ENERGY EFFICIENCY: REFERENCE FOR BETTER CONDUCT IN PHOTOVOLTAIC ENERGY GENERATION
REGISTRO DOI: 10.69849/revistaft/ni10202411252156
Ivan Cabral Cunha Filho1;
Maezio Pereira da Silva2
Resumo
Este artigo tem como objetivo analisar a eficiência energética como um fator fundamental para otimizar a geração de energia fotovoltaica, destacando sua relevância para um desempenho sustentável e econômico no setor energético. A partir de uma revisão bibliográfica foram abordados os conceitos de eficiência energética, os avanços tecnológicos na geração de energia solar e os impactos dessa eficiência tanto em termos de custos quanto de sustentabilidade ambiental. A eficiência energética é apresentada como um critério essencial para maximizar a produção de eletricidade a partir da energia solar, uma das fontes renováveis mais promissoras para o futuro. O estudo explora, também, a importância de práticas eficientes na operação e manutenção dos sistemas fotovoltaicos, e como as inovações tecnológicas, como módulos solares de alta eficiência contribuem para o aumento da viabilidade econômica e ambiental dessa fonte de energia. Além disso, foram discutidos os desafios e as oportunidades enfrentadas pelo Brasil no processo de implementação e expansão da energia fotovoltaica. Por fim, o trabalho visa analisar que a adoção de tecnologias mais eficientes e a melhoria contínua das práticas de gestão e operação são fundamentais para garantir uma geração de energia solar mais competitiva e sustentável.
Palavras-chave: Eficiência energética. Energia fotovoltaica. Sustentabilidade. Tecnologia solar. Geração distribuída.
INTRODUÇÃO
Gore (2010) afirma que a civilização humana e o ecossistema terrestre estão em conflito, e a crise climática é a expressão mais evidente, devastadora e alarmante desse confronto, porque, devido a longos períodos, a humanidade explorou os recursos naturais do planeta para tender às suas demandas energéticas, sem considerar significativamente os impactos que essa exploração teria sobre o meio ambiente.
O planeta segue enfrentando uma séria crise ambiental devido ao crescimento das emissões de gases de efeito estufa (GEE) provocadas pelas ações humanas. O setor de energia é responsável por uma parcela considerável das emissões globais de dióxido de carbono (CO2), especialmente em função da queima de combustíveis fósseis para a produção de eletricidade (Victor et al., 2014).
Frente ao agravamento das emissões de GEE, a crescente preocupação com o meio ambiente tem impulsionado a busca por soluções para reduzir essas emissões em nível global. O avanço de tecnologias para gerar energia a partir de fontes mais limpas tem favorecido a inclusão de fontes renováveis na matriz elétrica de vários países (Simas, 2012).
Consoante com Yergin (2014), entre as fontes renováveis, a energia solar apresenta um grande potencial para atender à crescente demanda global por eletricidade, especialmente em países que recebem altos níveis de radiação solar e de acordo com Habboush & Carpenter (2016), espera-se em 2030 um potencial mundial de energia solar com potência de 1.362 GW.
A adoção da Geração Distribuída (GD) por meio de fontes renováveis no setor elétrico brasileiro é uma estratégia eficiente para aprimorar a eficiência energética, pois reduz as perdas e os custos de energia durante a transmissão e distribuição, melhora a segurança no fornecimento e apoia o desenvolvimento sustentável (Barin et al., 2010; ANEEL, 2016).
A geração de energia elétrica tem aumentado constantemente ao longo do tempo, impulsionada pela demanda decorrente do crescimento populacional e do avanço industrial e tecnológico. Isso gerou impactos ambientais significativos, uma vez que a maior parte da matriz elétrica global é composta por fontes energéticas não renováveis, que liberam gases poluentes na atmosfera (EPE, 2024).
Uma pesquisa realizada em 2016, afirmou que no mesmo ano, no Brasil, embora a principal fonte de geração de eletricidade seja a hídrica, as atividades de produção de energia resultaram na emissão de 108 milhões de toneladas de dióxido de carbono equivalente (CO2e). Esse número tende a aumentar quando os níveis de água nos reservatórios das hidrelétricas diminuem devido a condições climáticas e hidrológicas adversas, o que torna necessário ativar as usinas termelétricas movidas a combustíveis fósseis para atender à demanda de energia, complementando as hidrelétricas (SEEG, 2018).
O panorama regional continua a fornecer dados sobre o consumo de energia elétrica e a quantidade de consumidores, possibilitando a identificação de cada Unidade Federativa. Além disso, oferece informações sobre o consumo de energia elétrica por segmento nos setores industrial e comercial, organizadas por Grandes Regiões. Os dados referentes ao consumo e ao número de consumidores de eletricidade, assim como as informações segmentadas para a indústria e o comércio, são provenientes da base de dados do sistema SIMPLES (EPE, 2024).
O gráfico da Figura 1 apresenta o aumento ou a baixa do consumo de energia elétrica no Brasil, em relação aos anos de 2022/2023, de acordo com a divisão setorial. O Poder Público apresentou um maior aumento do consumo de energia elétrica, seguido do Residencial e Comercial, respectivamente. Portanto, é essencial programar ações que diminuam o consumo nesses setores.
Figura 1. Consumo de energia elétrica por Divisão Setorial – 2022/2023
A eficiência energética aparece como uma solução para ajudar a reduzir o consumo de energia elétrica. Essa abordagem, juntamente com a geração de eletricidade a partir de fontes renováveis, como a energia eólica e solar, contribui para satisfazer a crescente demanda por energia e enfrentar os problemas ambientais associados. No entanto, as ações de eficiência frequentemente são planejadas sem levar em conta os problemas de qualidade de energia que surgem no sistema elétrico devido ao uso de equipamentos mais eficientes (Santos et al., 2006).
