TECNOLOGIA SOLAR NO BRASIL

OS PRÓXIMOS 20 ANOS

NAUM FRAIDENRAICHGRUPO FAE - UFPE

SUMÁRIO• INTRODUÇÃO• TECNOLOGIA HELIOTÉRMICA

Coletores solares térmicos Conversão heliotermoelétrica

• TECNOLOGIA FOTOVOLTAICA• CONCLUSÕES

COLETORES SOLARES TÉRMICOS

SISTEMAS DE AQUECIMENTOSISTEMAS DE AQUECIMENTOSOLARSOLAR

TermossifãoTermossifão

Coletores Reservatório Caixa de

Alimentação

O coletor solar térmico é o equipamento mais popular da tecnologia solar.

Fornece água quente a temperaturas variáveis, no intervalo compreendido entre 40 e 60 oC, atendendo a demanda de energia térmica de residências, utilizada basicamente em cozinhas e banheiros.

No Brasil e em muitos outros países concorre com, ou substitui o chuveiro elétrico, o que lhe outorga um elevado grau de competitividade.

As primeiras iniciativas de desenvolvimento dessa tecnologia datam de 1973. Basicamente a partir da década do 80, um importante mercado de coletores solares tem se desenvolvido no Brasil, o qual pode ser ilustrado com o quadro que segue.

MERCADO DE COLETORES SOLARES TÉRMICOS

País ouregião

Ano 1999

(m2)

Vendasacumuladas

(m2)

Número deempresas

Brasil 240.000 2.037.000(desde 1983)

100(associadas 30)

Alemanha 366.000 2.070.000(desde 1975)

Europa 814.700 8.488.200

(desde 1975)

Faturamento no ano 2000: 100 milhões de reais

Estimativa das vendas nos próximos anos

Regiões selecionadas: Sudeste, Sul e Centro Oeste

Superfície equivalente de coletores solares planosNúmero de metros quadrados de coletores, necessários para fornecer essa quantidade de energia térmica

Dados utilizados: Radiação solar por região e eficiência de coletores

Consumo residencial para aquecimento de água: 26 % do Consumo residencial de energia elétrica

Projeção das vendas nos próximos 20 anos

0

20.000

40.000

60.000

80.000

100.000

120.000

1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025

Ano

Supe

rfíc

ie a

cum

ulad

a (1

000

m 2

)

Superfície equivalentede coletores solares Projeção da venda de

coletores solares

20 %

10 %

COMENTÁRIOSNo período 2001 - 2002 os coletores solares já contribuem com o 10 % do consumo de energia térmica residencial nessas regiões

Assumindo uma taxa de crescimento de 10,2 % nas vendas de coletores e ausência de interação entre ambos setores, no ano 2021 os coletores poderão estar contribuindo com 22,1 % do consumo de energia térmica residencial.

Se as vendas aumentarem a uma taxa de 20 %, no ano 2011 as contribuições serão iguais.

Na Região Nordeste do Brasil, o mercado solar térmico tem iniciado um processo de crescimento e, nos próximos anos, haverá de se expandir consideravelmente.

CONVERSÃO HELIOTERMOELÉTRICA

A tecnologia de coletores solares térmicos abre e encerra o capítulo do que existe no Brasil em termos de conversão de energia solar em energia térmica.

A situação não é muito diferente em países mais desenvolvidos.

A única e notável exceção é o sistema que utiliza concentradores de foco linear (Luz Solar Electricity Generating System - SEGS) instalado no deserto de Mojave, na Califórnia. Com uma potência total de 354 MW, produz o 90 % da energia elétrica gerada no mundo por esses meios.

A TECNOLOGIA SEGS TEM UM EXCELENTE POTENCIAL TÉCNICO E ECONOMICO

É uma tecnologia bem conhecida e testada.

Em 1913, os engenheiros Shuman e Boys, pioneiros da tecnologia solar, projetaram e construíram um sistema de bombeamento de água com concentradores cilíndricos de foco linear, localizado em Meadi, Egito. As superfícies parabólicas tinham 62 m de comprimento e o campo de coletores totalizava uma superfície de 1200 m2.

