TCC sobre Energia Solar

Este trabalho proporcionará uma investigação reflexiva sobre a relevância da energia solar fotovoltaica na perspectiva atual, a fim de facilitar a compreensão de tal tema. Para entendermos as perspectivas que envolvem a energia solar nesse país, um questionamento central será respondido: como está o panorama da energia solar fotovoltaica no Brasil? Em desdobramento a essa questão, outras perguntas ajudarão a recortar melhor o tema: qual a importância da energia renovável? Qual a relação da energia solar com as outras fontes de energia? Qual a aplicabilidade da energia solar fotovoltaica? Qual é o contexto da energia solar fotovoltaica no cenário brasileiro? Especificamente, a pesquisa consiste em abordar a produção energética e as demandas da sociedade; a energia solar; e o cenário da energia solar fotovoltaica no Brasil.

De posse dessa pesquisa, foi feito um levantamento bibliográfico sobre energias renováveis, com enfoque no uso de energia solar fotovoltaica, que tem obtido destaque, não só pelas características ambientais, mas também pelo viés socioeconômico. Palavras-chave: energia fotovoltaica; energias renováveis; energia elétrica; matriz energética; combustíveis fósseis; energia solar; sistema autônomo; sistema conectado à rede. ABSTRACT Faced with the need to seek solutions that respect the environmental issues and meet the electricity demands of society, solar power has gained prominence among the renewable energies. ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 11 2. GERAÇÃO FOTOVOLTAICA 17 3. CENÁRIO DA ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA NO BRASIL 21 3. POTENCIAL SOLAR 22 3. EXPANSÃO DA ENERGIA SOLAR NO BRASIL 24 3. O setor elétrico brasileiro desempenha um papel central no desenvolvimento e na promoção de políticas e incentivos que proporcionem a redução dos impactos ambientais.

Para entendermos as perspectivas que envolvem a energia solar nesse país, um questionamento central será respondido: como está o panorama da energia solar fotovoltaica no Brasil? Em desdobramento a essa questão, outras perguntas ajudarão a recortar melhor o tema: qual a importância da energia renovável? Qual a relação da energia solar com as outras fontes de energia? Qual a aplicabilidade da energia solar fotovoltaica? Qual é o contexto da energia solar fotovoltaica no cenário brasileiro? O presente texto objetiva reunir informações relevantes para compreensão desse panorama que possam relatar aspectos que diferenciam este cenário de outros contextos internacionais. Especificando, a pesquisa consiste em abordar a produção energética e as demandas da sociedade; a energia solar; e o cenário da energia solar fotovoltaica no Brasil.

Foi realizada uma revisão descritiva de literatura especializada, com base em artigos brasileiros e internacionais referentes ao período de 2000 a 2019. Para tanto, foram utilizados livros; artigos em revistas indexadas; sites como fonte específica para informações, provenientes de entidades representantes do setor; cartilhas e manuais disponibilizados em plataformas de buscas online, tais como: Google Acadêmico, PubMed e Portal Capes. A discussão da produção energética é vista prioritária no momento (RIBEIRO, 2003). Analisando o atual cenário mundial, estima-se que a baixa nas reservas de petróleo evidencia a urgência de ajustes, no sentido de diminuição do consumo, ações mais radicais e inflexíveis, sob pena de falência do sistema econômico, social e político. A busca por alternativas que substituam essa fonte de energia, a redução de desperdícios e o estimulo à conservação desse recurso estratégico será fundamental para proporcionar sobrevida à sociedade pós-industrial (RIBEIRO, 2003).

Apesar de o carvão ter sido considerado um dos combustíveis mais consumidos, foi o petróleo o maior responsável por consolidar o modelo industrial moderno que é caracterizado pela produção em massa, com setores dinâmicos, como o automobilístico, o naval, o ferroviário, de máquinas e de equipamentos, dentre outros, o que contribuiu para avanços tecnológicos e o surgimento de indústrias satélites, que estão diretamente vinculadas às linhas de produção supracitadas (CAVALHO, 2014). O petróleo e o gás naturais, usados no desenvolvimento posterior à Revolução Industrial, mostram-se elementos fisicamente insustentáveis, fontes não renováveis. A fonte hidráulica também contribuiu para esse resultado com o progresso de 7%, a redução de geração de energia elétrica por fontes fósseis, e as baixas da demanda dessas fontes nos setores econômicos contribuíram para que o Brasil diminuísse as emissões de CO2 em 7,7%.

