Dimensionamento do sistema fotovoltaico para 100% de autoconsumo

Um grupo de pesquisadores propôs um novo método para o dimensionamento de sistemas fotovoltaicos que não dependem de um sistema anti-dumping e operam sem a possibilidade de injetar energia na rede. A nova abordagem requer uma estimativa do perfil horário anual e da potência mínima exigida, bem como o uso de um medidor de irradiância e um analisador de rede elétrica.

Fotografia da tela do analisador Fluke IRR1-SOL enquanto mede a demanda de energia.

Pesquisadores do Instituto Especializado de Estudos Superiores de Loyola (IEESL) delinearam uma nova metodologia para o dimensionamento de sistemas fotovoltaicos em telhados em mercados sem medição líquida ou tarifas feed-in, onde toda a energia produzida pelo painel solar deve ser autoconsumida.

No estudo “Sizing of photovoltaic systems for self-consumption without surpluses through on-site measurements: Case study of the Dominican Republic“, publicado na Renewable Energy, a equipe de pesquisa explicou que sua nova abordagem se destina a sistemas fotovoltaicos de pequeno porte para 100% de autoconsumo sem sistema antidumping. Nesses sistemas, a produção não pode exceder a demanda de eletricidade de uma residência, uma vez que nenhum mecanismo impede a injeção na rede elétrica.

Esses sistemas exigem uma estimativa do perfil horário anual e da potência mínima exigida, bem como o uso de um medidor de irradiância e um analisador de rede elétrica. “A relevância da metodologia proposta reside principalmente no fato de que o custo de capital do sistema fotovoltaico sem sistema antidumping é menor em comparação com um sistema com sistema antidumping e com sistemas convencionais de medição líquida”, explicaram os pesquisadores.

Eles usaram, em particular, um medidor de irradiância solar Fluke IRR1-SOL para medir a irradiância e a temperatura e o analisador de grade Fluke 1378, que é comumente utilizado para demandas industriais onde a corrente é de dezenas a centenas de amperes.  A modelagem é realizada em uma planilha Excel sobre a energia mensal gerada pelo sistema fotovoltaico por 25 anos, considerando as perdas de eficiência do módulo fotovoltaico.

“Na etapa de análise do autoconsumo fotovoltaico, são calculadas a energia gerada, as emissões de CO₂ evitadas, a demanda de energia da rede elétrica, a taxa de autoconsumo e a autossuficiência”, enfatizaram os acadêmicos. “Além disso, na última etapa, é realizada uma análise da viabilidade econômica da instalação, utilizando o método do valor presente líquido (VPL), a taxa de retorno do investimento (TIR) e o tempo de retorno do investimento (PBT) como indicadores para o estudo de caso”.

A equipe testou a abordagem por meio de um estudo de caso na província de San Cristóbal, no sul do país. Sua análise considerou uma família de dois adultos e três crianças e a implantação de um sistema fotovoltaico de 1 kW com um ângulo de inclinação de 20 graus, com a produção anual de energia sendo estimada em 1.578,5 kWh pela Calculadora de PVwatts.

Como o método proposto busca identificar a maior potência de corrente alternada que um painel fotovoltaico pode produzir envolve medições de irradiância em um determinado dia, os acadêmicos propuseram um fator de correção para estimar a potência máxima de saída durante o ano. “Nesse caso, o fator de correção foi de 1,044, com o qual a potência máxima de saída no ano resultou em 131,5 W de 150 W”, especificaram.

Eles também descobriram que o sistema de 1 kW sem antidumping era lucrativo, com seu BPT sendo de 4,57 anos, a TIR foi de 23,4% e a taxa de autossuficiência (SSR) foi estimada em 5,0%. “A implantação desse tipo de autoconsumo não é viável para clientes com consumo inferior a 252 kWh/mês”, alertaram, lembrando que a família selecionada teve uma demanda média de 394 kWh/mês. (pv-magazine-brasil)

Microgramas de partículas são suficientes para afetar geração de fotovoltaica

Alguns microgramas de partículas são suficientes para afetar a geração de energia fotovoltaica.

