Pesquisador desenvolve o primeiro conversor nacional de energia produzida por painéis solares.
Aparelho nacional converte energia solar em eletricidade. Esta técnica permite que equipamentos sejam ligados à rede pública e pode significar grande economia
Em tempos de busca por alternativas energéticas renováveis e limpas, a luz do sol pode ser considerada uma das melhores opções, por ser gratuita e inesgotável. No Brasil, porém, o aproveitamento desse recurso ainda é pequeno e caro. Pensando em uma forma de ampliar a utilização da energia solar no país, cientistas da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) construíram o primeiro conversor eletrônico nacional, equipamento necessário para transformar a energia produzida por painéis solares e distribuí-la na rede elétrica.
Para os cientistas envolvidos no projeto, o desenvolvimento de uma tecnologia nacional para esse fim pode baratear e popularizar o uso da eletricidade proveniente da luz natural. “Acredito que isso deverá inaugurar uma nova etapa no aproveitamento da energia solar no Brasil”, diz Marcelo Villalva, engenheiro eletrônico e autor do estudo que resultou no aparelho.
A pesquisa começou quando a Unicamp construiu uma usina de geração solar para fazer experiências com essa tecnologia. “Fiquei me perguntando por que precisávamos comprar os conversores de outros países se nós tínhamos competência para fazê-los aqui?”, conta Villalva. A partir daí, o engenheiro trabalhou durante quatro anos até construir um protótipo de laboratório.
O conversor eletrônico de potência trifásico tem um grau de eficiência de 85%. Os primeiros testes, realizados entre dezembro e janeiro passados, tiveram êxito numa instalação de painéis solares com capacidade de 7,5kW. “Esse conversor substituiu plenamente, durante o período de testes, os três conversores eletrônicos monofásicos que, atualmente, estão ligados aos painéis solares”, atesta Ernesto Ruppert Filho, professor de engenharia elétrica da Unicamp que supervisionou o estudo.
Villalva explica que os painéis solares fotovoltaicos geram energia elétrica na forma de corrente contínua, diferente da utilizada na rede elétrica que abastece as cidades, que é de corrente alternada. Por isso, a energia elétrica gerada por esses painéis não pode ser imediatamente aproveitada para o uso convencional, sendo necessária a utilização do conversor.
De acordo com o engenheiro, o efeito fotovoltaico é a geração de corrente elétrica em materiais semicondutores expostos à luz. “Os fótons luminosos incidem nos átomos do material semicondutor e arrancam elétrons das camadas externas, originando um fluxo de elétrons”, explica. Porém, as células fotovoltaicas produzem pouca energia. Cada painel, portanto, é composto por várias delas. “Normalmente, esses painéis possuem potências entre 100w e 200w. Mas eles também podem ser associados, dando origem a usinas de geração solar fotovoltaica de várias dezenas de megawatts”, esclarece o cientista.
Uso doméstico
Enquanto, no Brasil, a tecnologia de conversores de energia elétrica solar conectados à rede elétrica ainda está sendo desenvolvida, na Europa, nos Estados Unidos, na Austrália e no Japão é comum as residências e prédios comerciais possuírem painéis solares ligados à rede elétrica. “Isso evidencia uma enorme defasagem tecnológica”, afirma Villalva. Segundo o pesquisador, nesses países, qualquer pessoa pode ter em casa um sistema de geração solar conectado à rede elétrica, prática incentivada pelos governos por meio de subsídios, em alguns casos.
Ruppert Filho acrescenta que as vantagens da produção de conversores nacionais são as mesmas do domínio de qualquer tecnologia: não pagar royalties, diminuir a necessidade de importação, facilidade e rapidez de manutenção. Além disso, no caso específico do conversor, o domínio da tecnologia traz a possibilidade de troca de informação entre as concessionárias de energia elétrica, os produtores de energia e os fabricantes dos conversores. “Tudo isso pode resultar em queda do preço de cada quilowatt produzido e, portanto, numa conta menor para o consumidor, quando uma quantidade razoável de geração fotovoltaica existir no país”, aponta.
Tanto Villalva quanto Ruppert Filho vislumbram um futuro próximo no qual qualquer consumidor de energia elétrica, domiciliar, comercial ou industrial, poderá ter painéis fotovoltaicos em sua instalação, produzindo energia elétrica para o seu gasto e vendendo a sobra para a concessionária de energia elétrica. “Para isso, deverá haver uma regulamentação e alterações nos padrões de medição dos consumidores no sentido de que seja possível medir não só a energia consumida da rede elétrica, mas também a energia fornecida à rede elétrica”, diz o engenheiro.