A supremacia da geração hidráulica esteve mais acentuada no período, resultando em 67,1% da produção (MME, 2017). O Brasil ao aprovar a resolução normativa nº 482 da Agência Nacional de Energia Elétrica – ANEEL, de 2012, definiu que a energia solar fotovoltaica é considerada uma fonte de energia elétrica relevante e incluiu à matriz energética nacional. O país também integra o grupo de nações que estimulam os diversos tipos de consumidores a gerar energia para auto abastecimento e atuar paralelamente ao sistema elétrico nacional (MME, 2016). O país dispõe de matriz energética de origem predominantemente renovável, no qual é notável a produção de energia hidráulica, que abastece cerca de 68,1% da demanda interna. Assim à tecnologia do futuro, deverá combinar as forças dos setores de energia, transporte e dados (BBC, 2019).

A questão é como possibilitar à geração de energia aumentando a produção de energia renovável? E como viabilizá-la da maneira mais eficiente? (BBC, 2019). A eficiência energética consiste em reduzir perdas e eliminar os desperdícios, diante disso na atualidade, é definido como crucial para a humanidade, pois as fontes de energia disponíveis são insustentáveis para os modelos de consumo recentes, de modo que a eficiência energética crescente, pautada em fontes energéticas ditas renováveis, pode ajudar como alívio das ações resultantes da utilização compulsiva e despreocupada, tradicionalmente adotada ao uso da energia pela sociedade desde o estabelecimento da era industrial (TSURUDA, 2017). O importante é lidar com a questão energética com celeridade, controlando as atividades humanas no mundo e prevenindo de danos maiores ao planeta e à sociedade.

Para isso é preciso trabalhar a eficiência do uso da energia, ou seja, promover a diversidade da matriz energética global (ABIKO et al. vezes a energia consumida pela população global. A estrela gera continuamente 360 sextilhões - 390×1021, de quilowatts de potência. Apesar de irradiar energia em todas as direções a Terra ainda recebe mais de 1. quatrilhões - 1,5×1018, de quilowatts-hora de potência anualmente (FREITAS et al. Quanto à radiação do Sol, que a superfície da Terra recebe, podemos subdividir em plano horizontal e inclinado. A energia solar é a alternativa renovável mais promissora para o futuro e, por esta razão tem obtido maior importância e também mais investimentos. A radiação solar gratuita fornecida pelo sol pode ser captada por placas fotovoltaicas e ser depois convertida em energia elétrica.

Esses painéis geralmente estão fixados em construções, como comerciais, indústrias, instituições públicas, residências e etc. o que proporciona impactos ambientais menores. Esse modelo de energia é uma das mais acessíveis de ser implantada em larga escala. A absorção de energia dos fótons pela célula possibilita a liberação dos elétrons que se movimentam em direção à parte inferior desta, assim geram uma corrente de elétrons, ou seja, eletricidade. Os painéis ou módulos fotovoltaicos são constituídos a partir do agrupamento das células fotovoltaicas (PINTO et al, 2015). A figura 3 demonstra como ocorre o efeito fotovoltaico: Figura 3: Efeito fotovoltaico Fonte: PINTO et al. O fluxo de energia elétrica é proporcional à intensidade de luz, ou seja, quanto maior for à incidência de luz solar, maior será o potencial de geração de eletricidade.

Para operação do sistema fotovoltaico, a condição de dia ensolarado não é determinante, pois em dias nublados é possível gerar energia elétrica. No caso do sistema isolado, a utilização da energia solar, está sujeita a demanda do usuário, uma vez que a energia gerada não corresponde à procura pontual de energia de um consumidor, tornando necessária a implantação de um sistema de armazenamento como baterias e complementariedade para geração de energia, funcionando como um sistema híbrido. Já o sistema conectado à rede, a eletricidade é direcionado para um inversor, que realiza a conversão de corrente contínua em alternada, possibilitando seu uso pelo consumidor, a demais quando a energia gerada não for consumida, ela é contabilizada por um relógio bidirecional instalado na unidade consumidora pela concessionária local (MASON; MILLER, 2016).

De modo geral verifica-se a viabilização da energia solar fotovoltaica para várias aplicações, porém para utilização doméstica, torna-se pouco atrativa do ponto vista econômico, por não conseguir concorrer com o preço da energia elétrica das distribuidoras que utilizam a rede pública para seu fornecimento. Outro aspecto que se deve abordar, se trata do custo de implantação e manutenção, pois o equipamento necessário para implantação desse sistema ainda tem alto valor monetário e por tratar-se de tecnologia importada (NASCIMENTO, 2014). Sistemas autônomos ou isolados (off- grid) Os sistemas autônomos, também chamados de isolados, não possuem ligação com a rede elétrica de distribuição. Portanto, este sistema se diferencia em relação aos sistemas conectados à rede em relação aos componentes.

