CRESESB-Centro de Referência para Energia Solar e Eólica
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1 - Qual é o procedimento necessário para a aquisição das publicações do Cresesb?
Última modificação: 28.11.2012
Para informações sobre o procedimento de aquisição de publicações do CRESESB clique aqui.
2 - Quais são as fontes de energia denominadas "alternativas" ou "renováveis"?
São as fontes que não dependem do consumo de um combustível, e sim de energias disponíveis na natureza. Normalmente são consideradas alternativas ou renováveis as seguintes fontes de energia:
hidroelétrica - aproveitamento do potencial hidráulico dos rios para geração de energia elétrica;
solar – aproveitamento da energia proveniente do sol;
eólica – aproveitamento da energia do ar em movimento (ventos);
marés – aproveitamento das diferenças de altura das águas dos oceanos causadas pelas marés para a geração de energia;
ondas – aproveitamento da energia das ondas dos oceanos;
biomassa – aproveitamento de matéria orgânica de diversas origens para a geração de energia;
geotérmica – aproveitamento do calor das rochas do interior da Terra (fontes termais, áreas vulcânicas, etc) para geração de energia.
Com exceção da energia hidroéletrica, que já uma tecnologia dominada, estas fontes estão em diferentes níveis de desenvolvimento técnico e econômico ao redor do mundo, sendo que algumas já estão disponíveis comercialmente, enquanto que outras são apenas experimentais. O presente FAQ concentra-se apenas na energia solar.
3 - O que é a energia solar?
A energia solar é a energia eletromagnética proveniente do sol, onde é produzida através de reações nucleares, e que, propagando-se através do espaço interplanetário, incide na superfície da Terra. O total de energia solar que incide na superfície da terra em 1 ano é superior a 10.000 vezes o consumo anual de energia bruta da humanidade.
4 - Como é medida e quantificada a energia solar?
A energia solar é medida por instrumentos denominados piranômetros, solarímetros ou radiômetros, normalmente operados por instituições de pesquisa científica. A potência solar instantânea que incide em determinado ponto é normalmente medida em W/m2 (potência/área) e o total de energia em um dia que atinge este ponto é normalmente medido em kWh/m2.dia (energia/área/dia). Muitas outras unidades são também utilizadas correntemente (J/m2, cal/cm2.min, BTU/ft2.dia, etc), de forma que muitas vezes faz-se necessária uma tabela de conversão.
5 - Como é a incidência de energia solar no Brasil?
Conforme é esperado, o Brasil, com seu território situado em sua maioria em latitudes entre o Equador e o Trópico de Capricórnio, apresenta uma incidência de energia solar bastante favorável. A potência instantânea incidente na superfície terrestre pode atingir valores superiores a 1000W/m2. A média anual de energia incidente na maior parte do Brasil varia entre 4kWh/m2.dia e 5kWh/m2.dia. Está disponível nesta página do CRESESB um programa para o cálculo da disponibilidade de radiação solar no Brasil, denominado Sundata.
No Brasil, existem alguns trabalhos consolidados sobre o levantamento do potencial solar em todo o território, são eles:
Atlas de Irradiação Solar do Brasil, baseado em dados de satélite, desenvolvido pelo INMET e LabSolar da Universidade Federal de Santa Catarina - UFSC (disponível em http://www.labsolar.ufsc.br);
Atlas Solarimétrico do Brasil com base em medições terrestres, desenvolvido pela Universidade Federal de Pernambuco em parceria com o CEPEL (disponível para aquisição no CRESESB); e
Atlas Brasileiro de Energia Solar com base em dados de satélite, desenvolvido através de uma parceria entre a DMA / CPTEC / INPE e o LEPTEN / UFSC (antigo LabSolar).
6 - A disponibilidade de energia solar é constante ao longo do ano?
Geralmente não, a disponibilidade varia em decorrência das estações do ano (mínimo no inverno e máximo no verão), bem como do clima do local.
7 - Como pode ser aproveitada a energia solar?
Existem duas formas principais de aproveitamento da energia solar:
fotovoltaico – geração de energia elétrica através de módulos fotovoltaicos;
térmico – aproveitamento sob forma de calor para aquecimento de água, secagem de produtos agropecuários, geração de energia elétrica através de processo termodinâmico, etc.
8 - O que são módulos fotovoltaicos?
