Sob os raios do sol

No que diz respeito a energia solar, a atuação do Brasil tem sido vergonhosa. Enquanto o mundo industrializado e países em desenvolvimento investem na nova matriz, não passamos de meros espectadores. Mas esse panorama tem seus dias contados. Em dezembro passado a Faculdade de Física da Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUCRS) apresentou um projeto que promete colocar a produção de energia solar nacional em patamares competitivos com os melhores do mundo.

Os méritos cabem à equipe coordenada pelos físicos Adriano Moehlecke e Izete Zanesco, do Núcleo Tecnológico de Energia Solar da PUCRS. Pela primeira vez na América Latina, foi criado um processo industrial [PDF] que viabiliza, com notável eficiência e custo reduzido, a fabricação de módulos fotovoltaicos, painéis que captam radiação solar e a convertem em energia elétrica.

Assista a um vídeo sobre a produção de painéis fotovoltaicos em escala industrial na PUCRS.

Para entender a conquista, é preciso saber um pouco mais sobre a geração de energia a partir da matriz solar, que tem hoje duas grandes aplicações: no aquecimento de água, com o auxílio de coletores solares (dispositivos que convertem energia solar em térmica), e na geração de eletricidade, por meio de células solares (dispositivos que convertem energia solar em elétrica). São duas aplicações totalmente distintas, e é na segunda –chamada de energia solar fotovoltaica – que se insere o trabalho da PUCRS.

Quando uma célula solar capta raios do Sol, ela produz uma tensão muito baixa (em geral de 0,5 a 0,6 volts). Isso é muito pouco, pois, para gerar a eletricidade desejada, são necessários normalmente 110 ou 220 volts. Para resolver a questão, é preciso trabalhar com várias células solares em conjunto. “Reunimos um bom número delas sob uma chapa de vidro e em seguida reforçamos a estrutura com uma moldura de alumínio”, explica Moehlecke. “Assim, construímos o chamado módulo fotovoltaico, que nada mais é que um grupo de células solares integradas e protegidas das intempéries.”

Célula solar
A conversão de energia solar em elétrica é feita a partir das células solares (foto: Divulgação NT-Solar/PUCRS).

No Brasil, vários grupos de pesquisa trabalham com células solares e módulos fotovoltaicos. Mas apenas em nível experimental. Na América Latina, não haviam sido desenvolvidos até agora meios de produzir energia a partir desses módulos em escala industrial. “Isso significa que somos pioneiros”, comemora Moehlecke. “E os custos de produção são extremamente vantajosos”, completa. Segundo o físico, poucos lugares no mundo têm uma estrutura tão eficiente como a que foi criada na universidade.

Poucos lugares no mundo têm uma estrutura tão eficiente como a que foi criada no Rio Grande do Sul

As células solares desenvolvidas nos laboratórios da PUCRS apresentam uma qualidade comparável ao que há de mais avançado no mundo hoje. Os números explicam. Elas têm eficiência de 15,4%. Isto é, do total da energia solar absorvida, 15,4% convertem-se em energia elétrica. Trata-se de uma marca considerável, visto que atualmente a média mundial de eficiência é de 14% – e as melhores células do mercado batem os 16%. “Ou seja, nossa tecnologia é de fato competitiva”, diz Moehlecke.

Isso põe o Brasil em posição privilegiada num mercado em que a competição é bastante acirrada. O físico lembra que, em nível experimental, já existem células bem mais poderosas, com até 25% de eficiência, porém inviáveis para a produção de energia em larga escala. Em 2002, Moehlecke recebeu o prêmio Jovem Cientista (patrocinado pelo CNPq, pela empresa Gerdau e pela Fundação Roberto Marinho) por ter produzido equipamentos para geração de energia solar em escala industrial, com eficiência comparável à de concorrentes internacionais e a custos inferiores (veja ‘Energia solar: prós e contras’).

Evaporadora industrial
A passagem pela evaporadora industrial é uma das etapas de produção das células solares fotovoltaicas (foto: Divulgação NT-Solar/PUCRS).

Energia solar a pino

A energia solar fotovoltaica é a forma de produção de eletricidade que mais cresce no mundo hoje, como mostram estudos do Instituto de Energia da Universidade da Califórnia [PDF] e da Associação das Indústrias Fotovoltaicas Europeias [PDF]. Desde 2003, o índice de expansão dessa indústria ultrapassa 50% ao ano, sendo que, só em 2008, esse mercado cresceu 85%. Em 2007 o mundo produziu mais de 4 mil MW (1 megawatt é igual a 1 milhão de watts) com módulos fotovoltaicos, o equivalente a um terço da potência instalada de Itaipu. Em 2008, a produção mundial foi de 8 mil MW, e há previsão de aumento ainda maior nos próximos anos.

