ENERGIA SOLAR

Energia Solar

A luz solar, além de aquecer o planeta e ser essencial para a sobrevivência das plantas, é uma grande fonte de energia renovável, que se bem utilizada é capaz de substituir os velhos derivados fósseis. O sol proporciona ao Brasil a mesma quantidade de energia que todas as reservas remanescentes de combustíveis não renováveis a cada dois dias.

A média anual da energia solar incidente no Brasil é de 1500 a 2300 kW/h por metro quadrado ao ano. “A radiação solar na região mais ensolarada da Alemanha é 40% menor do que na região menos ensolarada do Brasil”, compara o professor Ricardo Rüther, coordenador do Laboratório de Energia Solar da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).

Em países como Japão, Alemanha, Holanda, EUA, Espanha, Inglaterra e Itália, o uso de sistemas fotovoltaicos, geração de energia elétrica a partir da solar, tem sido uma saída para diminuir a dependência de fontes tradicionais que já mostram sinais de esgotamento, como é o caso do petróleo.

Na Alemanha, em 2008 a indústria de energia solar já empregava 170 mil pessoas, mas com o crescimento previsto, estima-se a necessidade de 510 mil pessoas em poucos anos. Na União Européia quase todos os países estabeleceram uma lei para fomentar as energias renováveis.

O Japão é o que mais investe nesta tecnologia, apesar do pouco sol que incide por lá. “É impressionante aterrissar em uma cidade como Osaka, por exemplo, onde você vê uma grande quantidade de telhados azuis (cobertos por painéis fotovoltaicos)”, afirma Rüther.

Apesar de muitas pessoas pensarem que as tecnologias fotovoltáicas ainda são utilizadas apenas em pequena escala, este tipo de energia prospera na Europa como nenhuma outra fonte renovável. No início de 2011, mais de 10 milhões de residências européias já recebiam energia fotovoltáica (Fonte: EPIA).

Indicadores demonstram que as tecnologias solares são a fonte de geração de energia que cresce mais rapidamente no mundo (Earth Policy Institute Eco Economy Indicators).

A maior fazenda solar do mundo começará a ser construída em 2011 na Califórnia com capacidade de geração de 550 Megawatts.

Falando de custos, a energia solar já alcançou paridade com a nuclear. Segundo estimativas, isto foi conseguido com apenas 2% de toda a renda de P&D destinada ao setor nuclear global (Fonte: Research and development investments in PV, a limiting factor for a fast PV diffusion? Breyer et al, 2010).

Segundo Gaynor Hartnell, CEO da Renewable Energy Association, o custo caiu mais rápido do que qualquer outra tecnologia ao longo da última década, sendo que cada vez que vez que a capacidade dobra, o custo da tecnologia cai 20%.

Mercado Brasileiro

O mercado brasileiro neste tipo de tecnologia está ganhando força somente agora. Na área urbana, sistemas fotovoltaicos integrados a edificações e interligados na rede elétrica pública são ainda escassos. Rüther explica que isso acontece principalmente devido ao desconhecimento desta alternativa por quem toma as decisões e pelo ainda alto custo desta tecnologia. Porém, o uso de energia solar está sendo utilizado por programas do governo para atender comunidades que não possuem energia elétrica, principalmente no norte e nordeste do país.

O uso de painéis fotovoltaicos deverá ser a principal tecnologia para a captura de energia solar, afirma o professor Rüther, porém, por enquanto, o uso para aquecimento ainda é o mais utilizado. Isto porque ele possui um custo mais baixo e facilidade de fabricação, já que emprega uma tecnologia mais simples.

“Em 2007, foram instalados quatro mil megawatts em todo o mundo, um aumento de 82% em relação a 2006”, destaca. O professor diz que, a cada ano, o custo para produção cai em 5%, o que permite calcular quando esta energia será competitiva no ambiente urbano frente ao modelo tradicional.

Os custos para instalação dos sistemas fotovoltaicos são cerca de quatro a cinco vezes os custos das fontes tradicionais. A instalação é simples e pode ser feita por qualquer eletricista. “O sistema é fixo, não faz ruído, nem emite gases”, destaca o professor Rüther.

Ele explica que toda vez que incidir luz sobre as placas, elas irão gerar energia elétrica. Quando o sistema é interligado na rede elétrica publica e for gerada mais energia do que a demanda do prédio, o excesso é automaticamente injetado na rede publica. Em compensação, toda vez que o sistema produzir menos do que a demanda, ele automaticamente busca na rede publica o complemento. Isto já acontece em muitos países da Europa, como na Alemanha, onde o produtor independente de energia recebe incentivo.

Hoje, segundo dados da Coordenação-Geral de Mudanças Globais de Clima Ministério da Ciência e Tecnologia, o custo de instalação de um sistema de 160 Wp, é da ordem de R$ 6.000,00 (seis mil reais). No país, o fator de capacidade médio dessa fonte é de 20 %, o que equivale a 5 kW/h por metro quadrado ao dia.

Dentro de 10 anos, espera-se uma redução de 50% nos custos de instalação. O Programa Luz para Todos, que engloba todas as atividades do PRODEEM, tem sido grande usuário da tecnologia solar fotovoltaica.

Segundo o Instituto Earth Policy, os Estados Unidos e a Espanha são líderes em matéria de desenvolvimento de energia solar térmica. Até 2012, terão uma capacidade combinada de 5,6 mil megawatts, 90% do total mundial, suficientes para atender as necessidades de eletricidade de 1,7 milhão de lares. A maior usina atualmente em operação é a Estação de Geração de Eletricidade Solar, no deserto de Mojave, no Estado da Califórnia (EUA), com capacidade de 354 megawatts, que atendem a cem mil lares durante quase duas décadas.