Sim, alguns microgramas de partículas na atmosfera podem afetar a geração de energia fotovoltaica. Um estudo da Coreia do Sul mostrou que um aumento de 10 mg/m³ de material particulado pode reduzir a geração de energia solar de forma significativa.

A geração de energia fotovoltaica é influenciada por vários fatores, incluindo:

Incidência solar

Temperatura

Tolerância elétrica

Sombras

Manutenção

Variação do espectro na massa de ar

Inclinação dos painéis

Os painéis fotovoltaicos são formados por células que absorvem a luz do sol e liberam elétrons, gerando corrente elétrica contínua. A energia elétrica contínua é convertida em corrente alternada por inversores.

Uma nova pesquisa da Coreia do Sul mostrou que mesmo um aumento de 10 mg/m³ no material particulado atmosférico pode reduzir consideravelmente a geração de energia solar e impactar a receita dos proprietários de sistemas fotovoltaicos.

Poluição do ar por uma fábrica de tijolos.

Uma equipe de pesquisa da George Mason University Korea investigou o efeito da poluição do ar na geração de energia solar na Coreia do Sul e descobriu que mesmo uma pequena quantidade de partículas no ar pode resultar em perdas econômicas significativas para os operadores de sistemas fotovoltaicos.

“Este estudo revela que a poluição do ar dificulta significativamente a produção de energia solar na Coreia do Sul”, disse o principal autor da pesquisa, Moon Joon Kim, à pv magazine. “Descobrimos que mesmo pequenos aumentos na poluição do ar podem levar a quedas substanciais na quantidade de eletricidade que os painéis solares podem gerar, custando milhões de dólares anualmente. Isso destaca a necessidade urgente de limpar nosso ar, não apenas para nossa saúde, mas também para liberar todo o potencial da energia solar como uma alternativa limpa e acessível aos combustíveis fósseis”.

Os cientistas procuraram quantificar, em particular, a magnitude do material particulado grosso que absorve a luz solar (PM10) na geração de energia solar e analisaram como esse impacto pode variar ao longo do tempo ou mostrar efeitos defasados. Sua análise também considerou os efeitos de sujeira causados por essas partículas e se baseou em um conjunto de dados que fornece dados horários para produção de energia fotovoltaica, poluição do ar e condições meteorológicas na Coreia do Sul de 2006 a 2013.

O grupo também levou em consideração a direção do vento para obter estimativas precisas da endogeneidade potencial do PM10. “Empregamos o modelo de regressão de variável instrumental Newey-West, usando a direção do vento como instrumento para PM10”, explicou. “Essa abordagem nos permite obter estimativas imparciais da relação causal entre a poluição do ar e a geração de energia solar”.

A análise mostrou que um aumento de 10 mg/m³ na concentração de PM10 resultou em uma redução geral de 2,17 MWh na geração de energia solar por hora ou uma perda total de 152,2 GWh. Considerando os preços da eletricidade solar na Coreia do Sul, os pesquisadores estimaram que esses valores se traduzem em uma perda de aproximadamente KRW 240 milhões (US$ 182,7 milhões) para toda a frota do sistema fotovoltaico do país de 2006 a 2013.

Suas descobertas foram descritas no estudo “Air pollution and solar photovoltaic power generation: evidence from South Korea“, publicado na Energy Economics. “Nossa pesquisa fornece evidências convincentes de que combater a poluição do ar é um passo crucial para um futuro mais verde e sustentável para a Coreia do Sul e outros países que buscam expandir o uso de energia solar”, concluiu Kim.

O grupo também observou que as partículas finas (PM 2.5) também afetam a radiação solar e disse que pesquisas futuras devem explorar seu impacto ao lado do PM 10. “Pesquisas futuras podem se basear nessas descobertas, estendendo a análise a outros contextos geográficos, investigando o impacto de poluentes atmosféricos específicos, explorando o papel dos avanços tecnológicos na mitigação dos efeitos da poluição do ar nos painéis solares e examinando as consequências distributivas da poluição do ar na geração de energia solar em diferentes grupos socioeconômicos”, enfatizou.

