REGISTRO DOI: 10.69849/revistaft/ch10202507040547
PAULO, Fábio Augusto
LIMA, José A. G. de
RESUMO
A energia solar fotovoltaica consolidou-se como uma das alternativas mais promissoras para a transição energética sustentável, sobretudo em contextos marcados pela necessidade de diversificação da matriz elétrica e redução das emissões de carbono. Este trabalho, classificado como uma análise bibliográfica de caráter exploratório e descritivo, investiga como a implementação de usinas solares fotovoltaicas impacta a matriz energética de uma região específica, considerando variáveis técnicas, econômicas, ambientais e territoriais. O estudo foi desenvolvido com base em uma revisão sistemática da literatura científica, contemplando onze artigos publicados entre 2021 e 2025, selecionados a partir de critérios rigorosos de inclusão, como acesso gratuito, publicação em periódicos indexados e abordagem empírica de qualidade. A análise demonstrou que a eficiência operacional das usinas está diretamente relacionada a decisões técnicas de engenharia, como o ângulo de rastreadores, reconfiguração de módulos e uso de inversores otimizados. Os dados também evidenciam que modelos centralizados podem gerar impactos ambientais relevantes, como desmatamento e conflitos fundiários, enquanto modelos descentralizados e híbridos apresentam menor interferência territorial. Além disso, a governança energética e os critérios de circularidade foram identificados como fatores determinantes para a sustentabilidade de longo prazo das usinas. A pesquisa conclui que a energia solar, apesar de seu potencial indiscutível, não é neutra em seus efeitos e demanda escolhas responsáveis quanto ao modelo tecnológico, às estratégias de implementação e ao alinhamento com políticas públicas. O trabalho contribui ao sistematizar achados recentes, propor critérios críticos de avaliação e destacar a importância da articulação entre desempenho técnico e justiça ambiental no planejamento da expansão fotovoltaica. Por fim, recomenda que novas investigações ampliem o foco sobre casos locais, integração com redes inteligentes e políticas de descarte e reciclagem de módulos.
Palavras-chave: Energia solar fotovoltaica. Matriz energética. Sustentabilidade. Usinas solares. Planejamento energético.
ABSTRACT
Photovoltaic solar energy has become one of the most promising alternatives for a sustainable energy transition, especially in contexts marked by the need to diversify the electricity matrix and reduce carbon emissions. This study, classified as a bibliographic analysis of exploratory and descriptive character, investigates how the implementation of photovoltaic solar power plants impacts the energy matrix of a specific region, considering technical, economic, environmental, and territorial variables. The research was developed through a systematic review of scientific literature, comprising eleven articles published between 2021 and 2025, selected based on strict inclusion criteria, such as open access, publication in indexed journals, and empirically grounded approaches. The analysis revealed that the operational efficiency of solar plants is directly related to engineering decisions, such as tracker tilt angles, module reconfiguration, and the use of optimized inverters. Data also show that centralized models may cause significant environmental impacts, such as deforestation and land conflicts, while decentralized and hybrid models tend to generate less territorial interference. Furthermore, energy governance and circularity criteria were identified as key factors for the long-term sustainability of solar facilities. The study concludes that solar energy, despite its undeniable potential, is not neutral in its effects and requires responsible choices regarding technology design, implementation strategies, and alignment with public policies. The research contributes by systematizing recent findings, proposing critical evaluation criteria, and highlighting the importance of articulating technical performance and environmental justice in the planning of photovoltaic expansion. Finally, it recommends that future studies broaden their focus to include local case studies, integration with smart grids, and policies for the disposal and recycling of photovoltaic modules.
Keywords: Photovoltaic solar energy. Energy matrix. Sustainability. Solar power plants. Energy planning.
1. INTRODUÇÃO
A intensificação da crise climática e a crescente demanda por eletricidade têm impulsionado transformações significativas na estrutura da matriz energética mundial, com ênfase na inserção de fontes renováveis de baixo carbono. De acordo com Barbón et al. (2025), o setor elétrico responde por mais de 60% das emissões globais de CO₂, sendo a substituição progressiva das fontes fósseis por alternativas como a solar fotovoltaica uma medida imprescindível para a descarbonização até 2050.
Nesse contexto, Alhazmi (2025) corrobora ao demonstrar que, na Arábia Saudita, o uso de usinas solares em rodovias de alto tráfego tem potencial para abastecer mais de 65 mil veículos elétricos por ano, gerando mais de 3 milhões de kWh de energia limpa anualmente. Por conseguinte, evidencia-se que a energia solar fotovoltaica não apenas apresenta viabilidade técnica em diferentes geografias, como também representa um instrumento de transição energética com impactos mensuráveis.
Sob essa ótica, importa salientar que o Brasil possui um dos maiores potenciais de irradiação solar do mundo, o que não garante, no entanto, uma expansão isenta de conflitos. Ferreira et al. (2024), ao analisarem 150 empreendimentos fotovoltaicos instalados no Ceará entre 2011 e 2022, identificaram o desmatamento de 2.045 hectares, evidenciando que a busca por eficiência energética não tem sido acompanhada por critérios sustentáveis de uso do solo.
De igual forma, Rediske et al. (2021) apontam que, na seleção de áreas para usinas, 38% da decisão recai sobre fatores econômicos, relegando aspectos climáticos e ambientais a pesos secundários. Por conseguinte, percebe-se que, embora haja convergência entre os autores quanto à necessidade de expandir a geração solar, existe um distanciamento crítico sobre a forma como essa expansão tem ocorrido, especialmente quando não integrada ao planejamento ambiental e territorial.
