Nos últimos anos têm sido cada vez mais comum a expressão de geração de energia através da captação solar, a energia fotovoltaica, mas qual o significado, a história e sua utilização no mundo e principalmente no Brasil? Confira agora um texto sucinto que abordará todos os efeitos da energia fotovoltaica.
Primeiramente, a designação fotovoltaica vem da junção das palavras foto e volt. Foto, tem um significado de luz, em grego, e volt, é a unidade de medição de energia. Proveniente de painéis solares, o efeito fotovoltaico foi descoberto em 1939, pelo físico francês Alexandre Edmond Becquerel, nascido em Paris, 1820. Becquerel começou a estudar o espectro solar, desenvolvido em três subitens: eletricidade, magnetismo e óptica. Formado na École Polytechnique, trabalhou durante alguns anos com seu pai, dedicando-se sobre a teoria da luz, quando conseguiu desenvolver o primeiro dispositivo fotovoltaico. O efeito fotovoltaico acontece quando a luz proveniente de raios do sol, incide em determinados materiais e provoca o aparecimento de uma tensão ou correntes elétricas. Por ser uma fonte de energia primária e limpa, são diversos os países que têm se voltado a estudar e aprimorar o uso de tal formato. Como sol nasce todos os dias, é uma fonte de recurso renovável. Porém, o grande problema da energia fotovoltaica está no elevado custo, uma vez que sua conversão é baixa, necessitando da utilização de alguns materiais que possam distribuir a energia em grande quantidade. Para se levar em conta, o material mais utilizado, é o silício (Si), porém, não é o mais eficiente. O arsenieto de gálio é composto pelo gálio (Ga), elemento escasso na terra. O gálio é um elemento mole e prateado, e sua aplicação é mais utilizada na construção de circuitos integrados e dispositivos optoeletrônicos, como o LED. Devido ao seu aspecto prateado, em uma tonalidade brilhante é utilizado na construção de espelhos. Com o auxílio do silício, apenas 21% da energia solar obtida pode ser transformada em energia elétrica. Outro material muito utilizado na obtenção de energia elétrica através da energia fotovoltaica é o telureto de cádmio (CdTe). Através da segmentação dos três elementos temos as chamadas células solares, nesse modo, diversas células solares unidades formam um painel solar. Nos último anos, com o avanço em várias áreas da tecnologia, os custos antes tão elevados têm alcançado números menores, mais ainda em uma patamar financeiro caro. Mesmo assim, a eficiência dos painéis tem superado as expectativas.
Para o engenheiro elétrico Leonardo Ramos Pereira, de 30 anos, formado em Engenharia Elétrica com ênfase em Energia e Automação pela Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (USP), a utilização de energia fotovoltaica tem seus pró e contras.
Essa energia tem grande possibilidade de transformar a sociedade e melhorar a relação [da energia] dela com a natureza. Porém, tudo isso depende de recursos financeiros e de vontade política. E aí é que essa transformação demora para acontecer.
Energia alternativa em relação aos cinco maiores investidores
Vários continentes têm investido cada vez mais nessa forma de energia alternativa. Para se ter uma ideia, no ano de 2012, o foco foi a energia fotovoltaica, pois teve o maior investimento financeiro, cerca de 1, 5 bilhão dólares. Segundo a Associação Européia da Industria Fotovoltaica, por ano, a geração de energia fotovoltaica no mundo poupa 53 milhões de toneladas de gás carbônico (CO2). As concentrações de polos gerados de energias fotovoltaicas estão concentradas pela ordem, na Europa, Ásia e América do Norte. A Alemanha, situada na Europa central, é o país com a maior economia européia, e o principal polo gerador de energia fotovoltaica no mundo. Os germânicos detém 44% da carga produzida na Europa, e possui 31% do mercado mundial. Na sequência aparecem os chineses, país mais populoso do globo terrestre, é o detentor do maior investimento financeiro no ano de 