A manutenção dos painéis solares é fundamental, para evitar a deterioração precoce dos equipamentos, o que reduz sua vida útil, além de comprometer a capacidade produtiva do sistema. Listamos para você os principais cuidados na manutenção do seu sistema fotovoltaico, aproveitando o máximo da sua estrutura de placas solares. (pv-magazine-brasil)

Como as hidrelétricas atuam na luta contra as mudanças climáticas

O Brasil tem um grande potencial para construção de reversíveis (UHRs) de diferentes tipos de arranjos e ciclos de armazenamento, os quais resultam em diferentes benefícios para o Setor Elétrico Brasileiro.

Futuro das hidrelétricas frente à crise climática na América Latina

É notório que o Brasil está entre os protagonistas da transição energética mundial pela matriz renovável e abundância de recursos naturais que possui. Mas a grande questão é: Isso tem bastado?

A pergunta é pertinente, por ser hoje uma matriz composta de energias com grande variabilidade, em um país de energia barata e tarifa alta. Exatamente em um momento climático vulnerável e intenso, no país e no mundo. Um momento em que o Operador Nacional do Sistema se prepara para manter e garantir o fornecimento de energia com receio da estiagem.

Um país como o nosso, que detém expertise da melhor engenharia de barragens e toda a cadeia produtiva ligada às hidrelétricas, deveria tratar o assunto como prioridade nacional, mas ainda não o fez.

Estamos muito atrasados quando comparados às ações dos setores energéticos dos países desenvolvidos, graças a um ambientalismo direcionado e cego, que tem lesado o país há mais de 15 anos, impedindo-nos de implantar hidrelétricas e de abrir o diálogo transparente no que se refere às questões técnicas. Passou da hora de colocarmos na balança questões sérias, que envolvem o custo ou não de um apagão nacional, o custo de manter a segurança hídrica, energética e alimentar, ou sofrer as consequências de abrir mão de questões essenciais. Crises hídricas em 2001, 2014, 2020, que nos mostraram os desafios e o que precisamos reorganizar. O que pesaria mais no bolso do consumidor brasileiro?

Além disso, questões muito sérias permeiam nosso dia a dia, algumas delas ligadas ao desperdício imenso do recurso hídrico, às perdas técnicas na transmissão, alocação de subsídios para quem não precisa, maior inserção de fontes fósseis e a falta de um planejamento abrangente e eficiente, pontos que trazem prejuízos incalculáveis à todos a muitos anos. Quando analisamos dados recentes da EPE – Empresa de Pesquisa Energética, é possível constatar que estamos indo na contramão da descarbonização, pois temos carbonizado sim a nossa matriz com a inserção de mais energia fóssil, quando deveríamos nos aproximar de uma quase totalidade da matriz composta de renováveis se aumentássemos nosso potencial hidroenergético. Deveríamos estar poupando água nos reservatórios existentes e construindo os novos reservatórios de todos os portes, estrategicamente localizados, para armazenar ao menos parte das grandes pluviosidades, bem como nos prepararmos para as estiagens e secas extremas, garantindo o recurso mais precioso à vida: água.

Importante reforçar que temos o que a grande maioria do mundo não tem! O Recurso disponível, temos 12% da água doce do mundo, somos um país de vocação hídrica. Temos a resiliência do sistema para a geração de energia, o abastecimento da população e o agronegócio.

Toda a cadeia produtiva é 100% nacional, gera renda e empregos no país e não fora dele. Royalties e compensações financeiras para os municípios, compensações ambientais divulgadas pelo Instituto Água e Terra - órgão ambiental do Paraná - que comprovou índices de reflorestamento feitos pelas hidrelétricas de Pequeno Porte 3 vezes maiores do que a vegetação suprimida para fazer as obras, em biomas sensíveis como Mata Atlântica entre outros. São parceiros da sustentabilidade, que preservam mananciais, que ajudam a manter águas subterrâneas com seus preciosos reservatórios!

Temos grande complementaridade e sinergia com as outras renováveis. Com a inserção maciça de grandes blocos de energia solar/fotovoltaica, cada vez mais há necessidade de bateria/backup que seja renovável e confiável, visto a grande quantidade (40 GW) de solar que sai do sistema às 17:00, requerendo das hidrelétricas uma rampa de retomada rápida e eficaz que garanta o suprimento de energia com qualidade.