Todavia, cumpre ressaltar que há propostas concretas para mitigar esses impactos sem comprometer a expansão da geração. Silva (2022) defende o uso de usinas flutuantes em superfícies de reservatórios hidrelétricos, alegando que essa alternativa poderia gerar até 91,21% da potência da matriz elétrica brasileira, otimizando áreas já artificializadas e evitando o desmatamento de novas regiões. De modo adicional, reforçam que a integração entre geração solar e sistemas híbridos com hidrelétricas permite ganhos de estabilidade na produção e redução de perdas por intermitência.
Por conseguinte, constata-se que ambos os estudos convergem na proposição de soluções técnicas que ampliam a participação da energia solar sem ampliar, proporcionalmente, sua pegada ambiental. Nesse sentido, importa salientar que a eficiência operacional das usinas também depende de decisões técnicas muitas vezes negligenciadas. Barbón et al. (2025), por exemplo, analisaram usinas em três regiões da Espanha e demonstraram que o movimento angular dos rastreadores solares, normalmente fixado em ±60°, não é o mais adequado para todos os contextos climáticos.
Na usina de Canredondo, o ajuste para ±56° resultaria em economia de 18,49 MWh/ano. De forma semelhante, Di Caro e Vitale (2024) mostraram que, em uma planta de 400 W, a adoção de uma configuração fotovoltaica reconfigurável aumentou a entrega de energia em até 93% nos dias de inverno, superando inclusive o desempenho de sistemas com conversores DC/DC. Dessa maneira, observa-se que a busca por eficiência energética na geração solar não está restrita à macroescala de grandes projetos, mas também atravessa decisões microestruturais sobre design e operação.
De igual forma, Klein (2025) destaca a importância de análises tecnológicas integradas para prever os efeitos de longo prazo da geração solar sobre sistemas elétricos descentralizados, especialmente em comunidades vulneráveis. Por conseguinte, reforça-se que a qualidade da inserção fotovoltaica na matriz energética dependerá da coerência entre planejamento técnico, justiça ambiental e participação social. Diante disso, a presente pesquisa busca responder à seguinte pergunta-problema: como a implementação de usinas solares fotovoltaicas pode impactar a matriz energética de uma região específica?
Com base nessa indagação, define-se como objetivo geral compreender os efeitos da implementação de usinas solares fotovoltaicas na diversidade e sustentabilidade da matriz energética regional. Para tanto, estabelecem-se os seguintes objetivos específicos: (i) entender os principais conceitos relacionados à energia solar fotovoltaica e seu papel na matriz energética; (ii) analisar as implicações econômicas e ambientais da instalação de usinas solares fotovoltaicas em uma região específica; e (iii) comparar os diferentes modelos de usinas solares fotovoltaicas e suas contribuições para a diversidade na matriz energética regional.
Dessa maneira, propõe-se a hipótese de que a adoção de modelos tecnologicamente adequados e ambientalmente sustentáveis de usinas solares fotovoltaicas contribui significativamente para a diversificação da matriz energética, desde que articulada a estratégias de mitigação de impactos, participação social e justiça territorial. De forma complementar, o presente trabalho está estruturado da seguinte maneira: a Seção 2 é dedicada à revisão da literatura; a Seção 3 apresenta a metodologia aplicada; a Seção 4 reúne os resultados e análises críticas; e a Seção 5 traz as considerações finais e as propostas decorrentes.
2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
2.1 CONCEITOS DE ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA
A energia solar fotovoltaica desponta como uma das fontes renováveis mais promissoras na diversificação da matriz energética nacional, especialmente diante do fato de que apenas 2,53% da energia elétrica brasileira é atualmente gerada por usinas solares, enquanto 57,04% provêm de hidrelétricas e 24,70% de termoelétricas (Silva; Neto; Florian, 2022, p. 2). Essa tecnologia baseia-se na conversão direta da radiação solar em eletricidade por meio de células fotovoltaicas, que operam com base no efeito fotovoltaico: quando expostas à luz, essas células liberam elétrons, gerando corrente elétrica.
Estudos demonstram que, caso fossem utilizadas as áreas das represas das usinas de Sobradinho e Tucuruí para instalação de sistemas flutuantes, seria possível alcançar uma geração contínua equivalente a 91,21% da potência elétrica nacional, estimada em 180 GW (Silva; Neto; Florian, 2022, p. 16). Por acréscimo, Dormido-Canto et al. (2024) explicam que o processo de conversão fotovoltaica pode apresentar melhorias significativas de desempenho quando se aplicam práticas como calibração de irradiância, decomposição física e transposição otimizada.
O modelo híbrido proposto pelos autores, baseado em uma arquitetura Transformer Bi-LSTM, foi capaz de reduzir o erro absoluto médio (MAE) em até 24% e o erro quadrático médio (RMSE) em 4% em relação aos melhores modelos da literatura, como o GSTANN. Além disso, a abordagem alcançou valores de MAE tão baixos quanto 0,894 MW e RMSE de 1,669 MW, demonstrando seu potencial na melhoria da previsão de geração solar e, por consequência, na integração eficiente da energia fotovoltaica à matriz elétrica (Dormido-Canto et al., 2024, p. 20).
Dessa forma, a importância dessa fonte se torna ainda mais evidente diante da necessidade urgente de reduzir as emissões de gases de efeito estufa e garantir maior confiabilidade no fornecimento de energia (Dormido-Canto et al., 2024, p. 20). Do mesmo modo, no Brasil, a energia solar fotovoltaica não apenas pode contribuir significativamente para a diversificação da matriz energética, mas também apresenta um enorme potencial devido à sua localização privilegiada, com alta incidência de radiação solar durante todo o ano.
