Há um interesse crescente e contínuo da sociedade em geral nas aplicações da tecnologia solar. As indústrias, empresas e negócios de todos os setores da economia estão apostando cada dia mais na inovação e na sustentabilidade. Nos últimos anos, as inovações tecnológicas trouxeram avanços consideráveis em termos de armazenamento de energia e eficiência energética.
Tornar-se solar autossuficiente para a geração da eletricidade utilizada pelas organizações empresariais é um passo muito importante. Inclusive, existem incentivos do governo para o uso dos painéis fotovoltaicos que são capazes de transformar a luz do sol em uma fonte de energia limpa.
Neste conteúdo, vamos falar um pouco sobre a história da energia solar no Brasil. Quer descobrir quando surgiu a energia solar e qual foi o primeiro país a utilizá-la? Continue a leitura!
Quando surgiu a energia solar
O desenvolvimento da tecnologia fotovoltaica ou das células solares iniciou em 1839, quando o físico francês Alexandre Edmond Becquerellar demonstrou o efeito fotovoltaico. Portanto, foi durante a Revolução Industrial que foi descoberta a capacidade de uma célula solar para converter a luz do sol em eletricidade.
Veja a seguir mais detalhes sobre essas invenções!
Criação dos painéis solares
Aproximadamente 40 anos depois, Charles Fritts, um inventor americano, apostou nessa ideia. Em 1883, ele criou o primeiro painel solar para ser instalado em telhados em Nova Iorque em 1883. O revestimento dos painéis com selênio ajudou a produzir uma corrente elétrica que infelizmente era muito fraca e não pode concorrer com a usina de carvão de Thomas Edison.
Explicação do efeito fotoelétrico
O processo de produção de eletricidade por meio da luz solar apenas foi compreendido em 1905, quando Albert Einstein escreveu o seu artigo explicando o funcionamento do efeito fotoelétrico. O cientista fez pesquisas junto a Becquerellar e recebeu o Prêmio Nobel de física no ano de 1921. Esses estudos foram a base das tecnologias solares atuais.
Desenvolvimento da célula fotovoltaica
A célula fotovoltaica foi desenvolvida em 1954 pela empresa Bell Labs. Mas a energia solar permaneceu muito cara para uso comercial por vários anos. Então os militares dos EUA começaram a financiar pesquisas para compreender o potencial dessa tecnologia capaz de alimentar satélites. Isso possibilitou o lançamento da primeira espaçonave com painéis solares, a Vanguard I, em 1958.
Crise de energia nos EUA
No início dos anos 70, o governo federal dos EUA começou a controlar o preço do petróleo. Em 1973, aconteceu o embargo árabe e os americanos pararam de receber esse insumo. No mesmo ano foi criada a Lei de Emergência de Alocação de Petróleo e os Estados Unidos passaram por uma crise de energia.
A crise energética fortaleceu o compromisso do governo americano de promover a energia solar no país. A energia solar passou a ser vista como a solução potencial para a falta de petróleo e foram criadas várias leis que possibilitaram a instalação de unidades de resfriamento e aquecimento solar para atender os edifícios federais.
Aprimoramento da energia solar
O Congresso dos EUA decidiu transformar os prédios federais em verdadeiros outdoors para a promoção da energia solar. Consequentemente, em 1974, foram aprovadas legislações adicionais para mobilizar as agências governamentais no apoio logístico e pesquisa para tornar a tecnologia solar mais acessível. Em seguida, foi criado o Projeto de Coordenação e Gerenciamento de Energia Solar.
Essa organização foi projetada para dirigir agências como a National Science Foundation, a NASA e o Departamento de Habitação e Desenvolvimento Urbano para aprimorar a energia solar. O Congresso também possibilitou a criação de um novo escritório federal, conhecido como Solar Energy Research Institute, com o objetivo de estudar e facilitar o uso industrial desses recursos.
Desenvolvimento do programa solar
A Administração de Pesquisa e Desenvolvimento de Energia (ERDA) começou a gerar e fornecer relatórios bastante abrangentes para o desenvolvimento do programa solar para atender aos níveis mais altos do governo: liderança do Congresso e o Presidente. A organização conseguiu instalar refrigeração e aquecimento nas escolas e os edifícios comerciais receberam patrocínio para usar o novo sistema.
Maior instalação solar do mundo
No Novo México, foi criada a maior instalação solar do planeta. Já em 1977, Carter assinou a Lei de Organização do Departamento de Energia e ativou a agência no dia 1º de outubro do mesmo ano. Depois, em 1978, o Congresso aprovou o Public Utility Regulatory Policies Act, que lançou as bases para as políticas de medição.
A partir disso, as concessionárias americanas tiveram que começar a comprar energia elétrica das instalações de geração solar distribuída. Com isso, a energia solar começou a se tornar viável para ser fornecida ao público. A Lei do Imposto sobre Energia permitiu a concessão de crédito fiscal para investimento comercial e o crédito de energia residencial.