Porém, esse sistema necessita de mais investimento para produzir a mesma quantidade de kWh consumida por uma residência tal qual se esta fosse produzida pelas concessionárias de energia, ou seja, seu custo também será maior que um sistema conectado à rede (BOSO, 2015). Sistemas conectados à rede (on- grid) Os sistemas conectados à rede dispensa o armazenamento de energia, pois toda a energia produzida é entregue a rede elétrica. Esses sistemas são interligados e operam como fonte complementar ao sistema elétrico ao qual estão conectados, ou seja, operam concomitantemente à rede elétrica de distribuição (CAMARA, 2011). Esta configuração é composta de arranjo conectado a inversores e estes permitem a interação com a rede de eletrificação. Quando se analisa a fatura de consumo mensal, percebe-se que não há hipótese, mesmo nos meses onde a produção de energia supera o consumo, portanto está não será gratuita, haja vista á existência da cobrança de consumo mínimo e taxa de iluminação pública pelas distribuidoras (MCKENNA et al.

GERAÇÃO FOTOVOLTAICA A geração de energia advinda de fontes renováveis tem como benefício à produção de energia sem danos significativos a natureza. Dentre essas, a geração solar fotovoltaica ganhou notoriedade nos últimos anos como uma possibilidade sustentável de atendimento à demanda de energia elétrica (ALBUQUERQUE, 2017). A regulamentação da micro e minigeração distribuída no Brasil, pela Resolução Normativa nº 482 em 2012, pela ANEEL, foi importante por garantir que os usuários do segmento de energia solar interessados em ofertar eletricidade à concessionária na qual estão conectados, estivessem autorizados para isso, desde que em conformidade com os procedimentos exigidos pelo órgão competente. Essa resolução impulsionou as iniciativas para instalação de sistemas fotovoltaicos conectados à rede no país. O excedente de um mês poderá ser usado para abatimento no consumo em outro posto tarifário, ou nas faturas posteriores.

Esses créditos tem validade por 60 meses. Havendo possibilidade de o cliente utilizar esses créditos para abatimento de fatura de energia em outra unidade, desde que estejam no mesmo local de concessão e compartilhem da mesma titularidade (MME, 2017). Esse processo tem por finalidade apenas a troca de kWh entre o consumidor que gera energia elétrica e a concessionária, não ocorrendo negociação monetária. Em 2015, a ANEEL aprovou a Resolução Normativa nº 687, que complementa à 482/2012, estipulando um limite máximo para a microgeração em 75 kW, e acima de 75kW até 5 MW para a minigeração, para todas as fontes renováveis de geração de energia. Leilões de geração centralizada No ano de 2014, realizou-se a primeira compra de energia solar de geração pública centralizada, contratou-se 890 MW, ao preço médio de R$ 215,50 (US$ 88,20, pelo câmbio do dia do leilão).

Respectivamente em 2015, ocorreram mais dois leilões, totalizando 2. MW contratados, inicialmente para suprimento em 2017 e 2018. Esses leilões são da modalidade de “energia de reserva”, e com a finalidade de fazer a promoção ao uso e o desenvolvimento da indústria solar no Brasil. Na Figura 6, a participação da energia solar fotovoltaica nos leilões (MME, 2017). A perspectiva nacional de desenvolvimento de ações visando a diversidade da matriz de geração são muito confiantes, principalmente no que se refere a energia solar no país (FREIRE, 2015). POTENCIAL SOLAR A energia solar fotovoltaica apresenta grande potencial, devido à localização geográfica do território brasileiro, situado no cinturão solar do planeta. Comparando a irradiação no Brasil, como no local que apresenta a pior irradiação no país, o Sul, tem melhores índices que o melhor local da Alemanha (também no Sul), país que apresenta o maior mercado de energia solar do mundo (FREIRE, 2015).

A Região Nordeste possui os maiores valores de irradiação solar global, com a maior média e a menor variabilidade anual entre todas as regiões do Brasil. Os valores máximos de irradiação solar no país são observados na região central da Bahia (6,5kWh/m²/dia), incluindo, parcialmente, o noroeste de Minas Gerais. A Potência Instalada Solar Centralizada, por Unidade Federativa em (MW), considera todas as fontes de micro e mini geração distribuída, o setor comercial dispõe da maior parcela em potência (37%), as residenciais a maior participação em unidades consumidoras (75%), e a industrial a maior potência média por usuário (81 kW) (MME, 2017). A Potência Instalada Micro e Mini GD, por Setor (MW), referindo-se a um indicador médio de 143 W/m², a potência instalada solar registrada em outubro de 2017, é equivalente a um quadrado de 2.