Em nível mundial, a líder em tecnologia na área de energia solar é a Alemanha, onde são instalados 6,5 mil MW (megawatts) de geração fotovoltaica, o que significa metade da energia produzida pela hidrelétrica de Itaipu. Com nível de irradiação solar superior ao da Alemanha, o Brasil poderia se tornar uma potência na geração de energia solar. “O Brasil, um país onde o sol brilha quase o ano inteiro, ainda não aprendeu a usar essa fonte de energia”, lamenta Villalva.
1 – Mais barato
A estimativa é de que o conversor nacional possa custar até 50% menos do que um importado, considerando que o equipamento vindo de fora do país agrega impostos de importação, despesas de frete e os lucros dos distribuidores. O equipamento nacional, além de mais barato, por ser feito no país, não terá a incidência de todos os custos que o importado possui. Para se ter um ideia, um equipamento de 8kw importado custa cerca de US$ 5 mil (preço nos EUA). No Brasil, chega ao consumidor por cerca de R$ 20 mil. O equipamento nacional deverá custar entre R$ 6 mil e R$ 10 mil.
Entrevista com Marcelo Villalva
1. Quantas pessoas participaram da pesquisa?
Esta pesquisa foi realizada no Laboratório de Eletrônica de Potência (LEPO) da FEEC/UNICAMP. O laboratório possui cerca de 10 pesquisadores que são supervisionados pelo professor Dr. Ernesto Ruppert Filho. Esta pesquisa especificamente foi conduzida por mim, sob supervisão do professor Ruppert.
2. Do que se trata a pesquisa?
A pesquisa teve o objetivo de construir um “conversor de energia elétrica” que permite retirar a energia elétrica dos painéis solares fotovoltaicos e distribuí-la na rede elétrica. A energia dos painéis solares não pode ser aproveitada sem o uso de um conversor, então todos os sistemas fotovoltaicos precisam de um conversor.
3. Quando o estudo iniciou? Por quê?
Este estudo foi iniciado quatro anos atrás quando a UNICAMP construiu uma usina de geração solar para fazer experiências com esta tecnologia. Além da UNICAMP, diversas universidades no Brasil já estão realizando experimentos semelhantes, porém em todos os casos os equipamentos são importados: tanto os painéis solares como os conversores que converterm a energia dos painéis. Quando eu soube desta experiência da UNICAMP eu fiquei me perguntando: por que precisamos comprar conversores de outros países se nós temos competência para fazê-los aqui? Então eu usei esse tema para a minha pesquisa de doutorado e construí um conversor com tecnologia própria, desenvolvida por mim. Foi um trabalho de quatro anos e o que temos agora é um protótipo de laboratório, mas poderá tornar-se um produto comercial em breve. Eu espero agora continuar a pesquisa e envolver mais pessoas nisso para que possamos dominar 100% a tecnologia no Brasil e eliminar de vez nossa dependência de tecnologia estrangeira nesta área.
4. Qual a importância do conversor?
Este conversor é importante porque para fazer o aproveitamento de fontes alternativas de energia (sol, vento e outras) é preciso ter algum tipo de conversor para compatibilizar a eletricidade que essas fontes geram com a eletricidade com a qual nós já estamos acostumados. Os conversores estão presentes em todos os sistemas baseados em fontes alternativas e limpas de energia.
5. Quais são as vantagens?
Eu posso destacar primeiramente as vantagens da energia solar. Apesar de ainda não ser tão barata como as outras formas de energia (hidroeletricidade e petróleo, por exemplo), a energia solar é uma grande aposta para o futuro por tratar-se de uma energia limpa. Os países europeus, Estados Unidos, Japão, Austrália e os asiáticos estão investindo somas enormes de dinheiro para transformarem-se em países solares. A Alemanha é hoje o país que mais aproveita este recurso. O Brasil, um país onde o Sol brilha o ano inteiro, ainda não aprendeu a usar esta forma de energia.
6. O Brasil utiliza conversores importados. Qual a importância de ter um nacional? E os ganhos?
É importante ter um conversor nacional para não precisarmos comprar de outros países. Além de ser muito caro para importar, o que dificulta o aproveitamento da energia solar no país, nós precisamos aprender a fazer essas coisas em casa. Vários países possuem tecnologia nessa área, então por que teria que ser diferente no Brasil? Temos que desenvolver tecnologia própria para reduzir nossa dependência e gerar riqueza e bem-estar para nosso país. Resumindo: a existência de um conversor nacional, além de reduzir os custos para o consumidor, tem a vantagem de nos tornar menos dependentes do resto do mundo. Quanto aos ganhos, é difícil falar em números agora, pois o conversor ainda não é comercial e não está à venda no mercado. Mas pela experiência que temos na universidade com a importação de equipamentos, acredito que a versão nacional poderá sair por um terço do preço de um conversor importado.
