A energia que vem do Sol

Vivemos todos os dias em contato com a energia mais expressiva do planeta, a do sol. E o Brasil tem fortes motivos para utilizar essa energia gerada em abundância, já que é um dos países mais ricos no mundo em incidência de raios solares, principalmente nas regiões Norte e Nordeste. Apesar disso, a geração de energia solar é ainda pequena e um dos principais motivos é a falta de investimentos em pesquisas para desenvolver sistemas mais eficientes, que poderiam assegurar o uso eficiente da energia solar.

“A pesquisa em energia solar está restrita a alguns centros de pesquisa, com recursos modestos. No momento, começam a surgir fontes de financiamento mais significativas e esperamos colher os frutos de tais investimentos nos próximos anos”, diz a pesquisadora Elizabeth Marques Duarte Pereira, hoje coordenadora do Green Solar, grupo que é referência em estudos sobre energia solar, da PUC-MG.

Custo alto para pouca eficiência

Ao longo dos anos o maior desafio para a ciência nessa área, foi, e ainda é, desenvolver equipamentos que convertam, com eficiência e baixo custo, a radiação solar em eletricidade. Talvez esteja aí a razão da tímida geração de eletricidade a partir da energia solar que o país possui.

Transformar energia solar em elétrica depende fundamentalmente de uma unidade chamada de célula fotovoltaica, que converte diretamente a radiação solar em eletricidade. Os primeiros estudos sobre esses componentes foram realizados em 1839.

As células fotovoltaicas são constituídas basicamente de materiais semicondutores. O silício é o material mais empregado e está entre os oito elementos químicos mais abundantes do planeta ao lado do ferro, do oxigênio, magnésio, níquel, enxofre, cálcio e alumínio e têm sido explorado para diversas utilizações. Em busca de uma maior equilíbrio ambiental, a ciência vem buscando materiais alternativos e com maior eficiência energética.

A eficiência do atual sistema de energia solar ainda é baixa se comparada a de outras fontes de geração de eletricidade. Existe apenas um fabricante no Brasil de tecnologia fotovoltaica, mas sua capacidade é ociosa por falta de mercado. Se houvesse um aumento da demanda, preços seriam mais baixos, pois o custo de produção do equipamento seria mais baixo.

Tudo isso exige uma série de ações como investimentos pesados nas indústrias para nacionalização dos equipamentos e também em centros de pesquisas de energias renováveis, e ainda abertura de linhas de crédito para facilitar a aquisição dos equipamentos. Esses são os desafios, a curto e longo prazo, para ampliar o sistema de geração de energia renovável dentro do modelo energético brasileiro.

Projetos pilotos que utilizam os sistemas fotovoltaicos estão conectados à rede elétrica do Instituto de Eletrotécnica e Energia (IEE) da USP e no sistema do Cepel (Centro de Pesquisas em Energia Elétrica), da Eletrobrás, no Rio de Janeiro. A instalação faz parte de uma pesquisa que estuda a viabilidade econômica do sistema. “No caso dessa tecnologia acho que o desafio maior, a curto prazo, é político, depois vem a questão econômica e, por fim, o desenvolvimento técnico, diz a professora Eliane Fadigas, do Departamento de Engenharia e Automação Elétrica, da Escola Politécnica da USP.

Água quente e baixo consumo de eletricidade

Hoje, no Brasil, a aplicação em maior escala da energia que vem do sol está no uso de aquecedor solar para substituir o chuveiro elétrico. Mesmo assim a utilização ainda é pequena perto do potencial oferecido, pois o custo do aquecedor é elevado comparado com o preço do chuveiro elétrico.

Mesmo o chuveiro tendo potência elétrica alta e crescente, o que representa maior consumo de energia elétrica, a diferença de preço é significativa. O valor de um chuveiro chega a ser 15 vezes menor que o de um aquecedor. Uma aparelhagem instalada em uma residência de médio porte tem um custo final de R$ 300,00 por metro quadrado, enquanto um chuveiro elétrico é vendido no mercado por R$ 20,00 em média.

No Brasil, existem cerca de 30 fabricantes de aquecedor solar. Os aparelhos oferecidos são desenvolvidos com tecnologia nacional, mas ainda depende de material importado.

Nos últimos dois anos, 600 mil metros quadrados de coletores foram instalados no país. Só em Belo Horizonte 860 prédios funcionam com aquecimento solar. São 250 sistemas coletivos de médio e grande portes, capazes de aquecer acima de 2 mil litros de água por dia, em residências, hospitais e hotéis.

O modelo exige altos investimentos para o aproveitamento ideal, em contrapartida, apresenta muitas vantagens: contribui diretamente na redução de demanda de eletricidade no horário de pico, minimiza o impacto ambiental e mantém o abastecimento contínuo de água quente, pelo fato da energia solar não precisar ser transportada. Essa fonte renovável de energia oferece, ainda, entre outros benefícios, economia nos investimentos governamentais.

Programas de incentivo

Uma das principais políticas de incentivo ao desenvolvimento de fontes alternativas, começou mais efetivamente em 94, com o Prodeem (Programa de Desenvolvimento Energético de Estados e Municípios). O programa do governo federal, coordenado pelo Ministério de Minas e Energia, foi criado para atender localidades isoladas da rede elétrica convencional.

A iniciativa garantiu a instalação de 8 mil equipamentos, a maioria alimentado por energia solar. Os dispositivos foram instalados em prédios públicos, centros comunitários, escolas e postos de saúde. Mas a falta de manutenção deixou boa parte dos equipamentos sem funcionar. O Ministério de Minas e Energia recomendou, depois de uma auditoria, a reformulação do programa.