São dispositivos que convertem a energia luminosa diretamente em energia elétrica em corrente contínua (CC), os quais, quando expostos à radiação solar funcionam como geradores de energia elétrica. São normalmente produzidos a partir de Silício (material semicondutor), o mesmo material utilizado nos "chips" de computador, com base em tecnologia semelhante à utilizada na indústria eletrônica. As três principais tecnologias de fabricação disponíveis são denominadas: mono-Si (Silício mono-cristalino), poly-Si (silício poly-cristalino) e a-Si (Silício amorfo).
9 - Este tipo de tecnologia é nova?
Não. Os módulos fotovoltaicos foram originalmente desenvolvidos pelos programas espaciais na década de 1960 para aplicação em satélites, sendo que nesta época apresentavam custos extremamente elevados. Os desenvolvimentos técnicos e as reduções de custo verificadas desde então possibilitam atualmente a sua utilização em aplicações terrestres.
10 - Esta tecnologia está comercialmente disponível no Brasil?
Sim existem diversas empresas especializadas, a seção "Guia de Instituições e Empresas" desse website apresenta uma listagem contendo dados de muitas delas.
11 - Como funcionam os módulos fotovoltaicos?
Seu princípio físico de funcionamento é denominado efeito fotovoltaico (foto= luz; volt= eletricidade). Os módulos fotovoltaicos são construídos com células fotovoltaicas, as quais são essencialmente junções pn, equivalentes a diodos semicondutores de Silício, de grande área. A incidência de fótons (energia luminosa) nesta junção causa o aparecimento de cargas elétricas, sob forma de pares elétron-lacuna, e, conseqüentemente, de uma corrente elétrica.
12 - Qual é a capacidade real de geração de energia dos módulos fotovoltaicos?
Os módulos fotovoltaicos são medidos em determinadas condições padrão internacional, utilizadas por todos os fabricantes. A potência produzida nestas condições é expressa em uma unidade denominada Wp (Watts pico). Deve-se contudo ter sempre em mente que a produção de energia dos módulos fotovoltaicos não é constante neste valor, mas varia de forma diretamente proporcional à luminosidade incidente.
13 - Os módulos fotovoltaicos funcionam em tempo nublado?
Sim, mas a geração será sempre proporcional à luminosidade incidente, podendo variar aproximadamente entre 60% e 10% da geração verificada em um dia de céu limpo. Em um dia pouco encoberto poderá atingir os 60%, enquanto que em dias pesadamente encobertos poderá ser de menos de 10%.
14 - Quais os impactos ambientais da utilização de módulos fotovoltaicos?
Nenhum. Os módulos fotovoltaicos não consomem qualquer tipo de combustível, não geram nenhum tipo de emissão, não têm partes móveis e não produzem qualquer ruído. Na sua composição não existem substâncias tóxicas ou nocivas ao meio ambiente.
15 - Quem fabrica módulos fotovoltaicos?
Mundialmente existem dezenas de fabricantes de módulos fotovoltaicos. A título de informação podemos citar: Kyocera (Japão), Sharp (Japão), Sanyo (Japão), Siemens (Alemanha), BP Solarex (Grã-Bretanha/Estados Unidos), Shell (Holanda), ASE (Estados Unidos); Photowatt (França), Heliodinâmica (Brasil), Uni-Solar (Estados Unidos), Anit (Itália), Isofoton (Espanha) etc.
16 - Para que servem os módulos fotovoltaicos?
Os módulos fotovoltaicos, utilizados em sistemas fotovoltaicos devidamente projetados, podem fornecer energia para alimentar quaisquer cargas elétricas. A principal limitação para a aplicação de tais sistemas em larga escala é normalmente a viabilidade econômica, muito embora existam ainda algumas limitações técnicas.
17 - Os sistemas fotovoltaicos servem para aquecimento de água?
Não. Embora seja tecnicamente possível utilizar a energia elétrica gerada por módulos fotovoltaicos para o aquecimento de água, isto não é economicamente viável. Para o aquecimento de água a partir de energia solar são utilizados outros dispositivos denominados coletores solares térmicos.
18 - O que é um coletor solar térmico?
É um dispositivo destinado a aquecimento de água utilizando energia solar, que pode ser utilizado por consumidores residenciais. É construído por uma serpentina de Cobre solidária a uma superfície negra boa absorvedora de energia luminosa, encapsulada em uma caixa com isolamento térmico e um vidro frontal. Existem inúmeros fabricantes e fornecedores de tais sistemas no Brasil (consultar a seção "Guia de Instituições e Empresas" desse site).
19 - Como projetar e instalar um sistema solar térmico para aquecimento de água para uso próprio?
