ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA UMA ANÁLISE DE SUA UTILIZAÇÃO COMO SAÍDA SUSTENTÁVEL E ECONÔMICA PARA A MINIGERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA.

ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA

UMA ANÁLISE DE SUA UTILIZAÇÃO COMO SAÍDA SUSTENTÁVEL E ECONÔMICA

PARA A MINIGERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA

Wender de Souza Rodrigues¹, Marcelo Caetano Oliveira Alves2

¹ _{Aluno do curso de Tecnologia em Manutenção Industrial – Faculdade de Tecnologia de Sertãozinho – Rua Jordão}

Borghetti, 480 - Jardim Recreio, Sertãozinho - SP, 14170-120 - (16) 3942-5806 (wender_rodrigues8@yahoo.com.br)

2 _{Professor Doutor da Faculdade de Tecnologia de Sertãozinho. Rua Jordão Borghetti, 480 - Jardim Recreio,}

Sertãozinho - SP, 14170-120 - (16) 3942-5806 (mcoalves@gmail.com)

Resumo – A energia elétrica brasileira tem passado por diversos reajustes (aumentos) nos últimos semestres, devido à ameaça na escassez da principal fonte para a geração da mesma, a água; dessa forma, é crescente a procura por métodos alternativos de geração de energia e que sejam viáveis economicamente. Alguns deles são: energia eólica (geração de eletricidade por meio dos ventos), termoelétrica (geração de energia pela queima de combustíveis fósseis, bagaço de cana, etc.) e energia solar (energia gerada por meio do aproveitamento/conversão dos raios solares). Este trabalho tem por objetivo apresentar uma forma de minigeração de energia, com painéis solares fotovoltaicos, demonstrando vantagens, formas de implantação, viabilidade econômica e sustentabilidade.

Palavras-chave: Energia solar. Painel fotovoltaico.

Introdução

A energia solar é considerada a fonte de energia em maior abundância no planeta Terra, inesgotável e renovada todos os dias. Para se ter uma ideia em apenas uma hora, o sol fornece aproximadamente a energia consumida, por ano mundialmente, cerca de 5 x 1020 _{J (CARVALHO et al., s. d). Em alguns lugares como no estado do Ceará e Rio Grande}

do Norte, no Brasil, chegou-se a registrar uma média anual de oito horas de insolação por dia. Dados mostram que nessas mesmas áreas, convertendo essa energia solar em energia elétrica, pode-se obter uma média de 5700 a 6100 (Wh/m²- dia) (ATLAS DE ENERGIA ELÉTRICA DO BRASIL, 2005). Isso só é possível devido ao desenvolvimento e melhoramento de tecnologias capazes de fazer a conversão direta de energia solar em energia elétrica como, por exemplo, os painéis fotovoltaicos, fabricados normalmente com células de silício, ou arsenito de gálio.

Figura 1 Atlas de Energia Elétrica do Brasil.

Fonte:Agência Nacional de Energia Elétrica – ANEEL (2005, p. 32)

O primeiro efeito fotovoltaico foi observado por Edmond Bequerel em 1839 (VALLÊRA, s. d.) que, na época, constatou uma pequena diferença de potencial em um material semicondutor de selênio quando excitado por uma fonte de luz, porém devido ao pequeno conhecimento em microeletrônica da época, apenas em 1956 é que foram criadas as primeiras células fotovoltaicas industriais. Devido à sua baixa eficiência energética e alto custo de fabricação, a mesma era aplicada apenas em projetos de grande porte e alto investimento, como o caso de satélites, tendo como pioneiro o Vanguard I, que foi lançado ao espaço em março de 1958 e que permanece em órbita até os dias de hoje (COSTA, 2015). Nos painéis solares, o efeito fotovoltaico se da devido ao fato de que os mesmos são construídos com material semicondutor (como silício e arsenito de gálio já citados anteriormente), estes são caracterizados pela presença de bandas de energia em que é observada a presença de elétrons (camada de valência). O silício, em particular, contém quatro elétrons na camada de valência tendo facilidade em se ligar a outros elementos químicos. Normalmente, em suas ligações, tem-se a sobra de um elétron; como no caso da ligação com o fósforo, este elétron acaba tendo uma fraca ligação com o seu átomo “original” (grifo nosso) fazendo com que, com a menor excitação de energia, o mesmo se desprenda criando uma corrente elétrica. Como é possível verificar na Figura 2 a seguir.

Figura 2 Célula de silício em um painel solar sendo excitada e transformando energia solar em elétrica.

Fonte: Ferreira et al. (s. d.)

Parte Experimental

Desde 17 de abril de 2012, quando entrou em vigor a resolução normativa da ANEEL n° 482 (2012), os consumidores brasileiros ganharam o direito de gerarem sua própria energia elétrica a partir de fontes renováveis (eólica, solar, hidrelétrica) podendo também vender para as distribuidoras o excedente gerado pelo consumidor, obtendo, assim, créditos para futuras cobranças ou até mesmo abater na cobrança de energia de outro imóvel de mesmo proprietário.

