Painéis
solares não geram energia à noite, pois dependem da luz solar direta. No
entanto, é possível usar energia solar de noite através de sistemas on-grid
(compensação de créditos na rede elétrica) ou sistemas off-grid/híbridos com
baterias, armazenando o excedente gerado durante o dia para uso noturno.
Principais
Formas de Usar Energia Solar à Noite:
Sistema
On-Grid (Rede Elétrica): É o método mais comum no Brasil. Durante o dia, o
excedente de energia gerado pelos painéis é injetado na rede da concessionária,
gerando créditos. À noite, o consumidor utiliza a energia da rede, compensando
com os créditos acumulados.
Sistemas
com Baterias (Off-grid/Híbridos): O excesso de energia gerado durante o dia é
armazenado em baterias físicas (como as de lítio-íon) para ser consumido quando
o sol se põe, garantindo autonomia mesmo sem rede elétrica.
Compensação
de Energia: Em muitas regiões, a energia solar de assinatura permite que a
energia gerada em um local remoto seja creditada na sua conta, garantindo o uso
de energia renovável a qualquer hora.
Novas
Tecnologias:
Pesquisas
estão em andamento para desenvolver diodos termo radiativos que convertem a
radiação infravermelha (calor emitido pela Terra) em eletricidade à noite,
embora a tecnologia atual produza pouquíssima energia comparada aos painéis
fotovoltaicos comuns.
Resumo
de funcionamento:
Dia:
Produção > Consumo = Excedente enviado à rede ou bateria.
Noite:
Produção = 0 = Consumo da rede ou bateria.
Embora
não haja "produção" direta à noite, o uso de energia limpa é
viabilizado por esses sistemas, tornando a energia solar uma solução 24 horas.
Em sistemas fotovoltaicos, o período noturno representa, em média, 16
horas por dia, o que exige armazenamento significativo ou fontes alternativas
de geração para atender à demanda. A energia hidrelétrica reversível
(bombeamento) e as baterias são soluções centrais, sendo o bombeamento
hidrelétrico especialmente indicado para armazenamento de longa duração e baixo
custo em períodos nublados ou com pouco vento. Estratégias complementares
incluem a geração eólica, o deslocamento de carga e a geração despachável,
enquanto altas participações de solar e eólica podem contribuir para a
segurança e a confiabilidade do sistema elétrico.
O
período noturno, do ponto de vista dos sistemas solares fotovoltaicos (PV), é
efetivamente de 16 horas em média, sendo mais longo no inverno e mais curto no
verão. Como podemos cobrir a demanda de eletricidade durante a noite em um
sistema de energia renovável?
De
longe, as tecnologias de armazenamento mais importantes são o armazenamento
hidrelétrico por bombeamento e as baterias, tanto em termos de capacidade (GW)
quanto de energia (GWh).
Além
disso, o vento é ótimo porque muitas vezes sopra à noite. Em alguns lugares,
eólica e solar são correlacionadas de forma contra-acentuada. Transferir cargas
da noite para a diurna também é útil. Geração hidroelétrica, geotérmica,
bioenergia e nuclear despachável ajudam, embora sejam pequenas ou inexistentes
na maioria dos países.
O
crescimento e ascensão das instalações solares nos telhados, fazendas solares e
eólicas força grandes mudanças na operação das redes elétricas. Normalmente, a
geração de carvão e gás é pressionada por preços baixos ou negativos durante o
dia e aprende a operar de forma flexível. A redução do sol e do vento é
frequente.
As
figuras 1 e 2 mostram a geração da meia-noite à meia-noite com média de 28 dias
em fevereiro (final do verão) no Mercado Nacional de Eletricidade (NEM) da
Austrália e no estado da Austrália do Sul.
No
NEM, a geração média de carvão variou de 16 GW durante o pico noturno até 10 GW
por volta do meio-dia. A maior parte do carvão será aposentada à medida que o
NEM caminha para 82% de renováveis em 2030.
Na
Austrália do Sul (Figura 2), o carvão já foi aposentado. Solar e eólica estão
encaminhando para atingir 100% da demanda em média em 2027. O equilíbrio é
fornecido por gás, baterias, comércio de eletricidade com estados do leste e
superconstrução de energia solar e eólica, juntamente com a frequente redução
de energia.
Na
maioria dos sistemas de eletricidade renovável, é necessária uma grande
quantidade de armazenamento para rodar durante a noite, e em dias e semanas úmidos
e sem vento.
As
baterias estão ganhando importância rapidamente devido à implantação de muitas
grandes baterias utilitárias (tipicamente de 2 a 4 horas) e a um grande
programa de suporte de baterias domésticas. Bateria e capacidade energética
suficientes para cobrir a maioria dos horários de pico da noite e da manhã
estarão disponíveis em breve, o que moderará muito os preços. O foco no
equilíbrio então muda para noites caras, e clima úmido e sem vento.
De
forma geral, é necessário um armazenamento de 16 horas em média para cobrir a
noite entre dois dias ensolarados. A cobertura para um dia nublado exige 40
horas de armazenamento, enquanto uma semana nublada exige 160 horas de
armazenamento. O armazenamento dessa duração está muito além do alcance das baterias
atuais, mas está bem dentro do alcance do armazenamento por bombeamento.
A
Figura 3 mostra estimativas recentes de custo de capital feitas pela GenCost
para armazenamento em função da duração.
Essas estimativas são amplamente utilizadas na Austrália. Comparando
baterias utilitárias no ano de 2055 com hidrelétricas por bombeamento, o ponto
de interseção tem cerca de 30 horas de duração.
No
entanto, a vida útil técnica da energia hidrelétrica bombeada é de 150 anos em
comparação com as baterias de 20 anos, o que desloca o ponto de cruzamento para
uma duração muito menor, dependendo principalmente da taxa de desconto
assumida. O armazenamento hidrelétrico por bombeamento deve permanecer
altamente competitivo para armazenamento durante a noite e por mais tempo.
Também
é exibida a energia hidrelétrica Snowy 2.0 bombeada, que armazena 350 GWh de
energia (13 kWh por australiano) com duração de 160 horas, e será concluída em
2028 a um custo de cerca de $10 bilhões ($29/kWh). Snowy 2.0 pode gerar a 2,2
GW por 10 horas na maioria das noites e pode ser recarregado quando está
ensolarado e ventando. Em um ano, isso rende 8000 GWh. Importante destacar que
o Snowy 2.0 pode gerar em ritmo acelerado por 160 horas durante uma semana
ocasional de chuva e sem vento de alto custo. Ao longo de seus 150 anos de
existência, o custo de capital do Snowy 2.0 é inferior a um centavo por
australiano por dia.
A maioria dos países e regiões possui muitos locais que igualam a
qualidade do Snowy 2.0 e podem oferecer armazenamento de baixo custo e longa
vida útil.
Autores:
Prof. Ricardo Rüther (UFSC), Prof. Andrew Blakers /ANU
Andrew.blakers@anu.edu.au ;
rruther@gmail.com
ISES,
International Solar Energy Society, é uma ONG credenciada pela ONU, fundada em
1954, que trabalha em prol de um mundo com 100% de energia renovável para
todos, utilizada de forma eficiente e responsável. (pv-magazine-brasil)
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