À medida que caminhamos em direção a um futuro Zero Carbono, o papel do armazenamento de energia em massa nunca foi tão crítico.

A energia hidrelétrica de usinas reversíveis (UHRs) surge como um divisor de águas nessa transição, oferecendo a tecnologia mais comprovada, confiável e econômica para armazenamento de energia em massa disponível atualmente.

Impacto das mudanças climáticas na energia hidrelétrica

Motivações essenciais e necessárias para um armazenamento bombeado:

1. Tecnologia comprovada e de baixo risco: as Reversíveis (UHRs) são a forma mais antiga e bem-sucedida de armazenamento de energia do mundo, com uma vida útil muito longa e riscos operacionais mínimos.

2. Balanceamento de energia renovável volátil: as Reversíveis (UHRs) se destacam no equilíbrio das flutuações da rede, integrando perfeitamente fontes de energia renováveis intermitentes, como eólica e solar, garantindo um fornecimento de energia estável e confiável.

3. Gerenciamento de gargalos da rede: Ao absorver o excesso de energia quando a produção é alta e liberá-la quando a demanda aumenta, as Reversíveis (UHRs) gerenciam efetivamente os gargalos da rede.

4. Resposta rápida à mudança de demanda: as Reversíveis (UHRs) oferecem suporte à estabilidade da rede respondendo rapidamente a mudanças na demanda ou interrupções repentinas, fornecendo flexibilidade essencial.

5. Aumentando a inércia da rede e a capacidade de partida: as Reversíveis (UHRs) contribuem para a estabilidade da rede, aumentando a inércia da mesma e oferecendo capacidade de partida, essencial para a recuperação de apagões.

6. Apoiando a energia renovável: Ao permitir a integração em larga escala de energia renovável, as Reversíveis (UHRs) desempenham um papel vital em nosso cenário de energia sustentável. Elas fornecem o backup necessário para acomodar a produção variável de energia eólica e solar, tornando essas fontes de energia verde mais viáveis e eficientes.

Mudanças climáticas afetam vazão de rios da Amazônia e podem inviabilizar novas hidrelétricas

Estudos de inúmeros empreendimentos revelam que volume de água pode diminuir muito na região, reduzindo potencial de geração elétrica hídrica.

O Brasil tem um grande potencial para construção de reversíveis (UHRs) de diferentes tipos de arranjos e ciclos de armazenamento, os quais resultam em diferentes benefícios para o Setor Elétrico Brasileiro.

Destaca-se que, nos próximos anos, o Sistema Interligado Nacional precisará de muita potência firme e carga firme. A necessidade de potência firme é devido ao caráter intermitente das fontes mais baratas, eólica e solar. No caso das Reversíveis (UHRs), a potência firme é a potência disponível com o reservatório superior deplecionado e com o inferior cheio. Já a carga firme permite a absorção de excessos de geração e a disponibilidade de grandes quantidades de energia durante longos períodos.

Tais serviços podem ser implementados a partir da capacidade de armazenar energia de uma UHR e com a combinação da operação de um empreendimento deste tipo com a cascata de uma bacia.

O armazenamento bombeado é a chave para liberar todo o potencial da energia renovável, permitindo a transição verde.

Com os acordos internacionais que o Brasil tem assinado, comprometendo-se perante o mundo com o hidrogênio e os combustíveis verdes, são mais um reforço do quanto suas hidrelétricas são estratégicas e fundamentais para um encaminhamento seguro e factível.

Impactos ambientais de hidrelétricas, tidas como fonte limpa de energia, porém, com a baixa vazão das bacias hídricas, fica inviável e insustentável a produção de energia elétrica hídrica.

Devemos renunciar à nossa potencialidade renovável é a melhor bateria que poderíamos ter?  Existirá futuro renovável sem as hidrelétricas e seus reservatórios? (brasilenergia)

Solar atendeu 9,6% da demanda elétrica do país entre agosto e setembro

Segundo mapeamento da Absolar, as fontes renováveis de geração atenderam mais de 90% da demanda no período de 01/08 a 19/09, ainda lideradas pela hidrelétrica, mesmo durante a seca. A associação destaca o papel das demais fontes para compensar a restrição hídrica. Segundo estudo da Volt Robotics, na seca de 2021 a geração solar evitou que custo com térmicas fosse 48,6% maior.