Comercialização da energia solar
A comercialização da energia solar foi impulsionada pelo Congresso com a aprovação da Lei de Pesquisa, Desenvolvimento e Demonstração de Energia Solar Fotovoltaica. A legislação teve como finalidade a preparação de um plano de marketing internacional para os sistemas fotovoltaicos. O presidente autorizou um programa agressivo para que os sistemas fotovoltaicos se tornassem competitivos.
Crédito residencial
A Lei de Benefícios Fiscais e Cuidados de Saúde de 2006 abriu a oportunidade de crédito residencial para investimento em todas as tecnologias solares. Logo depois, em 2008, a Lei de Estabilização Econômica de Emergência estendeu a concessão de créditos até o ano 2016 e retirou o limite para propriedades solares fotovoltaicas.
Em 2009, a Lei Americana de Recuperação e Reinvestimento foi um estímulo federal que estendeu novos subsídios para fomentar a indústria solar. As empresas receberam uma doação em dinheiro correspondente a 30% do custo dos sistemas solares por meio da política de energia chamada de Seção 1603. Obama investiu milhões de dólares e financiou vários projetos de energia renovável.
Quem inventou o sistema de energia solar
Um cientista americano com nome de Russell Shoemaker Ohl patenteou a célula solar como o dispositivo sensível à luz que é utilizado hoje. Ele foi um grande pesquisador de semicondutores que foram criados antes da invenção do transistor. A sua área de pesquisa era o comportamento de certos tipos de cristais.
Ele trabalhou nas instalações da Bell Labs em 1930, fazendo pesquisas sobre materiais e investigando detectores de diodo de alta frequência adequados para transmissão e radar militar sem fio. Poucos cientistas compreenderam o seu trabalho e ele teve o apoio do Dr. Walter Brattain que atuou na invenção do transistor bipolar de germânio em 1947.
O trabalho de Russell Shoemaker Ohl com diodos o levou a desenvolver as primeiras células solares de silício. Aliás, esse cientista fez várias descobertas ao analisar os componentes dentro dos cristais e observar como esses mecanismos funcionavam. Ele também descobriu o germânio purificador que foi a chave para criar material semicondutor repetível.
Quando a energia solar chegou no Brasil
Em 2011 foi instalada a primeira usina solar no território brasileiro, mais especificamente no sertão cearense, no município de Tauá. O empreendimento que conta com quase 5 mil painéis fotovoltaicos ocupa cerca de 350 quilômetros. A princípio, gerava 1 megawatt e fez com que essa região do Brasil se tornasse a primeira a produzir energia fotovoltaica em escala comercial.
Na realidade, essa matriz energética foi a pioneira em toda a América Latina. No ano seguinte, a Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) lançou a Resolução Normativa RN 482/2012, que introduziu um mecanismo de incentivo para a geração distribuída no sistema elétrico brasileiro. As distribuidoras instalaram um contador bidirecional e permitiram a injeção de energia excedente na rede.
O objetivo era equilibrar o consumo em horários de redução da produção de eletricidade. Porém, sempre foi cobrado um valor mínimo pelas distribuidoras em função dos custos de disponibilidade conforme a RN 414/2010. No ano de 2017, as instalações fotovoltaicas começaram a crescer rapidamente e houve um aumento significativo da geração de energia solar.
Onde foi descoberto
A tecnologia de células solares foi descoberta pelo físico francês Alexandre Becquerellar, que estudou como converter a luz do sol em energia elétrica em 1839. Esse cientista foi o responsável pela descoberta do efeito fotovoltaico na França. Na época, com apenas 19 anos, trabalhava no escritório do seu pai, em Paris.
Ao fazer as experiências, esse físico conseguiu criar a primeira célula fotovoltaica do globo terrestre. Em seu experimento, usou cloreto de prata para revestir os eletrodos de platina, os quais se iluminaram ao gerar a corrente e a tensão elétrica. Por este motivo, o efeito fotovoltaico foi chamado de efeito Becquerel.
O processo realizado criou uma corrente elétrica diante da exposição à energia radiante e inspirou Charles Fritts para a criação dos painéis solares para a instalação em telhados. Em 1848, Alexandre Becquerellar se tornou professor e lecionou no Instituto Agronômico de Versalhes. Em 1853 ocupou a cadeira de físico no Conservatoire des Arts et Métiers.
Como funciona
O processo de geração solar inicia quando os painéis solares absorvem partículas de luz ou fótons com as suas células fotovoltaicas. O processo gera corrente contínua e, em seguida, converte-a em corrente alternada, que pode ser utilizada com o auxílio dos inversores. A energia então é distribuída do painel elétrico para a edificação que o utiliza.