Silva, Neto e Florian (2022) afirmam que a expansão da energia solar, especialmente por meio da instalação de usinas flutuantes sobre reservatórios de hidrelétricas, poderia gerar até 91,21% da potência nacional, ilustrando a viabilidade dessa tecnologia para alinhar a capacidade de geração ao aumento da demanda energética. De forma complementar, Barbón et al. (2025) demonstram que a adoção de rastreadores solares com ângulos otimizados pode aumentar significativamente a produtividade energética, como identificado na usina de Canredondo, cuja eficiência aumentaria em 0,62% ao ajustar o ângulo para ±56°.
Isso demonstra o potencial da energia solar para não apenas complementar, mas até mesmo substituir fontes tradicionais de energia, reduzindo a dependência de combustíveis fósseis e mitigando os impactos ambientais associados à sua extração e uso. Todavia, a implementação de usinas fotovoltaicas não está isenta de desafios significativos. Ferreira et al. (2024, p. 80) revelam que, entre 2011 e 2022, foram licenciados 150 empreendimentos fotovoltaicos no estado do Ceará, dos quais 27 entraram efetivamente em operação, resultando no desmatamento de 2.058,88 hectares e na remoção de 157.388,13 estéreos de lenha.
O Vale do Jaguaribe, por exemplo, concentrou 1.379,64 hectares desmatados, evidenciando a magnitude dos impactos ambientais associados à instalação dessas usinas. Paralelamente, Rediske et al. (2021, p. 138) destacam que a escolha do local para a instalação de usinas fotovoltaicas deve considerar múltiplos fatores, sendo que os aspectos econômicos obtiveram peso de 38% na decisão, seguidos por critérios climáticos (23%) e ambientais (29%), o que demonstra a complexidade do processo decisório.
Nesse contexto, a proximidade das subestações, a capacidade de uso do solo e o declive do terreno aparecem como variáveis cruciais, tornando a expansão das energias renováveis um desafio técnico e ambiental de elevada complexidade. Sob essa ótica, a pesquisa de Correia e Vianna (2022) ilustra a importância de integrar este tema nas salas de aula, utilizando metodologias que promovam a alfabetização científica e incentivem discussões sobre a matriz energética brasileira.
Por conseguinte, Lusimbakio et al. (2025) ampliam essa perspectiva ao argumentar que a construção de uma soberania energética no Sul Global depende da inclusão ativa das comunidades nos processos de formação técnica e na apropriação das tecnologias envolvidas. Essa abordagem busca preparar a próxima geração para compreender as implicações e benefícios da energia solar, fomentando uma cultura de sustentabilidade, inovação e autodeterminação tecnológica.
Por fim, é importante destacar que a energia solar fotovoltaica está não apenas situada na intersecção entre desenvolvimento econômico e proteção ambiental, mas também alinhada com políticas públicas que incentivam a sua adoção. Soares, Bezerra e Marques (2023) argumentam que os benefícios fiscais podem ser um poderoso mecanismo para promover a energia solar no Brasil, ampliando seu uso e maximizando sua contribuição na matriz energética.
2.2 AS IMPLICAÇÕES ECONÔMICAS E AMBIENTAIS DA INSTALAÇÃO DE USINAS SOLARES FOTOVOLTAICAS EM UMA REGIÃO ESPECÍFICA
A instalação de usinas solares fotovoltaicas tem ganhado destaque na matriz energética brasileira, promovendo não apenas uma alternativa viável e sustentável para a geração de energia, mas também criando implicações econômicas significativas. A análise dos custos envolvidos, juntamente com os benefícios associados, revela que, apesar de um investimento inicial considerável, a longo prazo as usinas solares proporcionam economia não apenas para os consumidores, mas também para o governo, reduzindo a dependência de fontes não-renováveis e suas flutuações de preço.
Conforme os dados de Ferreira et al. (2024), o estado do Ceará concentra cerca de 93% de seu território em clima semiárido, condição que favorece a geração solar, o que explica o licenciamento de 150 empreendimentos fotovoltaicos entre 2011 e 2022, dos quais 27 já se encontram em operação. A instalação dessas usinas resultou no desmatamento de 2.045 hectares, com destaque para o Vale do Jaguaribe, responsável por 1.379,64 hectares desmatados — aproximadamente 67,45% do total registrado.
Por sua vez, Barbón et al. (2025) demonstram que decisões técnicas relativas à angulação dos rastreadores solares impactam significativamente a eficiência das plantas. No caso da usina de Canredondo, por exemplo, a adoção de um limite de movimento não otimizado resultou em perda anual de 18,49 MWh, evidenciando que ajustes aparentemente simples podem representar prejuízos consideráveis de energia ao longo do tempo.
Dessa maneira, ainda que os projetos de usinas fotovoltaicas visem o aproveitamento de um recurso limpo e renovável, como a energia solar, sua implantação no Ceará tem exigido grandes áreas contínuas, predominantemente em zonas rurais, o que ocasiona alterações na dinâmica da fauna e flora locais, além de impactos diretos sobre unidades geomorfológicas e formações vegetais nativas como a Caatinga Arbóreo-Arbustiva (Ferreira et al., 2024, p. 78).
