O mercado da energia solar no Brasil

A produção de energia a partir da energia solar pode ser feita de diversas formas (Ler : Énergie solaire : les bases théoriques pour la comprendre). Nas últimas décadas dois setores de aplicação da energia solar tem sido mais desenvolvidos no Brasil. O mais importante é o de aquecimento solar de água em residencias e o segundo setor que despontou mais recentemente é o da energia solar fotovoltaica para consumo próprio residencial ou empresarial e/ou para venda à rede. As instalações individuais de pequena escala geralmente são de uso residencial e a grande maioria opta por consumir e vender a rede o excesso, quando tiver. Mais recentemente estão aparecendo as instalações de energia solar fotovoltaica de grande porte para venda exclusiva à redes de distribuição nas regiões mais propícias para este tipo de instalação. Na existem no Brasil instalações de produção de eletricidade solar termodinâmicas.

1. A energia solar térmica no mundo

Tecnologia madura com uma capacidade instalada de 456 GWtermal (Figura 1) em 2016[1]. Em energia fornecida[2] se compara a dos sistemas fotovoltaicos de produzir eletricidade.

A geração de energia solar expressa em TWh se divide em solar térmica de água ou ar incluindo a secagem de alimentos e especiarias (49%), eletricidade solar fotovoltaica (49%) e eletricidade solar termodinâmica por conversão de calor em eletricidade por concentração da luz solar (2%). Este último sistema não será tratado para o Brasil por não existir este tipo de geração de energia.

Os sistemas de energia solar térmica podem ser classificados pelo tipo de coletor usado: coletor solar plano sem vidro ou com vidro cobrindo o coletor, coletores de tubos de vidro a vácuo com espelho curvo. Os primeiros são usados em climas mais cálidos e/ou com maior insolação e os segundos em climas frios e/ou com menor insolação. Os usos são para aquecimento de água doméstico (água encanada ou piscinas) ou industrial. A circulação da água entre os coletores e os depósitos de água podem ser por termo sifão ou por bombeamento. Existem também sistemas de aquecimento do ar interno de residências ou para processos industriais de secagem de alimentos, especiarias e condimentos, pasteurização de alimentos, acabamento de produtos. E existem mesmo sistemas de resfriamento do ar por aquecimento solar. Mundialmente, 75 % dos sistemas são de aquecimento solar de água residencial por termo sifão.

Em matéria do crescimento do mercado a solar térmica tem crescido a taxas decrescentes (Figura 2) e sempre a taxas menores do que a eólica e a fotovoltaica.

Um 90 % das instalações são para uso residencial mono familiar e condomínios. Mas existem grandes instalações que servem para aquecimento ou resfriamento em escalas industriais. Em 2016 totalizavam 1,154 MWtermal ou 1,648,383 m² de coletores. Os países onde existem mais estes grandes sistemas coletivos são Dinamarca, Suécia, Áustria, Alemanha, Espanha e Grécia. Recentemente a China também instalou sistemas coletivos. No total são 300 sistemas de aquecimento solar de grande escala de mais de 350 kWtermal (500 m²) conectados a sistemas coletivos de aquecimento com outras fontes e 18 sistemas de resfriamento. A maioria dos sistemas de aquecimento solar coletivos estão na Dinamarca com 922 MWtermais (1,317,635 m²).

Bastante presente em países com forte tradição de uso da energia solar para secagem de produtos agrícolas como a Turquia, mas também nos EUA sendo China o líder em aquecimento solar com 30,45 GWth de capacidade instalada (Figura 3).

Unglazed water collectors = coletores solares sem cobertura de vidro (usados para aquecer piscinas). Flat Plate collectors = coletores solares fechados em caixas com cobertura de vidro que são os mais usados para o nosso clima em uso residencial. Evacuated tube collectors = a tecnologia mais eficiente com tubos de vidro a vácuo. Próprios para regiões mais frias e com menor insolação

A intensidade de uso da energia solar térmica nesses países com maior capacidade instalada pode ser muito variável (Figura 4).

O pais que usa mais intensamente a energia solar térmica em proporção a sua população é Israel seguidos pela China, Turquia e Austrália.