Assim, a adoção da eficiência energética deve assegurar a qualidade do sistema para prevenir problemas de desempenho, beneficiando, dessa forma, os consumidores.
O objetivo deste trabalho é abordar diversos aspectos da energia fotovoltaica no cenário global de geração de energia, contextualizando a posição do Brasil nesse cenário. Além disso, busca-se destacar as principais vantagens dessa tecnologia, assim como os desafios enfrentados pelo setor no país.
Objetivo Geral
– Este trabalho busca explorar como a eficiência energética pode servir como um referencial para otimizar a geração de energia fotovoltaica, promovendo uma utilização mais inteligente e responsável dos recursos, além de analisar a eficiência energética como referência fundamental para aperfeiçoar a geração de energia fotovoltaica.
Objetivos Específicos
– Identificar práticas de eficiência energética (sistema fotovoltaico);
– Verificar o conceito de energia fotovoltaica e seus parâmetros;
– Constatar políticas e incentivos à energia solar.
Justificativa
A crescente demanda por energia, associada às preocupações ambientais e à necessidade de sustentabilidade, torna a eficiência energética um tema central nas discussões contemporâneas sobre geração de energia. A energia fotovoltaica, como uma das fontes renováveis mais promissoras, desempenha um papel crucial na transição para um modelo energético mais sustentável.
A escolha do tema “Eficiência Energética como Referência para Melhor Conduta na Geração de Energia Fotovoltaica” é justificada pela urgência de se buscar soluções sustentáveis e eficientes para o setor energético, ou seja, a demanda por economia de energia nos hábitos contemporâneos da sociedade e pela busca ativa por soluções viáveis para os desafios atuais.
A questão da eficiência energética se tornou um tema significativo em diversas esferas políticas, econômicas e sociais. Isso é evidente, especialmente, pela realização de estudos independentes na área e pela recente introdução de normas técnicas relacionadas ao consumo de energia. Além disso, é claro que há um aumento nas demandas por mudanças provenientes de diferentes setores da sociedade, incluindo indústrias e a população em geral.
1 REVISÃO DA LITERATURA
Neste capítulo, são expostos os conceitos essenciais para o desenvolvimento deste trabalho, explorando a teoria relacionada às áreas que o compõem. Essas áreas focam em iniciativas que promovem melhorias tanto para o meio ambiente quanto para os consumidores, por meio da implementação de alternativas que buscam diminuir o consumo de energia elétrica, sem comprometer o desempenho dos sistemas envolvidos.
1.1 Eficiência Energética e Sustentabilidade
De acordo com Jannuzzi (2014), a eficiência energética refere-se a métodos para diminuir o consumo de energia elétrica enquanto se mantém a mesma quantidade de serviço prestado, ou seja, reduzir a energia primária utilizada sem comprometer o desempenho.
Oliveira (2011) complementa que essa abordagem inclui a minimização de perdas causadas por danos e falhas em equipamentos, bem como por desperdício e baixa qualidade da energia. O autor ainda afirma que essas ações podem ocorrer na área de gestão de energia, por meio da administração e orientação de práticas de conservação em uma instalação, do uso de equipamentos mais eficientes e da sensibilização das pessoas para evitar o desperdício de consumo.
Para implementar essas atividades, foram criados programas que abrangem desde a conscientização sobre a alteração de hábitos dos consumidores até a oferta de incentivos financeiros.
O Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica (PROCEL) visa incentivar o uso eficiente da energia e, em 2017, conseguiu uma economia aproximada de 21,2 bilhões de kWh, o que representa 4,57% do consumo total de eletricidade no país naquele ano (ELETROBRAS, 2018).
Outra abordagem de destaque é o Programa Brasileiro de Etiquetagem (PBE), que fornece informações aos consumidores sobre a eficiência energética de eletrodomésticos. Assim, os consumidores podem facilmente avaliar e escolher produtos de maneira clara. A classificação dos aparelhos é feita pelo Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia (INMETRO), utilizando a Etiqueta Nacional de Conservação de Energia (ENCE), mostrada na Figura 2.
Figura 2. Etiqueta Nacional de Conservação de Energia (ENCE)
As etiquetas passaram por uma revisão em 2022, pelo Inmetro, que introduziu diversas melhorias com o objetivo para que os consumidores tomem decisões de compra fundamentadas em informações mais precisas sobre a eficiência energética dos aparelhos, devendo, sempre que possível, optar por produtos que consumam menos energia. E, entre as melhorias implementadas nas etiquetas, destaca-se a adição de um campo para QR Code, o que demonstra a intenção do Inmetro de reavaliar seus processos e regulamentos considerando as soluções tecnológicas atualmente disponíveis no mercado (INMETRO, 2024).
O selo do Programa Nacional de Conservação da Energia Elétrica (PROCEL), que é coordenado pelo Ministério de Minas e Energia (MME) e implementado pela Empresa Brasileira de Participações em Energia Nuclear e Binacional (ENBPAR), indica aos consumidores que os produtos são eficientes e econômicos. Desde sua criação em 1985, o programa tem promovido o uso eficiente da energia elétrica e combatido o desperdício. Ao longo dos anos, as iniciativas do Procel têm contribuído para aumentar a eficiência de bens e serviços, além de desenvolver hábitos e conhecimentos sobre o consumo consciente de energia.
Com equipamentos que consomem menos energia elétrica, os consumidores garantem maior qualidade e desempenho dos produtos, além de economizarem na conta de luz. Essa é uma das ações do Ministério de Minas e Energia para promover mais sustentabilidade e economia para os brasileiros (MME, 2024).