Paralelamente, a discussão sobre a diversificação da matriz energética brasileira torna-se ainda mais relevante ao se observar que, no estado, apenas 6,24% da eletricidade gerada em 2021 teve origem solar, frente à predominância das fontes eólica (49,89%) e térmica (43,83%), evidenciando o amplo espaço para crescimento da fonte fotovoltaica (Ferreira et al., 2024, p. 76). A partir disso, Silva, Neto e Florian (2022) destacam a possibilidade de implementar usinas solares flutuantes nas superfícies das hidrelétricas, o que não apenas multiplicaria a geração de energia, mas também aumentaria a eficiência do uso da infraestrutura já existente. Por acréscimo, reforçam que a combinação entre hidrelétricas e usinas solares em sistemas híbridos contribui para reduzir perdas por intermitência e amplia a confiabilidade do sistema elétrico.
Por conseguinte, ainda quanto à implementação de usinas fotovoltaicas, cita-se seu impacto na economia local, conforme argumentado por Bezerra et al. (2016), que destacam a expectativa de 1,2 milhão de consumidores residenciais e comerciais utilizando microgeração solar até 2024, o que representaria uma potência instalada de 4,5 GW e a geração de novos empregos em cadeia. Além disso, a expansão da geração distribuída tende a reduzir as perdas no transporte de eletricidade e os custos ao consumidor final, promovendo benefícios socioeconômicos.
De maneira similar, Dormido-Canto et al. (2024) evidenciam que usinas solares de grande porte otimizam seus efeitos econômicos indiretos por meio da aplicação de modelos híbridos de previsão de potência, os quais melhoraram a acurácia preditiva em até 24%, favorecendo decisões operacionais mais eficazes nas áreas de manutenção, logística e gestão de recursos, com impacto positivo na longevidade dos equipamentos e na eficiência dos investimentos.
A presença de usinas solares pode estimular a criação de empregos, tanto na sua construção quanto nas operações subsequentes, além de promover uma independência energética que é benéfica para o desenvolvimento econômico das regiões envolvidas. Por acréscimo, Lusimbakio et al. (2025) alertam para a necessidade de políticas públicas que fortaleçam capacidades locais, evitando o que os autores chamam de “colonialismo energético”, no qual os benefícios da energia limpa são apropriados por atores externos às comunidades afetadas.
Quando associadas a mecanismos que incentivem a adoção de práticas sustentáveis, as usinas solares podem representar uma virada significativa na busca de um equilíbrio entre progresso econômico e responsabilidade ambiental (Bezerra et al., 2016). Por fim, a pesquisa de Soares, Bezerra e Marques (2023) reforça que a adoção da energia solar é uma estratégia essencial para garantir o desenvolvimento sustentável no Brasil.
A geração de energia solar fotovoltaica contribui para a mitigação da crise climática ao oferecer uma alternativa de baixo carbono, enquanto os benefícios fiscais podem impulsionar ainda mais a adoção dessa tecnologia, assegurando que o crescimento do setor elétrico se alinhe com as necessidades de preservação ambiental e direitos da personalidade. De igual forma, Alhazmi (2025) ilustra essa lógica ao relatar que usinas instaladas em rodovias sauditas geraram mais de 3 milhões de kWh/ano, abastecendo mais de 65 mil veículos elétricos e reduzindo em 1.700 toneladas as emissões de CO₂ em um único trecho.
Assim, é extremamente relevante que as políticas públicas e o planejamento territorial incorporem a energia solar fotovoltaica como um vetor de desenvolvimento sustentável, visando não apenas à eficiência econômica, mas também à construção de um futuro ambientalmente responsável e socialmente equitativo (Soares; Bezerra; Marques, 2023).
2.3 MODELOS DE USINAS SOLARES FOTOVOLTAICAS
As usinas solares fotovoltaicas emergem como uma solução promissora para a diversificação da matriz energética, especialmente em contextos onde as demandas por fontes renováveis se intensificam. Silva (2022) investiga a viabilidade da implementação de usinas solares flutuantes sobre as superfícies de represas hidrelétricas, destacando que essa abordagem poderia suprir uma parcela significativa da demanda energética nacional, alcançando até 91,21% da potência da matriz elétrica brasileira.
Além disso, a combinação de energia solar com a infraestrutura já existente de usinas hidrelétricas não só aumenta a eficiência energética, mas também contribui para a preservação do espaço terrestre, um aspecto crucial para a sustentabilidade ambiental em regiões densamente povoadas ou afetadas por desmatamento (Silva, 2022). Por acréscimo, argumenta-se que a adoção de sistemas híbridos solar-hidrelétricos pode reduzir significativamente a intermitência da geração solar, melhorando a estabilidade da rede e permitindo o uso mais racional dos reservatórios, sobretudo em períodos de estiagem.
Por outro lado, Ferreira et al. (2024) focam nas implicações socioambientais da expansão de usinas fotovoltaicas centralizadas no estado do Ceará, revelando que, apesar do alto potencial de radiação solar na região semiárida, a implementação dessas usinas pode resultar em desmatamento significativo, com 2.045 hectares desmatados para a instalação de 150 empreendimentos entre 2011 e 2022. Este desafio ressalta a necessidade de equilibrar os benefícios energéticos da geração solar com as consequências ecológicas.
Desse modo, sugere-se que os modelos de usinas fotovoltaicas devem incorporar práticas sustentáveis de uso da terra para mitigar impactos ambientais e promover uma energia realmente limpa e socialmente responsável (Ferreira et al., 2024). De igual forma, Levent et al. (2025) problematizam o modelo de expansão acelerada sem salvaguardas sociais, evidenciando que, em diversos países do Sul Global, a geração solar em larga escala tende a deslocar populações locais sem contrapartidas adequadas.
