Embed Size (px)
Citation preview
0
UNIVERSIDADE REGIONAL DO CARIRI
PRÓ REITORIA DE PÓS-GRADUAÇÃO E PESQUISA
CURSO DE PÓS-GRADUAÇÃO LATU SENSU
ESPECIALIZAÇÃO EM GERENCIAMENTO DA CONSTRUÇÃO CIVIL
FRANCISCO EVERTON BATISTA GARCIA
ESTUDO DE CUSTO-BENEFÍCIO DE GERAÇÃO DE ENERGIA SOLAR EM
RESIDÊNCIA DE BAIXO PADRÃO: ESTUDO DE CASO
JUAZEIRO DO NORTE – CE
2017
1
FRANCISCO EVERTON BATISTA GARCIA
VIABILIDADE DA GERAÇÃO DE ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA EM
RESIDÊNCIA DE BAIXO PADRÃO: ESTUDO DE CASO
Monografia apresentada ao Curso de Especialização em Gerenciamento da Construção Civil, da Universidade Regional do Cariri – URCA, como requisito à obtenção de título de Especialista.
Orientador: Dr. Renato de Oliveira Fernandes
JUAZEIRO DO NORTE – CE
2017
2
FRANCISCO EVERTON BATISTA GARCIA
ESTUDO DE CUSTO-BENEFÍCIO DE GERAÇÃO DE ENERGIA SOLAR EM
RESIDÊNCIA DE BAIXO PADRÃO: ESTUDO DE CASO
Monografia apresentada ao Curso de Especialização em Gerenciamento da
Construção Civil, da Universidade Regional do Cariri – URCA, como requisito à
obtenção de título de Especialista.
Monografia defendida e aprovada, em (___ / ___ / 2017), pela banca examinadora:
________________________________________________ Prof. Dr. Renato de Oliveira Fernandes
Orientador/URCA
________________________________________________ Examinador 1/URCA
________________________________________________ Examinador 2/URCA
3
LISTA DE TABELAS
Tabela I – Média do consumo de energia kWh............................................... 39
Tabela II – Custos orçamentários.................................................................... 41
Tabela III - Variação tarifária entre os anos de 2010 e 2016.......................... 41
Tabela IV – Economia ao longo do tempo....................................................... 42
Tabela V – Custos orçamentários recalculados.............................................. 44
Tabela VI – Economia ao longo tempo recalculadas...................................... 44
4
LISTA DE GRÁFICOS
Gráfico 1 – Distribuição de energia no Brasil...................................................... 30
Gráfico 2 – Energia média mensal gerada pelo sistema fotovoltaico................. 40
Gráfico 3 – Economia ao longo do tempo........................................................... 45
Gráfico 4 – Fim da vida útil do sistema............................................................... 45
5
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Exemplo de junção P-N...................................................................... 20
Figura 2 – Residência com sistemas fotovoltaicos instalado.............................. 22
Figura 3 - Média anual da insolação diária no Brasil........................................... 32
Figura 4 – Localização do Município de Juazeiro do Norte................................. 36
Figura 5 – Temperatura média mensal de Juazeiro do Norte............................. 37
Figura 6 – Irradiação média mensal de Juazeiro do Norte................................. 38
6
LISTA DE SIGLAS
A Ampére
ANEEL Agencia Nacional de Energia Elétrica
a-Si:H Silício Amorfo Hidrogenado
BNDS Banco Nacional de desenvolvimento Social
CA Tensão alternada
CC Tensão contínua
Cd Cadmo
CdTe Telureto de Cádmio
CIGS-CIS Compostos relacionados ao disseleneto de cobre
CO2 Dióxido de Carbono
COELCE Companhia Energética do Ceará
CRESESB Centro de Referência em Energia Solar e Eólica Sálvio Brito
c-Si Silício Cristalino
CTA Centro Tecnológico da Aeronáutica
CuInSe2 Disseleneto de cobre (gálio)
DNE Departamento de Energia Elétrica
ELETROBÁS Centrais Elétricas Brasileiras
EPIA European Photovoltaic Industry Association
Ga Gálio
In Índio
Km² Quilômetro quadrado
kWh Kilowatts hora
kWh/m² dia Kilowatts por metro quadrado por dia
kWp Kilo-watt-pico
LFA Laboratório de Fontes Alternativas de Energia
M Metro
M² Metro quadrado
mm Milímetro
MPPT Muximum Power Point Tracking
MT Norma adotada pela Companhia de Eletricidade do Ceará
MTIC Ministério do trabalho Indústria e Comércio
MV Megavolt
7
MW Megawatts
MWh Megawats hora
MWhe-MWh Correspondente à irradiação solar recebida pelo Planeta em aproximadamente 20 minutos
PCHs Pequenas Centrais Elétricas
P- N P – Elétrons gerando carga negativa; N – elétrons tornam-se eletricamente positivo
PROINFA Programa de Incentivo as Fontes Alternativas de Energia Elétrica
RPMP Rastreamento do Ponto Máximo de Potência
Se Selênio
Se2 Índio
Sin Sistema Elétrico Interligado Nacional
Te Telúrio
Tep Luz primária do sol, que é transformada para MW, onde 1tep equivale a 4 MWhe
UFMG Universidade Federal de Minas Gerais
UFPB Universidade Federal da Paraíba
UFRS Universidade Federal do Rio Grande do Sul
UnB Universidade de Brasília
UNICAMP Universidade Estadual de Campinas
V Volt
W Watts
W/m² Wats por metro quadrado
WEC World Energy Council
WP Volt Power (Força Voltaica)
8
AGRADECIMENTOS
Agradeço primeiramente a Deus pelo dom da vida e por me dá força e
coragem para seguir em busca dos meus objetivos.
Agradeço a meus pais Edigler (in memorian) e Maria, meus irmãos, Evellyn,
Allexya, Ana Karla, Ingrid, Rayssa, Rhuan, Maria Clara, meu padrasto Elisandro,
minha Tia Josefa Irismar, meu primo Antony, e demais familiares por todo o amor,
por terem acreditado e incentivado minha capacidade de seguir adiante nos desafios
que a vida oferece.
Um agradecimento especial à minha namorada, Carol - meu grande amor -
que nunca deixou de me incentivar e apoiar. Suas palavras e amor me fizeram mais
fortes.
Agradeço à Universidade Regional do Cariri - URCA, seu corpo docente,
direção, e administração que oportunizaram a realização deste curso de
especialização.
Agradeço a meu orientador, Dr. Prof. Renato de Oliveira Fernandes, pelo
apoio, paciência e dedicação de seu valioso tempo.
9
RESUMO
A geração de energia pela conversão fotovoltaica vem se mostrando como uma das melhores alternativas que apresenta custo-benefício promissor.O Brasil se posiciona como um dos países com grande potencial na geração de energia fotovoltaica, uma vez que se apresenta como um dos maiores produtores de silício do mundo, que é uma das principais matérias-primas dos sistemas de geração de energia solar fotovoltaica, além de possuir uma incidência solar maior de que a encontrada em muitos países europeus. Nesse contexto, o principal objetivo desse trabalho foi analisar a relação custo/benefício para a instalação de sistemas fotovoltaicos para geração de energia em residências de baixo padrão no município de Juazeiro do Norte, localizado na região sul do Ceará. A metodologia utilizada nesse estudo foi dividida em duas etapas: a primeira de cunho bibliográfico através de pesquisas em livros, artigos eletrônicos e trabalhos acadêmicos, com objetivo de oferecer maior subsídio ao referido estudo. A segunda parte trata-se de estudo de campo realizada em residência de baixo padrão, no município de Juazeiro do Norte com objetivo de analisar a viabilidade de implantar os sistemas fotovoltaicos para geração de energia, principalmente, para a população de baixa renda. Os resultados mostraram que o período de retorno para o investimento se aproxima de sete anos. No entanto, considerando os avanços tecnológicos, incentivos financeiros e aumento da aquisição dos sistemas solares fotovoltaico pela população é possível que o retorno do investimento diminua consideravelmente nos próximos anos.
Palavras-chave: Avaliação Econômica. Energia Solar. Células Fotovoltaicas.
10
ABSTRACT
The generation of energy for the conversion photovoltaic is showing if as one of the alternative best than it presents cost-benefit promising Brazil it is positioned as one of the countries with great potential in the generation of energy photovoltaic, once he/she comes as one of the largest producing of silica of the world, that is one of the main raw materials of the systems of generation of energy solar photovoltaic, besides possessing a larger solar incidence than found her in many European countries. In that context, the objective principal of that work was to analyze the relationship cost/ benefits for the installation of systems photovoltaic’s for generation of energy in residences of standard bass in the municipal district of Juazeiro of the North, located in the south area of Ceará. The methodology used in that study it was divided in two stages: the first of bibliographical stamp through researches in books, electronic goods and academic works, with objective of offering larger subsidy to the referred study. The second part is treated of field study accomplished in residence of standard bass, in the municipal district of Juazeiro of the North with objective of analyzing the viability of implanting the systems photovoltaic’s for generation of energy, mainly, for the population of low income. The results showed that the return period for the investment approaches of seven years. However, considering the technological progresses, financial incentives and increase of the acquisition of the systems solar photovoltaic for the population is possible that the return of the investment decreases considerably next years. Keywords: Economical Evaluation. Solar Energy. Photovoltaic’s Cell.
11
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO................................................................................................... 12
1.1. Objetivos................................................................................................... 15
1.1.1.Objetivo Geral................................................................................... 15
1.1.2. Objetivos específicos....................................................................... 16
1.2. Justificativa................................................................................................ 16
2. REFERENCIAL TEÓRICO................................................................................. 17
2.1. Energia solar: aspectos históricos............................................................ 17
2.2. Tecnologias fotovoltaicas disponíveis....................................................... 19
2.2.1. Células fotovoltaicas........................................................................ 20
2.3. Tipos de sistemas fotovoltaicos................................................................ 22
2.3.1. Sistemas fotovoltaicos ligados à rede elétrica................................ 23
2.4. Indústria de pesquisas em células fotovoltaicas no Brasil........................ 24
2.4.1. Fontes renováveis de energia......................................................... 25
2.4.2. Energia solar.................................................................................... 26
2.4.3. Energia eólica.................................................................................. 27
2.4.4. Biomassa......................................................................................... 28
2.5. Estrutura energética do Brasil................................................................... 29
2.5.1. Radiação solar no Brasil.................................................................. 30
2.5.2. Incentivos às fontes alternativas de energia no Brasil..................... 32
2.5.3. Custo benefício da instalação de energia solar em residência de
baixo padrão..............................................................................................