Normalmente o usuário comum (leigo) não está habilitado a projetar e instalar um sistema solar de aquecimento de água por conta própria. Recomenda-se recorrer a empresas especializadas, como, por exemplo, as relacionadas na seção "Guia de Instituições e Empresas" desse website.
20 - Qual é o custo de um sistema solar térmico de aquecimento de água para minha aplicação?
Recomendamos a consulta direta às empresas que atuam na área para obtenção de informações de custo. Conforme já mencionado normalmente este tipo de sistema é considerado economicamente viável para consumidores residenciais que utilizam energia elétrica para o aquecimento de água, por exemplo, o chuveiro elétrico.
O investimento inicial é relativamente alto mas o tempo de retorno é normalmente de 1 a 2 anos. O custo de um sistema básico para 4 pessoas com coletor de 2m2 e reservatório de 200L situa-se na faixa de R$2.000,00.
21 - Quais são as principais aplicações dos sistemas fotovoltaicos?
Os sistemas fotovoltaicos tem sido, no Brasil, tradicionalmente utilizados para eletrificação rural, atendendo a cargas elétricas distantes da rede elétrica convencional. Nestes casos tais sistemas são naturalmente viáveis economicamente, em função dos elevados custos de expansão da rede elétrica. Por exemplo, pequenos sistemas fotovoltaicos autônomos de geração de energia elétrica (100Wp a 150Wp) para atender a uma residência (iluminação básica e pequena TV) rural distante da rede elétrica já são bastante conhecidos em muitas regiões rurais do mundo, inclusive o Brasil. Em países como o Japão, Estados Unidos e diversos países da Europa, estão se tornando comuns sistemas fotovoltaicos interligados à rede elétrica, que eliminam o uso de acumuladores.
22 - Quais são os componentes dos sistemas fotovoltaicos autônomos para geração de energia?
Os sistemas fotovoltaicos autônomos são compostos pelos seguintes equipamentos:
painel fotovoltaico - composto por um ou mais módulos fotovoltaicos, funciona como gerador de energia elétrica;
banco de baterias - composto por uma ou mais baterias, normalmente baterias Chumbo-ácido 12V seladas, funciona como elemento armazenador de energia elétrica para uso durante a noite e em períodos de nebulosidade, onde não há disponibilidade de radiação solar;
controlador de carga – dispositivo eletrônico que protege as baterias conta sobrecarga ou descarga excessiva;
inversor – dispositivo eletrônico que converte a energia elétrica em corrente contínua (CC) para corrente alternada (CA), de forma a permitir a utilização de eletrodomésticos convencionais; Alguns sistemas pequenos não empregam inversor e utilizam cargas (luminárias, TV, etc.) alimentadas diretamente por corrente contínua (CC).
23 - Qual é a durabilidade dos sistemas fotovoltaicos e quais suas necessidades de manutenção?
Os sistemas são bastante duráveis e precisam de pouca manutenção. Os módulos fotovoltaicos normalmente tem garantia de 20 anos e vida útil estimada em 30 anos. Os dispositivos eletrônicos (inversor, controlador de carga) têm vida útil superior a 10 anos. As baterias são consideradas o ponto fraco do sistema, mas quando este é bem projetado as baterias tem vida útil de 4 a 5 anos (baterias de excelente qualidade poderão durar 7 anos).
As necessidades de manutenção são mínimas: os módulos fotovoltaicos são normalmente mantidos limpos pela ocorrência natural de chuva, mas em locais de muito pouca pluviosidade podem necessitar de limpeza periódica; as baterias, caso não seja sem manutenção, necessitam de reposição periódica (6 meses em média) de água destilada.
24 - Pode-se utilizar baterias automotivas em sistemas fotovoltaicos autônomos?
Não é recomendável, pois a vida útil das baterias automotivas neste tipo de aplicação é estimada em cerca de 2 anos. Recomenda-se a utilização de baterias estacionárias de ciclo profundo, que tem uma vida útil média de 4 a 5 anos.
25 - Pode-se utilizar eletrodomésticos comuns em sistemas fotovoltaicos autônomos com inversor?
Sim. A experiência do CEPEL na instalação de inúmeros sistemas fotovoltaicos no interior do Brasil indica que a esmagadora maioria dos eletrodomésticos funciona normalmente quando alimentados por inversores (TVs, VCRs, Rádios, Refrigeradores, Iluminação, etc.), embora a forma de onda da tensão gerada por eles não seja, na maior parte dos casos, idêntica à convencional (senoidal pura). Inversores com forma de onda senoidal também são disponíveis, mas seu custo ainda é muito superior aos outros tipos. Recomendamos a utilização de eletrodomésticos eficientes, se possível os detentores do selo PROCEL (Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica) de eficiência energética (http://www.eletrobras.gov.br/procel).