A importância atribuída a esses critérios, com 38% para questões econômicas, sugere que uma análise holística é necessária para garantir que os benefícios da energia solar se traduzam em melhorias reais na matriz energética, evitando a superposição de impactos negativos em áreas sensíveis (Rediske et al., 2021). De modo adicional, Klein (2025) complementa essa discussão ao demonstrar que critérios técnicos específicos — como índice de sombreamento, angulação do terreno e confiabilidade da rede — são negligenciados em muitas decisões de implantação, o que pode comprometer a eficiência final do sistema mesmo em regiões com alta irradiação.
A relação entre a adoção de energia solar e estratégias de eficiência energética também é enfatizada por Silva, Neto e Florian (2022), que propõem o uso de sistemas fotovoltaicos autônomos para iluminação industrial. Este modelo não apenas destaca a viabilidade econômica e energética, mas também integra soluções tecnológicas que promovem a eficiência no consumo energético, contribuindo assim para um modelo de sustentabilidade que pode ser replicado em diversas aplicações (Silva; Neto; Florian, 2022).
Por conseguinte, Di Caro e Vitale (2024) demonstram que os sistemas reconfiguráveis, que adaptam dinamicamente o layout dos painéis, apresentam ganhos de até 93% em eficiência em dias de baixa irradiância, sendo altamente vantajosos para climas com elevada variação sazonal. De maneira similar, Barbón et al. (2025) mostram que pequenas alterações nos limites de movimentação dos rastreadores solares — como a mudança de ±60° para ±56° — resultam em ganhos de energia de até 18,49 MWh/ano por usina, indicando que soluções tecnológicas finas têm impactos expressivos no longo prazo.
Finalmente, a necessidade de uma abordagem educacional e de conscientização para a implementação de usinas solares é discutida por Correia e Vianna (2022). A introdução de atividades que promovem a alfabetização científica entre estudantes, relacionada à discussão da matriz energética, prepara novas gerações para entender e valorizar os benefícios da energia solar. Este engajamento educativo cria uma base social sólida para a aceitação e promoção de soluções energéticas mais limpas e sustentáveis, essencial para garantir a efetividade de políticas e modelos impostos pela indústria solar (Correia; Vianna, 2022).
De modo adicional, Lusimbakio et al. (2025) argumentam que a inclusão das populações locais nas etapas de operação, manutenção e produção de componentes fotovoltaicos é estratégica para evitar a perpetuação de estruturas coloniais de dependência tecnológica. No estudo realizado na República Democrática do Congo, observou-se que a integração de sistemas solares fotovoltaicos em redes frágeis exige adaptações específicas, especialmente quando a penetração ultrapassa 30% da capacidade instalada;
Desse modo, geram0se riscos de instabilidade como oscilações de tensão prolongadas, distorções harmônicas superiores a 7,4% e queda do índice SCR para 1,62 — abaixo do mínimo recomendado de 3. A título ilustrativo, níveis de penetração de 10% e 20% resultaram na redução das perdas de potência ativa em 20% e 25%, respectivamente, enquanto a participação local é apontada como condição essencial para que tais benefícios não se concentrem em atores externos. Assim, a comparação entre modelos de usinas deve abranger, além da eficiência e viabilidade econômica, os impactos sociais e ambientais, compondo um panorama coerente da contribuição da energia solar para a diversidade e sustentabilidade da matriz energética regional.
3. METODOLOGIA
A presente pesquisa adota como método principal a revisão de literatura sistemática e crítica, com o objetivo de reunir, analisar e confrontar produções científicas relevantes sobre a implementação de usinas solares fotovoltaicas e seus impactos sobre a matriz energética. Conforme Gil (2022), essa modalidade de estudo permite não apenas o levantamento de conceitos e dados empíricos existentes, mas também a construção de uma reflexão crítica sobre os rumos e as lacunas de determinada área do conhecimento.
Por acréscimo, essa abordagem revela-se especialmente adequada para campos em consolidação, como o da energia fotovoltaica em grande escala, em que há múltiplas abordagens e poucos consensos, como apontam Souza, Moura e Cosenza (2021) ao tratarem das ambiguidades entre sustentabilidade e expansão territorial. Dessa maneira, a pesquisa pode ser classificada, quanto à abordagem, como qualitativa, pois busca interpretar discursos, contextos e implicações a partir da análise textual dos artigos científicos.
Quanto aos seus objetivos, assume caráter exploratório e descritivo, conforme Gil (2022), na medida em que visa tanto compreender conceitos fundamentais da energia solar quanto mapear efeitos concretos de sua aplicação em diferentes territórios. Do ponto de vista técnico, trata-se de uma pesquisa bibliográfica, construída a partir da sistematização e análise de artigos científicos disponíveis em bases acadêmicas consolidadas. De modo adicional, a natureza exploratória é evidenciada no confronto entre abordagens distintas, como aquelas propostas por Barbón et al. (2025), que discutem rastreadores solares, e por Levent et al. (2025), que tratam da governança global da energia fotovoltaica.
Do mesmo modo, para garantir a confiabilidade da seleção do corpus, foram utilizadas as bases de dados SciELO, Periódicos Capes, Google Scholar, SpringerLink e ScienceDirect, por apresentarem amplo acervo multidisciplinar e critérios rigorosos de indexação. As strings de busca utilizadas foram elaboradas com operadores booleanos, combinando os descritores: “usina solar fotovoltaica” AND “matriz energética”; “energia solar” AND “sustentabilidade ambiental”; “solar power plant” AND “renewable transition”; “photovoltaic” AND “economic impact”. Por acréscimo, priorizou-se o uso de expressões em português e inglês, dada a predominância de publicações relevantes nesses dois idiomas.