33
3. METODOLOGIA.............................................................................................. 35
3.1. Área de estudo........................................................................................ 35
3.2. Caracterização do usuário...................................................................... 36
3.3. Dimensionamento do sistema fotovoltaico conectado à rede.................. 37
3.4. Temperatura e irradiação média do local de Juazeiro do Norte............... 37
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES...................................................................... 43
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS............................................................................. 48
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS................................................................. 49
12
1. INTRODUÇÃO
Os problemas ambientais presentes na atualidade são decorrentes de uma
série de fatores cujas origens remontam os meados do século XVIII, com o advento
da Revolução Industrial iniciada na Inglaterra, tomando proporções alarmantes nos
dias atuais. Aquele foi um período em que os produtos, que anteriormente eram
manufaturados, foram sendo lentamente substituídos pela produção em massa
através de máquinas industriais que substituía o trabalho manual.
Não obstante, é importante salientar que a energia utilizada para mover esses
equipamentos industriais eram o carvão mineral e o vegetal, que além de causar
graves problemas à saúde humana, contribuía para o desmatamento de florestas
para oferecer matéria prima às recém-nascidas indústrias, causando graves danos
ao meio ambiente
Por outro lado, a utilização dos recursos naturais de fontes não renováveis,
aliado ao crescimento desordenado das cidades de médio e grande porte,
especialmente das grandes metrópoles, principalmente nos países emergentes, em
consequência do aumento populacional, trouxeram grandes desafios aos
governantes do mundo inteiro, em investimentos em fontes renováveis de energia,
como também na busca de soluções que pudessem suprir as necessidades mais
urgentes da população, tais como a produção de alimentos, energia, transportes,
moradia, dentre outros, sem agressão ao meio ambiente.
Posteriormente, uma nova fonte de energia veio se juntar ao carvão mineral
para produzir energia em grande escala e oferecer maior conforto a sociedade: o
petróleo. Proveniente de substâncias fósseis, trata-se de um recurso não renovável
que leva milhões de anos para ser produzido naturalmente, e cujas reservas
mundiais atualmente encontram-se em níveis críticos de produção. Além disso,
esses recursos produzem graves danos à natureza e ao meio ambiente, e por essa
razão, pesquisas no mundo inteiro têm procurado substituí-los por fontes de energia
limpa e renováveis.
Nas últimas décadas do final do século XX, algumas catástrofes de grandes
proporções ocorreram no planeta envolvendo combustíveis fósseis e usinas
atômicas criadas para gerar energia em países que não possuem a capacidade de
produzir energia de hidrelétricas, eólicas ou de outras fontes. Assim, ocorre na
região do Alaska um grande derramamento de petróleo bruto, que vazou dos
13
tanques do petroleiro Exxon Valdez em março de 1985 causando grandes impactos
ambientais na região que perdurou por vários anos até que a natureza, lentamente,
pode recompor parte da área degradada.
Um ano mais tarde, na cidade de Chernobyl, na União Soviética, em abril de
1986, ocorreu um dos maiores desastres ambientais de que se tem notícia na
história da humanidade, desta vez, provocado pela explosão da usina atômica
localizada nas proximidades da cidade do mesmo nome, onde a população foi
obrigada a abandonar seus lares, e fugir da contaminação pela radiação provocada
pelo césio 138. Até os dias atuais muitas pessoas vão a óbito por doenças causadas
pelos resíduos resultantes do acidente.
O Japão também foi palco de um grave acidente nuclear envolvendo a usina
de Tukushima em março de 2011, provocado por um terremoto que formou uma
enorme onda gigante, conhecida como tsunami, que devastou toda a área no
entorno da usina, e a exemplo de Chertnobyl, a população teve de abandonar
também a região. A radiação nessas áreas ainda é bastante crítica, as quais vão
demorar milhares de anos para que se tornem habitáveis novamente.
Motivado pelas inúmeras catástrofes ocorridas no mundo resultantes da
produção de energia, muitas organizações e empresas de tecnologias têm
procurado desenvolver técnicas de produção de energia limpa, as quais possam
oferecer melhor qualidade de vida ao homem e ao meio ambiente, para que estes
possam viver em harmonia.
O rápido desenvolvimento tecnológico em áreas da comunicação, da
engenharia, da medicina alcançado pela sociedade contemporânea a partir dos
meados do século XX, tem revolucionado o modo de vida atual, onde a indústria de
transformação tem procurado colocar no mercado novos produtos de consumo, sem
levar em consideração a escassez de recursos naturais, modificando radicalmente o
estilo de vida da atualidade, uma vez que a realidade econômica e social é alterada
constantemente em busca de acumulação de riqueza e geração de renda.
Os resultados da emissão de gases na atmosfera resultante dos processos
industriais com o intuito de produzir cada vez mais produtos de consumo destinado à
população são responsáveis pelo efeito estufa, cuja combinação de partículas de
gás carbono suspensas na atmosfera, tem elevado a temperatura global do planeta,
diminuído a camada de ozônio que protege a Terra, e com isto, alterado muitos
ecossistemas sensíveis a esses processos.
14
Todos esses problemas vêm despertando o interesse da comunidade
científica, especialmente no que se refere às questões climáticas, e com isto,
direcionando esforços e pesquisa no que se refere a inserção de novas tecnologias
que possam promover o desenvolvimento sustentável através do uso de energia não
poluentes, fundamentando-se em três pilares essenciais: segurança energética,
equidade social e mitigação do impacto ambiental (WEC, 2013).
Nesse contexto, algumas alternativas têm direcionado pesquisadores e
indústrias de tecnologia de ponta a investirem seus esforços no uso de fontes
renováveis de energia, tais como: energia solar, eólica, biodigestores, biomassa,
como também a utilização de hidrogênio, baterias elétricas, etanol e gás natural para
automóveis em substituição dos combustíveis fósseis. Essas tecnologias estão
deixando os laboratórios de testes e ganhando cada vez mais espaço entre o
público em geral, isto porque podem suprir a crescente demanda de forma
sustentável e duradoura.
Comentando a respeito da importância da energia Zommer (2010, p. 9)
acrescenta:
Neste panorama a energia solar tem ganhado destaque nas mesas de discussões, seja por possuir uma fonte inesgotável de energia, o Sol, seja por ser uma fonte limpa, com impactos ambientais mínimos. A energia solar é gerada de forma distribuída, evitando perdas e custos com linhas de transmissão, podendo ser integrada ao projeto arquitetônico da edificação.
Mesmo em países do Hemisfério Norte, como a Alemanha, por exemplo, em
que a incidência solar durante grande parte do ano não oferece grande insolação em
todo território, mas apenas em uma pequena parte ao sul do seu território,
juntamente com alguns países Ásia, inclusive a China, tem promovido grandes
investimentos em instalações de células fotovoltaicas para a geração de energia
(EPIA, 2013).
Apesar dos investimentos na área de energia solar ainda serem tímidos em
relação a outros países, o Brasil como um dos países que mais recebem insolação
durante o ano inteiro, especialmente em áreas do semiárido do Nordeste, vem se
envolvendo aos poucos nas discussões que embasam o tema.
Procurando normatizar as regras para a produção de energia solar no país, a
Agência Nacional de Energia Elétrica – ANEEL, publicou a Resolução de Nº 482 de
abril de 2012, onde permite o acesso às redes públicas de distribuição aos micros e
15
minigeradores de eletricidades baseados em fontes renováveis, possibilitando
assim, a produção de eletricidade por empresas e residências brasileiras.
O aumento do interesse pela energia solar no Brasil, em especial no
Nordeste, motivou a elaboração do presente trabalho de pesquisa, uma vez que tem
como meta avaliar o custo-benefício da geração de energia proveniente de uma
fonte renovável, nesse caso o Sol, em residência de baixo padrão, embasado no
aumento da demanda provocada pela diminuição dos custos de instalação e
aumento do retorno de investimentos a curto e médio prazos.
Esse trabalho está estruturado da seguinte; introdução, objetivos, justificativa
e três capítulos. O primeiro trata da importância das energias ecologicamente
limpas, como que energia solar que tem papel preponderante para manutenção da
vida no Planeta, e as energias provenientes da força dos eventos (eólica) e da
biomassa (óleos vegetais, bagaço de cana) que atualmente tem sido utilizado em
larga escala para geração de energia não poluente e de baixo custo, quando
comparada com os grandes investimentos com construção de hidrelétricas.
O segundo capítulo apresenta um breve estudo sobre a dependência de
energia na sociedade contemporânea, tendo como uma das causas mais imediatas
descobrir modos adequados de fornecimento energético para o desenvolvimento de
suas nações. No entanto, a energia disponível fica dependente de outros fatores, da
matriz energética, da capacidade de geração e distribuição, os quais devem atender
as demandadas consumidoras.
O terceiro capítulo aborda as questões metodológicas, como delineamento da
pesquisa, local de estudo, os quais foram utilizados para a elaboração deste estudo.
Os resultados serão discutidos no último capítulo denominado resultados e
discussão.
1.1. Objetivos
1.1.1. Objetivos Geral
O objetivo geral deste estudo foi levantar dados técnicos e econômicos que
possam contribuir na avaliação de viabilidade econômica para a geração de energia
solar através de sistemas fotovoltaicos, especialmente na região Nordeste do Brasil
através de um estudo de caso no município de Juazeiro do Norte, Ceará.
16
1.1.2. Objetivos Específicos
Avaliar a viabilidade econômica para instalação de fonte de energia solar
acessíveis à população de baixa renda adaptando-se à realidade brasileira;
Analisar a viabilidade técnica, financeira e econômica da instalação de placas
fotovoltaicas em residências;
Enumerar a importância de instalação de energia solar em sistemas
conectados à rede da concessionária.
1.2. Justificativa
No Brasil, a utilização de sistemas de fotovoltaicos para a produção de
energia ainda se encontra em estágio inicial. Atualmente, grande parte da energia
produzida no país advém das hidrelétricas, uma vez que o potencial hídrico nacional
é favorável a esse modelo de produção energético.