26 - Como projetar e instalar um sistema fotovoltaico autônomo de geração de energia para uso próprio?
Normalmente o usuário comum (leigo) não está habilitado a projetar e instalar um sistema fotovoltaico por conta própria. Recomenda-se recorrer a empresas especializadas, como, por exemplo, as relacionadas na seção "Guia de Instituições e Empresas" desse website.
27 - Qual é o custo de um sistema fotovoltaico para minha aplicação?
Recomendamos a consulta direta às empresas que atuam na área para obtenção de informações de custo. O custo dos sistemas fotovoltaicos no mercado internacional normalmente é estimado em US$8/Wp a US$10/Wp, contabilizando o custo total do sistema instalado, mas estes valores não refletem necessariamente a realidade brasileira. O custo dos sistemas fotovoltaicos tem declinado continuamente nas últimas décadas, tendência esta que deve continuar no futuro. Os custos são praticamente independentes das tecnologias de fabricação.
28 - Quais são as outras aplicações rurais de sistemas fotovoltaicos?
Existem inúmeras aplicações, tais como: cercas eletrificadas para criação de animais, bombeamento de água, refrigeração de medicamentos e vacinas em postos de saúde, iluminação pública, etc. O bombeamento de água é considerado particularmente uma aplicação de grande importância no interior do Brasil.
29 - Como são os sistemas fotovoltaicos de bombeamento de água?
Os sistemas fotovoltaicos para bombeamento de água são compostos pelos seguintes equipamentos:
controlador de bomba – dispositivo eletrônico que condiciona a energia gerada pelo painel fotovoltaico de forma a ser utilizada pelo motor de forma eficiente;
conjunto motor/bomba – pode ser de diversos tipos, e utilizar motores elétricos CC ou CA (depende do fabricante);
sistema hidráulico – reservatório, registros, etc.
30 - Quais são as aplicações técnicas dos sistemas fotovoltaicos autônomos?
Existem também inúmeras aplicações técnicas dos sistemas fotovoltaicos. Entre muitas outras podemos citar:
estações repetidoras de telecomunicações (microondas, TV, rádio, telefone celular) – a Embratel utiliza energia solar fotovoltaica para estações repetidoras de microondas no Brasil desde a década de 70;
sinalização náutica (faróis e bóias de navegação) – a Marinha do Brasil utiliza energia a solar fotovoltaica para esta aplicação também desde fins da década de 70;
sinalização rodoviária e telefones de socorro rodoviários – já usados também em algumas rodovias no Brasil;
sinalização ferroviária;
estações de monitoramento ambiental (estações meterorológicas, hidrológicas, poluição, etc);
proteção catódica contra corrosão de estruturas metálicas (oleodutos, gasodutos, torres de linhas de transmissão, etc.);
aplicações militares/policiais – instalações de campanha, acampamentos, postos avançados, postos de fronteira, etc.;
sistemas de eletrificação rural, entre outras.
31 - Como está a utilização de sistemas fotovoltaicos ao redor do mundo?
A potência total instalada (MW) de energia solar fotovoltaica nos 10 países que apresentam maior utilização no mundo, é listada abaixo, de acordo com dados de fins de 1999.
1 Japão 205,3
2 EUA 117,3
3 Alemanha 89,5
4 Austrália 25,3
5 Itália 18,5
6 Suíça 13,4
7 México 12,9
8 Holanda 9,2
9 França 9,1
10 Espanha 9,1
32 - Como é a distribuição da utilização de energia solar fotovoltaica no mundo, por aplicação?
A distribuição da utilização da energia solar fotovoltaica por aplicações no mundo, segundo dados de 1998, é a seguinte:
sistemas conectados à rede elétrica: 36%;
sistemas autônomos para eletrificação rural: 27%;
sistemas autônomos para aplicações técnicas: 28%;
equipamentos: 9% (relógios, calculadoras, brinquedos, rádios, etc).
33 - O CEPEL tem instalado sistemas fotovoltaicos para eletrificação rural no interior do Brasil?
Sim, o CEPEL atua desde de 1992 nesta área, já tendo participado de projetos piloto para avaliação e demonstração desta tecnologia, em cooperações técnicas internacionais (Estados Unidos, Alemanha). O CEPEL também atuou como consultor técnico do MME – Ministério de Minas e Energia na implementação do PRODEEM (Programa de Desenvolvimento Energético de Estados e Municípios), além de sediar o CRESESB. As atribuições do CEPEL no PRODEEM incluem: especificações técnicas dos equipamentos, treinamento de pessoal, estabelecimento de padrões de instalação, verificações de sistemas em campo, testes de aceitação de equipamentos, etc.