Sob essa ótica, os critérios de inclusão envolveram: (i) artigos publicados entre 2021 e 2025; (ii) em acesso aberto e com texto completo disponível gratuitamente; (iii) publicados em periódicos científicos indexados; (iv) que tratassem de aspectos técnicos, ambientais, econômicos ou sociais das usinas solares fotovoltaicas. Já os critérios de exclusão eliminaram: (i) preprints, teses, dissertações, capítulos de livros, monografias e anais de eventos; (ii) artigos com enfoque exclusivo em microgeração residencial; (iii) textos opinativos ou ensaios sem base empírica.
De igual forma, após a aplicação dos critérios, foram selecionados 11 artigos científicos como corpus final, todos analisados com foco nos objetivos específicos propostos. Entre eles, destacam-se estudos voltados à eficiência tecnológica (Barbón et al., 2025; Di Caro; Vitale, 2024), impactos ambientais e territoriais (Ferreira et al., 2024; Rediske et al., 2021), modelos de negócio e governança (Levent et al., 2025; Lusimbakio et al., 2025), implicações econômicas (Alhazmi, 2025; Klein, 2025), e perspectivas educacionais e normativas (Correia; Vianna, 2022; Soares; Bezerra; Marques, 2023). Dessa maneira, buscou-se garantir representatividade temática e diversidade analítica na construção da fundamentação teórica.
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Inicialmente cumpre analisar o papel da energia solar fotovoltaica como vetor de transformação na matriz energética brasileira. No contexto urbano denso do Sudeste, especialmente no Estado do Rio de Janeiro, Souza, Moura e Cosenza (2021, p. 29) demonstram que a adoção de sistemas fotovoltaicos é estratégica para descentralizar a geração de energia e reduzir pressões sobre a infraestrutura tradicional.
Segundo os autores, fatores ambientais e geográficos — como irradiação solar, inclinação do terreno e proximidade de centros urbanos — respondem por aproximadamente 80% dos critérios que determinam a viabilidade de instalação de usinas, ao passo que apenas 20% dizem respeito à infraestrutura humana, como redes elétricas e rodovias. Ainda conforme o estudo, áreas com mais de 90% de aptidão para geração solar foram identificadas no município de Campos dos Goytacazes e adjacências, enquanto zonas urbanizadas e protegidas apresentaram restrições significativas.
De maneira complementar, Abreu Neto e Donadel (2024) destacam que o modelo de geração compartilhada por meio da locação de equipamentos tem promovido significativo alargamento do acesso à energia solar, especialmente entre pequenos comércios do subgrupo B3, como padarias, açougues e mercados, que passaram a economizar até 15% nas tarifas de energia ao aderirem a esse sistema. O estudo indica que uma unidade consumidora com consumo anual de 8.294 kWh, ao migrar da tarifa convencional para a geração compartilhada, pode reduzir seus gastos de R$ 7.464,98 para R$ 6.310,25.
Assim, representa-se uma economia de aproximadamente 15,5%. Tais dados evidenciam o impacto positivo dessa modalidade não apenas na democratização do acesso, mas também na competitividade regional, sobretudo em contextos onde o custo da energia é um fator crítico para a sustentabilidade econômica. De modo adicional, importa salientar os resultados obtidos por Klein (2025), que revelam que o desempenho operacional das usinas solares está diretamente associado ao controle técnico de variáveis como a manutenção dos inversores, responsáveis por até 23,76% de sobrecarga no sistema para maximização da eficiência.
Em sua análise da Usina Mulheres na Energia Solar, Klein (2025) identificou fatores de capacidade abaixo de 10% em diversos meses, contrastando com a média nacional de 23% a 28%, o que indica fragilidade nos processos de gestão pública. Por conseguinte, reforça-se a necessidade de mecanismos de acompanhamento contínuo e de boas práticas de operação e manutenção (O&M) para garantir que a tecnologia atinja seu potencial energético e econômico. De maneira similar, Dormido-Canto et al. (2024) apresentam avanços metodológicos relevantes ao propor um modelo híbrido baseado na cadeia física profunda com uso de Transformer Bi-LSTM para previsão de geração fotovoltaica.
A proposta resulta em redução de até 24% no erro médio absoluto das previsões, o que representa uma melhoria substancial na gestão operacional de usinas solares. Nesse sentido, a modelagem preditiva aparece como um suporte estratégico tanto para maximizar a geração quanto para mitigar os impactos de variabilidade da irradiância solar. Do mesmo modo, o uso de dados públicos no estudo possibilita replicabilidade, contribuindo para o desenvolvimento de padrões mais transparentes e robustos de planejamento energético.
Por acréscimo, Lusimbakio et al. (2025) testam os limites da penetração de energia solar na rede de transmissão da República Democrática do Congo e revelam que, acima de 30% de penetração fotovoltaica, surgem sérios desafios técnicos: aumento da distorção harmônica total (THD), oscilações prolongadas de tensão e queda do índice SCR abaixo do mínimo recomendado. De igual forma, os autores propõem soluções como sistemas de armazenamento com baterias (BESS) e compensadores síncronos (STATCOM), que poderiam ser adaptados ao contexto brasileiro em regiões com infraestrutura frágil.