Em algumas regiões brasileiras, como na região Sul, o consumo de energia elétrica em uma residência é da ordem de 273,1 kWh/mês (FEDRIGO et al., 2009). Em consulta realizada no mês de abril de 2015, por meio do site da

distribuidora de energia desta região, a CEEE, este consumo acarretaria a cobrança de R$ 178,08 para o consumidor (CEEE, 2015).

Utilizando como base essa mesma residência e também o sistema de geração de energia por meio de placas solares fotovoltaicas em grid tie (onde o sistema de minigeração de energia solar é interligado com a rede elétrica da concessionária), tem-se um custo de instalação e adequação na média de aproximadamente R$ 24.000,00 (SIMULADOR DE CUSTO DE ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA, 2015) para se gerar em torno de 290 kWh/mês, isentando-se, dessa maneira, consumir energia da distribuidora (levando-se em consideração que haverá sol por pelo menos cinco horas/dia, todos os dias). Um investimento considerado alto e que, por muitas vezes, acaba assustando os consumidores, mas é importante considerar que, em média, este tipo de instalação tem uma durabilidade de 25 a 30 anos sem novos custeios, ou seja, sem gastos como, por exemplo, com manutenção.

Figura 3 Diagrama esquemático apresentando uma instalação fotovoltaica conectada à rede, instalada em uma residência.

Fonte: Oliveira (2002, p.27)

Resultados e Discussão

Por meio de uma breve análise e supondo-se que o consumo de energia e o valor pago por kWh (quilowatt-hora) se mantenham os mesmos por uma faixa de 25 anos, uma residência comum sem o sistema de geração de energia solar, com um gasto mensal em kWh por mês como o do exemplo citado acima, teria gasto ao longo desses 25 anos um valor de R$ 53.424,00 (cinquenta e três mil, quatrocentos e vinte e quatro reais) desconsiderando-se que a taxa cobrada por kWh pelas concessionárias de energia elétrica tem reajuste (aumento) no mínimo anualmente, e também o novo sistema de cobrança por bandeiras, em que se é cobrada uma taxa adicional na conta de energia de acordo com a forma em que foi gerada a energia do mês vigente (hidrelétricas ou termoelétricas).

Nas mesmas condições, ao analisar uma residência com geração própria de energia, por meio de painéis solares fotovoltaicos em modo grid tie:

 Custo de implantação do sistema: R$ 24.000,00 (vinte e quatro mil reais) em média.

 Custo de Disponibilidade do Sistema Elétrico, taxa empregada pelas concessionárias pela disponibilização de energia elétrica (também chamada de taxa mínima): R$ 18,00 por mês totalizando R$ 5.400,00 ao longo dos 25 (vinte e cinco) anos ou 300 (trezentos) meses.

 Custo total em 25 (vinte e cinco) anos (implantação do sistema fotovoltaico mais taxa mínima cobrada pela concessionária de energia): R$ 29.400,00 (vinte e nove mil e quatrocentos reais).

Ct = (Tm×300) + Im.

 Tempo estimado para o retorno do investimento (desconsiderando o reajuste anual nas tarifas cobradas pelas concessionárias): treze anos e dez meses ou cento e sessenta e seis meses.

 Se considerado um reajuste anual nas tarifas cobradas pelas concessionárias de energia que, historicamente, é da ordem de 6% e fixando o consumo em 273,01 kWh/mês, o retorno do investimento cai para apenas oito ou nove anos (entre 96 a 108 meses).

Tabela 1 Tarifas médias de fornecimento de energia elétrica no Brasil.

Fonte: ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica (2015).

Por meio da Tabela 1, nota-se que, de 1995 para 2007, o valor cobrado pelo megawatt-hora saltou de R$ 76,26 para R$ 293,59, ou seja, o valor praticamente quadriplicou, em apenas doze anos.

 Estimativa de economia em vinte e cinco anos: da ordem de R$ 24.024,00 (vinte e quatro mil e vinte e quatro reais). Este é considerado o mínimo de retorno a se obter, pelo fato de se desconsiderar os reajustes anuais na conta de energia cobrada pela concessionária, que, se levados em conta; o usuário que utiliza 100% (cem por cento) da energia consumida em sua residência, proveniente das concessionárias, este estará pagando no vigésimo quinto ano, um valor mensal de aproximadamente R$ 764,30 (setecentos e sessenta e quatro reais e trinta centavos) por mês (fixando o consumo de energia em 273,01 kWh/mês) gerando um alto gasto, o qual o usuário com o sistema de placas fotovoltaicas não terá.

 Vida útil do sistema fotovoltaico: o sistema fotovoltaico dura em média 30 a 40 anos, sendo que, a maioria dos fabricantes, concede garantia de 25 anos ao seu produto.