No entanto, é importante ressaltar que nos períodos em que ocorrem a
diminuição da vazão de alguns rios que alimentam as hidrelétricas provocados por
longos períodos de estiagem, as usinas termoelétricas, movidas à carvão mineral
são colocadas em operação para suprir a demanda de energia à população. A
utilização desses sistemas energéticos torna-se responsáveis pelo aumento de
poluentes na atmosfera, especialmente o dióxido de carbônico (CO²), provocando
inúmeros problemas ambientais, além de aumentar os preços das tarifas de
fornecimento de energia elétrica uma vez que as usinas termoelétricas apresentam
maiores custos operacionais.
Contudo, a perspectiva para a implantação em larga escala de sistemas
fotovoltaicos para produção de energia, especialmente nas comunidades mais
pobres do Nordeste brasileiro, a exemplo de outros países, justifica estudo como
este apresentado, onde se espera que, através de parceria com instituições
financeiras federais, possam oferecer informações necessárias à difusão da energia
solar na matriz energética brasileira.
17
2. REFERENCIAL TEÓRICO
A energia solar é a mais importante fonte de vida para o Planeta, uma vez
que determina os ciclos biológicos, físicos e químicos que mantém a vida através
dos ciclos de água, oxigênio, do carbono e do clima. Além disso, a energia solar é a
origem da maioria das fontes de energias renováveis, tais como a eólica,
hidroelétrica, da biomassa e das correntes marinhas que proporcionam a vida em
todas as suas formas na Terra.
Portanto, a elaboração deste capítulo trata da importância da energia solar
para a vida como se apresenta no Planeta, como também a sua utilização para
geração de energia não poluente e de baixo custo, quando comparada com os
grandes investimentos com construção de hidrelétricas para a geração de energia
em larga escala.
2.1. Energia solar: aspectos históricos
Embora o desenvolvimento da tecnologia fotovoltaica e as primeiras
aplicações comerciais das células fotovoltaicas, em satélites artificiais, tenham
ocorrido no final da década de 50 e início da década de 60, foi somente a partir dos
meados da década de 70, com a crise do petróleo, que se passou a considerar a
utilização terrestre das células fotovoltaicas para geração de energia elétrica em
grande escala (TOLMASQUIM, 2003).
A crescente expansão do consumo de energia está intrinsecamente
relacionada ao crescimento da população, que necessita cada vez mais para
desenvolverem suas atividades, com vistas ao desenvolvimento socioeconômico e a
melhoria da qualidade de vida. No entanto, sabe-se que esse desenvolvimento traz
consequências negativas, sendo que a principal delas são os recursos utilizados
para a produção de energia. Outro impacto reflete diretamente no meio ambiente,
como também os elevados investimentos para construção de novas usinas,
pesquisa de novas fontes energéticas.
Motivado pelos problemas relacionados à geração de energia convencional
tem início quando Edmond Bequerel, ainda nos anos de 1839, observou o
surgimento de uma diferença potencial entre as extremidades de uma estrutura
18
semicondutora, quando se encontrava sobre a incidência da luz, ficando conhecido
como efeito voltaico (VALLÊRA, 2007).
Posteriormente, no ano de 1877, os americanos Adms e Day, utilizaram as
propriedades semicondutoras de selênio para construir o primeiro dispositivo sólido
de geração de energia por exposição à luz, um grande avanço em relação ao
modelo de Bequerel (CRESESB, 2006).
Décadas mais tarde, no ano de 1953, o americano Calvin Fuller funcionário
da Bell Labs, desenvolveu a primeira célula fotovoltaica, utilizando-se para isso, a
introdução de impurezas no silício, denominado de dopagem. Suas pesquisas o
levaram a desenvolver duas placas de silício dopadas com elementos de
polaridades opostas, e quando juntas, ele observou a presença de um campo
elétrico permanente entre as duas placas. Esse processo indicava que sob a
incidência de luz, surgia uma corrente elétrica entre os dois extremos da estrutura,
surgindo, dessa maneira, a primeira célula de silício.
Muito embora a descoberta de Fuller tenha apontado para resolver problemas
de energia no futuro através da incidência da luz solar nessas células, ficou evidente
que os elevados custos de produção aliada à baixa produção das células,
impossibilitavam, naquela época, o uso em escala comercial, as quais estavam
restritas ao uso de satélites artificiais, bóias de navegação e equipamentos de
comunicação localizados em locais remotos.
A partir da década de 1970, quando ocorreu um aumento considerável do
petróleo, principal fonte energética necessária à movimentação da economia global,
aliada às mudanças climáticas e ambientais provocadas pelo aumento significativo
de poluentes na atmosfera advinda de combustíveis fósseis, muitos países
desenvolvidos passaram a investirem na tecnologia fotovoltaica, procurando reduzir
drasticamente a dependência do petróleo para mover suas economias. Em menos
de uma década, os resultados dos investimentos iniciais, o custo da eletricidade
proveniente da energia solar passou de 80 $Wp para 12 $Wp em menos de dez
anos. Isto significa dizer que os resultados eram promissores e que no futuro a
energia solar poderia vir a ser a principal fonte de energia limpa e de baixo custo.
19
2.2. Tecnologias fotovoltaicas disponíveis
No que se refere a aplicações terrestres, entre os mais diversos
semicondutores utilizados na produção de células fotovoltaicas, destacam-se por
ordem de maturidade e utilização o Silício Cristalino (c-Si). O silício amorfo
hidrogenado (a-Si:H ou simplesmente a-Si); o telureto de cádmio (CdTe) e os
compostos relacionados ao disseleneto de cobre (gálio) e índio (CuInSe2 ou CIS e
Cu(InGa) Se2 ou CIGS). Neste último grupo aparecem elementos que são ou
altamente tóxicos (Cd, Se, Te), ou muito raros (Te, Se, Ga, In, Cd), ou ambos, o que
inicialmente se mostrou um obstáculo considerável ao uso mais intensivo destas
tecnologias. Com relação à toxicidade, pode-se mencionar as lâmpadas
fluorescentes que contêm mercúrio, e telas de computador que contêm chumbo,
sendo classificados da mesma maneira, devendo ser descartados de forma
apropriada, o que também deverá ocorrer com painéis solares de CdTe, CIS e CIGS
(SHAH et al., 1992).
Por sua vez, o silício é o segundo elemento mais abundante na superfície da
Terra, compondo mais de 25 % da crosta terrestre (HAMMOND, 1992) e é 100
vezes menos tóxico que qualquer um dos outros elementos citados acima (SHAH, et
al., 1992).
O c-Si é a tecnologia fotovoltaica mais tradicional e a única dentre as
mencionadas neste trabalho, e utiliza lâminas cristalinas (diâmetro ~10cm)
relativamente espessas (espessura 300-400μm), representando maior limitação em
termos de redução de custos de produção. Todas as outras tecnologias estão
baseadas em películas delgadas (filmes finos, com espessura da ordem de 1μm) de
material ativo semicondutor e é neste aspecto que reside o grande potencial de
redução de custos que estas tecnologias detêm (HAMMOND,1992).
Também são utilizados filmes finos para aplicações fotovoltaicas,
principalmente no entorno construído, que estão sendo desenvolvidos para a
geração de potência elétrica por apresentarem baixos custos de produção
decorrentes das quantidades diminutas de material envolvido, das pequenas
quantidades de energia envolvidas em sua produção, do elevado grau de
automação dos processos de produção e seu baixo custo de capital (RÜTHER &
LIVINGSTONE, 1993).
20
2.2.1. Células fotovoltaicas
O material mais comum utilizado na fabricação de células fotovoltaicas é o
silício, cuja característica principal é de possuir quatro elétrons de ligação, o que
permite a formação de redes cristalinas. Quando adicionada ao fósforo, por
exemplo, ocorre um elétron em excesso, isto porque ele possui cinco elementos de
ligação. O elétron restante, provocado pela fraca ligação ao elemento de origem, é
enviando à banda de condução, onde se pode afirmar que o fósforo é um dopante
doador de impurezas, denominado de dopante n ou impureza n (CRESESB, 2006).
Quando se introduz em uma parte átomos de boro, e em outra o fósforo,
ocorre um processo denominado junção pn. Os elétrons livres do lado n passam
para o lado p onde encontram os buracos que os capturam, fazendo com que ocorra
um acúmulo de elétrons no lado p, gerando uma carga negativa e uma redução de
elétrons do lado n, tornando-se eletricamente positivo, onde essas cargas
aprisionadas possibilitam a origem de um campo elétrico (Figura 1) (CRESESB,
2006).
Figura 1 – Exemplo de junção P-N
Fonte: Adaptado de Ribeiro (2012)
Caso possa ocorrer insciência de fótons na região onde o campo elétrico é
diferente de zero, as cargas serão aceleradas, fazendo gerar uma corrente ao longo
da junção, e consequente diferença de potencial, que é denominada Efeito
Fotoelétrico. Se as duas extremidades do silício forem conectadas por um fio,
Luz incidente
Silício tipo N Silício tipo P
- +
21
haverá dessa forma circulação de elétrons, formando a base do funcionamento das
células fotovoltaicas (CRESESB, 2006).
Um sistema fotovoltaico é composto por módulos de células fotovoltaicas,
sendo este, os menores elementos que compõem o sistema. Estas células podem
produzir eletricidade em torno de 1,5 W, correspondente a uma tensão de 0,5 V e
uma corrente de 3 A, e quando são ligadas em séries ou paralelamente, podem
alcançar potências maiores. Quando a potência é de ordem de 50 a 100 W, têm-se
os módulos fotovoltaicos; quando as potências são superiores a estes valores, têm-
se os painéis fotovoltaicos (GREEN, 1992).
Normalmente, as células são constituídas de um material semicondutor, o
silício (Si), ao qual são adicionadas substâncias, denominadas de dopantes,
podendo criar uma forma adequada ao estabelecimento do efeito fotovoltaico, isto é,
conversão direta da potência associada á radiação solar em potência elétrica.