Assim, a replicação crítica dessas estratégias torna-se essencial para garantir a resiliência das redes diante do crescimento da energia solar intermitente. Entretanto, os impactos ambientais e estruturais da instalação de usinas não podem ser negligenciados. Contudo, em áreas de transição urbana e rural, o uso extensivo do solo pode gerar conflitos fundiários e socioambientais, exigindo um planejamento territorial mais sensível e multidimensional. Em paralelo, Abreu Neto e Donadel (2024) defendem que o modelo de usinas remotas, aliado à locação de cotas, reduz a necessidade de grandes áreas físicas, atenuando os riscos de desmatamento.
Dessa maneira, a escolha de modelos descentralizados pode alinhar eficiência energética e proteção ambiental, promovendo um desenvolvimento territorial mais sustentável. Todavia, as análises técnicas não excluem os aspectos de desempenho econômico. Klein (2025) calcula que o baixo fator de capacidade resultou numa geração total anual de 324.800 kWh em uma usina com capacidade instalada para resultados bem superiores. Esse desempenho inferior compromete a taxa interna de retorno (TIR) e eleva o custo nivelado de energia (LCOE), o que corrobora a análise de Abreu Neto e Donadel (2024).
Nesse contexto, Levent et al. (2025) inserem uma inovação metodológica essencial ao combinar modelos de aprendizado de máquina com técnicas explicativas como SHAP e LIME. Esses recursos permitem não apenas prever, mas interpretar os fatores internos mais determinantes da eficiência dos módulos fotovoltaicos, como a resistência série (Rs) e o fator de preenchimento (FF). Sob essa ótica, o refinamento preditivo é integrado à transparência analítica, o que pode facilitar decisões de projeto e manutenção com base em evidências robustas e adaptáveis.
Por conseguinte, a incorporação de inteligência artificial interpretável se apresenta como uma fronteira promissora para elevar o desempenho e a governança de usinas solares. De maneira complementar, os estudos mais recentes vêm demonstrando que a eficiência energética das usinas solares não depende exclusivamente de variáveis climáticas externas, mas também da qualidade das decisões técnicas internas ao projeto.
Levent et al. (2025) comprovaram que, ao utilizar o modelo de regressão CatBoost para estimar a eficiência com base em dez parâmetros internos dos módulos fotovoltaicos — como Voc, Isc, Rs e FF —, foi possível atingir um coeficiente de determinação (R²) de 0,90 e erro quadrático médio (MSE) de apenas 0,002. De forma semelhante, Di Caro e Vitale (2024) mostraram que a simples reconfiguração dos arranjos fotovoltaicos, sem converter DC/DC, elevou a entrega energética em até 93% nos dias de inverno, superando inclusive o desempenho de topologias com conversores.
Por conseguinte, essas evidências sugerem que escolhas de design e operação, muitas vezes negligenciadas, podem redefinir os limites de performance da energia solar. Do mesmo modo, Barbón et al. (2025) investigaram a influência do limite de movimentação dos rastreadores horizontais de eixo único sobre a energia incidente nos módulos fotovoltaicos. A redução do limite de inclinação de ±60° para ±56° na usina de Canredondo, por exemplo, aumentou a energia anual coletada em 18,49 MWh, sem alterações estruturais.
Por acréscimo, esse dado corrobora a tese de que o projeto ótimo deve considerar especificidades geográficas e padrões locais de nebulosidade, como também defendem Alhazmi (2025), ao propor que o sucesso de estações de recarga de veículos elétricos movidas a solar depende da harmonização entre o perfil rodoviário e a radiação solar da região. Dessa maneira, constata-se que uma configuração técnica aparentemente mínima — como o ajuste angular — pode gerar efeitos amplos sobre a produtividade energética de uma planta.
Adicionalmente, no plano ambiental, Leda et al. (2024) apresentam uma análise de ciclo de vida (ACV) de uma planta solar de 2 MW no norte da Polônia, revelando que os impactos ambientais mais críticos se concentram na fase de construção, especialmente no uso de metais raros e na degradação de recursos hídricos. Em contraste, o cenário de reciclagem apresentou resultados significativamente mais positivos em relação ao destino em aterro, especialmente nos indicadores de toxicidade humana e eutrofização aquática.
Sob essa ótica, a internalização de critérios de descomissionamento e de circularidade no planejamento inicial das usinas se revela indispensável, pois afeta diretamente a sustentabilidade de longo prazo — um ponto muitas vezes negligenciado nos estudos de viabilidade convencionais. De forma similar, Chahine (2025) desenvolveu um modelo de diagnóstico de falhas baseado em árvores de decisão e técnicas de inteligência artificial explicável (XAI), aplicando-o a uma planta de 250 kW com três tipos críticos de falha: string faults, string-to-ground faults e string-to-string faults.
O modelo atingiu 100% de acurácia na fase de detecção e convergência superior na classificação, com destaque para o algoritmo Extra Trees. De modo adicional, a adoção das técnicas LIME e SHAP permitiu identificar que a temperatura do módulo, a corrente de curto-circuito e o fator de preenchimento (FF) foram os parâmetros mais decisivos para a identificação de falhas. Dessa forma, o monitoramento preditivo torna-se um componente estruturante da governança das usinas, não apenas pela segurança operacional, mas pela economia resultante da mitigação precoce de perdas.
Por conseguinte, a articulação entre geração fotovoltaica e setores de aplicação estratégica tem demonstrado impactos econômicos e ambientais notáveis. Alhazmi (2025) calculou que as estações de recarga fotovoltaica de 500 kW implantadas em rodovias sauditas são capazes de carregar até 65.758 veículos ao ano, com uma produção energética de 3.212.000 kWh e redução de 1.700 toneladas de CO₂. Além disso, a análise demonstrou que o custo do projeto (USD 2,78 milhões) é compensado em médio prazo devido à economia de combustíveis fósseis e à demanda crescente por infraestrutura elétrica veicular.