O Ministério ainda afirma que as etiquetas identificam os produtos, classificando-os conforme sua eficiência energética. Os Selos PROCEL e CONPET, que são de natureza voluntária, destacam os itens mais eficientes dentro da categoria, geralmente os rotulados como “A” pela etiquetagem do Inmetro. Esse “sistema” de etiquetas combinado com os Selos opera de forma integrada, impulsionando o desenvolvimento tecnológico de aparelhos e equipamentos mais eficientes (MME, 2024).
Na perspectiva do contexto de sustentabilidade, pode-se observar, a dependência energética da sociedade moderna, junto com a crescente degradação ambiental que agrava a escassez de recursos, o que traz à tona, questões relacionadas à sustentabilidade energética. Bursztyn (2018) corrobora em “sustentabilidade é frequentemente definida de maneira ampla, englobando crescimento e desenvolvimento econômicos juntamente com a conservação ambiental”. Assim, o desenvolvimento sustentável deve ser encarado como uma alternativa de longo prazo, onde o uso de ecossistemas e recursos naturais atende às necessidades atuais sem prejudicar as necessidades ou opções das futuras gerações.
Figura 3. Selo e Etiqueta
De acordo com Camargo (2013), as cidades estão cada vez mais promovendo a importância da sustentabilidade. Exemplo disso, são as políticas públicas que incentivam os cidadãos a adotarem hábitos que favoreçam o meio ambiente. Em São Carlos, município do estado de São Paulo, por exemplo, no ano de 2014, teve a iniciativa de beneficiar os moradores com descontos de até 4% no IPTU, caso tenham árvores plantadas na calçada ou áreas permeáveis em seus terrenos.
Ainda, consoante com o autor, a transformação nas atitudes de indivíduos, empresas e governos em relação aos impactos negativos das ações humanas na natureza é evidente e influencia nosso cotidiano. As iniciativas nesse campo estão se tornando mais visíveis e estruturadas, trazendo melhorias significativas para a vida das pessoas. À medida que mais pesquisas são realizadas, a aceitação da necessidade de mudanças por parte de todos tende a aumentar (Camargo, 2013).
2 ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA
O uso da Energia Solar Fotovoltaica (ESFV) no Brasil pode ser classificado em dois períodos diferentes: antes e depois de 2011.
Anterior a 2011, a energia solar fotovoltaica era utilizada principalmente por meio de sistemas autônomos, voltados para a eletrificação de residências rurais, comunidades isoladas e o fornecimento de energia para equipamentos remotos. Um exemplo disso é o programa Luz para Todos, criado pelo governo federal em 2003, que utilizava a energia solar para atender às comunidades afastadas, especialmente na região amazônica (MME, 2017).
Em 2011, a Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), em parceria com as concessionárias de energia elétrica do Brasil, divulgou o estudo intitulado “Arranjos Técnicos e Comerciais para a Inserção da Geração Solar Fotovoltaica na Matriz Energética Brasileira”. O objetivo desse estudo era incentivar a implantação de usinas fotovoltaicas (UFV) experimentais conectadas ao Sistema Elétrico Nacional (SIN) (Villalva, 2015).
Em 2012, foi criado o marco regulatório para a energia solar fotovoltaica no Brasil com a publicação da Resolução Normativa nº 482/2012 da ANEEL. Essa resolução estabeleceu as condições para que a microgeração e a minigeração distribuída de energia elétrica pudessem ser conectadas aos sistemas de distribuição, possibilitando a geração de energia renovável nas casas dos brasileiros. Conforme o capítulo III da resolução, ao optar pela microgeração ou minigeração, o consumidor pode participar do sistema de compensação de energia elétrica (tarifa de net metering). Por meio desse sistema, o consumidor pode transferir o excedente de energia gerado em sua residência para a rede distribuidora local, recebendo em troca créditos que serão abatidos no consumo de energia elétrica ativa. Assim, a conta de energia elétrica ativa será calculada pela diferença entre a energia consumida e a energia injetada na rede. Caso haja crédito de energia ativa, esse valor poderá ser acumulado por até 36 meses após a data de faturamento. A Resolução Normativa nº 482/2012 também estabelecia regras para o acesso aos sistemas de distribuição, a medição de energia elétrica e as ações a serem tomadas em caso de irregularidades na unidade consumidora ou danos ao sistema elétrico (ANEEL, 2012).
Um fator climático que contribuiu significativamente para a maior aceitação da energia solar fotovoltaica foi a mudança no ciclo hidrológico do Brasil entre 2013 e 2015 (CARTA CAPITAL, 2016; Deutsche Welle, 2008). Durante esse período, o país passou por uma crise dupla (hídrica e energética), que diminuiu a geração de energia a partir de hidrelétricas e levou ao aumento do uso de usinas térmicas alimentadas por combustíveis fósseis. Isso resultou em um aumento nas tarifas de energia elétrica para os consumidores finais, fazendo com que muitos vissem na geração distribuída uma oportunidade para reduzir seus custos (Mendes, 2014).
Rella (2017) em seu estudo sobre a Energia Solar Fotovoltaica no Brasil, aponta sobre a sensibilização da sociedade sobre os problemas ambientais, que tem impulsionado a procura por alternativas de energia mais limpas e renováveis, que gerem o menor impacto possível no meio ambiente e promovam o desenvolvimento sustentável. O Brasil é abundante em recursos naturais e se destaca pela disponibilidade de energia solar, além de contar com uma força de trabalho capacitada para atuar na geração de energia solar fotovoltaica. Contudo, apesar dos esforços significativos, ainda existem barreiras que dificultam a ampla inserção da energia fotovoltaica na matriz elétrica do país.
O Estado brasileiro está em uma fase inicial no contexto internacional, já que seu papel nas políticas públicas de incentivo ou regulamentação para a inclusão dessa fonte de energia nas redes elétricas concessionárias é recente. Um exemplo disso é a Resolução Normativa 482/2012 da Aneel, que define as diretrizes para sistemas de microgeração e minigeração distribuída (Rella, 2017).