2. A energia solar térmica no Brasil

O Brasil ocupa o quinto lugar em capacidade instalada solar térmica no mundo (Figura 5). Mas em matéria de intensidade de uso com respeito a sua população deixa muito a desejar sobretudo porque é um pais de boa insolação. O Brasil aproxima-se à intensidade por habitante da Alemanha mas ela é um pouco menor que este país. Mesmo a Polônia com isolação muito menor do que a do Brasil o supera neste quesito (Figura 4).

2.1. O mercado

No entanto a evolução do mercado tem tido crescimento exponencial (Figura 5).

O uso residencial tem sido dominante representando 74 % do mercado em 2015. O setor comercio e serviços notadamente na hotelaria é o segundo setor mais relevante (Figura 6).

O Programa habitacional – HIS tem a ver com os programas de habitação de baixo custo financiados pelo governo federal onde o aquecimento solar foi incluído nos projetos.

O potencial de aquecimento solar residencial por regiões no Brasil expresso em termos de kWh economizados de energia elétrica por ano está mapeado (Figura 7)[3]. Ali são apresentados por municípios os potenciais econômicos de inserção da energia solar térmica unifamiliar tendo em conta o potencial técnico.e o potencial econômico que vai depender das rendas das famílias e do tamanho das famílias. Em uma grande maioria de casos só compensa ter aquecimento solar se a família tem mais de 4 moradores. Em alguns municípios podem ser 3 o mínimo e em algum caso mais de 7.

Os valores projetados em potencial de aquecimento solar residencial economicamente viáveis podem ser projetados para 2020, 2030, 2040 e 2050.

Tabela 1: Potencial econômico projetado para 2020 até 2050 em GWh/ano por região.

A distribuição regional atual dos sistemas de aquecimento solar é polarizada para a Região Sudeste (73,4 %), e Sul (15,4 %). A região com maior potencial técnico é o Nordeste e representa menos de 4 % devido a que há menos necessidade de aquecer a água e a renda familiar media é muito baixa. Outra região com alto potencial é o Centro Oeste possuindo mais instalações (7 %) mas tem menor população.Se fosse utilizado todo o potencial econômico de geração de calor por aquecimentos solar nas residências a economia na geração de eletricidade para as residências pode equivaler a mais de 10 % do consumo total de energia elétrica residencial.

A pesar desse avanço significativo dos últimos 15 a 20 anos ainda o setor enfrenta alguns obstáculos principalmente por:

• O chuveiro elétrico é muito fácil de instalar, barato e não necessita de ter um cano de água fria e outro quente;

• No caso de ter que substituir o chuveiro elétrico para aquecimento solar há necessidade de instalar o cano de água fria e o misturador em cada ponto de uso; o que pode ser complicado, sobretudo, em edifícios, se o cano estiver embutido na parede;

• A cultura financeira em boa parte da população brasileira , em sua grande maioria, é a de não faz cálculos a longo prazo de economia pela troca de equipamento ou mesmo de finanças pessoais, haja visto o uso generalizado do cartão de crédito e/ou empréstimo pessoal para compras mesmo com os juros abusivos que são cobrados na atualidade.

• Pouca divulgação, de incentivos através de políticas públicas de financiamento a juros baixos quando existem, ou desconto na conta de luz ou mesmo leis que obriguem ao uso do solar em novas construções.

Por outro lado as aplicações industriais tem se desenvolvido pouco. Ela poderia estar muito mais presente, por exemplo, na secagem de frutas que tem vantagens comerciais evidentes. Agrega valor em até 3 vezes no preço da comercialização se comparado com a venda da fruta in natura. Alem das vantagens da conservação e estocagem mais prolongada. Toda a uva passa consumida no Brasil é importada sendo que, no Nordeste semi-árido, se produz uva de alta qualidade que é exportada in natura quando também poderia ser exportada como uva passa e/ou consumida internamente. Um estudo realizado em 2009[4] optou-se por um modelo de fábrica mecanizada de secagem sem uso de energia solar. O argumento é de que a secagem solar não padroniza tão bem como a secagem industrial e tem riscos climáticos adversos por ser o clima do semi-árido menos favorável do que os concorrentes principais (Argentina, Chile, Turquia, Irão e Estados Unidos). Mesmo usando tecnologias mais caras se comparado com a secagem convencional ao ar livre o estudo mostrou ser rentável um empreendimento destes.

