Review Issue 2001 – 2002, Vol 4, no.4 , pp 145-163, July – August, 2001.
[3] Schmela M. Beyond expectations. Market survey on world cell production in 2001 Photon
International, pp 38-42, March 2002.
[4] IEA, Trends in photovoltaic applications in selected IEA countries between 1992 and 2000, Report
IEA - PVPS T1 - 10 : 2001
[5] F.D.J. Nieuwenhout, A. van Dijk, V.A.P. van Dijk, D. Hirsch, P.E. Lasschuit, G. van Roekel, H. Arriaza, M.
Hankins, B.D. Sharma, H. Wade, Experiences with Solar Home Systems in developing countries: A
review, Progress in Photovoltaics, Vol 9: 455-474, 2001
[6] Oliveira, S. H. F. & Zilles, R. Edificações Fotovoltaicas Conectadas à Rede de Distribuição de
Eletricidade (EFCR); Situação Atual no País. IV Encontro do Fórum permanente de Energias Renováveis,
Recife – PE, Outubro/1998.