Dessa maneira, a expansão fotovoltaica em aplicações de mobilidade elétrica emerge como solução integradora de desafios climáticos e logísticos. Entretanto, o desempenho técnico não pode ser dissociado de exigências operacionais e limites físicos. Di Caro e Vitale (2024) analisaram o acoplamento direto de células fotovoltaicas com eletrolisadores PEM e concluíram que a configuração reconfigurável baseada em radiação solar apresentou melhores resultados que o uso de conversores DC/DC, especialmente em condições de baixa irradiância.
A entrega de energia ao eletrolisador aumentou em 93% no inverno em relação ao modelo fixo, sem gerar ripple de tensão. De forma complementar, Levent et al. (2025) reafirmam que decisões microestruturais, como a otimização de resistências internas e temperatura do módulo, afetam diretamente a taxa de conversão fotovoltaica. Nesse sentido, há convergência entre os estudos quanto à centralidade da modelagem técnica de precisão para elevar o rendimento e diminuir desperdícios.
Por fim, Barbón et al. (2025) concluem que a definição de limites de movimento dos rastreadores deve ser personalizada para cada planta, pois as perdas energéticas podem atingir até 2% ao ano por metro quadrado, dependendo da latitude e do padrão de nebulosidade local. Em uma planta como a de Canredondo, a perda anual associada ao uso de ângulos não otimizados resultou em um desperdício de 18,49 MWh.
De igual modo, os autores destacam que a predominância da componente difusa sobre a direta, comum em climas com maior nebulosidade, exige novas estratégias de rastreamento e otimização. Assim, os dados reforçam que a eficiência operacional das usinas solares depende de decisões finas de engenharia, com forte impacto acumulado sobre a produção e a sustentabilidade do sistema.
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Ao retomar a questão que norteou esta pesquisa — como a implementação de usinas solares fotovoltaicas pode impactar a matriz energética de uma região específica —, constata-se que a energia solar, embora promissora, exige escolhas técnicas, ambientais e políticas coerentes para efetivamente contribuir com a sustentabilidade e a diversificação do setor elétrico. O objetivo geral de compreender os efeitos dessa implementação foi plenamente atendido por meio da análise criteriosa de onze estudos científicos recentes, permitindo uma avaliação qualificada sobre os modelos de usinas, suas implicações e o papel que desempenham nos processos de transição energética.
De modo complementar, os resultados obtidos a partir da revisão sistemática evidenciam que os três objetivos específicos se entrelaçam de forma decisiva. Nessa perspectiva, o primeiro permitiu resgatar os fundamentos conceituais da tecnologia fotovoltaica e mostrar como fatores técnicos aparentemente secundários — como rastreadores solares e arquitetura dos módulos — interferem diretamente na eficiência energética.
O segundo revelou que os impactos econômicos e ambientais da instalação variam conforme a escala e o modelo adotado, sendo os arranjos centralizados mais suscetíveis a efeitos territoriais negativos. O terceiro mostrou que a escolha do modelo de usina influencia desde a produtividade até a justiça socioambiental, e que inovações como reconfigurações, hibridizações e circularidade tecnológica são estratégias relevantes para melhorar o desempenho global das usinas.
Por conseguinte, esta pesquisa contribui com o campo ao oferecer uma síntese crítica de experiências reais, aliando critérios técnicos e dimensões políticas. O estudo não apenas reuniu evidências empíricas sobre o funcionamento das usinas solares, mas também propôs uma leitura estratégica da energia fotovoltaica como vetor de reconfiguração produtiva, ecológica e territorial. Ao integrar resultados técnicos, impactos sociais e exigências ambientais, o trabalho fornece subsídios para decisões mais informadas e sustentáveis no planejamento energético brasileiro.
Entretanto, é importante reconhecer as limitações deste estudo. Por tratar-se de uma pesquisa baseada exclusivamente em revisão de literatura, não foi possível realizar análises comparativas in loco nem mensurar o desempenho real de usinas operando em contextos regionais específicos. Além disso, a ausência de estudos de caso aplicados a municípios brasileiros limitou o aprofundamento em práticas de governança e participação social local. Essas restrições, contudo, não invalidam os resultados obtidos, mas indicam a necessidade de pesquisas complementares com metodologias mistas.
De maneira similar, recomenda-se que futuros estudos explorem a integração entre energia solar e redes inteligentes, especialmente em áreas rurais ou isoladas, bem como a aplicação de métodos de ciclo de vida e de inteligência artificial explicável no monitoramento de usinas. Além disso, a incorporação de aspectos jurídicos e regulatórios sobre licenciamento, compensação e responsabilização ambiental pode ampliar a compreensão dos entraves que ainda impedem o avanço pleno da tecnologia em bases justas e sustentáveis.
Por fim, reafirma-se que a energia solar fotovoltaica, se inserida em uma matriz energética com planejamento, controle e compromisso ético, representa uma das respostas mais sólidas à crise climática e à dependência de fontes fósseis. No entanto, para que deixe de ser apenas uma promessa tecnológica e se torne um instrumento real de transição justa, é imprescindível que o desenho técnico das usinas caminhe lado a lado com a responsabilidade ambiental, a equidade social e a participação pública no processo decisório.
REFERÊNCIAS
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