Um sistema de energia fotovoltaica, ou sistema de energia solar, é projetado para converter a radiação solar em energia elétrica. Esse tipo de sistema permite que os consumidores residenciais gerem sua própria eletricidade a partir da energia solar e, ainda, que possam enviar o excedente para a rede de distribuição local. A geração distribuída em micro e minicentrais representa uma inovação para o setor de energia no país, combinando economia financeira, consciência socioambiental e sustentabilidade (ANEEL, 2016).
O sistema de Geração Fotovoltaica é fácil de instalar e não requer grandes modificações nas residências para sua implementação. A Figura 4 mostra a configuração básica de um sistema fotovoltaico residencial.
Figura 4. Sistema de Geração Fotovoltaico Residencial
De acordo com Severino e Oliveira (2010), o efeito fotovoltaico ocorre quando a luz solar é absorvida, resultando em uma diferença de potencial no material semicondutor.
Seguindo nessa ideia, Nascimento (2004) destaca que “uma célula fotovoltaica não armazena energia elétrica; ela apenas mantém um fluxo de elétrons em um circuito elétrico enquanto a luz incide sobre ela. Esse fenômeno é conhecido como “Efeito Fotovoltaico”.
2.1 Tecnologias Fotovoltaicas
Na busca por novas tecnologias para aproveitar energias renováveis, os sistemas fotovoltaicos estão se tornando cada vez mais populares. Como resultado, novos materiais estão sendo explorados e pesquisas estão sendo conduzidas para aprimorar a tecnologia fotovoltaica (CEMIG, 2012).
O silício (Si) é o material predominante na produção de células fotovoltaicas (FV) e é o segundo elemento químico mais abundante na Terra. Ele tem sido investigado em várias formas, como cristalino, policristalino e amorfo (CEMIG, 2012).
A produção de células fotovoltaicas é baseada em três tecnologias, que são classificadas em três gerações, levando em consideração seu material e suas características.
A primeira geração de células fotovoltaicas é formada por silício cristalino (c-Si), que se divide em duas categorias: silício monocristalino (m-Si) e silício policristalino (p-Si). A segunda geração, conhecida como filmes finos, abrange três tipos: silício amorfo (a-Si), disseleneto de cobre, índio e gálio (CIGS), e telureto de cádmio (CdTe) (CEPEL & CRESESB, 2014). Por sua vez, a terceira geração inclui células que permitem uma conversão mais eficiente da luz solar em energia, superando aquelas que utilizam um único band-gap eletrônico (IEEE, 2014).
Figura 5. Diferenças das células de silício monocristalino e poli cristalino
2.1.1 Módulo fotovoltaico silício monocristalino (m-Si)
Os módulos fotovoltaicos de silício monocristalino, em sua maioria, também conhecidos como células solares, são produzidos a partir de fatias de um único cristal grande, que são imersas em silício fundido (Miranda, 2015). Neste processo, o cristal é dopado com pequenas quantidades de boro, formando um semicondutor do tipo “p”. Após o corte do cristal, impurezas do tipo “n” são adicionadas, sendo expostas a vapor de fósforo em fornos de alta temperatura, o que assegura a confiabilidade e a eficiência dos produtos (CEPEL & CRESESB, 2014; CEMIG, 2012).
2.1.2 Módulo fotovoltaico silício policristalino (p-Si)
De acordo com Ruther (2004), os módulos fotovoltaicos de silício policristalino (p-Si) possuem uma eficiência inferior à dos módulos de silício monocristalino, apesar de serem feitos do mesmo material. Isso ocorre porque, ao contrário dos módulos monocristalinos, os de p-Si são formados a partir de um processo de fusão e solidificação, o que resulta em um bloco composto por múltiplos cristais, com uma maior quantidade de defeitos. Como consequência, esses módulos apresentam um custo mais baixo em comparação com os monocristalinos.
2.1.3 Filmes finos
Vários estudos na área de energia solar têm focado no desenvolvimento de filmes finos, utilizando uma variedade de materiais semicondutores e métodos de deposição. Esses filmes podem ser compostos por camadas finas de silício ou outros materiais, aplicados sobre substratos rígidos ou flexíveis. O silício amorfo (a-Si) é um dos materiais mais investigados nesse contexto. Quando comparados com outras tecnologias fotovoltaicas, os filmes finos oferecem a vantagem de utilizarem menos recursos materiais e energia durante o processo de fabricação, o que resulta em um custo significativamente mais baixo. Além disso, a menor complexidade na produção facilita a automação dos processos, o que permite uma produção em larga escala de maneira mais eficiente (Villalva & Gazoli, 2012).
Embora apresentem essa vantagem, “eles convertem fótons em elétrons com uma eficiência inferior em comparação às células de silício monocristalino” (Gore, 2010).
2.1.4 Células orgânicas
De acordo com a Cepel & Cresesb (2014), as células fotovoltaicas orgânicas ou poliméricas são a mais nova inovação entre as tecnologias solares. Elas funcionam utilizando um semicondutor orgânico, que é responsável pela absorção de luz, além de gerar, separar e transportar cargas elétricas. Em alguns desses dispositivos, o processo de fabricação envolve a combinação de um polímero condutor com um derivado de fulereno.
As células orgânicas podem ser vistas como uma alternativa promissora para a conversão de energia solar de maneira econômica, devido ao seu potencial para produção de baixo custo (Alves, 2011).