Mas não há estudos no Brasil do uso de túneis de secagem solar (estufas solares) que já são de uso na Turquia e na Índia para secagem de frutas.

2.2. Vantagens técnicas no Brasil

O uso do chuveiro elétrico no Brasil é tecnicamente viável no Brasil por possuir uma matriz elétrica brasileira majoritariamente hídrica. Quando os picos de consumo atingem a rede por volta das 19h e 7 h é fácil abastecer o pico sem necessidade de ter usinas ociosas já que a hídrica por ser ligada em minutos (Figura 8). Se fosse um parque mais térmico obrigaria ao parque de geração de ter usinas térmicas ou nucleares ociosas para abastecer o pico devido a que elas só podem ser ligadas em períodos bem mais longos. O uso de mais energia solar térmica em residências será muito benéfico para o sistema por eliminar estes picos e os riscos de pane dos controles de fluxo que o pico pode provocar.

2.3. Custos e vantagens financeiras no Brasil do aquecimento solar

Segundo dados recolhidos os custos no mundo são os seguintes[5]:

2.3.1. Aplicações mais baratas

• ~1 centavos €/kWh[6] para aquecimentos de piscina (Austrália, Brasil)
• 2 – 4 centavos €/kWh para sistemas pequenos de aquecimento domestico por termo-sifão (Brasil, Índia, Turquia)
• 7 – 8 centavos €/kWh para sistemas pequenos de aquecimento domestico bombeados (Austrália, China)
• 2 – 3 centavos €/kWh para grandes sistemas bombeados em condomínios residenciais (Brasil e Índia)
• 3 centavos €/kWh para pequenos sistemas de aquecimento de água e de ambientes (Brasil)

2.3.2. Aplicações mais caras

• ~2 centavos €/kWh para aquecimentos de piscina (Canadá, Israel)
• 7 – 12 centavos €/kWh para sistemas pequenos de aquecimento domestico por termo-sifão (Austrália, China África do sul)
• 12 – 20 centavos €/kWh para pequenos sistemas de aquecimento bombeados (Austrália, Áustria, Canadá, Dinamarca, França)
• 8 – 14 centavos €/kWh para grandes sistemas bombeados em condomínios residenciais (Áustria, Canadá, Dinamarca, França)
• 11 – 19 centavos €/kWh para pequenos sistemas de aquecimento de água e de ambientes (Áustria, China, Dinamarca, Alemanha, África do sul).

Fica claro na listagem que os países mais ensolarados tem os menores custos de estas tecnologias sem necessidade de empregar políticas públicas de incentivo financeiro. No caso do Brasil se não cresce mais rápido o seu emprego é por falta ou pouca efetividade das políticas públicas de incentivo não financeiro.

3. A energia solar elétrica fotovoltaica no Mundo

Também em capacidade instalada em energia fotovoltaica a China ocupa o primeiro lugar. O Brasil aparece por primeira vez na listagem de 2017 de aumento anual da capacidade instalada. Mas ela aumenta 50 vezes menos do que a chinesa. E no contexto mundial está fora dos top 10 em capacidade já instalada (Tabela 2). É um pais que entrou com retardo nesta corrida por maior participação da energia solar no mix da produção de energia elétrica (Ler : Argentine, la promotion des énergies renouvelables pour la production d’électricité).

Tabela nº 2: Os 10 maiores países em aumento anual da capacidade instalada e capacidade instalada total em 2017.

Em 2017 a capacidade instalada mundial estava em torno dos 1,16 GW[7]. Calcula o IEA que a capacidade instalada mundial passe a 200 GW em 2020 e a 3 000 em 2050[8].

Em 2017 em termos relativos com outras formas de produzir energia elétrica representa a energia fotovoltaica 1,9 % da produção da energia elétrica total sendo que todas as renováveis representam 26,5 %[9].

4. A energia solar elétrica fotovoltaica no Brasil

O potencial técnico de geração centralizada fotovoltaica do Brasil excluindo as áreas de proteção é de 28.519 GW e de 164,1 GW de geração distribuída para consumo próprio ou de venda à rede. En 2017, a energia solar fotovoltaica representava 0,01 da oferta de eletricidade no Brasil com 0,8 TWh ofertados. (Figura 9).