No presente o custo da energia elétrica produzida por esses sistemas encontra-se na faixa de 12 a 20 centavos de dólar por kWh, com possibilidades de redução para valores compreendidos entre 5 e 10 centavos o kWh. A qualidade do recurso solar no Brasil torna viável a implantação desses sistemas.

LOCALIDADES COM ELEVADO NÍVEL DE RADIAÇÃO SOLAR

LOCALIDADE LATITUDE HH ANUAL

(MJ/M2)

HH MÁXIMO

(MJ/M2)

HH MÍNIMO

(MJ/M2)mín,h

máx,h

HH

Dongola – Sudão 19o10' N 23,8 27,7 (Maio) 19,1 (Dez) 1,4

Albuquerque - USA 35o N 21,7 30,9 (Junho) 11,8 (Dez) 2,6

Dagget – USA 34o52' N 20,9 31,3 (Jun) 7,8 (Dez) 4,0

Floriano – PI 6o46' S 19,7 22,5 (Set) 17,0 (Fev) 1,3

Petrolina – PE 9o23' S 19,7 22,7 (Out) 16,2 (Jun) 1,4

B.J. da Lapa–BA 13o15' S 19,7 21,1 (Out) 15,9 (Jun) 1,3

CAMPO DE CONCENTRADORES DE FOCO LINEAR (2 x 80 MW), MOJAVE - CA

Em operação desde 1989, espera-se que funcionem por mais 15 anos

LAYOUT DE UMA CENTRAL SOLAR TÉRMICA COM CONCENTRADORES DE FOCO LINEAR

Campo decoletores

Turbina Gerador

Condensador

Torre deresfriamento

Aquecedor de óleo

PROPOSTA PARA O BRASIL

Diversos estudos foram realizados no passado recente, no Brasil, para a instalação de centrais heliotermoelétricas.

As diversas propostas tem considerado a Região Nordeste, e em particular o Vale do Rio São Francisco, como a escolha adequada para sua instalação.

Com a finalização da planta de Xingo, o potencial hidroelétrico da região encontra-se plenamente aproveitado (10.271 MW).

Uma aplicação sumamente interessante dessa tecnologia seria o abastecimento de energia para agricultura irrigada, ao longo do Vale do Rio São Francisco, onde existem diversos programas de desenvolvimento, públicos e privados.

VALE DO SÃO FRANCISCO

VALE DO SÃO FRANCISCO

PROPOSTA PARA O BRASILA superfície irrigável da região é igual a 1.500.000 ha.

Admitindo que a metade dessa superfície se encontra em regiões de elevado nível de radiação, requereria para a implantação de sistemas de irrigação de pivô central e de gotejamento uma potência instalada de 300 MW.

Se empreendimentos similares, do mesmo porte, fossem realizados em outras partes do pais com condições climáticas favoráveis, poderia se pensar em um total de 500 MW para as próximas décadas.

Parte substancial dos equipamentos e instalações poderia ser fabricada no país.

Sistemas híbridos, solar - biomassa são também possíveis. Seu estudo e adoção abriria possibilidades tecnológicas interessantes para o país.

TECNOLOGIA FOTOVOLTAICA

As aplicações mais importantes da tecnologia fotovoltaica no Brasil são:

Telecomunicações

Eletrificação rural

Bombeamento de água

Não constituem um mercado, no sentido estrito da palavra, já que são aplicações a cargo de, praticamente, um único comprador.

TECNOLOGIA FOTOVOLTAICA

Desde 1995 está em vigência no Brasil um programa de grande porte de caráter publico, PRODEM (Programa de Desenvolvimento de Estados e Municípios, MME).

O Programa, destinado a melhorar as condições de vida da população rural, tem instalado e está instalando milhares de equipamentos de eletrificação rural, em escolas e postos de saúde assim como sistemas comunitários de abastecimento de água.