Inovações tecnológicas animam mercado de energia solar

A possibilidade de criar tecidos para roupas e equipamentos esportivos como barracas e mochilas com micros captadores de energia solar tem animado o mercado internacional com a criação de novas oportunidades para fornecedores eletroquímicos e empresas de materiais inovadores.

Avanços nas pesquisas com nanoengenharia – que incluem filmes coloridos com alta sensibilidade à luz – estão levando a indústria solar ao desenvolvimento de tecnologias mais práticas e econômicas que os tradicionais painéis fotovoltaicos.

Uma pesquisa feita pela empresa norte-americana NanoMarkets revela que este mercado de materiais feitos de filmes fotovoltaicos finos e orgânicos irá alcançar US$3,8 bilhões em 2015.

“A grande vantagem de painéis fotovoltaicos orgânicos é que podem ser muito, muito baratos. Uma célula solar de plástico – pense na onipresença de produtos de plásticos baratos. O custo projetado de células solares orgânicas está em menos de 40 centavos de dólar por watt comparado com os três a quatro dólares por watt de outras tecnologias solares”, comentou o diretor da Energy & Environmental Technology Applications (E2TAC), Pradap Haldar, que é um dos especialistas em nanoengenharia do Centro de Ciência e Engenharia em nanoescala da Universidade de Albany.

Segundo a pesquisa, inovações previstas para alguns materiais devem causar grandes impactos no futuro de painéis fotovoltaicos.

Estados Unidos e Dinamarca na liderança

Empresas de ponta como as norte-americanas G24 Innovations, Konarka, Dyesol e a dinamarquesa Heliotech estão comercializando a primeira geração de produtos que incorporam um híbrido de filmes finos com tintas sensíveis a luz (DSC) e células fotovoltaicas orgânicas (OPV).

Este, no entanto, é só começo desta indústria promissora. As pesquisas para melhorar a fabricação e os processos tecnológicos seguem agora com o objetivo de resolver problemas de durabilidade das células e diminuição dos custos ao mesmo tempo em que possam aumentar a eficiência de conversão das células.

“Uma parte dos painéis fotovoltaicos orgânicos que é realmente comercializável são os diodos emissores de luz orgânicos (OLED)”, disse o analista da NanoMarkets, Lawrence Gasman, ao website Renewable Energy World.

Fabricantes de DSC e OPV também vêem um futuro brilhante para estes produtos em telhados, janelas e edifícios com painéis integrados, uma vez que cresce nos Estados Unidos as exigências para que prédios do governo sigam os padrões de construções verdes, os chamados  ‘green buildings’.

Empresas como a Carnegie Mellon R&D e a Plextronics, por outro lado, avançam no esforço de comercializar e aumentar o potencial de produção de tintas orgânicas condutoras e semicondutoras produzidas com nanoengenharia que utilizam tanto DSC quanto OPV, assim como uma crescente variedade de circuitos elétricos para impressão.

Em uma conferência realizada recentemente em Denver, nos EUA, a Plextronics anunciou que irá disponibilizar ao mercado duas versões do sistema de tintas Plexcore para a produção de células solares orgânicas, disponível em quantidade para pesquisas.

Fatores como flexibilidade da forma, baixo custo e habilidade de capturar a energia de raios solares e convertê-la em eletricidade estão abrindo caminho para que as tecnologias de células DSC e OPV sejam usadas para as mais diversas aplicações.

Energia Solar Concentrada

De promessas, tais avanços passaram para o campo da realização recentemente. A última e mais animadora notícia veio de um grupo de pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) que utilizou a tecnologia desenvolvida para lasers e diodos emissores de luz para criar janelas que captam a energia solar.

A idéia, descrita em artigo publicado na edição de 11 de julho da revista Science, consiste em cobrir vidros ou plásticos com uma mistura de tintas fotossensíveis que concentram a energia solar nas bordas dos coletores, o que reduz o custo.

Céticos e críticas

Apesar do furor que tais descobertas causam na comunidade científica e na indústria solar, há muitos céticos de plantão prontos para apontar problemas. A principal crítica aos sistemas OPV em comparação às tecnologias de silício são as baixas taxas de conversão de luz em eletricidade.

As tecnologias de ponta de DSC da G24i convertem 2% a 3% dos raios solares em eletricidade e as células da Plextronics alcançam uma taxa de conversão de 5% a 8% nos testes em laboratório. “Para mim, se você olha isso do ponto de vista comercial, estes números não valem nada. O que há de bom neles se não os obtém no campo?”, argumenta Haldar, da E2TAC.

Apesar de concordar, o presidente da G24i, Robert Hertzberg, ressalta que o foco da indústria na eficiência de conversão está baseado na comparação tradicional com a energia em rede e, utilizar tal lógica, é nocivo e errado quando se trata de novas formas não conectadas a uma rede energética, como aplicações portáteis que são o alvo das tecnologias DSC e OPV.

“Duas perguntas que tipicamente chegam a indústria são ‘qual o custo por watt? ’ e ‘qual a taxa de eficiência?’”, diz Hertberg. “Existem estatísticas usadas para indústrias que instalam painéis solares em telhados para compará-los ao sistema baseado em redes da energia vinda da hidroeletricidade e do carvão.”

Hertzberg diz que no fim do dia, o consumidor estará interessado em ter energia suficiente para suprir sua necessidade em casa e não em números de eficiência. “Nós acreditamos que há espaço para todo mundo. Nossa competição é com os combustíveis fósseis e indústria de baterias”, comenta.