Em tempos de busca por alternativas energéticas renováveis e limpas, a luz do sol pode ser considerada uma das melhores opções, por ser gratuita e inesgotável. No Brasil, porém, o aproveitamento desse recurso ainda é pequeno e caro. Pensando em uma forma de ampliar a utilização da energia solar no país, cientistas da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) construíram o primeiro conversor eletrônico nacional, equipamento necessário para transformar a energia produzida por painéis solares e distribuí-la na rede elétrica.
Para os cientistas envolvidos no projeto, o desenvolvimento de uma tecnologia nacional para esse fim pode baratear e popularizar o uso da eletricidade proveniente da luz natural. “Acredito que isso deverá inaugurar uma nova etapa no aproveitamento da energia solar no Brasil”, diz Marcelo Villalva, engenheiro eletrônico e autor do estudo que resultou no aparelho.
A pesquisa começou quando a Unicamp construiu uma usina de geração solar para fazer experiências com essa tecnologia. “Fiquei me perguntando por que precisávamos comprar os conversores de outros países se nós tínhamos competência para fazê-los aqui?”, conta Villalva. A partir daí, o engenheiro trabalhou durante quatro anos até construir um protótipo de laboratório.
O conversor eletrônico de potência trifásico tem um grau de eficiência de 85%. Os primeiros testes, realizados entre dezembro e janeiro passados, tiveram êxito numa instalação de painéis solares com capacidade de 7,5kW. “Esse conversor substituiu plenamente, durante o período de testes, os três conversores eletrônicos monofásicos que, atualmente, estão ligados aos painéis solares”, atesta Ernesto Ruppert Filho, professor de engenharia elétrica da Unicamp que supervisionou o estudo.
Villalva explica que os painéis solares fotovoltaicos geram energia elétrica na forma de corrente contínua, diferente da utilizada na rede elétrica que abastece as cidades, que é de corrente alternada. Por isso, a energia elétrica gerada por esses painéis não pode ser imediatamente aproveitada para o uso convencional, sendo necessária a utilização do conversor.
De acordo com o engenheiro, o efeito fotovoltaico é a geração de corrente elétrica em materiais semicondutores expostos à luz. “Os fótons luminosos incidem nos átomos do material semicondutor e arrancam elétrons das camadas externas, originando um fluxo de elétrons”, explica. Porém, as células fotovoltaicas produzem pouca energia. Cada painel, portanto, é composto por várias delas. “Normalmente, esses painéis possuem potências entre 100w e 200w. Mas eles também podem ser associados, dando origem a usinas de geração solar fotovoltaica de várias dezenas de megawatts”, esclarece o cientista.
Uso doméstico
Enquanto, no Brasil, a tecnologia de conversores de energia elétrica solar conectados à rede elétrica ainda está sendo desenvolvida, na Europa, nos Estados Unidos, na Austrália e no Japão é comum as residências e prédios comerciais possuírem painéis solares ligados à rede elétrica. “Isso evidencia uma enorme defasagem tecnológica”, afirma Villalva. Segundo o pesquisador, nesses países, qualquer pessoa pode ter em casa um sistema de geração solar conectado à rede elétrica, prática incentivada pelos governos por meio de subsídios, em alguns casos.
Ruppert Filho acrescenta que as vantagens da produção de conversores nacionais são as mesmas do domínio de qualquer tecnologia: não pagar royalties, diminuir a necessidade de importação, facilidade e rapidez de manutenção. Além disso, no caso específico do conversor, o domínio da tecnologia traz a possibilidade de troca de informação entre as concessionárias de energia elétrica, os produtores de energia e os fabricantes dos conversores. “Tudo isso pode resultar em queda do preço de cada quilowatt produzido e, portanto, numa conta menor para o consumidor, quando uma quantidade razoável de geração fotovoltaica existir no país”, aponta.
Tanto Villalva quanto Ruppert Filho vislumbram um futuro próximo no qual qualquer consumidor de energia elétrica, domiciliar, comercial ou industrial, poderá ter painéis fotovoltaicos em sua instalação, produzindo energia elétrica para o seu gasto e vendendo a sobra para a concessionária de energia elétrica. “Para isso, deverá haver uma regulamentação e alterações nos padrões de medição dos consumidores no sentido de que seja possível medir não só a energia consumida da rede elétrica, mas também a energia fornecida à rede elétrica”, diz o engenheiro.