4.1. Capacidades instaladas

No Brasil a geração de eletricidade fotovoltaica está se convertendo em negócio viável financeiramente. A regulação permite agora a geração autônoma e a venda do excedente à rede. Há leilões de concessões de oferta de energia para venda à rede. Por outro lado o Brasil possui regiões muito favoráveis de boa insolação. Estes fatores, junto com a baixa de custos dos painéis solares produzidos na China em grandes escalas de fabricação, resultam em grandes incentivos para este tipo de investimento.

Os melhores locais estão no semi-árido nordestino de boa insolação e terra plana e barata, desde que os novos empreendimentos não sejam barrados pela falta de conexão as redes e/ou os preços dos painéis. No Brasil como um todo existem já 438,3 MW instalados de potencia fotovoltaica com 15.669 instalações (Tabela 3).

Tabela 3. Potência instalada e nº de instalações de geração de eletricidade fotovoltaica no Brasil

Destas instalações, 60 totalizando 312 MW são de usinas centralizadas que vendem diretamente ao sistema elétrico nacional com outorga e registro na ANEEL[10]. O resto, 126,6 MW correspondem à geração distribuída para uso próprio e/ou venda de excedente ( Ler : L’énergie solaire photovoltaïque, une filière compétitive en site isolé).

No total a geração estimada considerando 40 % de eficiência da potencia instalada é de 650 GWh por ano. Em termos comparativos esta geração ainda é insignificante porque corresponde a 0,1 % da oferta total de eletricidade no Brasil considerando todas as fontes.

A maior usina centralizada de geração fotovoltaica do Brasil se encontra perto de Bom Jesus da Lapa com 158 MW de potencia instalada em 500 mil painéis solares cobrindo uma área de 330 hectares. São dois parques próximos, um de 80 MW em Bom Jesus da Lapa e outro de 78 MW em Lapa (figura 9). A empresa estatal italiana ENEL é a que opera este projeto mas tem mais outros: Ituverava (254 MW) e Horizonte (103 MW), na Bahia, e Nova Olinda (292 MW), no Piauí. A ENEL é líder na produção de energia solar fotovoltaica no País, com 807 MW instalados (Figura 10).

Já existe uma organização, a ABSOLAR (Associação Brasileira de Energia Solar Fotovoltaica) que agrupa todas as empresas que atuam no setor fotovoltaico no pais, estatais e privadas (ver: http://www.absolar.org.br/associado).

O fornecimento de equipamentos fotovoltaicos na parte das placas é importado e montado no Brasil. As usinas montadoras de painéis fotovoltaicos e suas produções constam na Tabela 4.

Tabela 4. Usinas montadoras de painéis fotovoltaicos no Brasil

Os outros equipamentos eletrônicos dos sistemas fotovoltaicos como reguladores de tensão, proteção contra surtos, inversores, etc. são produzidos no Brasil a preços competitivos. Mas ainda se importa muito sobretudo da China mas também da Malásia, Tailândia, Japão e um pouco do Vietnam, Europa e América do Norte.

As previsões para o futuro são promissoras para o mercado de geração elétrica solar. O Plano Decenal de energia calcula-se que, em 2026 a geração solar represente quase 6 % da energia elétrica ofertada no país. Ou seja em 10 anos haverá um aumento exponencial, dos atuais 438 MW para 13 GW de capacidade instalada. O incremento será de 32 vezes a capacidade atual. Destes 13 GW, 9,6 GW serão de geração centralizada e 3,4 GW de geração distribuída (instalações individuais em tetos e fachadas). O Plano Nacional de Energia 2050 calcula que em 2050, 9 % da oferta total de energia elétrica será solar.

Segundo Sauiá (2017) da ABSOLAR existem 18.352 MW de potencia instalada já cadastrados para funcionar de energia solar fotovoltaica centralizada para operar a partir de 2021. Isto equivale a 1,5 usinas de Itaipu em potencia instalada (Tabela 5).