Observe a seguir outros detalhes!
Painéis fotovoltaicos
Os painéis fotovoltaicos usam células que contêm um material semicondutor capaz de capturar a energia do sol e converter a radiação solar em eletricidade. Geralmente é usado o silício como material semicondutor, que se trata de um recurso natural abundante na areia. Assim que a luz atinge a célula, uma quantidade de energia é absorvida.
Material semicondutor
O material semicondutor solta os elétrons, que são as partículas carregadas negativamente para formar a base da eletricidade. As células fotovoltaicas contam com duas camadas de silício, uma carregada negativamente e a outra positivamente. Assim que a luz incide sobre os semicondutores, o campo elétrico faz com que a eletricidade flua ao gerar a corrente contínua.
Contatos de metal
Os contatos de metal colocados na parte inferior e superior das células fotovoltaicas possibilitam a extração da corrente elétrica para ser utilizada externamente.
Os painéis fotovoltaicos não exigem luz solar intensa para atuar e isso significa que eles conseguem gerar eletricidade em dias nublados. Mas quanto maior a intensidade da luz, mais elevado é o fluxo de eletricidade.
Os avanços da energia solar
A energia solar é muito promissora porque é considerada uma fonte limpa que não prejudica os ecossistemas, é confiável e acessível para donos de imóveis. As opções existentes hoje são interessantes por gerarem economia de dinheiro e atenderem a um número elevado de residências, empresas e indústrias em nosso país. Confira adiante alguns avanços dessa tecnologia!
Eficiência dos painéis solares
A eficiência das células solares aumentou em ritmo contínuo nas últimas décadas. Para descobrir se os painéis são eficientes, basta medir a quantidade de irradiação ou luz solar que incide sobre as superfícies para saber se ela está disponível para conversão de energia. Com os últimos avanços tecnológicos houve um aumento da média de conversão.
A mudança no ângulo do sol ao longo do dia conforme a Terra gira em seu eixo é um fator que pode causar a perda de eficiência. Porém, os sistemas de rastreamento solar são projetados para se inclinarem e posicionarem os painéis de acordo com a direção ao sol. Hoje, um sistema de rastreio do sol pode obter ganhos de desempenho.
Armazenamento de energia solar
A luz do sol não incide sobre os painéis solares à noite e esse é um fator limitante da energia solar. Durante as horas de escuridão, não havia conversão para a criação de energia elétrica, até que em 2016 foi criada uma usina capaz de produzir eletricidade no período noturno para possibilitar o aproveitamento dos insumos.
A irradiação coletada de dia passou a ser armazenada em um sistema de bateria. Pesquisadores da Universidade de Stanford estudaram e criaram os painéis solares que conseguem gerar eletricidade à noite com o auxílio de um gerador termoelétrico. As pesquisas realizadas confirmam que as células noturnas produziram energia para carregar um aparelho celular.
Uso de novos materiais
Os avanços mais recentes foram realizados para eliminar as limitações existentes em decorrência da utilização das células solares de silício. No ano de 2016, os pesquisadores conseguiram criar a primeira célula solar com cristais de perovskita, que são mais eficientes. Contudo, o silício ainda superava esses materiais, por ter maior viabilidade para uso comercial.
Em 2022, na Universidade de Princeton, os pesquisadores desenvolveram as primeiras células solares de perovskita viáveis para serem comercializadas. Elas são fabricadas à temperatura ambiente e exigem menos energia para serem produzidas. O seu custo de produção é mais barato e a sua sustentabilidade é aprimorada, tendo uma durabilidade de até 30 anos.
Projetos inovadores
Ocorreram progressos interessantes no segmento de design solar – por exemplo, o desenvolvimento de células solares imprimíveis, leves e flexíveis. Elas podem ser aplicadas em uma ampla gama de materiais, impressas em tamanhos menores para serem incorporadas a acessórios eletrônicos, como tablets, celulares e notebooks. Já foram criados painéis solares para recarregar a bateria de carros elétricos.
As principais tendências
A maioria dos países utilizam fontes de energia de combustíveis fósseis, como petróleo, carvão e gás natural. Entretanto, a energia solar está se tornando, a cada dia, mais acessível, visto que as tecnologias evoluem e tornaram-se mais eficientes ao longo dos anos.
A seguir veremos detalhes sobre as tendências decorrentes desse mercado!
Projetos de geração de energia
Desde 2019, o setor da energia solar está entre os que mais crescem e a sua capacidade de geração elétrica está sendo ampliada. Nos EUA, praticamente a metade dos projetos são solares e isso é uma excelente notícia. Durante a pandemia do Covid-19, muitas pessoas aproveitaram para investir em instalações solares residenciais.
Novos projetos de geração de energia estão sendo criados no Brasil. As empresas que atuam nesse ramo esperam que o crescimento seja contínuo, já que os painéis solares são econômicos e bastante atrativos para as residências. As atividades relacionadas à instalação dos painéis solares estão aumentando devido ao interesse da população pela energia limpa.