A energia solar fotovoltaica é a forma de produção de eletricidade que mais cresce no mundo hoje

Por falar em Itaipu, há um cálculo que surpreende. Se cobríssemos metade da área alagada da usina com módulos fotovoltaicos, a quantidade de eletricidade que teríamos seria maior que a gerada pelo seu sistema hidráulico. E só durante o dia! A afirmação é do físico Arno Krenzinger, diretor da Associação Brasileira de Energia Solar.

Os líderes do mercado mundial de energia solar são China, que detém 35% do setor, Alemanha (com 18,5%), Japão (16%) e Taiwan (11,6%). A Índia tem lá seus 2%. Com a nova tecnologia desenvolvida na PUCRS, surgem boas chances de entrarmos nesse jogo pra valer. Moehlecke lembra que o Brasil sequer tem regulamentação específica para energia solar e espera que as instâncias governamentais responsáveis façam sua parte.

Energia solar em residências
Uma das vantagens da energia solar fotovoltaica é que ela pode ser produzida em residências. Além de gerar sua própria energia, o morador pode vender o excedente para os administradores da rede local. Na Europa, esse expediente costuma render até quatro mil euros/ano por morador (foto: Solar Energy House Plans).

E parece que estão fazendo. Ao menos é o que garante o engenheiro Hamilton Moss, do Ministério de Minas e Energia. Segundo ele, o ministério já criou um grupo de discussão para incentivar a energia solar fotovoltaica no país. “Já encomendamos um relatório sobre o tema, que deverá orientar nossas próximas iniciativas. Por ora, pretendemos incentivar o desenvolvimento de aplicações urbanas da energia solar”, adiantou Moss.

Ele destacou ainda duas outras iniciativas do governo federal. A primeira é o Programa Luz para Todos, iniciado em 2003, que objetiva pôr fim à exclusão elétrica no país, especialmente no meio rural. No interior, sobretudo no Nordeste e na Amazônia, há locais em que é muito difícil usar rede elétrica convencional. “Nesses casos, a energia solar é uma ótima solução”, disse o engenheiro. “No âmbito do programa, tem sido usada para atender à demanda dessas populações isoladas. E pretendemos aumentar esse uso.”

A maioria dos estádios da Copa de 2014 deve funcionar com energia solar fotovoltaica

A outra iniciativa é uma parceria entre o governo e os comitês organizadores da Copa do Mundo de 2014, que será disputada no Brasil. A previsão é de que a maioria dos estádios funcione com energia solar fotovoltaica. “Imaginamos que isso deverá impulsionar o desenvolvimento do Brasil nessa área”, acredita Moss. “Em cinco anos pretendemos estar plenamente familiarizados com a energia solar.”

Diante das boas-novas, os pesquisadores estão otimistas. “Nosso próximo passo é implantar uma indústria de módulos fotovoltaicos no Brasil”, disse Moehlecke. Em escala pré-industrial, já foram produzidos 200 módulos, entregues em dezembro aos patrocinadores do projeto (Finep-MCT, Petrobras, Eletrosul e Companhia Estadual de Energia Elétrica do Rio Grande do Sul). A perspectiva é de que, nos próximos meses, novos interessados se apresentem. “Do ponto de vista técnico-industrial, o trabalho está encerrado. Que venham os investidores!”

Energia solar: prós e contras

Prós

• Uma vez instalada, ela é totalmente limpa.

• Não precisa ser produzida de forma centralizada. Cada unidade residencial pode ser uma miniusina, gerando sua própria eletricidade. “Isso já é realidade na Europa”, diz Moehlecke. “O mais interessante é que, além de gerar sua própria energia, o morador pode vender o excedente para os administradores da rede.” Um sistema de microprodução de 30m² pode render ao cidadão até quatro mil euros por ano.

• A vida útil dos dispositivos pode chegar a 30 anos, e a manutenção dos equipamentos é mínima.

• Ótima alternativa para localidades remotas, onde o acesso da rede elétrica é difícil ou impossível.

• A principal matéria-prima para as células solares é o silício, elemento químico que o Brasil tem de sobra. Segundo vários estudiosos, o silício deverá governar o mercado de energia solar fotovoltaica na próxima década.

Contras

• Entre todas as energias limpas, é atualmente a mais cara.

• É vulnerável à variação de produtividade de acordo com a situação atmosférica local.

• Durante a noite, não há produtividade alguma, sendo necessárias tecnologias de armazenamento, ainda não disponíveis.

• Latitudes médias têm produção menor nos meses de inverno.

Henrique Kugler
Especial para a CH On-line / PR