2.2 Painel Solar Fotovoltaico
Os módulos solares, também conhecidos como painéis solares, são os elementos essenciais do sistema fotovoltaico responsável pela geração de energia. Eles consistem em um conjunto de células fotovoltaicas interconectadas, seja em série, em paralelo, ou em uma combinação das duas, conforme as tensões e correntes especificadas no projeto. O agrupamento desses módulos é conhecido como gerador fotovoltaico, que representa a primeira etapa do sistema. Essa parte é responsável por captar a radiação solar e convertê-la em energia elétrica (Pereira & Oliveira, 2011).
A figura 6 representa um diagrama elétrico de um sistema fotovoltaico.
Figura 6. Diagrama elétrico de um sistema fotovoltaico
Nos dias de hoje, existem diversos tipos de módulos solares disponíveis, que podem ser rígidos ou flexíveis, dependendo do tipo de célula utilizada em sua fabricação (Pinho & Galdino, 2014).
3. O POTENCIAL DO BRASIL NA ENERGIA FOTOVOLTAICA
De acordo com a empresa alemã German Solar Industry Association (2015), o panorama global da produção de energia por meio de módulos solares fotovoltaicos revela que, anualmente, é possível atingir uma capacidade instalada de 100 GW, além de evitar a emissão de 70 milhões de toneladas de CO2 na atmosfera. Esses dados ilustram a escala que os projetos solares fotovoltaicos podem alcançar com a tecnologia disponível atualmente.
O Brasil ainda explora de forma limitada o potencial da energia solar. A geração fotovoltaica no país é marginal quando comparada a outras fontes, como a energia eólica. Segundo a nota técnica DEA 19/14 (2015) da Empresa de Pesquisa Energética (EPE), se todo o potencial solar fosse utilizado, a produção anual de energia fotovoltaica poderia alcançar 283,5 milhões de MW.
O Brasil está entre os poucos países do mundo que recebem mais de 3000 horas de sol por ano. A região Nordeste, em particular, apresenta uma média diária de incidência solar que varia entre 4,5 a 6 kWh. Esses dados, por si só, destacam o país em termos de seu grande potencial para a energia solar. Frente a esta abundância, fica claro que o necessário é um incentivo para impulsionar o desenvolvimento do setor no país (Rella, 2017).
O Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe), vinculado ao Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações (MCTIC), lançará em julho a segunda edição do Atlas Brasileiro de Energia Solar, que traz dados sobre o potencial de geração de eletricidade a partir da energia fotovoltaica no Brasil. As informações revelam uma “enorme” capacidade de aproveitamento desse recurso, especialmente na região conhecida como Cinturão Solar, que abrange desde o Nordeste até o Pantanal, incluindo o norte de Minas Gerais, o sul da Bahia e as áreas norte e nordeste de São Paulo (INPE, 2017).
Figura 7. Atlas Brasileiro de Energia Solar
Devido à sua vasta diversidade de recursos e à sua extensa área territorial, o Brasil oferece diversas oportunidades para diversificar sua matriz energética. Isso é confirmado pela Resolução Normativa Nº 482, de 17 de abril de 2012, que regulamenta a geração de energia por meio de placas solares fotovoltaicas (ANEEL, 2012). A alta incidência de radiação solar no território brasileiro é a principal razão pela qual a tecnologia solar avança e os incentivos para sua adoção aumentam.
3.1 Incentivos
Rella (2017), relata que recentemente, várias ações governamentais têm sido implementadas para estimular a expansão do setor, e uma das mais importantes é a desoneração da conta de energia, que representa um grande avanço. Hoje, a tarifa elétrica (R$/kWh) não inclui apenas o custo da energia, mas também tributos e encargos, como PIS, COFINS e ICMS. Esses impostos fazem com que o valor final da conta de luz seja cerca de 50% superior ao custo da energia consumida. Vale ressaltar que o ICMS há isenção em alguns estados brasileiros.
O autor ainda afirma que a mudança na forma de cobrança do ICMS sobre a conta de luz é crucial para o avanço da energia solar fotovoltaica, pois, como está atualmente, o imposto diminui em cerca de 20% os benefícios para quem já opta por gerar sua própria energia. Na verdade, quem adota essa prática acaba sendo penalizado, quando deveria ser incentivado a continuar investindo na produção de energia limpa (Rella, 2017).
No final de 2015, o Ministério de Minas e Energia (MME) lançou o Programa de Desenvolvimento da Geração Distribuída de Energia Elétrica (ProGD), com o objetivo de expandir e intensificar as iniciativas para estimular a geração de energia pelos próprios consumidores, com foco nas fontes renováveis, especialmente a solar fotovoltaica (MME, 2015). E, também, os equipamentos destinados à Energia Solar Fotovoltaica (ESFV) fabricados no Brasil, como módulos fotovoltaicos (MFV), inversores, entre outros, são isentos do IPI, PIS/PASEP e COFINS (Agência Senado, 2017).
4 METODOLOGIA
O presente estudo trata-se de uma revisão integrativa da literatura, que se caracteriza por um método de pesquisa relevante para o campo da engenharia visto que possibilita a síntese e análise da temática investigada. Para demarcação dessa revisão, o trajeto metodológico obedece às seguintes fases: identificação do tema, estabelecimento de critérios de inclusão e exclusão, apresentação dos objetivos e a revisão bibliográfica.
Os critérios de inclusão para o estudo restringem-se em artigos publicados entre 20042024, com estudos que respondem à questão norteadora, no idioma português e inglês, e que estejam disponíveis eletronicamente. Acerca dos critérios de exclusão definiram-se estudos observacionais, analíticos e estudos comparativos. Pontua-se que artigos encontrados em mais de uma base de dados foram contabilizados apenas uma vez.
A busca foi realizada na base de dados do Scielo. Os descritores utilizados foram: energia fotovoltaica; sustentabilidade; energia solar; fontes de energia renováveis e eficiência energética. A seleção ocorreu por meio de leitura de títulos, resumos e leitura íntegra dos textos, como forma de seleção de acordo com os critérios de inclusão e exclusão.