Em nível mundial, a líder em tecnologia na área de energia solar é a Alemanha, onde são instalados 6,5 mil MW (megawatts) de geração fotovoltaica, o que significa metade da energia produzida pela hidrelétrica de Itaipu. Com nível de irradiação solar superior ao da Alemanha, o Brasil poderia se tornar uma potência na geração de energia solar. “O Brasil, um país onde o sol brilha quase o ano inteiro, ainda não aprendeu a usar essa fonte de energia”, lamenta Villalva.
1 – Mais barato
A estimativa é de que o conversor nacional possa custar até 50% menos do que um importado, considerando que o equipamento vindo de fora do país agrega impostos de importação, despesas de frete e os lucros dos distribuidores. O equipamento nacional, além de mais barato, por ser feito no país, não terá a incidência de todos os custos que o importado possui. Para se ter um ideia, um equipamento de 8kw importado custa cerca de US$ 5 mil (preço nos EUA). No Brasil, chega ao consumidor por cerca de R$ 20 mil. O equipamento nacional deverá custar entre R$ 6 mil e R$ 10 mil.
Entrevista com Marcelo Villalva
1. Quantas pessoas participaram da pesquisa?
Esta pesquisa foi realizada no Laboratório de Eletrônica de Potência (LEPO) da FEEC/UNICAMP. O laboratório possui cerca de 10 pesquisadores que são supervisionados pelo professor Dr. Ernesto Ruppert Filho. Esta pesquisa especificamente foi conduzida por mim, sob supervisão do professor Ruppert.
2. Do que se trata a pesquisa?
A pesquisa teve o objetivo de construir um “conversor de energia elétrica” que permite retirar a energia elétrica dos painéis solares fotovoltaicos e distribuí-la na rede elétrica. A energia dos painéis solares não pode ser aproveitada sem o uso de um conversor, então todos os sistemas fotovoltaicos precisam de um conversor.
3. Quando o estudo iniciou? Por quê?
Este estudo foi iniciado quatro anos atrás quando a UNICAMP construiu uma usina de geração solar para fazer experiências com esta tecnologia. Além da UNICAMP, diversas universidades no Brasil já estão realizando experimentos semelhantes, porém em todos os casos os equipamentos são importados: tanto os painéis solares como os conversores que converterm a energia dos painéis. Quando eu soube desta experiência da UNICAMP eu fiquei me perguntando: por que precisamos comprar conversores de outros países se nós temos competência para fazê-los aqui? Então eu usei esse tema para a minha pesquisa de doutorado e construí um conversor com tecnologia própria, desenvolvida por mim. Foi um trabalho de quatro anos e o que temos agora é um protótipo de laboratório, mas poderá tornar-se um produto comercial em breve. Eu espero agora continuar a pesquisa e envolver mais pessoas nisso para que possamos dominar 100% a tecnologia no Brasil e eliminar de vez nossa dependência de tecnologia estrangeira nesta área.
4. Qual a importância do conversor?
Este conversor é importante porque para fazer o aproveitamento de fontes alternativas de energia (sol, vento e outras) é preciso ter algum tipo de conversor para compatibilizar a eletricidade que essas fontes geram com a eletricidade com a qual nós já estamos acostumados. Os conversores estão presentes em todos os sistemas baseados em fontes alternativas e limpas de energia.
5. Quais são as vantagens?
Eu posso destacar primeiramente as vantagens da energia solar. Apesar de ainda não ser tão barata como as outras formas de energia (hidroeletricidade e petróleo, por exemplo), a energia solar é uma grande aposta para o futuro por tratar-se de uma energia limpa. Os países europeus, Estados Unidos, Japão, Austrália e os asiáticos estão investindo somas enormes de dinheiro para transformarem-se em países solares. A Alemanha é hoje o país que mais aproveita este recurso. O Brasil, um país onde o Sol brilha o ano inteiro, ainda não aprendeu a usar esta forma de energia.
6. O Brasil utiliza conversores importados. Qual a importância de ter um nacional? E os ganhos?
É importante ter um conversor nacional para não precisarmos comprar de outros países. Além de ser muito caro para importar, o que dificulta o aproveitamento da energia solar no país, nós precisamos aprender a fazer essas coisas em casa. Vários países possuem tecnologia nessa área, então por que teria que ser diferente no Brasil? Temos que desenvolver tecnologia própria para reduzir nossa dependência e gerar riqueza e bem-estar para nosso país. Resumindo: a existência de um conversor nacional, além de reduzir os custos para o consumidor, tem a vantagem de nos tornar menos dependentes do resto do mundo. Quanto aos ganhos, é difícil falar em números agora, pois o conversor ainda não é comercial e não está à venda no mercado. Mas pela experiência que temos na universidade com a importação de equipamentos, acredito que a versão nacional poderá sair por um terço do preço de um conversor importado.
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