A fonte solar foi responsável por 9,6% de todo o suprimento elétrico do Brasil, entre primeiro de agosto e 19/09/2024, com mais de 7,5 mil megawatts médios (MWmédios), segundo mapeamento da Associação Brasileira de Energia Fotovoltaica (Absolar), com base em dados e estimativas do Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS).

Mais da metade da geração da fonte veio usinas distribuída, ou seja, sistemas solares instalados em telhados e pequenos terrenos (4,6 mil MWmédios). Somando também as demais fontes renováveis, como hídrica (49 mil MWmédios), eólica (11 mil MWmédios) e biomassa (1,4 mil MWmédios), o abastecimento renovável neste período chegou a cerca de 90,4% da demanda elétrica brasileira.

A partir de outubro, os consumidores brasileiros pagarão, com a bandeira vermelha patamar 2, um adicional de quase 8%, com R$ 7,877 para cada 100 quilowatts-hora (kWh) consumidos no mês, resultado do acionamento de termelétricas fósseis emergenciais.

Na avaliação da Absolar, esse cenário poderia ser ainda mais preocupante. Segundo a associação, a atual crise climática no Brasil, que já acumula impactos bilionários à sociedade, com alagamentos, secas históricas, queimadas e mais gastos com saúde pública, estaria num patamar ainda pior, se não fosse o alívio à demanda e aos recursos hídricos, proporcionados pelas fontes renováveis não-hídricas. “Sem estas fontes renováveis, as tarifas estariam mais altas, o risco ao abastecimento seria maior e o ar estaria sobrecarregado com mais poluentes e gases de efeito estufa”, aponta o CEO da Absolar, Rodrigo Sauaia.

Com mais de 47 GW de potência instalada operacional, somando as grandes usinas e os pequenos sistemas de geração própria solar, a tecnologia fotovoltaica já evitou a emissão de 57 milhões de toneladas de CO₂ na geração de eletricidade desde 2012.

Geração renovável supre 90,4% da demanda elétrica e alivia escalada das emissões de poluentes na crise hídrica no Brasil, diz ABSOLAR

Solar poupou R$ 13,6 bilhões na crise hídrica de 2021

Durante a crise hídrica anterior, de 2021, até então a maior dos últimos 91 anos, o governo criou a “bandeira vermelha escassez hídrica” e os consumidores arcaram com custos adicionais de R$ 28 bilhões, por conta do uso de todas as termelétricas fósseis emergenciais e da importação de eletricidade da Argentina e Uruguai. Um estudo da consultoria especializada Volt Robotics sobre o papel da geração distribuída solar naquele período constatou que o custo teria sido de R$ 41,6 bilhões, ou seja, 48,6% maior, caso a sociedade não tivesse geração própria solar. Naquela época, o Brasil tinha apenas 7,5 GW em sistemas solares em telhados e pequenos terrenos.

Na visão do presidente do Conselho de Administração da Absolar, Ronaldo Koloszuk, o atual cenário acende um alerta para a necessidade de reforçar o planejamento e os investimentos na infraestrutura do setor elétrico, sobretudo em linhas de transmissão e novas formas de armazenar a energia limpa e renovável, gerada em abundância no país.

“O uso da energia renovável combinada com tecnologias de armazenamento pode aliviar ainda mais a pressão sobre as tarifas de energia elétrica e o consequente aumento na inflação, que corrói o poder de compra das famílias e a competitividade dos setores produtivos.

Neste cenário, a energia solar é uma das melhores soluções para se proteger das bandeiras tarifárias e, assim, aliviar o bolso dos brasileiros, diante de um cenário hídrico cada vez mais desafiador”, conclui Koloszuk. (pv-magazine-brasil)

Os recursos previstos pelo governo para transição energética em 2025

Relatório do Inesc aponta uma redução de 18% do orçamento da área, de R$ 4,44 bilhões, em 2024, para R$ 3,64 bilhões previstos no Projeto de Lei Orçamentária de 2025. A maior parte dos recursos disponíveis, ou R$ 3,03 bilhões, virá do Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação, com o Programa Nova Indústria Brasil (NIB), que pretende ampliar a transição energética no parque industrial brasileiro.