Quadro 1 – Checklist do Método PRISMA
5 RESULTADOS E DISCUSSÕES
Para a confecção dessa Revisão Integrativa foram escolhidos 5 artigos que atenderam aos critérios de inclusão. O quadro 2 apresenta os resultados encontrados, sua organização se dá por ano de publicação, título, autores, objetivo e conclusão.
Quadro 2 – Caracterização dos estudos
Barin, et al (2010) destaca a Geração Distribuída (GD) como uma estratégia eficiente para melhorar a eficiência energética no Brasil, reduzindo perdas, custos e melhorando a segurança no fornecimento de energia. A GD, especialmente por meio de fontes renováveis, pode reduzir significativamente as perdas no processo de transmissão e distribuição de energia elétrica, já que a geração ocorre mais próxima do consumidor, evitando longos trajetos de transporte de energia, que envolvem perdas técnicas e custos adicionais. Além disso, a utilização de fontes renováveis, como a energia solar, é alinhada com a busca por soluções mais sustentáveis e com menor impacto ambiental. Essa abordagem também contribui para a resiliência do sistema elétrico, uma vez que a GD pode diminuir a dependência das grandes usinas e das linhas de transmissão, além de permitir um fornecimento de energia mais seguro, descentralizado e menos suscetível a falhas.
Nascimento (2004) faz uma explicação técnica sobre o funcionamento das células fotovoltaicas, ressaltando que elas não armazenam energia, mas sim geram eletricidade enquanto expostas à luz solar. Esse entendimento é importante para desmistificar alguns aspectos da tecnologia fotovoltaica, destacando que, apesar de ser uma tecnologia eficiente, as células solares precisam ser combinadas com sistemas de armazenamento (baterias) ou integradas à rede elétrica para garantir o fornecimento contínuo de energia. O autor também menciona a importância da gestão de energia, que inclui práticas de conservação e uso de equipamentos eficientes. Isso está alinhado com a ideia de que a eficiência energética não depende apenas da fonte de energia, mas também de como essa energia é gerida e consumida. A sensibilização e o treinamento de consumidores e gestores sobre práticas eficientes são essenciais para maximizar os benefícios das tecnologias de GD.
O Brasil é destacado como um dos países com maior potencial para a geração de energia solar devido à sua alta incidência solar, especialmente na região Nordeste. Este dado é relevante, pois demonstra o enorme potencial inexplorado do país em termos de energia solar fotovoltaica. No entanto, Oliveira (2011) aponta que o Brasil ainda está em uma fase inicial quando se trata de integrar a energia solar fotovoltaica de forma ampla na matriz elétrica nacional.
A menção à Resolução Normativa 482/2012 da Aneel é importante, pois foi um marco na regulação da micro e mini geração distribuída no Brasil. Ela estabelece regras que permitem que consumidores com sistemas fotovoltaicos possam gerar sua própria energia e até vender o excedente para a rede elétrica, um incentivo importante para estimular o uso de tecnologias renováveis. No entanto, apesar de avanços regulatórios, foi visto neste trabalho que o país ainda carece de uma implementação mais robusta de políticas públicas para viabilizar a expansão plena da energia solar no Brasil.
O estudo de Rella (2017) sobre as barreiras e o avanço da energia solar fotovoltaica: Rella (2017) reconhece o crescente interesse da sociedade por soluções energéticas mais limpas e sustentáveis, como a energia solar, impulsionado pela conscientização sobre os impactos ambientais da geração de energia convencional. A energia solar, além de ser abundante no Brasil, tem o potencial de reduzir a dependência de fontes poluentes, contribuindo para um modelo mais sustentável de produção e consumo de energia.
No entanto, o autor também aponta que existem barreiras significativas que dificultam a inserção massiva da energia fotovoltaica na matriz elétrica brasileira. A alta carga tributária sobre a energia elétrica é um dos principais obstáculos, uma vez que impostos como ICMS, PIS e COFINS elevam o custo final da energia. O ICMS, em particular, é destacado como um fator que penaliza aqueles que adotam a geração própria de energia solar, ao invés de incentivar o investimento nesse tipo de tecnologia. A desoneração de impostos e a revisão da forma de cobrança do ICMS são medidas cruciais para promover a expansão do setor, conforme sugerido por Rella.
Alves (2011) contribui com seu estudo nas afirmações em que destaca além das tradicionais células fotovoltaicas de silício, outro tipo de tecnologia que vem ganhando atenção, que são as células solares orgânicas. Elas têm o potencial de se tornar uma alternativa promissora para a conversão de energia solar devido ao seu custo de produção mais baixo em comparação com as células fotovoltaicas convencionais. Embora, as células orgânicas ainda não tenham atingido a eficiência das células de silício, elas oferecem vantagens em termos de custo de fabricação, flexibilidade e a possibilidade de serem aplicadas em diferentes tipos de superfícies, ampliando o alcance da energia solar para áreas e mercados onde as tecnologias tradicionais não são viáveis.
Se as células solares orgânicas continuarem a evoluir em termos de eficiência e durabilidade, elas podem desempenhar um papel importante na democratização do acesso à energia solar, especialmente em regiões com limitações econômicas ou onde a instalação de sistemas fotovoltaicos tradicionais seja mais cara. Esse tipo de inovação pode tornar a energia solar ainda mais acessível e ampliar sua adoção em larga escala no Brasil e no mundo.