A nova fase prevê que as concessionárias de energia elétrica fiquem responsáveis por ensinar a comunidade a lidar com os sistemas de geradores de energia alternativa. Com a revitalização do Prodeem, cerca de 600 cidades do Nordeste serão beneficiadas. A ação do Programa é direcionada às populações mais pobres, um benefício que gera também saúde e melhor qualidade de vida garantindo o desenvolvimento das comunidades com as instalações de casas de farinha e hortas comunitárias, e fixando o homem em sua região, reduzindo a migração para as áreas urbanas.

Outras iniciativas de estatais e concessionárias de energia elétrica promovem o desenvolvimento de tecnologias de energia solar no Brasil, como os estudos desenvolvidos nos principais centros de pesquisas e universidades públicas do país.

Campos de pesquisa

O Laboratório de Energia Solar (LES), da Universidade Federal da Paraíba, é uma das entidades pioneiras no estudo do aproveitamento da energia solar no Brasil. Com trabalhos publicados desde 1973 participou do desenvolvimento nacional de aquecedores solares.

O equipamento, desenvolvido ao longo dos anos por vários centros de pesquisa do país, ganha formas e tecnologias diversificadas. O Centro Incubador de Empresas Tecnológicos (Cietec), da Universidade de São Paulo, em parceria com o Instituto de Pesquisas Energéticas Nucleares (Ipen) e o Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT), desenvolveu o Aquecedor Solar de Baixo Custo para substituir o chuveiro elétrico em comunidades pobres.

Outra tecnologia desenvolvida com canos de plásticos (PVC), oferece temperatura de até 75ºC para um banho. O sistema “faça você mesmo” foi desenvolvido pelo engenheiro eletrônico Augustin Woelz, fundador da ONG Sociedade do Sol. Woelz, coloca o projeto à disposição de qualquer pessoa ou entidade pela internet, pelo site. O sistema pode ser montado a um custo médio de R$ 100,00.

A Universidade Federal de Pernambuco (UFPE) desenvolveu um sistema de refrigeração solar. O projeto, criado em 1999, atende os pequenos produtores de leite que não têm acesso à energia elétrica e precisam conservar o leite produzido para a comercialização. A pesquisa desenvolvida pela equipe do Departamento de Engenharia Mecânica da UFPE recebeu consultoria do introdutor do sistema no Brasil, Rogério Kluppel. O departamento recebeu também novos recursos do Banco do Nordeste, e desde 2001 está aperfeiçoando o projeto de refrigeração para leite em temperatura mais adequada. “O refrigerador consegue chegar a uma temperatura de 7ºC, mas a intenção é conseguir 5ºC, temperatura ideal para conservar o leite”, explica a coordenadora do projeto, Ana Rosa Mendes Primo.

Na Unicamp, o Laboratório de Polímeros Condutores e Reciclagem desenvolve um projeto com células fotoeletroquímicas de plástico para conversão de energia solar em elétrica. Os dispositivos são promissores substitutos das células fotovoltaicas de silício. A pesquisa é um avanço fundamental na busca de materiais alternativos e mais eficientes para o processo de conversão da radiação solar em eletricidade.

O Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade Federal de Minas Gerais trabalha no projeto de construção e operação de um secador solar para produtos agrícolas. A secagem artificial não é economicamente viável para os pequenos produtores, por causa os altos custos de aquisição e operação do aparelho. Já o secador solar com métodos de secagem eficientes e com baixos custos, vem sendo testado nas últimas décadas. Foram desenvolvidos secadores com princípios de funcionamento diversos. O protótipo da UFMG utiliza uma chaminé solar como secador.

Foram feitos ensaios com produtos agrícolas mostrando que a chaminé solar reduz consideravelmente o tempo de secagem e promove escoamento de ar quente sem a necessidade de meios adicionais ou externos. O que não acontece com a maioria dos modelos desenvolvidos, que trabalham através de bombeamento, forçando a saída do ar.

O novo modelo ainda está em estudo. “Nossa experiência com o protótipo mostrou a necessidade de investigações mais detalhadas e adequação geométrica ao material a ser secado. Mas os primeiros resultados já são positivos”, diz o coordenador do projeto, Márcio Fonte Boa Cortez.

Avanços

O Grupo de Estudos em Energia da PUC- MG, conhecido como Green Solar, trabalha com pesquisa, ensino e extensão em energia Solar. O grupo desenvolve, em parceria com a prefeitura de Belo Horizonte e a Eletrobras, projetos sociais com uso de aquecedores solares.

Atualmente o Green desenvolve um projeto para fornecer banho quente a mais de 5 mil garis. Para isso serão instalados em onze regionais da capital mineira, aquecedores solares de água, diminuindo assim o consumo de energia elétrica.

Além desse, outros projetos sociais deram credibilidade ao departamento coordenado pela professora Elizabeth Pereira. Este ano, o Green ganhou o primeiro simulador solar da América Latina, um aparelho que vai ajudar ainda mais nas pesquisas sobre energia solar.

O equipamento é composto por oito lâmpadas de 5.000W, o que equivale a 50 lâmpadas comuns. O aparelho possui abrangência semelhante à da radiação solar, criando as mesmas condições climáticas dos raios solares, só que controlada. “A independência que teremos das condições climáticas, que limitam muitas vezes a continuidade dos trabalhos experimentais e ensaios, irá agilizar e potencializar os resultados já obtidos”, conta Pereira.

O simulador solar foi doado ao Green pela Eletrobras que, através do Banco Mundial, trouxe o aparelho do Instituto Fraufoner, na Alemanha, considerado o mais avançado em estudos sobre energia solar. “Parcerias estão sendo estabelecidas com centros de pesquisa internacionais, criando-se condições adequadas à realização de novos projetos”, destaca a professora.

(CD)