Dependendo de seu meio de produção, as células podem ser de três tipos: Silício
monocristalino: este tipo de células pertence à primeira geração, sendo obtidas a
partir de barras cilíndricas de silício monocristalino produzidos em fornos especiais,
através do corte em forma de pastilhas quadradas finas de 0,4 a 0,5 mm de
espessura. As células fotovoltaicas formadas com esse material chegam a
apresentar uma eficiência superior a 27% (RIBEIRO, 2012).
Silício policristalino: são produzidos a partir de blocos de silício obtidos por
fusão de bocados de silício puro em moldes especiais, e nestes, o silício arrefece
lentamente, solidificando-se, ficando os átomos organizados em mais de que um
cristal, formando um a estrutura policristalina com superfície de separação entre os
cristais. Sua eficiência em conversão de luz solar em eletricidade é um pouco inferior
do que as de silício monocristalino, devido à imperfeição do cristal, em razão a seu
sistema de fabricação. A eficiência obtida é em torno de 20,4%. Além disso, o fato
de ser policristalino reduzindo o rigor de fabricação desse material é mais barato do
que os outros tipos células fotovoltaicas (RIBEIRO, 2012).
Silício amorfo: as células são obtidas por meio de deposição de camadas
muito finas de silício sobre superfícies de vidro ou metal. Sua eficiência recorde
obtida na conversão de luz solar em eletricidade é de 12,5% (DERRICK, et al.,
1993).
Células de filmes finos: geralmente fabricados de silício amorfo hidrogenado,
esses filmes são melhores aplicados quando expostos sob a luz artificial, usados
22
normalmente em produtos de baixo consumo de energia, como calculadores e
relógios. Entretanto, a flexibilidade, a beleza estética e a versatilidade desse
material têm sido amplamente utilizadas no mercado de células fotovoltaicas, cujo
emprego ocorre em projetos arquitetônicos no revestimento de fachadas e telhados.
Sua eficiência é em torno 20,3% (RIBEIRO, 2012).
2.3. Tipos de sistemas fotovoltaicos
Os sistemas fotovoltaicos apresentam duas formas distintas de geração de
energia: autônomos ou isolados (Figura 2), e os que podem conectados à rede
elétrica normal, diferenciando pela existência ou não de um acumulador de energia.
Os sistemas conectados à rede dispensam os bancos de baterias, reduzindo os
custos de instalação do sistema (DIAS, 2006).
Figura 2 – Residência com sistemas fotovoltaicos instalado
Fonte: www.energiasolar.com.br (2017)
Os sistemas fotovoltaicos autônomos, também denominados de sistemas
isolados ou off-grid, são empregados em locais onde não existe uma rede elétrica,
podendo fornecer energia elétrica em qualquer lugar onde a energia elétrica não
23
esteja disponível, suprindo a demanda de iluminação de residências dispersas, além
de outros fins como: iluminação pública, sinalização de estradas, alimentação de
sistemas de telecomunicações e carregamento de baterias de veículos elétricos
(MONTEIRO, 2005).
Comentando a respeito dos sistemas voltaicos, Villalva; Gazoli (2012, p. 32)
afirmam:
Os sistemas fotovoltaicos exigem pouca manutenção, são silenciosos, ecológicos e não precisam de abastecimento de combustível. Um sistema fotovoltaico autônomo é geralmente constituído por uma placa ou um conjunto de placas fotovoltaicas, um controlador de carga, uma bateria e, conforme a aplicação, um inversor de tensão contínua (CC) para tensão alternada (CA).
Os módulos fotovoltaicos que convertem energia solar em elétrica produzem
na forma de corrente e tensão contínuas, onde os subsistemas de condicionamento
e controle de potência podendo ser formado pelo controlador de carga, o inversor, e
o seguidor do ponto de máxima potência (MPPT), elementos encarregados de
controlar a energia enviada às cargas e ao sistema de armazenamento (VERA,
2009).
Alguns modelos de controladores ainda têm a função de maximizar a
produção de energia do painel fotovoltaico através do recurso denominado
Maximum Power Point Tracking – MPPT ou Rastreamento do Ponto de Máxima
Potência – RPMP. O inversor pode ainda alimentar lâmpadas, aparelhos
eletrodomésticos, computadores e qualquer tipo de equipamento que normalmente é
alimentado pelas redes residenciais de tensão alternada (VILLALVA; GAZOLI,
2012).
2.3.1. Sistemas fotovoltaicos ligados à rede elétrica
Os sistemas fotovoltaicos conectados á rede elétrica (on-grid) não necessitam
de acumuladores de energia, uma vez que atuam em paralelo com rede elétrica, a
qual pode ser integrada à edificação ou próximo ao ponto de consumo. O objetivo
desse processo é de reduzir ou eliminar o consumo da rede pública, ou então gerar
excedente de energia (MELO, 2010).
24
Alguma das vantagens desse tipo de sistema está na elevada produtividade,
uma vez que toda energia produzida é consumida, tanto pela rede pública ou por
outro consumidor que esteja conectado á rede. Outra vantagem é que não existe a
necessidade de baterias para o acúmulo de energia, fato este que diminui
consideravelmente tanto a aquisição como a manutenção do sistema fotovoltaico
(URBANETZ, 2010).
2.4. Indústria e pesquisas em células fotovoltaicas no Brasil
Foi a partir do ano de 1952 que teve início as pesquisas de geração de
células fotovoltaicas no Brasil, no Centro de Mecânica Aplicada, do Ministério do
Trabalho, Indústria e Comércio – MTIC. Durante a realização do X Congresso
Brasileiro de Química, Dr. Teodoro Oniga sugeriu utilizar a energia solar no país. A
partir de então, inúmeras pesquisas surgiram por grupos de pesquisadores
independentes, como também especializados no assunto em inúmeras
universidades brasileiras (SILVA, 2010).
Somente a partir do final da década de 1970, teve início a indústria motivada
pelo incremento das telecomunicações no país. A empresa Fone-Mat inicia a
produção de células fotovoltaicas importadas dos estados Unidos, chegando a
produzir componentes periféricos necessários à geração de energia solar, como
controladores de carga, solarímetros e outros dispositivos necessários ao sistema.
Seguindo a mesma tendência da Fone-Mat, posteriormente a empresa
Heliodinâmica passa a desenvolver dispositivos eletrônicos, com a produção de
coletores solares térmicos, tarugos de silício, dando início a produção de sistemas
totalmente nacional (RIBEIRO, 2012).
Com a criação da Lei da Informática em 1981, que protegia o mercado interno
de eletrônica no Brasil, a indústria de painéis fotovoltaicos, inserida na referida lei,
passou a desfrutar também dos benefícios dispostos na referida lei. Criada para
aproveitar o controle de mercado na fabricação de células fotovoltaicas, a empresa
obteve um crescimento bastante expressivo no mercado nacional. Porém, após o
término da referida lei que durou aproximadamente 10 anos, período em que a
empresa poderia ter alcançado relativa estabilidade econômica, teve que enfrentar a
concorrência com empresas multinacionais, após a abertura do mercado brasileiro,
perdendo mercado rapidamente para empresas estrangeiras.
25
Diante desse contexto, o Brasil perde espaço e investimentos ao longo de
décadas, os quais poderiam ser utilizados para promover a pesquisa, a indústria e o
desenvolvimento econômico e social em investimentos de células fotovoltaicas, e a
implantação de energia solar nas mais remotas regiões do Brasil, a custos mais
baratos e acessíveis às populações mais carentes.
2.4.1. Fontes renováveis de energia
Entende-se por energia não renováveis as que são passíveis de esgotamento
por serem utilizadas em ritmo mais veloz do que a capacidade de acumulação de
novas reservas. Portanto, são considerados os derivados de petróleo, carvão
mineral, gás natural, dentre outros, que além de não renováveis, são responsáveis
pela degradação ambiental causadas, tanto pela extração, como também por sua
utilização (REIS, et al., 2005).
As energias renováveis são as que têm um tempo maior de duração dentro da
escala de tempo da vida humana, que além de não causar danos ambientais ou aos
ecossistemas da Terra, podendo destacar a energia solar, eólica, oceânica,
geotérmica, hidrelétrica, entre outras.
A energia eólica surgiu a partir dos ventos para movimentar barcos a vela,
moinhos de vento, e transformar energia dos ventos em energia mecânica. Este tipo
de energia é na realidade uma derivação da energia solar, uma vez que a formação
dos ventos ocorre a partir do aquecimento desigual da atmosfera terrestre a partir da
luz solar, gerando assim, diferenças de pressão resultando na movimentação das
massas de ar (REIS, et al., 2005).
Os oceanos também são fontes inesgotáveis de energia, muito embora a
comunidade científica tenha pela frente o desafio de criar tecnologias para seu
aproveitamento. Assim, as marés, ondas e o gradiente térmico são fontes de energia
oferecida pelos oceanos. As marés são formadas a partir da interação da força
gravitacional entre a lua e o sol sobre os oceanos, provocando alterações em seus
níveis, podendo ser aproveitadas para geração de energia a partir da construção de
barragens com turbinas que se movimentem a partir do contato com as marés. As
ondas são formadas pela ação do vento sobre a água, e podem gerar energia
através de mecanismos que aproveitem a oscilação da superfície da água. Outra
forma de aproveitamento dos oceanos é a geração de energia pelo gradiente
26
térmico existente nos mares, pela incidência do sol na água, onde diferentes
profundidades têm temperaturas também diferentes (REIS et al., 2005).
Ainda de acordo com Reis et al., (2005, p. 23):
A energia geotérmica é o aproveitamento do calor oriundo do subsolo terrestre. [...] esse sistema necessita sempre de uma fonte de calor geotérmica e uma fonte de água, assim só é possível de ser instalada uma central geotérmica em locais específicos com estas características. A vantagem desse tipo de energia em relação às renováveis está no reduzido impacto ambiental pela pequena área afetada, e principalmente por não ser dependente das condições climáticas
No Brasil, a participação das fontes renováveis vem aumentando
gradativamente. Em 2007, 46,4% de toda energia consumida no país, foi originada
de fontes renováveis. Na energia elétrica, a energia hidráulica continua como matriz
principal, correspondente a 77% do total, e a biomassa e eólica somam 4,2% (EPE,
2008).
2.4.2. Energia solar
Formado há pelo menos 15 milhões de anos e orbitando o centro do Sistema
Solar formado por diversos planetas, o Sol, uma estrela de quinta grandeza é a fonte
primária de energia ao único planeta que possui vida animal, vegetal e mineral.