Tab. 5. Projetos de energia solar fotovoltaica centralizada cadastrados na ANEEL 

Temos que destacar ainda que no investimento de unidades de geração centralizada o destaque maior tem sido a alta participação de empresas como a ENEL. Isto se deve que esta empresa há tempos adotou uma estratégia de aumentar o seu portfólio em investimentos em energias renováveis. E no Brasil ela entra em todos os leilões da ANEEL seja de energia hidráulica, solar ou eólica. Outras firmas brasileiras do setor elétrico poderiam se interessar mais nestes leilões mas ainda estão relutantes em diversificar os seus investimentos. Incertezas políticas e institucionais estão por trás desta falta de interesse.

4.2. Vantagens técnicas

A matriz brasileira de geração elétrica ainda está fortemente concentrada na geração hidráulica. Muitas destas usinas são empreendimentos estatais de grande porte. Existem nas gavetas muito empreendimentos hidráulicos possíveis que dificilmente serão executados por diversas razões. Pela carência de recursos para investimento das empresas estatais, porque dificilmente o investidor privado pode se interessar em investimentos de muito longo período de maturação e de altos custos de capital fixo como são as barragens e instalações hidráulicas de grande porte e, finalmente a pressão dos movimentos ecologistas. Todos estes fatores dificultam a aprovação sobretudo de projetos em áreas naturalmente preservadas. Nas áreas mais povoadas também há resistência das populações afetadas à construção de grandes reservatórios plurianuais. O resultado é que, mesmo investimentos de baixo custo de produção ou se evitam ou se modificam para atender às reivindicações.

Exemplos: a usina de Belo Monte, de um projeto original com reservatório plurianual que, pelas condições naturais ia afetar pouco o ambiente passou a ser uma usina a fio de água com um forte investimento em máquinas hidráulicas com muito menor eficiência na geração de energia devido às grandes variações anuais de vazão do rio Xingu.

Neste contexto e com escassos recursos disponíveis para geração térmica a gás ou a petróleo as opções eólicas e fotovoltaicas em parques industriais tem se mostrado uma alternativa hoje mais viáveis do ponto de vista ambiental, social e financeiro.

4.3. Custos e vantagens financeiras

Segundo dados dos fornecedores de equipamentos fotovoltaicos no Brasil (https://www.portalsolar.com.br ), no mercado interno o custo de um sistema completo, sem baterias, para uma residência com um consumo de 400 kWh mensal está entre R$ 20.000 (€ 4.000) e R$ 30.000 (€ 6.000) e com 1000 kWh mensais de R$ 35.000 (€ 7.000) a R$ 42.000 (€ 8.400)[11] . Contando com a venda do excedente à rede o investimento amortiza-se em 4 a 5 anos. Comparativamente, na França, por conta das diferenças climática e de estrutura de preços, incentivos, etc. a amortização ocorre em 6 anos.

Portanto aos preços de hoje e com os incentivos e regulamentações existentes é um mercado muito promissor na maior parte do país.

4.4. Regulamentação do setor e políticas públicas de incentivo e apoio

O gerador independente que quiser usar e vender energia fotovoltaica tem que assinar contrato com a distribuidora de seu local. E as centralizadas entram nos leilões de energia quando é solicitada a entrada deles. Como já foi visto antes já existem 574 projetos aprovados mas não todos em funcionamento. Também os materiais utilizados tem isenção de impostos federais como PIS/COFINS e estaduais como o ICMS[12].

Conclusões

Brasil está começando, algo tardiamente, a mudar sua matriz elétrica para incluir fontes solares. Dois fatores foram fundamentais para esta mudança. Um é a espetacular baixa dos preços das unidades energéticas e dos equipamentos acessórios. Outros fatores foram as mudanças na normativa e na regulamentação das atividades do produtor independente tanto quem quer produzir eletricidade para a sua autonomia como para os que a querem vender para o mercado.

Faltam ainda que sejam implementadas algumas outras medidas para que o setor cresça mais rapidamente e sustentavelmente no setor de aquecimento solar.

Por último ainda são poucas as cidades com leis obrigando ou incentivando o uso de aquecimento solar residencial e estabelecimentos de hospedagem[13].

Notas y referencias

[1] Weiss e alii, 2017

[2] Em países como o Barsil é que a principal fonte de aquecimento de água residencial é o chuveiro elétrico, o valores de TW_th fornecidos pelo aquecimento solar significam economia de eletricidade no sistema nacional em GW_el

[3] Para ver a metodologia utilizada consultar Cruz (2016). Os cálculos tem em conta o numero de domicílios com renda suficiente como para auto financiar os sistemas, o número de moradores por residência e a capacidade natural local de aquecimento.