Baterias mais acessíveis
O uso das baterias está entre as maiores tendências de energia solar e isso pode impactar as indústrias. Esses dispositivos permitem o armazenamento da eletricidade gerada e, por esta razão, são um dos itens mais procurados. A armazenagem desse insumo está trazendo avanços significativos relacionados à acessibilidade e à eficiência.
O armazenamento de energia é muito mais do que uma adição econômica que beneficia as instalações solares. Ele é muito flexível e possibilita que a eletricidade armazenada seja utilizada para várias funções, como serviços de rede auxiliares e fornecimento de energia sob demanda. As baterias são uma evolução natural para o avanço dessa área.
Redução do desperdício de produção
As baterias se tornaram mais eficientes e as vantagens que elas oferecem conseguem superar os gastos e oferecem um ótimo retorno dos investimentos. No caso das concessionárias, as baterias ajudam a reduzir o desperdício de produção e a estabilizar a rede. Já para os proprietários de imóveis, os dispositivos permitem que o usuário armazene energia para suprir eventuais quedas.
Quando as taxas de serviços públicos estão em seu pico, os consumidores podem optar por consumir a energia solar em vez de pagar mais caro. A instalação das baterias residenciais está movimentando o mercado em virtude da eficiência que esses dispositivos oferecem. A sua capacidade de armazenamento aumentou nos últimos anos e elas já fazem parte dos projetos.
Eficiência do painel solar
Os painéis solares, como as outras tecnologias, estão apresentando um aumento adequado na sua média de eficiência. A maioria dos módulos têm vida útil prolongada e podem aumentar de forma drástica o indicador de retorno dos investimentos (ROI). Ao serem instalados, conseguem reembolsar o custo inicial da implementação e oferecem um ótimo custo-benefício.
Aproximadamente de 1 ano e 6 meses a 2 anos é possível recuperar as despesas obtidas com a contratação da prestadora de serviços que instala os painéis solares. No entanto, não foi apenas a eficiência que aumentou, a potência nominal também se eleva. Recentemente, os painéis padrão de 60 células tiveram sua capacidade aprimorada.
Cadeia de suprimentos diversificada
Existem inversores e painéis fotovoltaicos que são fabricados no exterior e outros produzidos internamente. Com isso, não temos dependência dos grandes fabricantes estrangeiros. Além disso, a conscientização da sociedade brasileira pode modificar e alavancar o fornecimento de inversores e módulos que fazem parte da cadeia de suprimentos.
Os empreendedores desse setor podem se comunicar com os fornecedores para fazer previsões, superar os desafios logísticos e eventual escassez de recursos tecnológicos. Os prazos de reabastecimento do estoque podem ficar cada vez maiores se a cadeia de suprimentos operar tendo como base a previsibilidade das demandas, a oferta e a procura do público brasileiro.
Superdimensionamento do sistema de energia
Hoje não é importante apenas entender quanta energia uma empresa ou casa consomem durante o mês, mas também o quanto as edificações podem passar a consumir no futuro. Portanto, as empresas que instalam os painéis solares já podem verificar os objetivos dos gestores para definir a capacidade de geração essencial para os próximos anos.
A energia solar é um investimento que gera maior retorno em longo prazo e o uso desses recursos tende a crescer em estabelecimentos comerciais e residenciais. Se houver um avanço rápido na eletrificação de edifícios, algumas pessoas poderão utilizar climatização, instalar estações de carregamento e apostar em veículos elétricos ou motorhome.
Geração de novos empreendimentos
O setor tem participação ativa no mercado nacional. Os painéis solares possibilitam a abertura de novos empreendimentos todos os anos, principalmente para quem deseja trabalhar com kit de energia solar. Muitos brasileiros estão entrando no mercado de energia solar e aproveitando a oportunidade para comercializar e instalar essas soluções tecnológicas.
Carregadores elétricos movidos a energia solar
Os recursos de carregamento de EV estão entre os mais solicitados para instalações solares e baterias de carros elétricos em países desenvolvidos. Um disjuntor de retroalimentação de 40 A padrão consegue alimentar um carregador de veículo elétrico. Na verdade, alguns novos inversores têm uma conexão dedicada para reduzir os custos e simplificar a fiação.
Enfim, agora você já sabe um pouco mais sobre a história da energia solar no Brasil! Esse recurso está conquistando todo o país por vários motivos, sendo um deles a economia percebida na hora de pagar as faturas de luz que chegam mensalmente em todos os endereços. Outra razão é a percepção nítida das mudanças climáticas que precisam ser contidas.
Gostou desta leitura? Siga em frente e entenda qual foi o crescimento de energia solar no Brasil nos últimos tempos!