2012. Dos 67 bilhões de dólares investidos em energias renováveis, ou energias alternativas, a China inseriu quase 25 bilhões de dólares. No total, os chineses possuem 8% da produção mundial de energia fotovoltaica. Em terceiro lugar aparece a Itália, país localizado no centro-sul europeu, responde a 20% da carga produzida no bloco dos países de primeiro mundo. No ano de 2012, a Itália investiu um total de 14 bilhões de dólares, e como consequência segue como líder na captação de energia alternativa no quesito residencial e industrial, com 22% e 44%, respectivamente. País mais rico e poderoso do mundo, os Estados Unidos da América vem na quarta posição, apesar de ser um dos precursores no que diz respeito a energia alternativa. No mercado global, os americanos possuem 7% da carga de energia fotovoltaica. Os EUA vêm registrando queda na produção, uma vez que, em 2009, o país possuía 10%. Porém, especialista acreditam que os EUA devem ter um crescimento, pois estudam a implantação de novos parques solares. A projeção é de que chegue a 30% em meados do ano de 2016, ou seja, daqui a menos de três anos. Na quinta posição do ranking de investimentos e energia alternativa está o Japão. Com cerca de 13 bilhões investidos, os japoneses cresceram sua produção e atingiram 56% em relação a produção de anos anteriores. Em relação a carga atual de produção, os orientais chegam aos mesmo 7% dos “rivais” americanos. O Japão começou a apostar forte na energia alternativa após os desastres ocorridos em 2011, quando um terremoto, de 8,9 na escala Richter, ocasionou um tsunami que provocou ondas que atingiram a usina nuclear de Fukushima, uma ilha japonesa. Baseado nessas informações, explica-se a inoperância em construções de hidrelétricas e termoelétricas, que por mais que seja grandes fontes de produção elétrica consumem mais espaço, demandam mais tempo de construção e os gastos são há níveis elevadíssimos.
A energia solar, ou energia fotovoltaica produzida pode ser armazenada em uma, ou em um conjunto de baterias para posterior utilização. Em grande parte das aplicações, a energia fotovoltaica é utilizada em conjunto com outra fonte de energia elétrica, o que requer um sistema que utiliza a energia solar quando a luz solar for abundante. Ainda assim, quando a bateria do sistema estiver carregada e que utiliza outra fonte de abastecimento de energia é necessário recarregar a bateria ou em períodos de escassez de luz solar.
Energia solar no Brasil
No Brasil, apesar de existir um grande potencial para utilização em todo o território, mas principalmente no norte, nordeste e centro-sul, onde a incidência de raios solares é maior, temos a matéria-prima da produção, o silício, em abundância, mas o país ainda patina no quesito energia fotovoltaica. O país procura outras formas de geração de energia alternativa, ou seja, ao invés de grandes polos geradores, como Japão, Alemanha e Estados Unidos, que possuem grandes terrenos, o Brasil pensa em desenvolver a energia através de placas instaladas em telhados das próprias residências ou até mesmo no alto dos edifícios, sendo esta técnica conhecida como geração distribuída, mas ainda há poucos projetos nesse sentido. De acordo com pesquisadores da Universidade Federal de Santa Catarina, localizada no Sul do país, o alto custo e a pouca necessidade da energia fotovoltaica a faz ser pouco conhecida e seu uso doméstico ser quase desconhecido. Explica-se, a geração de energia solar consome de R$ 300 a R$ 400 por megawatt/hora, e na contramão, a obtenção de energia através da técnica eólica chega aos R$ 100, ou seja, uma economia entre R$ 200 e R$ 300. Outra situação curiosa obtida através de pesquisas é que o brasileiro utiliza pouca carga de energia. Para se ter ideia, apenas 2% da população brasileira necessitaria da obtenção de energia fotovoltaica, essa porcentagem utilizaria mais energia que a média nacional, ou seja, em quantidade que viabilizaria a instalação do sistema.