Dependentes de sua luz para alimentar todos os organismos vivos para realizar
funções vitais, o Sol oferece também fontes de energias que podem ser utilizadas no
cotidiano da vida humana, através da captação da luz através de painéis
fotovoltaicos.
Ressalta-se, no entanto, que o Sol é uma fonte de energia inesgotável,
quando se leva em consideração a escala de tempo vivida pelos seres humanos, por
exemplo, oferecendo à Terra o desafio de criar condições e tecnologias eficientes
que possa converter a radiação solar em energia favorável à melhoria de vida das
sociedades atuais e futuras, sem a dependência de combustíveis poluentes que
colocam em risco a vida dos ecossistemas terrestres.
A radiação proveniente do Sol atinge a Terra com potência em torno de 1.353
W/m², e após passar pela camada de ozônio que bloqueia uma grande parte da
emissão dos raios provenientes da estrela, e pela atmosfera, essa radiação decai
27
para 1.000 W/m², ou 1 Sol. Em termos práticos, pode-se afirmar que é possível
calcular a quantidade de energia que a Terra recebe do Sol, levando-se em
consideração que o raio terrestre é de 6.378,1 km e a radiação que atinge a seção
plana do planeta é de 1,278 x 1017 W (RÜTHER et al., 2008).
Quando se compara a energia consumida no Planeta no ano de 2007
provenientes da fonte primária, ou seja, o Sol, foi de 11.099,3 x 106 tep, que
transformada para MW, onde 1tep equivale a 4 MWhe, conclui-se que o consumo de
energia nesse ano foi 4,4397 x 1016 Whe, correspondente à irradiação solar
recebida pelo Planeta em aproximadamente 20 minutos, cujos cálculos são
elaborados a partir da seguinte equação:
4,4397 x 10 . 60
1,278 x 10 14 . 1000
= 20,84 min
16
Evidencia-se, no entanto, que essa radiação que atinge a Terra não é de
modo uniforme, devido à sua curvatura, sendo que nos países tropicais como o
Brasil, essa incidência é muito maior, o que contribui para maior aproveitamento
energético (RÜTHER et al., 2008).
2.4.3. Energia eólica
A utilização da força dos ventos pelo homem é bastante antiga. Há pelo
menos 5.000 anos que os egípcios utilizavam o vento para navegação no rio Nilo, e
no século XIV, os holandeses lideraram na Europa construção de moinhos de ventos
para moer o trigo, e o bombeamento de água para mover o trabalho mecânico nas
serrarias. No século XX, os moinhos ventos tinham como função bombear água para
geração de energia elétrica em pequenas comunidades. Nos anos de 1970, com a
crise mundial do petróleo, a geração de energia elétrica através da força dos ventos
se tornou altamente viável para muitas nações (VANNI, 2008).
A energia eólica, por ser limpa e não contaminar o meio ambiente, tem se
tornado uma das principais formas de geração de energia em larga escala,
especialmente na Europa, onde foi iniciada em países como Alemanha, Dinamarca e
Holanda, para depois, instalada nos Estados Unidos. Outros países como Espanha,
Portugal, Reino Unido e Bélgica, também tem investido nessas fornte renovável de
28
energia, além de estar presente atualmente em países da América do Sul, Ásia e
África.
A dinâmica tecnológica de produção de energia eólica no Brasil teve início no
final da década de 1970 em diversas Universidades, centros de pesquisas e
concessionárias, com uma produção científica que só se destacou ao longo dos
anos de 1980 do século XX. Diversos grupos iniciaram projetos voltados para
produção de energia eólica, com destaque para: Centro Tecnológico da Aeronáutica
- CTA, Universidade Federal de Pernambuco - UFPB, Universidade Estadual de
Campinas - UNICAMP, Universidade Federal de Minas Gerais - UFMG,
Universidade Federal do Rio Grande do Sul – UFRGS, dentre outras. Que iniciaram
medições prospectivas, e surgiram os primeiros parques eólicos no país.
Para construção de parques eólicos é necessário a utilização de alguns
equipamentos que compõem um sistema eólico autônomo para geração de energia
elétrica sendo eles: os aerogeradores; o banco de baterias que normalmente são de
chumbo-ácido de 12 V seladas e funcionam como elementos armazenadores de
energia elétrica, os controladores de carga, que são dispositivos eletrônicos que
protegem as baterias contra sobrecarga ou descarga excessiva e os inversores que
são dispositivos eletrônicos que convertem a energia elétrica em Corrente contínua -
CC e Corrente alternada – CA (VANNI,2008).
2.4.4. Biomassa
A utilização de matéria orgânica na produção de energia no Brasil é bastante
antiga, com destaque para o bagaço de cana de engenho na produção de álcool e
açúcar. Historicamente, a instalação dos engenhos no Brasil Colônia, passou por
diferentes mudanças ao longo dos séculos até os dias atuais, quando passou a se
constituir a principal atividade econômica agroindustrial do país (TOLMASQUIM,
2003).
A partir dos anos de 1970, com a crise energética mundial, no Brasil o setor
agroindustrial de açúcar e álcool passou a utilizar o bagaço de cana para
movimentar as caldeiras, substituindo pelo óleo diesel, utilizando para gerar energia
turbo geradores.
Portanto, existem atualmente três tipos de biomassa; a sólida, os
biocombustíveis gasosos e os líquidos. A sólida tem como fonte de origem os
29
produtos e os resíduos da agricultura incluindo substâncias vegetais e animais. Os
bicombustíveis gasosos são obtidos através da degradação biológica anaerobia da
matéria orgânica contida nos resíduos, tais como nos efluentes agropecuários, na
agroindústria e nos urbanos. Os biocombustíveis líquidos têm seu potencial de
utilização com origem em culturas energéticas, são obtidos através de óleos
vegetais, fermentações de hidratos de carbono e óleo in natura (MARTINS, 2004).
No sistema mais conhecido que usa a biomassa da cana de açúcar e
possuem geradores e turbinas a vapor é preciso uma tonelada de cana de açúcar
processada para gerar 14,2 kWh. Em outros casos, que utilizam a biomassa de
resíduos de lixo tais como: papéis, plásticos, vidros e metais, são necessários uma
tonelada destes resíduos para gerar entre 3,5 a 5,3 MWh. Estes processos não se
aplicam às pequenas comunidades (BLASQUE, et al., 2005).
2.5. Estrutura energética do Brasil
A matriz energética do Brasil é uma das maiores do mundo, oferecendo em
suas bacias hídricas, grande potencial de fonte de fonte renovável: a
hidroeletricidade. De posse desse potencial, 77% da energia elétrica do país provém
hidrelétricas brasileiras construídas em todas as regiões, completada com extração
de biomassa, importação e derivados fósseis, conforme demonstrado no Gráfico 1.
Porém, a diversificação da matriz energética brasileira ainda é incipiente, ou
seja, oferece pouco espaço para geração de energias alternativas como a energia
solar, e eólica.
Procurando incrementar o desenvolvimento de energias renováveis no país,
foi criado o Programa de Incentivo às Fontes Alternativas de Energia – PROINFRA,
no ano de 2002. Através da Lei de Nº 10.438 de abril de 2002, oferecem apoio a
pesquisas e desenvolvimento de fontes alternativas, garantindo a compra desse tipo
de energia por 20 anos. O principal objetivo deste programa é a implantação de
3.300 MV na rede nacional, sendo 1.100 MV eólica, além de instalação de usinas de
biomassa e de Pequenas Centrais Elétricas - PCHs (BRASIL, 2002).
30
Gráfico 1 – Distribuição de energia no Brasil
Fonte: EPE (2008)
Até o ano de 2007, 3.300 MW já haviam sido contratados pelo programa,
muito embora um crescimento maior estivesse limitado em função da baixa
capacidade da industria nacional em suprir a demanda de equipamentos de usinas
eólicas, como também pela falta de estudos ambientais necessários à instalação das
PCHs (ELETROBÁS, 2007).
2.5.1. Radiação solar no Brasil
O Brasil, localizado no hemisfério Sul, possui a maior parte de seu território
com condições atmosféricas favoráveis de nebulosidade, umidade relativa do ar,
como também a disponibilidade de radiação solar, denominada de energia total
incidente sobre a superfície terrestre. Estes fatores dependem da latitude, local e da
posição no tempo, ou seja, hora do dia ou o dia do ano, cujos fatores dependem da
inclinação do eixo imaginário em torno do qual a Terra gira em seu movimento de
rotação, e da trajetória elíptica que a Terra percorre ao redor do Sol, conhecido
como movimento de translação (CRESESB, 2000).
31
A combinação desses fatores faz com que a duração solar do dia, período de
luz solar ou de claridade, possa variar de região pra região e em determinados
períodos do ano. No entanto, é importante ressaltar que as variações são mais
intensas nas regiões polares e nos períodos de solstício.
Grande parte do território brasileiro encontra-se próximo à linha do Equador,
onde não se observam grandes variações na duração do dia solar. Porém, grande
parte da população brasileira se concentra nas regiões Sudeste e Sul, que estão
distante da linha do Equador. Por essa razão em Porto Alegre, capital mais
meridional do Brasil (cerca de 30º S) a duração do dia solar varia de 10 horas e 13
minutos a 13 horas e 47 minutos, entre 21 de junho e 22 de dezembro
respectivamente (CRESESB, 2000).
No entanto, para aproveitar o máximo a radiação solar, deve-se ajustar a
posição do coletor ou painel de acordo com a latitude local e o período do ano em
que se necessita de mais energia, onde no hemisfério Sul, um sistema de captação
solar fixo deve ser orientado para o Norte, com ângulo de inclinação similar ao da
latitude local.
Ademais, a radiação solar depende também das condições climáticas e
atmosféricas. Somente parte da radiação solar atinge a superfície terrestre, devido à
reflexão e absorção dos raios solares pela atmosfera. Mesmo assim, estima-se que
a energia solar incidente sobre a superfície terrestre seja da ordem de 10 mil vezes
o consumo energético mundial (CRESESB, 2000).