Ou seja, uma residência que gera a própria energia por meio do sistema fotovoltaico, tem uma economia de no mínimo 44% em gastos a longo prazo, lembrando que, isso só será possível tendo as condições mínimas de sol para o funcionamento pleno das placas solares, uma média de cinco horas de sol por dia, porém, foi por este motivo que se adotou o sistema grid tie que, quando não é possível a geração de energia por meio dos painéis solares, é utilizada a energia fornecida pela concessionária que cobrará por essa utilização. Vale ressaltar que, se o consumidor tiver gerado mais energia do que consumiu, por meio dos painéis solares, o mesmo vende essa energia excedente para a concessionária podendo obter crédito para futuras cobranças. Os benefícios não param por aí, deve-se considerar também que a energia gerada por meio de painéis solares, além de ser viável pelo motivo econômico, é limpa e sustentável; contribuindo inclusive com o meio ambiente. Se todos, ou pelo menos boa parte da população brasileira implantasse esse tipo de sistema para a geração própria de energia, diminuir-se-ia significativamente o consumo por parte de hidroelétricas, termoelétricas ou usinas nucleares, que são formas de geração de energia que agridem consideravelmente a natureza. Tornar-se-ia desnecessária a construção de novas hidrelétricas que, sendo o tipo de geração de energia mais utilizado pelo Brasil hoje, tem como desvantagem a necessidade de desapropriação, desmatamento de grandes áreas, bem como represamento de rios que acarretam áreas de alagamento, impactando de forma significativa a fauna e a flora locais.

Conclusão

Sendo a energia elétrica considerada hoje um item indispensável na vida dos seres humanos, tem-se o dever de desenvolver, aprimorar, aperfeiçoar e encontrar formas de gerá-la sem que haja a degradação do meio ambiente e que possa ter um baixo custo a fim de que seja acessível para todos. A minigeração de energia por meio de painéis solares fotovoltaicos é o que se tem hoje de mais desenvolvido em termos de custo benefício para esta função; há que se salientar inclusive, que não há geração de poluentes ao se fazer a conversão da energia solar em elétrica; é um sistema de fácil implantação, podendo ser executado diretamente no local de consumo, eliminando custos com torres de transmissão e cabeamento para conduzir esta energia do local gerado até o local de consumo; matéria-prima em abundância no Brasil e uma fonte ilimitada que é o sol.

O estudo mostra que não só é viável, como também é compensatória e lucrativa a implantação de painéis fotovoltaicos em residências para a geração da própria energia elétrica a consumir, o que contribui não só para o bem próprio, com economia financeira, mas ainda com o meio ambiente, evitando a degradação e uso excessivo dos seus recursos, com uma forma mais limpa e menos agressiva de se gerar energia do que termoelétricas, hidroelétricas e usinas nucleares. O que falta à população é a divulgação, a facilitação do acesso a esse tipo de tecnologia, incentivo por parte dos governantes para que esse recurso possa ser adquirido por todas as classes sociais e a conscientização dos benefícios do mesmo.

Referências

AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA (Brasil). Atlas de Energia Elétrica do Brasil. 2. ed. Brasília, 2005, p. 32.

AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA (Brasil) – ANEEL. Resolução Normativa nº 482, de 17 de abril de 2012.

CARVALHO, E. F. A.; CALVETE, M. J. F. Energia Solar: Um passado, um presente… um futuro auspicioso Revista Virtual Quim. Aveiro – Portugal, v. 2, n. 3, p. 192-203.

COSTA, R. F. Chaveamento de cargas intermitentes usando sensor de corrente. 2015.74 p.Trabalho de Graduação (Engenharia Elétrica) - Universidade Estadual Paulista, Faculdade de Engenharia de Guaratinguetá.

FEDRIGO, N. S.; GONÇALVES, G.; LUCAS, F.P. Usos Finais de Energia Elétrica no setor Residencial Brasileiro. Florianópolis:Universidade Federal de Santa Catarina, 2009.

FERREIRA, R. R.; SILVA FILHO, P. C. Energia solar FV: geração de energia limpa. Natal, s.d. 19 p.

GRUPO CEEE distribuição. Valor Simplificado da Conta - Simulação. Disponível em:

<http://www.ceee.com.br/pportal/ceee/Component/Controller.aspx?CC=1248>. Acesso em: 27 de mar. de 2015 OLIVEIRA, S. H. F. Geração Distribuída de Eletricidade: Inserção de Edificações Fotovoltaicas Conectadas à Rede no Estado de São Paulo. São Paulo. 2002. 198 p.Tese (Doutorado – Programa Interunidades de Pós-Graduação em Energia da Universidade de São Paulo) EP / FEA / IEE /IF da Universidade de São Paulo.

SIMULADOR DE CUSTO DE ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA. Disponível em:

<http://www.portalsolar.com.br/calculo-solar>. Acesso em: 4 de abr. de 2015.

VALLÊRA A. Energia solar fotovoltaica. Centro De Física Da Matéria Condensada, Faculdade De Ciências Da Universidade De Lisboa, Campo Grande.