COMPARAÇÃO DE RENDIMENTO ENTRE OS PROTÓTIPOS CONS TRUÍDOS

6.7 CONCLUSÕES DO CAPÍTULO . . . .169 7 CONCLUSÕES . . . .171 7.1 PUBLICAÇÕES REALIZADAS . . . 173 7.1.1 Publicações em periódicos científicos . . . 173 7.1.2 Publicações em congressos e seminários . . . 173 7.2 SUGESTÕES PARA INVESTIGAÇÕES FUTURAS . . . 174 REFERÊNCIAS . . . 177 APÊNDICES . . . 187

Para introduzir o tema proposto por esta tese e onde ele se encaixa no contexto atual da eletrônica de potência, neste capítulo é apresentado um panorama do uso de fontes renováveis para geração de energia elétrica, em que se destaca o crescente espaço que a geração fotovoltaica tem ganhado junto à matriz energética mundial. São abordados alguns dos principais desafios do uso de sistemas fotovoltaicos no que tange à melhoria do desempenho na trocaproduçãogeração de eletricidade e redução dos custos de instalação que permitam um menor tempo de amortização nos investimentos realizados. Também, de forma a dar embasamento às propostas desenvolvidas ao longo do trabalho, uma breve revisão das principais características tecnológicas dos painéis e das arquiteturas utilizadas nos sistemas fotovoltaicos é apresentada. Por fim, são apresentados os conversores com processamento parcial de energia, os quais têm sido tratados na literatura especializada como uma promissora classe de conversores eletrônicos que permite melhorar o desem- penho dos sistemas fotovoltaicos em termos de eficiência e densidade de potência, o que pode reduzir os custos da geração de energia fotovoltaica.

1.1 PANORAMA DA PRODUÇÃO E CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA NO

BRASIL E NO MUNDO

A energia é um fator essencial para o desenvolvimento de qualquer país. Por isso, o setor energético necessita ser constantemente aprimorado para satisfazer o crescimento da demanda. No caso da energia elétrica, o cenário apresentado em (EXXON MOBIL, 2017) estima um crescimento da demanda mundial de em torno de 60 % por ano até o ano de 2040, conforme apresentado no gráfico da Figura 1.1, onde se destaca o crescimento da participação das fontes renováveis na produção de energia elétrica.

Esta tendência de crescimento é esperada principalmente devido ao desenvolvi- mento econômico de diversos países, entre eles o grupo de países chamado BRICS (Brasil, Rússia, Índia, China e África do Sul), que representam 40% da população mundial e em torno de 25 % do produto interno bruto mundial (WORLD BANK, 2013).

Em contraste com a necessidade do aumento da produção de energia devido à crescente demanda, a preocupação ambiental associada aos meios de produção e consumo desta energia tem levado entidades e governos a desencorajar o uso de fontes de energia emissoras dos chamados gases de efeito estufa ou “greenhouse”, provenientes principal- mente da queima de combustíveis fósseis.

Estes gases absorvem parte da radiação infravermelha emitida pela superfície ter- restre, e são essenciais para manter a atmosfera aquecida e impedir que o planeta congele. Entretanto, a atividade humana no último século tem causado um aumento demasiado na

Figura 1.1 – Projeção da demanda por energia elétrica no mundo até 2040 e suas fontes de produção.

Fonte: Adaptado de (EXXON MOBIL, 2017).

proporção destes gases na atmosfera, fazendo com que o efeito estufa seja maior do que o necessário para garantir o equilíbrio térmico no planeta, resultando em um fenômeno conhecido como aquecimento global (IPCC, 2015).

Adaptar-se à necessidade de aumento da capacidade energética sem aumentar a concentração dos gases de efeito estufa na atmosfera é um desafio que poderá ser alcan- çado pela substituição das fontes primárias de energia baseadas na queima de combustíveis fósseis por fontes renováveis. Em 2016, 75,5 % de toda a energia elétrica produzida no planeta foi proveniente de recursos não-renováveis (REN21, 2017; OECD/IEA, 2014), conforme pode ser verificado na Figura 1.2. Observa-se que as fontes alternativas de ener- gia (energia eólica, solar, biomassa e geotérmica) aplicadas à geração de energia elétrica representam um pequeno percentual (7,9 %) do total.

Figura 1.2 – Participação das fontes na energia elétrica produzida no mundo em 2016.

O grande apelo pelo uso de fontes de energia com reduzidos impactos ambientais e a diminuição das reservas de combustíveis fósseis, resultam em uma tendência de cresci- mento do uso de fontes renováveis de energia para as próximas décadas. Em um cenário moderado, as projeções apresentadas em (REN21, 2013) estimam que em 2050 mais de 40% de toda a energia elétrica produzida no mundo virá de fontes renováveis. No caso de cenários mais otimistas, as estimativas chegam a mais de 70 % de fontes renováveis.

Neste contexto, o Brasil é considerado um caso atípico porque já possui uma matriz energética fortemente renovável. Isso acontece pela grande participação dos combustíveis renováveis como etanol e biodiesel em sua matriz energética (MME, 2007). No caso da produção de energia elétrica, a participação de fontes renováveis é ainda maior, pois a maior parte da energia gerada provém de usinas hidrelétricas. Considerando a estimativa do crescimento da capacidade instalada, há previsão de aumento da participação das fontes renováveis até o ano de 2022 (SCHUTTE, 2014), conforme é apresentado na Figura 1.3.

O local de instalação dos sistemas de geração baseados em fontes renováveis de- pende da disponibilidade dos recursos naturais, os quais podem situar-se longe dos grandes centros consumidores, como é comum em sistemas de geração baseados em fontes hídricas, eólicas, geotérmicas, de biomassa e maremotriz.

O Brasil, por exemplo, possui grandes hidrelétricas que tornam sua matriz energé- tica fortemente renovável. Entretanto, as grandes centrais geradoras não estão localizadas próximas aos locais de maior consumo, tornando necessário um extenso sistema de trans- missão que aumenta os custos do sistema elétrico, reduz a sua confiabilidade e resulta em perdas de transmissão da ordem de 20% (MOREIRA, 2012).

Neste sentido, os sistemas de geração fotovoltaica (ou PV, do inglês photovoltaic) apresentam-se como uma solução de baixo impacto ambiental que permite aproveitar os Figura 1.3 – Estimativa da capacidade instalada de energia elétrica do Brasil até o ano

de 2022.

benefícios da geração distribuída, uma vez que os mesmos podem ser instalados em locais muito próximos aos grandes centros de consumo.