[4] Ferraz Moraes, S. (2009)

[5] dados recolhidos por Weiss et alii (2017)

[6] 1 € tem a cotação de R$ 4,2 em 18/4/2018

[7] ANEEL, 26/04/2018.

[8] International Energy Agency, 2014

[9] Dados de Sawin et alii 2018.

[10] Agência Nacional de energia elétrica. Agencia reguladora do setor elétrico

[11] Taxa de câmbio de 5 R$ por € em outubro 2018.

[12] Sauaia, 2017

[13] Soares e Rodrigues (2010)

Bibliographia adicional

ANEEL – Agencia nacional de energia elétrica. (26/04/2018). Banco de Informação de Geração (BIG). Capacidade de geração do Brasil por fonte

Balanço Energético Nacional 2018: Ano base 2017 (2018) Empresa de Pesquisa Energética. – Rio de Janeiro : EPE, 2017. Disponível em: http://www.epe.gov.br/sites-pt/publicacoes-dados-abertos/publicacoes/PublicacoesArquivos/publicacao-303/topico-397/Relatório%20S%C3%ADntese%202018-ab%202017vf.pdf

Brasil MDIC Ministério de Desenvolvimento Industria e Comercio exterior (2018). Relatório Final. Grupo de trabalho solar fotovoltáico (05/12/2017 a 05/03/2018). In: http://www.mdic.gov.br/images/REPOSITORIO/sdci/2018-Relatorio-GTFotovoltaico-Camex.pdf

Cruz, Talita Borges (2016) Análise do potencial de inserção de energia SOLAR térmica para o aquecimento de água em residências unifamiliares no Brasil Dissertação de Mestrado COOPE/UFRJ. 173 pp.

Ferraz Moraes, Saulo (2009) Análise de pre-viabilidade econômico financeiro da implantação o de uma fábrica de uva-passa no município de Lagoa Grande/PE. Dissertação de Mestrado UFPE. 97 ppRecifehttps://repositorio.ufpe.br/bitstream/handle/123456789/4098/arquivo489_1.pdf?sequence=1

IEA Internationa Energy Agency (2014) Technology Roadmap: Solar Photovoltaic Energy. Disponível em:

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IEA Internationa Energy Agency (2018) Snapshot of Global Photovoltaic Markets – IEA PVPS. Disponível em http://www.iea-pvps.org/index.php?id=92&eID=dam_frontend_push&docID=4380

Sauaia, R. S. (2017). Energia solar fotovoltaica: panorama, oportunidade e desafios Informe da ABSOLAR Associação brasileira de energia solar fotovoltaica . In: Seminário Desafios da Geração Elétrica no Brasil. Brasília ANEEL 19/10/2017. Disponível em: http://www.aneel.gov.br/documents/10184/15266087/painel+3+ap+7+2017.10.19+ABSOLAR+-+Energia+Solar+Fotovoltaica+-+Dr.+Rodrigo+Lopes+Sauaia.pdf/54f8b161-751b-0639-bd04-77a60cac45c3

Sawin, J. L.; Rutovitz,J; Svenisson, F. (2018) Renewables 2018. Global Status report. REN 21, 324 págs. In: http://www.ren21.net/wp-content/uploads/2018/06/17-8652_GSR2018_FullReport_web_final_.pdf

Soares R. M e Rodrigues D. (2010) Políticas Públicas de incentivo ao uso de

sistemas de aquecimento solar no Brasil: acompanhamento das leis aprovadas e dos projetos de lei em tramitação Cidades Solares Disponível em: http://www.provedor.nuca.ie.ufrj.br/eletrobras/estudos/soares4.pdf

Weiss, W.; Spörk-Dür, M.; Mauthner, F. (2017). Solar Heath Worldwide. Global market development trends in 2016. Detailed Market Figures 2015. International Energy Agency (IEA). Solar Heating & Cooling Programme. Áustria, 86 pp. http://www.iea-shc.org/Data/Sites/1/publications/Solar-Heat-Worldwide-2017.pdf

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