34 - O que é o PRODEEM?
Este programa governamental tem como objetivo suprir energia elétrica a instalações públicas em áreas do interior do Brasil não atendidas pela rede elétrica. O PRODEEM tem sido baseado em sistemas fotovoltaicos e já conta com instalações em todos os estados do Brasil, atendendo a inúmeras escolas, postos de saúde, igrejas, centros comunitários, postos policiais, postos telefônicos, etc (http://www.mme.gov.br/).
35 - O que é o CRESESB?
O CRESESB (Centro de Referência em Energia Solar e Eólica Sérgio de Salvo Brito) é um centro de referência mantido pelo MME – Ministério de Minas e Energia e Sediado no CEPEL, com o objetivo principal de divulgar e fomentar o desenvolvimento das energias solar e eólica no Brasil.
36 - O que são sistemas híbridos?
São sistemas de geração de energia que utilizam simultaneamente várias fontes, como energia solar fotovoltaica, energia eólica, geradores Diesel, etc. Estes sistemas são geralmente de porte relativamente grande e destinam-se a atender ao consumo de uma aldeia ou comunidade.
37 - Os sistemas fotovoltaicos podem ser utilizados em locais onde a rede elétrica convencional está disponível?
Sim, contudo em muitos países (Japão, Estados Unidos, Alemanha, Itália) existem programas governamentais para subsidiar a instalação deste tipo de sistema, pois eles ainda não são economicamente viáveis, se comparados com o custo da energia convencional disponível. Esclarecemos que o termo "economicamente viável" é no sentido tradicionalmente utilizado nos estudos de viabilidade econômica, ou seja, não estão sendo levados em conta os custos ambientais, que dependem de análise específica de cada caso.
38 - Como são os sistemas fotovoltaicos conectados à rede elétrica?
Eles são compostos pelos seguintes equipamentos:
inversor para injeção na rede – dispositivo eletrônico que converte a energia elétrica em corrente contínua (CC) para corrente alternada (CA), adequada à injeção direta na rede elétrica;
Os sistemas conectados à rede geralmente não são dotados de armazenamento de energia (baterias), de forma que produzem energia somente durante o dia, atendendo, portanto, apenas parcialmente ao consumo da instalação.
39 - É possível utilizar sistemas fotovoltaicos de grande porte para geração de energia elétrica em larga escala, de forma a competir com as fontes convencionais de energia?
Tecnicamente sim mas, no momento, tais sistemas ainda não são viáveis economicamente. Entretanto, sistemas experimentais de potência da ordem de MWp já foram construídos. Esclarecemos que o termo "economicamente viável" é no sentido tradicionalmente utilizado nos estudos de viabilidade econômica, ou seja, não estão sendo levados em conta os custos ambientais, que dependem de análise específica de cada caso.
40 - Onde posso obter dados de radiação solar no Brasil?
(1) O "Atlas Solarimétrico do Brasil", desenvolvido através do convênio FADE-UFPE / CEPEL, é publicado e distribuído pelo CRESESB. Ele apresenta uma base de dados solarimétricos que cobre todo o Brasil. Junto com a publicação segue um CD com a base de dados. O procedimento para adquirí-lo encontra-se descrito na seção ">> Publicações >> Como Obter".
(2) O "Atlas Brasileiro de Energia Solar" publicado recentemente pelo INPE, desenvolvido dentro do escopo do projeto SWERA (Solar and Wind Energy Resource Assessment) em parceria entre a DMA / CPTEC / INPE e o LEPTEN / UFSC. Exemplares desse atlas podem ser obtidos gratuitamente por meio de uma solicitação formal encaminhada ao próprio CPTEC / INPE, através do e-mail sonda@cptec.inpe.br. O acesso à base de dados e produtos gerados pelo projeto SWERA estão disponíveis para acesso público em http://swera.unep.net/.
(3) O programa Sundata disponível no site do CRESESB na seção ">>Potencial Energético >>Potencial Solar". Esse programa busca no banco de dados CENSOLAR (1993) valores de radiação média diária mensal no plano horizontal para cerca de 350 pontos no Brasil e em países limítrofes. Para saber a radiação solar global diária média mensal de uma localidade basta entrar com as coordenadas geográficas em graus decimais.