Dada sua importância, descreveremos sucintamente o universo ao qual está destinado, as dimensões do programa e suas perspectivas de crescimento para as próximas décadas.

ELETRIFICAÇÃO FOTOVOLTAICA NA COMUNIDADE DE BOA SORTE - CORREGUINHO (MS)

Primeiro Projeto-Pólo financiando pelo Programa de Desenvolvimento Energético de Estados e Municípios - PRODEEM. O Sistema instalado, com potência total de 2,1 kWp fornece energia para iluminação, radiocomunicação , bombeamento de água e refrigeração de vacinas à comunidade de Boa Sorte.

PROPRIEDADES, POPULAÇÃO E ELETRIFICAÇÃO RURAL NO BRASIL (1991)

Propriedades rurais: 5.800.000

Propriedadesnão eletrificadas: 4.200.000

Fração: 72,4 %

Habitantes sem eletricidade: 16.800.000

Fração : 47,0 %

Habitantes: 35.800.000

SISTEMAS INSTALADOS PELO PRODEMPrimeira fase (1995): 383 sistemas de eletrificação e de

bombeamento, 187 kWp.

Segunda fase (1996): 808 sistemas, 428 kWp.

Terceira fase (1997-1998): 853 sistemas, 554 kWp

Quarta fase (em vias de implementação), prevê a instalação de 1700 sistemas com uma potência estimada de 1000 kWp.

Recentemente foram licitados 1500 sistemas de eletrificação.

Total: 5244 sistemas com uma potência estimada de 3 MW

A potência media anual instalada ao longo das diversas fases do Programa pode ser estimada em torno dos 500 kW.

CRESCIMENTO AO LONGO DAS PRÓXIMAS DECADAS

Admitindo um crescimento anual de 10 % a 20 % no número de sistemas instalados durante os próximos 20 anos arribamos a

Potência instalada: 34 MW a 115 MW,

Número de instalações: 60.000 a 200.000 escolas, postos de saúde e sistemas de abastecimento de água.

Pessoas beneficiadas: 3 a 10 milhões nas regiões rurais do Brasil, (parte substancial dos habitantes da área rural que não tem acesso à eletricidade.

Investimentos requeridos: 0,34 a 1,15 bilhões de dólares (10 US$/W).

A redução do preço dos módulos fotovoltaicos poderá ajudar a consolidar e ampliar as ações que estão sendo desenvolvidas.

Um mercado urbano que desponta é o de sistemas compartilhados, com medidores em ambos sentidos, do consumidor para a rede e vice-versa.

Trata-se de um mercado privado de caráter urbano que pode dar um impulso definitivo à tecnologia fotovoltaica.

CRESCIMENTO AO LONGO DAS PRÓXIMAS DECADAS

CONCLUSÕESExiste um mercado solar térmico muito dinâmico, com 2.000.000 m2 instalados em 1999.

No futuro poderá chegar a contribuir com uma parcela substancial da energia térmica consumida em residências (entre 22 % e 50 %), do total produzido a partir de energia elétrica e solar.

Sistemas de conversão heliotermoelétrica apresentam um excelente potencial para contribuir ao abastecimento de energia no Vale do Rio São Francisco e ajudar a resolver o permanente conflito entre o uso da água e a produção de energia.

Sistemas híbridos solar - biomassa podem ser uma oportunidade interessante para desenvolvimentos tecnológicos nacionais.

CONCLUSÕES

Pela sua importância social é previsível que o mercado de eletrificação rural, atendido basicamente com tecnologia fotovoltaica, haverá de continuar nas próximas décadas.

Investimentos da ordem de 1,15 bilhões de dólares ao longo dos próximos 20 anos permitiriam atender 200.000 escolas, postos de saúde, sistemas comunitários e sistemas de abastecimento de água com uma potência total instalada de 115 MW.

A redução do preço dos módulos fotovoltaicos poderá ajudar a consolidar e ampliar as ações que estão sendo desenvolvidas no presente.

O mercado de sistemas compartilhados, pode dar um impulso definitivo à tecnologia fotovoltaica.