6 CONSIDERAÇÕES FINAIS
A busca por soluções mais eficientes e sustentáveis na geração de energia tem sido um dos maiores desafios do século XXI, e a energia solar fotovoltaica se destaca como uma das alternativas mais promissoras. A eficiência energética é, sem dúvida, um dos pilares fundamentais para a evolução e a viabilidade da energia fotovoltaica, uma vez que ela está diretamente relacionada ao aumento da produção de energia a partir de uma fonte renovável e abundante: a luz solar.
Ao longo da última década, observamos avanços significativos na tecnologia fotovoltaica, com o aprimoramento dos painéis solares, maior eficiência na conversão da energia solar em eletricidade e inovações em sistemas de armazenamento e distribuição. No entanto, apesar desses avanços, a eficiência energética continua sendo um fator determinante para a maximização dos benefícios da energia fotovoltaica, tanto no âmbito econômico quanto ambiental.
Uma maior eficiência energética resulta em um menor custo por watt gerado, o que torna a energia solar mais acessível, tanto para consumidores residenciais quanto comerciais e industriais. Além disso, a eficiência elevada contribui para uma redução no uso de materiais, no consumo de recursos naturais e na pegada de carbono da produção de equipamentos, alinhando a energia solar com os princípios da economia circular e da sustentabilidade.
O desenvolvimento de novas tecnologias, como os módulos solares de alta eficiência, células solares bifaciais, sistemas de rastreamento solar e as melhorias na integração com redes inteligentes, são fatores que prometem aumentar ainda mais a performance dos sistemas fotovoltaicos. Além disso, a aplicação de práticas de eficiência energética não se restringe apenas à tecnologia em si, mas também envolve a gestão adequada da energia gerada, o uso de soluções de monitoramento e controle para otimizar o desempenho dos sistemas ao longo de sua vida útil.
A eficiência energética, como um conceito mais amplo, deve ser vista também como um princípio orientador para a implementação de políticas públicas e iniciativas privadas voltadas à promoção da energia solar. A conscientização sobre o uso eficiente da energia, a adoção de normas e regulamentações que incentivem a adoção de tecnologias mais avançadas e o apoio à pesquisa e inovação são essenciais para acelerar a transição para um futuro energético mais limpo e eficiente.
Em resumo, a eficiência energética é um elemento central para garantir que a energia fotovoltaica se consolide como uma fonte energética de referência, não apenas pela sua capacidade de gerar eletricidade de forma limpa, mas também pela sua contribuição para a redução dos impactos ambientais e a promoção de uma sociedade mais sustentável. A melhoria contínua nesse campo representa uma oportunidade única de alavancar a mudança para um modelo energético mais inteligente, justo e ambientalmente responsável.
REFERÊNCIAS
AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA. Resolução Normativa n. 482 de 17 de abril de 2012. Disponível em: <http://www2.aneel.gov.br/cedoc/ren2012482.pdf>. Acessado em: 08 nov. 2024
AGÊNCIA SENADO. CI aprova isenção de impostos para painéis de energia solar. Disponível em: <http://www12.senado.leg.br/noticias/materias/2015/05/13/ci-aprova-isencaode-impostos-para-paineis-de-energia-solar>. Acessado em: 28 mar. 2017.
ALVES, J. Estudos foto físicos e fotovoltaicos de sistemas polímero-fulereno e nanoparticulas de CdSe. Dissertação de Mestrado apresentada ao Instituto de Química da Universidade Estadual de Campinas. Campinas. 2011.
BARIN, A. et al. Seleção de fontes alternativas de geração distribuída utilizando uma análise multicriterial baseada no método AHP e na lógica Fuzzy. Revista SBA Controle e Automação, v. 21, n. 5, p. 477-486. 2010.
BSW SOLAR – GERMAN SOLAR INDUSTRY ASSOCIATION. A energia solar nos países em desenvolvimento e emergentes. 2015. Disponível em: <http://www.solarwirtschaft.de/en/start/english-news.html>. Acesso em: 09 nov. 2024.
BURSZTYN, M. A difícil sustentabilidade: política energética e conflitos ambientais. [S.l.]:Garamond, 2018.
CARTA CAPITAL. A seca já começou a afetar a economia. Disponível em: <http://www.cartacapital.com.br/revista/835/a-seca-da-economia-4105.html>. Acessado em: 09 nov. 2024.
CEMIG – COMPANHIA ENERGÉTICA DE MINAS GERAIS. Alternativas Energéticas: uma visão Cemig. Belo Horizonte: CEMIG, 2012.
CEPEL – CENTRO DE PESQUISAS DE ENERGIA ELÉTRICA; CRESESB – CENTRO
DE REFERÊNCIA PARA ENERGIA SOLAR E EÓLICA SÉRGIO BRITO. Manual de Engenharia para Sistemas Fotovoltaicos. Rio de Janeiro, RJ: Especial 2014.
DEUTSCHE WELLE. Termelétricas pesam no bolso do consumidor brasileiro. Disponível em: <http://www.dw.com/pt-br/termel%C3%A9tricas-pesam-no-bolso-doconsumidor-brasileiro/a-18236852>. Acessado em: 09 nov. 2024.
ELETROBRAS. Resultados PROCEL 2018: Ano base 2017. [S.l.], 2018. 62 p.
EMPRESA DE PESQUISA ENERGÉTICA. Balanço Energético Nacional. Rio de Janeiro, 2024.
GORE, A. Nossa escolha: um plano para solucionar a crise climática. Our choice: a planto solve the climate crisis. Barueri, SP: Manole, 2010.
HABBOUSH, Mahmoud & CARPENTER, Claudia. Energia solar deve crescer 6 vezes no mundo. REVISTA EXAME, 2016. Disponível em: <http://exame. abril.com.br/economia/energia-solar-deve-crescer-6-v ezes-no-mundo/>. Acesso em: 09 nov.2024.