Conclui-se, portanto, que mesmo as regiões com menores índices de
radiação, apresentam grande potencial de aproveitamento energético. Atualmente,
existem pequenos núcleos que aproveitam a energia solar no Brasil, muito embora
ainda seja insignificante para o potencial energético solar existente no país. A figura
3 apresenta a distribuição média anual de energia solar diária no Brasil.
32
Figura 3 – Média anual da insolação diária no Brasil
Fonte: Adaptado do ATLAS Solarimétrico do Brasil. Recife: Ed. Universitária da UFPE (2000)
2.5.2. Incentivos às fontes alternativas de energia no Brasil
No Brasil, os incentivos para utilização de fontes alternativas de energia foram
criados pela Lei de Nº 10.438 em abril de 2002, cujo programa foi denominado
Programa de Incentivo às Fontes Alternativas de Energia Elétrica – PROINFA, que
assegurava a participação dos Estados da Federação Brasileira ao programa,
garantindo o incentivo às indústrias nacionais e a exclusão de consumidores de
baixa no rateio da compra dessa nova modalidade de energia (PROINFA, 2002).
33
Nesse projeto o Banco Nacional de Desenvolvimento Social – BNDS, recebeu
autorização para financiar projetos de geração de energia eólica (a partir dos
ventos), pequenas centrais elétricas e de biomassa através do bagaço da cana de
açúcar e do óleo de mamona.
Não obstante, ressalta-se que a energia solar não foi incluída nesse projeto
uma vez que ela é direcionada a sistemas de pequeno porte em comunidades
isoladas, e a criação do PROINFA está destinado a tecnologias mais modernas com
possibilidades de manter maiores unidades de geração de energia que podem ser
integradas ao Sistema Elétrico Interligado Nacional – SIN.
Como a energia produzida por fontes de energias alternativas é mais cara do
que as tradicionais ela não seria viável para os leilões de energia. Para tal o
governo, através da ELETROBRAS, assegura a compra da energia a ser produzida
por ela por um prazo de vinte anos, a partir da data de entrada de operação. Desta
forma, as energias de fontes alternativas se tornam economicamente viáveis no
Brasil, principalmente aquelas construídas para suprir as necessidades das
comunidades isoladas do país (ORTEGA, 2003).
2.5.3. Custo benefício da instalação de energia solar em residência de baixo padrão
Normalmente, os custos de instalação de energia solar são estimados para
um período de vida útil do sistema é em torno de 30 anos, pois esta é uma
estimativa de utilização dos painéis fotovoltaicos e demais equipamentos do
sistema. Trata-se de um sistema isolado que tem as seguintes especificações
fornecidas pelos fabricantes: cinco anos para o banco de baterias e dez anos para
controladores e de carregamento e inversores de frequência (SHAYANI, 2006).
A configuração utilizada para instalação de sistemas fotovoltaicos,
normalmente é a que apresenta melhor custo-benefício, isto é, a quantidade de
painéis é dimensionada para receber maior capacidade de energia solar e redução
de custos. Assim, os custos são estimados para geração de energia elétrica por 30
anos, em média, onde são apresentados os gastos de manutenção de cada um dos
componentes e o número de cada um deles.
De acordo com levantamentos realizados por engenheiros do Laboratório de
Fontes Alternativas de Energia – LFA do Departamento de Energia Elétrica – DNE,
da Universidade de Brasília – UNB (2006):
34
De posse do valor a ser pago durante a vida útil de um sistema, basta saber a quantidade de energia produzida por ele durante este período para que a comparação possa ser feita em relação às outras fontes alternativas. [...] Estudos indicam que o sistema fotovoltaico isolado tem uma perda de energia gerada pelo painel, devido às perdas no banco de baterias, no inversor e, principalmente, pela dificuldade de aproveitar toda a insolação disponível durante o período de recarga final das baterias do tipo chumbo-ácido.
O custo de um sistema fotovoltaico em funcionamento por 30 anos leva em
consideração, o valor inicial dos equipamentos e suas substituições até o final da
vida útil. O valor final do empreendimento conta com: uma vez o custo do painel
solar, seis vezes o custo do banco de baterias, três vezes o custo do controlador de
carga e três vezes o custo do inversor de frequência. Os valores do sistema
fotovoltaico e seus componentes utilizados neste estudo se baseia nos dados
fornecidos pela Kyocera Solar, cotados em março de 2006, em dólar, para um
sistema voltaico de 1,98 kWp. Neste caso já estão embutidos os custos de
instalação do sistema (KYOCERA SOLAR, 2017).
35
3. METODOLOGIA
O método de abordagem da pesquisa combina elementos exploratórios e
descritivos através de revisão bibliográfica e documental em livros, revistas, artigos
eletrônicos e dissertações acadêmicas que tratam do assunto, com o objetivo é
oferecer elementos necessários ao enriquecimento do tema proposto.
Numa segunda etapa, o estudo se valeu da investigação pontual através da
coleta de dados que aborda questões pertinentes a estudos que possibilitem avaliar
a relação custo benefício para instalação de energia solar (células fotovoltaicas) em
residência de baixo padrão no município de Juazeiro do Norte, Ceará, visando
oferecer maior comodidade aos moradores de baixa renda.
3.1. Área de estudo
Para conhecer a real necessidade de implantar células fotovoltaicas em
residência de baixo padrão, torna-se necessário, antes de tudo, o levantamento dos
custos operacionais, linhas de financiamento, retorno do investimento e demais
elementos necessários ao sucesso do empreendimento.
Localizada na região Sul do Estado do Ceará, encontra-se a cidade de
Juazeiro do Norte, com um a área de 248,55 km² e distante da capital Fortaleza, 526
km. Com altitude média de 377,3m, possui um clima tropical quente semiárido e
tropical quente brando, com temperaturas médias anual em torno 24 a 26 (º C), e
uma quadra invernosa entre os meses de janeiro e maio (Figura 4) (IPECE, 2014).
De acordo com Instituto de Pesquisa do Ceará – IPECE (2014), 96,1% da
população se concentra na zona urbana, que é de 249.939 habitantes, tornando-se
a quinta maior economia do Estado, ficando atrás apenas das cidades de Fortaleza,
Maracanaú, Caucaia e Sobral.
36
Figura 4 – Localização do Município de Juazeiro do Norte
Fonte: ipece (2017)
3.2. Caracterização do usuário
A instalação da unidade fotovoltaica será implantada em uma unidade
residencial de baixo padrão localizada no município de Juazeiro do Norte, Ceará. A
construção do referido projeto deu-se em alvenaria de blocos cerâmicos, pilares,
vigas e laje em concreto armado, coberta em estrutura de madeira e telhas
cerâmicas. A área escolhida para a instalação do referido sistema tem como base o
projeto arquitetônico fornecido pelo propetário do imóvel.
Nesse caso, a unidade consumidora é classificada pela Companhia de
Eletricidade como de baixa tensão de até 75 kw, segundo a norma MT 001 adotada
pela Companhia Energética do Ceará - COELCE (2008). De acordo com o levando
realizado no projeto elétrico, pode-se constatar que alimentação da rede fornecida
37
pela concessionária é monofásica. A referida residência tem uma área total
construída de 99,50 m², com 115,37 m² de cobertura disponíveis para instalação das
placas fotovoltaicas.
3.3. Dimensionamento do sistema fotovoltaico conecado à rede
A resolução de nº 482 da Agência Nacional de Energia Elétrica – ANEEL,
estabelece critérios de microgeração e minigeração de unidades consumidoras,
sendo necessário a instalação de medidor bidirecional pelo consumidor. A medição
deve ser feita sobre o valor líquido consumido pela unidade, isto é, deverá ser
cobrado o excedente de energia consumida no período. O medidor bidirecional deve
ser indicado pela concessionária, em consonância com as normas vigentes, nesse
caso, a Companhia Energética do Ceará – COELCE.
3.4. Temperatura e irradiação média do local de Juazeiro do Norte
Para um correto dimensionamento de um sistema fotovoltaico conectado à
rede elétrica, deve-se levar em conta as variações de temperatura do local de
instalação, pois estas impactam no rendimento dos módulos (Figura 5).
Considera-se também a quantidade média diária de sol que normalmente,
apresenta a variação média da temperatura do local dependendo das condições
climáticas
Figura 5 – Temperatura média mensal de Juazeiro do Norte
Fonte: Delta (2017)
38
Para o sistema fotovoltaico conectado à rede na cidade Juazeiro do Norte,
utilizou-se o índice solarimétrico de 5,43 kWh/m². dia. O tempo médio de sol pleno
considerado foi 5,43 kWh/m².dia/1kWh/m².dia, correspondente a 5,43 horas,
conforme os dados contidos na Figura 5 que foram fornecidos pela empresa Delta e
que poderá ser obtido através do link: http://cresesb.cepel.br/ (Figura 6).
Figura 6 – Irradiação média mensal de Juazeiro do Norte
Fonte: Delta (2017)
Para dimensionar os inversores é necessário observar os seguintes
parâmetros: a tensão de circuito aberto do conjunto de painéis não deve ultrapassar
a tensão máxima permitida na entrada do inversor; e o inversor especificado deve
ter uma potência igual ou superior à de pico do conjunto de módulos ligados em
série.
O orçamento dos equipamentos foi feito junto à Empresa Delta, que está
operando no mercado de células fotovoltaicas na região do Cariri e demais regiões
do Estado do Ceará, fornecendo equipamentos, mão de obra e assistência técnica à
sua clientela.
Para prever o tempo de recuperação do investimento financeiro aplicado na
instalação dos sitema fotovoltaico, a partir de economias com as contas mensais de
energia, foi obtida uma projeção tarifária fornecida pela COELCE, com valores
praticados entre os anos de 2010 a 2016. De posse desses dados foi possível
estabelecer uma média para a variação das tarifas de energia ao longo desse
39
período, média usada para estimar o tempo necessário para obteção do retorno do
investimento no sistema.
Para simplicar este estudo, levou-se em consideração apenas o mês de
janeiro, adotando-se o valor tarifário praticado nesse mês, para o restante dos
meses seguintes do ano. Com a média obtida, foi acrescentada a cada mês de
janeiro a varição tarifária, onde o valor obtido em janeiro foi multiplicado pela média
de consumo obtido anteriormente e multiplicado por doze (12), com o objetivo de
estimar custo anual com a conta de energia.
