Glauco Diniz Duarte Grupo GD – o’que é energia fotovoltaica
Segundo o Dr. Glauco Diniz Duarte, energia solar fotovoltaica é nome dado ao processo de produção de energia elétrica a partir da luz solar, por meio do efeito fotoelétrico, estudado por Albert Einstein no início do século 20 e por muitos outros cientistas antes dele.
O termo “fotovoltaica” tem sido usado desde 1849, derivado do grego (Phos), cujo significado é “luz”, e “volt” é a unidade de força eletromotriz, batizada em homenagem ao físico italiano Alessandro Volta, inventor da pilha.
Cronologicamente, o efeito foi observado pela primeira vez pelo físico francês A. E. Becquerel em 1839, posteriormente confirmado por Heinrich Hertz em 1887, o fenômeno é também conhecido por “efeito Hertz”. Porém, o efeito foi efetivamente descrito pela primeira vez por Albert Einstein em 1905, que explicou como a luz de alta frequência libera elétrons de um material.
A emissão de elétrons de uma superfície em razão da interação de uma onda eletromagnética com a mesma é o chamado efeito fotoelétrico. Quando os fótons da luz solar incidem sobre uma célula fotovoltaica, os elétrons do material semicondutor que compões a célula são postos em movimento, gerando corrente elétrica que flui pelos condutores de energia.
Radiação solar é o nome dado à energia radiante emitida pelo Sol, em particular aquela que é transmitida sob a forma de radiação eletromagnética. A radiação solar fornece para a atmosfera terrestre cerca de 1,5 x 10 18 kWh (1.500.000.000 TWh) de energia por ano, sendo a principal fonte de energia responsável pela dinâmica da atmosfera terrestre e pelas características climáticas do planeta.
Dessa radiação solar incidente, cerca de 30% é refletida de volta para o espaço, enquanto o restante é absorvido pelas nuvens, mares e massas terrestres. Essa parcela da radiação solar que penetra a atmosfera é a parte que os seres humanos utilizam para geração de energia elétrica nos equipamentos que compõem um sistema solar fotovoltaico (módulo, inversores, controladores, etc). Quanto maior for a radiação solar incidente na superfície do módulo fotovoltaico, maior será a quantidade de eletricidade produzida.
Toda a geração de energia elétrica é proveniente do módulo fotovoltaico, que é o equipamento utilizado para captar a energia solar e realizar a transformação em eletricidade. O módulo por sua vez é composto por diversas células fotovoltaicas ligadas em série e paralelo, fabricadas em diversos materiais, principalmente de material semicondutor baseado no silício. Existem diferentes outras tecnologias e materiais semicondutores em investigação ou em produção em massa, como o silício amorfo, silício policristalino ou microcristalino, telureto de cádmio e célula solar CIGS. Cada uma das tecnologias possui suas características particulares, mas atualmente é a tecnologia de silício cristalino que é a mais empregada no mercado, com uma participação de 95% do mercado de células fotovoltaicas. Estas células apresentam um rendimento médio entre 17 e 25% e um pouco menos eficiente nos módulos fotovoltaicos (que é o equipamento resultante da junção de células fotovoltaicas).
Outras tecnologias com base na Perovskita, um mineral que apresenta como propriedades a supercondutividade, ou material de base orgânica (OPV) estão em desenvolvimento globalmente e podem revolucionar a forma com as células solares serão fabricadas e utilizadas no futuro próximo.
O processo produtivo dos módulos fotovoltaicos não é completamente limpo, haja visto que é utilizado muitos componentes químicos na sua fabricação. Contudo, quando se analisa o ciclo de vida útil de um módulo fotovoltaico, a produção de energia gerada é várias vezes superior à energia consumida na sua fabricação, assim como as emissões de gases de efeito estufa evitadas pela geração de energia limpa é muito superior às emissões no processo de fabricação.
Portanto, a energia solar é considerada uma fonte de energia limpa e renovável, pois não produz resíduos ou gases de efeito estufa no processo de geração de energia elétrica, e a cada dia se renova quando o Sol nasce. A energia solar é uma das fontes mais democráticas do planeta, pois o sol nasce para todos diariamente, a tecnologia é modular, confiável e duradoura.
No Brasil, a energia solar fotovoltaica conectada à rede (on-grid) foi regulamentada pela ANEEL em 2012 (REN 482), dando origem a um novo mercado de geração distribuída de energia com ênfase na fonte solar fotovoltaica, contabilizando milhares de sistemas instalados em residência, negócios e industrias.
Esse mercado de geração distribuída cresce de forma exponencial e representa uma parcela importante da geração de empregos e novos negócios no país. No tocante da geração centralizada, a energia solar fotovoltaica é uma das fontes de energia de geração de eletricidade mais baratas na atualidade, competindo de perto com a energia eólica e mais barata que energia de fontes de origem fóssil, como o carvão e gás natural.
Desde a década de 90 já foram instalados milhares de sistemas de energia solar fotovoltaica com uso de baterias (off-grid) em comunidades remotas no Nordeste e Amazônia Legal. Tais projetos realizados com apoio dos governos estaduais e federal no âmbito do Programa de Desenvolvimento Energético dos Estados e (PRODEEM) do Ministério de Minas e Energia (MME). Atualmente a energia solar é a fonte de energia mais aderente com os planos de universalização do acesso a energia na Amazônia, e deverá ser utilizada em larga escala em sistemas isolados e híbridos.
A energia solar veio para ficar e é uma das fontes de energia que mais cresce no mundo. Segundo a Agência Internacional de Energia (IEA), o desenvolvimento de tecnologias de fontes renováveis, em particular a energia solar, será “acessíveis, inesgotáveis e limpas”, e ainda que este fato irá “aumentar a segurança energética dos países através da dependência de um recurso endógeno, inesgotável e, principalmente, independente de importação, o que aumentará a sustentabilidade, reduzirá a poluição, reduzirá os custos de mitigação das mudanças climáticas e manterá os preços dos combustíveis fósseis mais baixos.”