Apesar das discussões globais sobre a urgência da transição energética, o Brasil não está priorizando as energias renováveis no Projeto de Lei Orçamentária (PLOA) para 2025, mesmo diante de grandes eventos climáticos como as enchentes no Rio Grande do Sul e as secas e queimadas que sufocam o país. Segundo a análise do Instituto de Estudos Socioeconômicos (Inesc), o PLOA do próximo ano prevê um corte de 18% dos recursos destinados à transição energética, reduzindo o orçamento da área de R$ 4,44 bilhões, em 2024, para R$ 3,64 bilhões, em 2025.

Embora o país tenha avançado em alguns aspectos ao longo de 2023 e 2024, com a criação de um programa específico no Plano Plurianual e o aumento de recursos para a geração distribuída, os recursos ainda são considerados insuficientes, especialmente se comparados aos valores destinados aos combustíveis fósseis.

Metade do orçamento do Programa de Transição Energética (R$ 10,35 milhões), gerido pelo Ministério de Minas e Energia (MME) e inserido no Plano Plurianual (PPA) 2024-2027, será destinado à manutenção da indústria de petróleo e gás natural. O montante reservado para essa ação orçamentária é de R$ 5,10 milhões. Com isso, sobraram apenas R$ 5,254 milhões autorizados para 2025.

“Enquanto o PPA estabelece como meta promover a participação de energias renováveis, aumentar a eficiência energética e ampliar a capacidade de adaptação às mudanças climáticas, o orçamento revela um cenário contraditório: parte significativa dos recursos está sendo alocada para sustentar a indústria de combustíveis fósseis”, alerta Cássio Cardoso Carvalho, assessor político do Inesc.

“Além de serem escassos, os recursos destinados à transição energética ainda estão sendo diluídos em ações que perpetuam a dependência do Brasil em petróleo e gás natural”, acrescenta ele.

Na análise sobre os investimentos do governo federal para transição energética, o Inesc considerou, além do MME, dados do Ministério do Desenvolvimento Agrário e Agricultura Familiar (MDA), o Ministério do Desenvolvimento e Assistência Social, Família e Combate à Fome (MDS) e Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI).

No Ministério do Desenvolvimento Agrário, perderam recursos dois planos orçamentários: “Apoio à participação da agricultura familiar nas cadeias de energias renováveis”; e “Energização renovável e inclusão digital para a agricultura familiar”. A queda foi de 26,36% somando os dois planos orçamentários, passando de R$ 3,05 milhões para R$ 2,25 milhões, respectivamente. “Essa redução de recursos em relação à transição energética é preocupante, pois além dos montantes previstos serem muito pouco ambiciosos, a sua diminuição dificulta o acesso da agricultura familiar às fontes renováveis”, diz o texto.

O Ministério do Desenvolvimento e Assistência Social, Família e Combate à Fome também reduziu os recursos, neste caso, ao auxílio gás de cozinha para famílias empobrecidas cadastradas no Cadastro Único, o qual entende-se como um instrumento de transição energética. Diante disso, a explicação passa pela reformulação da política do auxílio gás, onde está sendo considerado que as revendedoras de gás serão compensadas pela Caixa Econômica Federal, passando a considerar, além de dotações orçamentárias da União, receitas de comercialização da venda do excedente em óleo do Pré-Sal. Assim, o orçamento que era de R$ 3,64 bilhões em 2024, passa a ser R$ 600 milhões em 2025, uma diminuição de 83,52%.

Já o Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação teve um aumento no planejamento do orçamento, alinhado com o Programa Nova Indústria Brasil (NIB) que pretende ampliar a transição energética no parque industrial brasileiro. Com isso, os recursos, se comparados com 2024, cresceram 279%, passando de R$ 800 milhões em 2024, para R$ 3,03 bilhões em 2025. (pv-magazine-brasil)