IEEE – INSTITUTO DE ENGENHEIROS ELETRICISTAS E ELETRÔNICOS. Energia solar fotovoltaica de terceira geração. 2014. Disponível em:<http://www.ieee.org.br/wpcontent/uploads/2014/05/energia-solar-fotovoltaicaterceirageracao.pdf>. Acesso em: 09 nov. 2024.
INSTITUTO NACIONAL DE METROLOGIA, QUALIDADE E TECNOLOGIA (INMETRO). Disponível em: https://www.gov.br/inmetro/pt-br/centrais-deconteudo/noticias/etiquetas-nacionais-de-conservacao-de-energia-ence-do-inmetro-passam-ater-qr-code. Acessado em: 04 nov. 2024.
INSTITUTO NACIONAL DE PESQUISAS ESPACIAIS (INPE). Disponível em: https://www.gov.br/inpe/pt-br. Acessado em: 07 nov. 2024.
JANNUZZI, G. D. M. Eficiência energética. Caderno Adenauer, p. 107–118, 2014. LIBERATI, A. et al. The PRISMA Statement for Reporting Systematic Reviews and Meta-Analyses of Studies That Evaluate Health Care Interventions: Explanation and Elabora-tion. PLoS Med, n. 6, v. 7: e1000100, 2009. DOI:10.1371/journal.pmed.1000100
MPPT SOLA. Construa seu sistema solar fotovoltaico. 2015. Disponível em: <http://www.mpptsolar.com/pt/home.html>. Acesso em: 09 nov. 2024.
MINISTÉRIO DE MINAS E ENERGIA. Disponível em: https://www.gov.br/mme/pt-br. Acessado em: 05 nov 2024.
MINISTÉRIO DE MINIAS E ENERGIA. Programa Luz para Todos chegou a 15,6 milhões de brasileiros em 12 anos. Disponível em: <http://www.brasil.gov.br/infraestrutura/2015/11/programa-luz-para-todos-chegou-a-15-6milhoes-de-brasileiros-em-12-anos>. Acessado em: 09 nov. 2024.
MOHER, D. et al. Preferred reporting items for systematic review and meta-analysis protocols (PRISMA-P) 2015 statement. Systematic reviews, n. 4, v. 1, p. 1, 2015
NASCIMENTO, C. Princípio de Funcionamento da Célula Fotovoltaica. Dissertação de Mestrado apresentada à Escola de Engenharia da Universidade Federal de Lavras, Lavras. 2004.
Nota Técnica DEA 19/14 da Empresa de Pesquisa Energética. Disponível em: <http://www.epe.gov.br>. Acesso em: 09 nov. 2024.
OLIVEIRA, A. A. N. Qualidade da Energia em Projetos de Eficiência Energética. Dissertação (Pós-Graduação em Engenharia Elétrica) — Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 2011.
PEREIRA, F.; OLIVEIRA, M. Curso técnico instalador de energia solar fotovoltaica. Porto: Publindústria, 2011.
PINHO, J. T.; GALDINO, M. A. (org.). Manual de engenharia para sistemas fotovoltaicos. Rio de Janeiro: CEPEL/ CRESESB, 2014.
RELLA, R. Energia Solar Fotovoltaica no Brasil. Revista de Iniciação Científica, Criciúma, v. 15, n. 1, 2017.
RUTHER, R. – Edifícios solares fotovoltaicos: o potencial de geração solar fotovoltaica integrada a edificações urbanas e interligadas a rede elétrica pública no Brasil. Florianópolis, SC: Labsolar, 2004.
SANTOS, A. H. M.; SIMÕES, A. A.; MARTINS, A. R. S.; C., V. A. N. Conservação de Energia: Eficiência energética de equipamentos e instalações. Itajubá: Eletrobrás/Procel, 2006.
SEVENIA ENERGIA SOLAR. 2024. Disponível em: https://www.sevenia.com.br/. Acessado em: 03 nov. 2024.
SEVERINO, M.& OLIVEIRA, M. Fontes e Tecnologias de Geração Distribuída para Atendimento a Comunidades Isoladas. Energia, Economia, Rotas Tecnológicas: textos selecionados, Palmas, ano 1, p. 265-322, 2010.
SIMAS, M. S. Energia eólica e desenvolvimento sustentável no Brasil: estimativa da geração de empregos por meio de uma matriz insumo-produto ampliada. São Paulo, 2012. 220p. Dissertação (Mestrado em Energia) – Programa de Pós-Graduação em Energia da Universidade de São Paulo, 2012.
SISTEMA DE ESTIMATIVAS DE EMISSÕES E REMOÇÕES DE GASES DE EFEITO ESTUFA (SEEG). Emissões dos setores de energia, processos industriais e uso de produtos. [S.l.], 2018.
VICTOR, D. G. et al. Chapter 1 – Introductory chapter. In: Climate Change 2014: Mitigation of Climate Change. IPCC Working Group III Contribution to AR5. Cambridge University Press. Disponível em: <http://pure.iiasa.ac.at/11123>. Acesso em: 09 nov. 2024.
VILLALVA, M.; GAZOLI, J. Energia solar fotovoltaica: conceitos e aplicações. São Paulo: Erica, 2012.
VILLALVA, M. G. Energia solar fotovoltaica: conceitos e aplicações. 2. ed. São Paulo: Érica, 2015. 224 p.
YERGIN, D. A Busca. Rio de Janeiro: Intrínseca, 2014. 830 p.
1Discente do Curso Superior de Engenharia Elétrica da Sociedade Universitária Redentor Campus Itaperuna. Email: ivanfilhoeng2510@gmail.com
2Docente do Curso Superior Engenharia Elétrica da Sociedade Universitária Redentor Campus Itaperuna. Mestre em Modelagem Computacional em Ciência e Tecnologia (UFF). E-mail: maeziops@id.uff.br