Vários estados do Brasil têm abordado o tema no ano de 2013, mas o primeiro grande passo foi dado pelo governo de Minas Gerais, em parceira com a Companhia Energética de Minas Gerais, e o Consórcio Minas Arena, responsável pelo Estádio Governador Magalhães Pinto, tradicionalmente chamado de Mineirão, inauguram em maio, um polo de energia solar para fornecimento de energia para algumas dependências do estádio. O sistema é inédito no Brasil, e recebeu o nome de Usina Solar Fotovoltaica (USF). Com o sistema totalmente implantado, a previsão é de gerar energia correspondente ao consumo de 900 casas. A implantação do projeto foi possível pela ajuda financeira disponibilizada pelo Banco de Desenvolvimento da Alemanha, que depositou o equivalente a 80% da obra. Fonte limpa de obtenção enérgica, os painéis foram instalados na cobertura do Estádio do Mineirão, em uma área total de 9,5 metros quadrados. A principal meta da instalação, que foi inciada em dezembro de 2012, foi pela Copa das Confederações, disputa em junho último, e pela Copa do Mundo, a ser disputada no próximo ano. Dois estádios serviram de inspiração, para que o Brasil corresse com a instalação das placas de captação. O Estádio de Berna, na Suíça, e Freiburg, Alemanha, inclusive, a cidade é conhecida como a capital de energia fotovoltaica no país germânico.
São Paulo, estado mais rico do Brasil, vem buscando a passos medianos a obtenção de energia alternativa, ou energia renovável. O estado vem apostado na obtenção de energia através da cana de açúcar, conhecida como biomassa, mas aposta na energia fotovoltaica e na energia eólica. O plano prevê que a participação de energia gerada a partir de fontes renováveis saltará de atuais 55,5% para 69% em 2020. Em novembro de 2012, o Estado inaugurou o primeiro de polo de obtenção de energia fotovoltaica. Com um investimento de cerca de R$ 14 bilhões, a usina foi instalada na região de Campinas. A área total compreende 13.700 metros quadrados, denominada de Usina de Tanquinhos, foi construída pela Companhia Paulista de Força e Luz (CPFL). No campo, há 4,5 mil painéis solares fotovoltaicos. Num primeiro momento a meta é abastecer 657 residências por mês, com um consumo média de 200 Kwh/mês. A construção das placas de energia fotovoltaica só foi possível após uma autorização, em 2011, da Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel). Em abril de 2013, complementando diversos estudos, o governo paulista lançou um atlas que informa os principais lugares de incidências solares, ou seja, os principais pontos para a extração de energia fotovoltaica. As principais cidades do Estado são: Engenheiro Coelho, Cosmopólis e Artur Nogueira, com potencial de 5,6 Kwh/m2, seguido por Campinas, Monte Mor, Indaiatuba, Atibaia, Valinhos e Vinhedo, com 5,4 Kwh/m2 por dia. Com esse mapa pode-se saber que a maior incidência de raios solares estão presentes nas regiões Norte e Noroeste do Estado de São Paulo.
Em outra capital, desta vez em Maceió, no Estado das Alagoas, uma determinação da Câmara Municipal dos Vereadores, obriga que os semáforos que ainda possuem energia elétrica convencional sejam alterados para consumo através de energia fotovoltaica ou energia eólica, ou seja, pelos ventos. Através do armazenamento por baterias, os semáforos devem ter seu funcionamento através de células fotovoltaicas para a absorção e conversão de raios solares. Segundo a publicação em Diário Oficial, “a administração pública “optará progressivamente, sempre que possível, por fontes de energias limpas, renováveis e seguras com especial atenção para o uso de energia solar Eólica e dos biocombustíveis”.
Outrps projetos e instalações têm sido buscadas pelo Brasil afora, principalmente em áreas mais afastadas do grandes centros como São Paulo, Belo Horizonte, Rio de Janeiro e de Maceió. Esses projetos atendem comunidades rurais isoladas da rede elétrica, fornecendo energia para os sistemas de bombeamento de água, iluminação pública, consumo de escolas, entre outros itens essenciais para a sobrevivência. Alguns dos locais atendidos são os municípios de Encruzilhada do Sul, São José do Norte e Osório, todas localizadas no Rio Grande do Sul. Existem outros projetos em andamento nos estados de Amazonas, Pará e Minas Gerais.
Com o conteúdo listado acima é possível observar que há prós e contras a obtenção da energia fotovoltaica. Como pró é possível indicar um fonte de energia limpa, com manutenção mínima. Além de países como o Brasil, com clima tropical, com forte incidência de raios solares, todo o território é vantajoso para a obtenção e distribuição de energia. Porém, falta mão de obra, o produção dos painéis é cara, uma vez que se utiliza de materiais primários e a produção das placas consume energia que, talvez não volte com a obtenção de energia fotovoltaica.