A instalção de um sistema fotovoltaico em uma residência, demanda recusos
para sua implantação. Portanto, foi avaliado o tempo necessário para recuperar o
investimento gasto no sistema de energia solar, levando-se em consideração a
economia com a conta mensal de energia.
Para obtenção dos resultados do dimensionmento do sistema e o impacto
financeiro, ou seja, o fluxo de caixa do proprietário do imóvel, foi necessário obter o
consumo de energia durante o ano de 2016, para que pudesse conhecer a média do
gasto anual, conforme descriação na Tabela 1.
Tabela 1 – Média mensal de consumo de energia (kWh)
Consumo energético em kWh (2016)
JAN 390
FEV 218
MAR 195
ABR 206
MAI 196
JUN 180
JUL 208
AGO 203
SET 197
OUT 236
NOV 217
DEZ 209
MÉDIA 221,25
Fonte: COELCE (2017)
Os resultados indicaram que o consumo médio mensal apresentado pela
família foi de 221,25 kWh, configurando-se acima da média mensal das famílias
brasileiras que é de 152,20 kWh (FEDRIGO et al., 2009)
40
A característica principal do sistema fotovoltaico conectado à rede é de
trabalhar em paralelo com a rede de eletricidade, dispensando o uso de baterias
para acumular energia interna, tornando o sistema mais viável. Para esse tipo de
sistema, a concessionária adota o medidor Polifásico Bidirecional Lands+Gyr. Nessa
residência o medidor que será instalado é monofásico.
O projeto é composto por 6 (seis) painéis fotovoltaicos de 250 Wp/cada, com
uma área ocupada de 11,78 m², e considerando temperatura, inclinação e radiação
no local, o sistema deve fornecer mês a mês, em média, a energia apresentada no
Gráfico 2:
Gráfico 2 – Energia média mensal gerada pelo sistema fotovoltaico
Fonte: Delta (2017)
Vale salientar que para o dimensionamento do sistema levou-se em
consideração que o usuário paga uma taxa de disponibilidade para utilização da
rede de distribuição da concessionária de energia COELCE. Por se tratar de uma
ligação monofásica é cobrada do usuário uma taxa mínima 30 kWh mensais. Dessa
maneira, o sistema proposto pela empresa Delta contempla o consumo excedente à
30kWh, tendo em vista um dimensionamento mais preciso conforme a necessidade
do usuário.
A Tabela 2 apresenta os custos do sistema fotovoltaico conectado à rede
elétrica:
41
Tabela 2 – Custos orçamentários
ITEM
DESCRIÇÃO DOS SERVIÇOS
QUANT
UNID
VALOR
UNIT TOTAL
1 Módulo fotovoltaico (Risen 260Wp) 6 Unid 873,00 5.241,00
2 Inversor BB Power 1,6 kW 1 Unid 3.480,00 3.480,00
3 Estrutura de suporte em Alumínio 1 Conj 866,00 866,40
4 Sistema de proteção 1 Conj 224,40 224,40
5 Cabo solar 30 m 5,04 151,20
TOTAL 9.963,00 Fonte: Delta (2017)
Referindo-se ao aumento de custos, seja de serviços ou mercadorias,
procura-se estabelecer parâmetros com o propósito de estabelecer o retorno que o
aumento de custos terá e qual o tempo de recuperação do investimento no projeto.
A Tabela 3 apresenta a variação de tarifas ocorridas entre os anos de 2010 a
2016, extraindo-se a média de variação tarifária a ser aplicada ao longo do período
considerado para obtenção do retorno do investimento disponibilizado no projeto.
Tabela 3 – Variação tarifária entre os anos de 2010 a 2016
ANO TARIFA (R$/kWh) VARIAÇÃO (R$/kWh)
2010 0,55983 0,00
2011 0,59918 0,0394
2012 0,55949 -0,0397
2013 0,43437 -0,1251
2014 0,43227 0,0021
2015 0,54051 0,1082
2016 0,68404 0,1435
MÉDIA 0,0183
Fonte: COELCE (2017)
A partir da média obtida que foi de 0,0183 R$/kWh, foi acrescentada, a cada
ano no mês de janeiro, a variação tarifária. A Tabela 4 informa os resultados da
economia ao longo do tempo.
42
Tabela 4 – Economia ao longo do tempo
ANO TARIFA (R$/kWh) CONSUMO (KwH) CUSTO ANUAL
(R$)
2017 0,70234 221,25 1.864,71
2018 0,72064 221,25 1.913,30
2019 0,73894 221,25 1.961,89
2020 0,75724 221,25 2.010,47
2021 0,77554 221,25 2.059,06
2022 0,79384 221,25 2.107,65
TOTAL 11.917,08
Fonte: elaborado pelo autor (2017)
43
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES
Este capítulo trata dos resultados obtidos sobre o custo-benefício para
instalação de energia fotovoltaica em uma residência de baixo padrão, onde será
avaliado o tempo necessário para que o proprietário do imóvel possa recuperar o
investimento gasto no projeto.
Na análise dos custos a tarifa de energia é avaliada apenas para o mês de
janeiro, não levando em consideração possíveis variações que venham ocorrer ao
longo do ano, como as que ocorreram entres os meses de janeiro a abril, motivada
pela crise hídrica, provocando aumentos tarifários nesse período. Estes aumentos
foram provocados pela falta de chuva, que com menos água nos reservatórios de
algumas hidrelétricas, principalmente nas regiões Nordeste, Sudeste e Sul do país,
as usinas térmicas foram acionadas para suprir a crise energética, encarecendo os
custos na produção de energia.
Estes aumentos refletem a crise existente no setor de produção e oferta de
energia no Brasil pelas hidrelétricas, especialmente nos períodos de seca que
periodicamente ocorrem em algumas regiões, alertando as autoridades competentes
para diversificar a matriz energética no país, como forma de diminuir a dependência
desse sistema na produção de energia.
Por essa razão, é importante enfatizar a necessidade de maiores
investimentos na produção de energia solar por diversas razões tais como:
abundância da fonte primária, menor custo de instalação, evolução tecnológica dos
equipamentos, menos tempo de retorno dos investimentos e, principalmente, pela
qualidade do meio ambiental que o sistema oferece.
Este estudo observou que houve ganhos reais na instalação do projeto,
oferecendo menor tempo de retorno do dinheiro empregado, que será recuperado
em seis anos (6), ou seja, no ano de 2022, lembrando que se a tarifa se mantiver em
proporções praticadas atualmente, o retorno será bem antes.
É importante ressaltar que este estudo não levou em consideração possíveis
aplicações financeiras, juros e demais insumos na aquisição dos equipamentos,
como também não se levou em consideração as variações de consumo de energia
ao longo do tempo, que foi estimado inicialmente em seis (6) anos, mas como a
cada cinco (5) anos o inversor será substituído, prazo estimado pelo fabricante.
Dessa maneira, será recalculado período de retorno do investimento.(Tabela 5).
44
Tabela 5 – Custos orçamentários recalculados
ITEM
DESCRIÇÃO DOS SERVIÇOS
QUANT
UNID
VALOR
UNIT TOTAL
1 Módulo fotovoltaico (Risen 260Wp) 6 Unid 873,00 5.241,00
2 Inversor BB Power 1,6 kW 2 Unid 3.480,00 6.960,00
3 Estrutura de suporte em Alumínio 1 Conj 866,00 866,40
4 Sistema de proteção 1 Conj 224,40 224,40
5 Cabo solar 30 m 5,04 151,20
TOTAL 13.443,00 Fonte: elaborado pelo autor (2017)
A substituição do inversor a cada cinco (5) anos, ocasionará um acréscimo de
R$ 3.480,00 (três mil quatrocentos e oitenta reais), além do orçamento inicial
proposto. Por isso, os cálculos de economia ao longo do tempo foram refeitos,
havendo um acréscimo de mais um ano para o retorno efetivo do investimento, o
qual será concluído no ano de 2023, conforme dados contidos na Tabela 6 e no
Gráfico 3.
Tabela 6 – Economia ao longo do tempo recalculada
ANO TARIFA (R$/kWh) CONSUMO (KwH) CUSTO ANUAL (R$)
2017 0,70234 221,25 1.864,71
2018 0,72064 221,25 1.913,30
2019 0,73894 221,25 1.961,89
2020 0,75724 221,25 2.010,47
2021 0,77554 221,25 2.059,06
2022 0,79384 221,25 2.107,65
2023 0,81214 221,25 2.156,23
TOTAL 14.073,31
Fonte: elaborado pelo autor (2017)
45
Gráfico 3 – Economia ao longo do tempo
Fonte: elaborado pelo autor (2017)
Levando-se em consideração a vida útil do sistema, que normalmente varia
entre 25 a 30 anos, após o pagamento do sistema pelo proprietário do imóvel que é
de sete anos (7) segundo análises e cálculos obtidos neste estudo, conclui-se que
após o pagamento final do sistema (payback) este terá uma economia de energia,
de no mínimo, pelos próximos dezoito anos (18) de vida útil que o sistema
fotovoltaico lhe proporcionará. Mesmo levando-se em conta a troca dos inversores a
cada cinco anos, a utilização do sistema é uma importante alternativa para geração
e distribuição de energia no Brasil.
Assim, novos elementos podem surgir nesse período, como a variação de
consumo familiar na residência em estudo. Não foi realizado estudo de impacto
ambiental, por ser uma fonte de energia não poluidora, além do aumento da oferta e
da procura para implantar novos projetos que podem criar novos postos de trabalho,
e a consequente melhoria da qualidade de vida motivados pelo aumento da oferta
de energia na região.
46
Gráfico 4 – Custos de investimento do sistema solar fotovoltaico
Fonte: elaboração própria (2017)
47
É importante ressaltar que gestores e órgãos competentes no assunto,
possam oferecer subsídios ao aumento da implantação desse sistema no Brasil,
especialmente nas regiões Norte e Nordeste, onde reside a maioria da população de
baixa renda, e com isto estimular a criação de mecanismos de incentivos que a
contemple.
Experiências em países desenvolvidos têm incentivado a produção de
energias renováveis em todas as esferas, as quais podem servir como exemplo para
o Brasil, para que em anos de escassez de energia produzidos por hidrelétricas, que
dependem exclusivamente das condições climáticas. Através da liberalização de
recursos financeiros destinados à instalação, pode ofertar maior número de sistemas
de energia solar residencial.