metros de lado (+40% de área de utilidades). A geração estimada é de 650 GWh (0,1% da oferta total de 2016 do Brasil) (MME, 2017). Quanto aos coletores solares para aquecimento de água, as informações indicam a existência de cerca de 13 a 14 milhões de m² instalados. A chamada Pública (CP) ANEEL – De 2014 a 2016 entraram em operação as plantas FV da CP nº 013/2011 - Projetos Estratégicos: “Arranjos Técnicos e Comerciais para Inserção da Geração Solar Fotovoltaica na Matriz Energética Brasileira” (24,6 MW contratados, ao custo de R$ 396 milhões) (MME, 2017). A isenção de IPI - De acordo com o Decreto nº 7. de 15/06/2010, são imunes à incidência do Imposto sobre Produtos Industrializados, a energia elétrica, derivados de petróleo, combustíveis e minerais (MME, 2017). A isenção de ICMS - Pelo Convênio ICMS 101/97, celebrado entre as secretarias de Fazenda de todos os estados, há isenção do imposto Sobre Circulação de Mercadorias (ICMS) para as operações com equipamentos e componentes para o aproveitamento das energias solar e eólica, válido até 31/12/2021 (MME, 2017).

O desconto na TUST/TUSD - A RN ANEEL 481/2012, aumentou para 80% o desconto tarifário de uso do sistema de transmissão/distribuição (TUST/TUSD) para empreendimentos com potência inferior a 30 MW (MME, 2017). VANTAGENS ESTRATÉGICAS E SOCIOAMBIENTAIS Como a energia solar é livre de carbono, consequentemente a mesma colaboração com a redução de emissões de CO2 no meio ambiente, através do uso da energia produzida por essa fonte (FIALHO, 2016). Já na geração solar centralizada e completar à hídrica, considera-se o conjunto como operação dos reservatórios no processo de variações do armazenamento de energia na forma de estocar água (FIALHO, 2016). Os locais que apresentam as maiores irradiações solares no Brasil, estão situados geograficamente, em áreas de menor desenvolvimento econômico, assim através do uso da terra para gerar energia solar e dos impostos arrecadados podem tornar-se ferramentas para o desenvolvimento socioeconômico local.

A partir da instalação de módulos FV de medida vertical acima de dois metros podem propiciar as condições necessárias para o cultivo de hortaliças e legumes (ECOBRASIL ENERGY, 2018). A implantação de uma planta solar apresenta baixos impactos ambientais e sociais. A geração de eletricidade oriunda das usinas hidrelétricas corresponde a mais da metade da matriz geradora de eletricidade nacional (Figura 8). Figura 8 : Composição da matriz elétrica brasileira em 2017. Fonte: Elaborada com base nos dados do Banco de Informações de Geração (BIG) da ANEEL. No que diz respeito às condicionantes inerentes à natureza intermitente da energia solar, como as alterações de luz ao longo do dia, a possível presença de condições climáticas desfavoráveis (chuva, nuvens) e a latitude do local.

As formas de armazenamento da energia solar são pouco eficientes quando comparadas, por exemplo, aos combustíveis fósseis (carvão, petróleo e gás), à energia hidrelétrica e à biomassa (CEMIG, 2012). A pesquisa apresentou informações acerca da adoção de sistemas fotovoltaicos, tais como suas características, vantagens e desvantagens, frente ao momento atual de buscas por alternativas para a diversificação da matriz energética brasileira e expansão do sistema elétrico. Abordou também a dificuldade de se implantar sistemas fotovoltaicos, que se deve ao fato de as tecnologias serem importadas, implicando em diversos outros problemas como a falta de padronização dos equipamentos e componentes para instalação, que não obedecem às certificações nacionais além dos elevados custos para aquisição destes.

Verificou-se que a implantação dessa modalidade no país ainda carece de muitas políticas voltadas para o setor solar, pois apesar do seu potencial de geração ser considerável, sua participação ainda é pouco expressiva no Brasil. Para que a utilização da energia solar possa ser considerada uma alternativa viável para diversificação da matriz energética, dentro do contexto brasileiro, é preciso intensificar as discussões acerca do tema e realizar estudos mais aprofundados sobre essa fonte de energia, bem como suas tecnologias, seus impactos e seus custos, com objetivo de viabilizar sua implantação, pois, como qualquer outra fonte de energia, a fotovoltaica apresenta benefícios e problemas e isso precisa ser abordado em diferentes esferas da sociedade. REFERÊNCIAS ABINE, A. br/informac/arquivos/profotov.

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