Os equipamentos construídos para a instalação de energia fotovoltaica
apresentam um índice bastante razoável do custo-benefício e do custo de instalação
do projeto, principalmente no que se refere à vida útil da instalação e durabilidade
dos equipamentos que varia entre vinte e cinco (25) e trinta (30) anos.
48
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Os resultados apresentados nesta pesquisa indicam que a evolução
tecnológica tem favorecido a instalação desse sistema no país, muito embora ainda
não tenha produzido os efeitos desejados. Com relação à recuperação do
investimento com o barateamento do consumo de energia em residência de baixo
padrão, foi de sete (7) anos. Mesmo assim, compensa os recursos investidos, isto
porque, o cliente terá pela frente no mínimo dezoito (18) ou mais anos de energia
sem custos ou acréscimos à sua conta de energia, desde que ele não ultrapasse os
limites dimensionados.
Outra vantagem que o sistema oferece, trata-se do excedente de energia que
ele pode disponibilizar para à concessionária, e quando houver acréscimo da
utilização de energia na sua residência, este poderá compensar o excedente que ele
anteriormente ofertou a concessionária. Além disso, os usuários não estarão sujeitos
às incertezas das oscilações de tarifas pressionado pela economia do país.
As fontes de energias renováveis podem oferecer, em um futuro próximo,
condições de suprir a demanda nas mais diversas cidades do território nacional,
especialmente no Nordeste brasileiro. A contribuição para produção de energia sem
a produção de poluentes contribui muito para a redução do aquecimento global. Em
termos de benefício econômico os habitantes destas cidades e municípios terão a
sua inclusão social, com consequente desenvolvimento da região, contribuindo
assim para o desenvolvimento socioeconômico do país.
Apesar dessa pesquisa ter constatado os ganhos financeiros que os sistemas
solares fotovoltaicos geram, para se tornar uma realidade na maioria das edificações
brasileira são necessários incentivos fiscais, através de redução de impostos nos
produtos desses sistemas e/ou através de linhas de financiamento.
49
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ANEEL. Resolução Normativa Nº 482, de 17 de abril de 2012. ANEEL. Brasília, 2012. BLASQUES, LUIS C. M.; TUPIASSÚ, ÁLVARO F.; PINHO, JOÃO T. Análise econômica de tecnologias para eletrificação de uma pequena comunidade isolada da Amazônia. Grupo de Estudo de Produção Térmica e Fontes Não Convencionais - GPT, XVIII Seminário nacional de produção e transmissão de energia elétrica, Curitiba 2005. BRASIL. Lei 10.438 de 26 de abril de 2002. Dispõe sobre a expansão da oferta de energia elétrica emergencial, recomposição tarifária extraordinária, cria o Programa de Incentivo às Fontes Alternativas de Energia Elétrica (Proinfa): Presidência da República 2002. CERVO, A. L.; BERVIAN, P. A. Metodologia Científica. 5. ed. São Paulo: Pearson Pratice Hall, 2004 COELCE. NT 001/2008 R-04. Fornecimento de Energia Elétrica em Tensão Secundária de Distribuição. Fortaleza, 2008.
CRESESB. Centro de Referência para Energia Solar e Eólica Sérgio Brito. Atlas Solarimétrico do Brasil: banco de dados solarimétricos. Recife: Ed. Universitária da UFPE, 2000.
CRESESB. Centro de Referência para Energia Solar e Eólica Sérgio Brito. Atlas Solarimétrico do Brasil: banco de dados solarimétricos. Recife: Ed. Universitária da UFPE, 2006. DERRICK, A., BARLOW, R. W., McNELIS, B. and GREGORY, J. A. Photovoltaics: a market overview. Part 1: Review of the Photovoltaic Industry. Ed James X James: England, 1993. DIAS, João Batista. Instalação fotovoltaica conectado à rede: estudo experimental para otimização do fator de dimensionamento. Porto Alegre. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica – PROMEC). Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 2006. ELETROBRAS. Regulamentação e incentivos às energias renováveis no Brasil: VI Encontro Fórum Permanente de Energias Renováveis. Brasília, DF, 2007. EPE - Balanço energético Nacional 2008: Ano base 2007. Ministério de Minas e Energia, 2008. EPIA. European Photovoltaic Industry Association. Market & Competitiviness. Disponível em: http://www.epia.org/policies/sustainable-market-development/market/. Acessado em 03 de janeiro de 2017.
50
FEDRIGO, Natália Sens.; GONÇALVES, Guilherme & LUCAS, Paulo Figueiredo. Usos finais de energia elétrica no setor residencial brasileiro. Relatório de Iniciação Científica. Universidade Federal de Santa Catarina, 2009. GREEN, M. A. Solar cells, operating principles. Technology and systems applications. Prentice-Hall Inc, 1992. HAMMOND, C. R. The elements, Handbook of chemistry and physics, Ed. D.R.Lide, CRC Press, 1992. IPECE. Perfil básico municipal: Juazeiro do Norte. Fortaleza, 2014. Kyocera Solar do Brasil. Disponível em: www.kvcerasolar.com.br. Acessado em: 12 de janeiro de 2017. Laboratório de Fontes Alternativas de Energia LFA, Departamento de Engenharia Elétrica – ENE, Universidade de Brasília - UnB. Disponível em: <www.qsep.ene.unb.br> Acessado em 08 de janeiro de 2017. LEI Nº 10.438 de 26 de abril de 2002. Dispõe sobre a expansão da oferta de energia elétrica emergencial, recomposição tarifária extraordinária, cria o Programa de Incentivo às Fontes Alternativas de Energia Elétrica – PROINFA. Brasília – DF. 2002. MARTINS, Osvaldo S. Aproveitamento da biomassa para geração de energia elétrica. I Seminário sobre utilização de energias renováveis para eletrificação rural do Norte e Nordeste do Brasil, Brasília 2004. MELO, Danilo de Freitas. Estudo de um sistema fotovoltaico integrado à construção e ligado à rede elétrica em uma edificação comercial. Florianópolis. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil – PPGEC). Universidade Federal de Santa Catarina. 2010. MONTEIRO, Luís Guilherme Oliveira. Estratégias de controle de carga e descarga em sistemas fotovoltaicos domiciliares. São Paulo. Dissertação (Mestrado – Programa Interunidades de Pós-Graduação em Energia). Instituto de Física da Universidade de São Paulo, 2005. ORTEGA, E. Engenharia Ecológica e Agricultura Sustentável. UNICAMP, Campinas, São Paulo, 2003 PROINFA. Diagnósticos e perspectivas: http://www.mme.gov.br/programs_display, 2002. REIS, L. B. D.; FADIGAS, E. A. A.; CARVALHO, C. E. Energia, Recursos Naturais e a Prática do Desenvolvimento Sustentável Ed. Manole. 2005. RIBEIRO, Uirê Guimarães Vieira. Estudo de viabilidade econômica de instalação de fontes de energia renováveis baseadas em células fotovoltaicas para uso
51
residencial. Trabalho de conclusão de Curso de Engenharia Elétrica, da Escola de Engenharia de São Carlos, da Universidade de São Paulo, 2012. RÜTHER, R. & LIVINGSTONE, J. Amorphous and Crystalline Silicon Solar Modules: Choice of Technologies. Anais of Conference Solar’93. Australian and New Zealand Solar Energy Society, Perth, Australia, 1993. RÜTHER, R.; KNOB, P. J.; JARDIM, C. D. S.; REBECHI, S. H. Potential of building integrated photovoltaic solar energy generators in assisting daytime peaking feeders in urban areas in Brazil. Energy Conversion and Management. Issue 5, v.49, p.6, 2008. SHAH, A.; MEIER, J.; TSCHARNER, R. & WYRSCH, N. Photovoltaic Power Generation. Plasma Physics & Controlled Fusion, vol. 37, 1992. SHAYANI, R. A.; OLIVEIRA, M. A. G. & CAMARGO, I. M. T. Comparação do custo entre energia solar fotovoltaica e fontes convencionais. VCBPE Congresso Brasileiro de Políticas Públicas para Energia. Maio - 02 jun., 2006, Brasília, DF. 2006. SILVA, Benedito R. da. A expansão da oferta de energia elétrica nos centro urbanos brasileiros por meio de sistemas fotovoltaicos conectados à rede. Revista Brasileira de Energia, vol. 16, p. 7-19. 2010. VANNI, Silvia Regina. Estudo de viabilidade econômica de fontes alternativas de energia em uma comunidade típica da região Nordeste do Brasil. Dissertação de Mestrado em Ciências na Área de Tecnologia Nuclear: Reatores. Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares – IPEN, São Paulo, 2008. TOLMASQUIM, Maurício, T. Fontes renováveis de energia no Brasil. Rio de Janeiro Editora Interciência, 2003. URBANETZ JÚNIOR, Jair. Sistemas fotovoltaicos conectados a redes de distribuição urbanas: sua influência na qualidade da energia elétrica e análises dos parâmetros que possam afetar a conectividade. Florianópolis. Tese (Doutorado em Engenharia Civil – PPGEC). Universidade Federal de Santa Catarina. 2010. VALLÊRA, A. M. Meio século de história fotovoltaica. Gazeta de Física. Campo Grande, v. 29, p. 10-15, fev., 2007. VERA, Luís Horácio. Análise do impacto do comportamento de baterias em sistemas fotovoltaicos autônomos. Porto Alegre. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica – PROMEC). Universidade Federal do Rio Grande do Sul.2009. VILLALVA, Marcelo Gradella. GAZOLI, Jonas Rafael. Energia Solar Fotovoltaica: Conceitos e Aplicações. São Paulo: Érica, 2012. WEC. World Energy Council. Energy efficiency Technologies: Overview Report, 2013.
52
ZOMER, Clarissa Debiazi. Megawatt Solar: Geração solar fotovoltaica integrada a uma edificação inserida em meio urbano e conectada à rede elétrica. Estudo de caso: Edifício sede da Eletrosul, Florianópolis – Santa Catarina. Florianópolis, 2010. Dissertação de Mestrado em Engenharia Civil – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil – PPGEC. Universidade Federal de Santa Catarina, 2010.
