Energia termosolar

Na tecnologia solar fotovoltaica a radiação solar é convertida diretamente em energia elétrica, por meio de células fotovoltaicas feitas geralmente de silício, um material semicondutor. Além de módulos e painéis, o sistema inclui equipamentos elétricos tais como inversores de tensão e cabos. Pode ser utilizada para complementar ou substituir a energia elétrica convencional em residências, estabelecimentos comerciais e industriais.

Ainda recente no Brasil, a tecnologia começa a ganhar incentivos para se firmar como opção por aqui. Um deles é a resolução 482/2012 da Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel), que o criou o Sistema de Compensação de Energia. Por meio deste, o sistema fotovoltaico pode ser conectado à rede pública de forma simplificada, atendendo o consumo local e injetando excedente na rede, que retorna ao consumidor ou à empresa sob a forma de créditos em energia. O ‘bônus’ tem validade de 36 meses e pode ser direcionado ao pagamento da conta de luz da própria unidade ou de outras de mesma titularidade.

Ao contrário da tecnologia fotovoltaica, a energia solar térmica já é bastante difundida no Brasil. O que não significa que o país tenha alcançado todo seu potencial para aproveitar a radiação solar no aquecimento da água utilizada em chuveiros, torneiras, piscinas e processos industriais. Mas com o domínio da tecnologia por diversos fabricantes e os ganhos de escala verificados nos últimos anos, existe a expectativa da ampliação de seu uso.

Basicamente, o sistema é composto por coletores solares e um reservatório térmico (boiler) para armazenar a água até o momento do consumo. As placas são constituídas por uma caixa externa de alumínio, serpentinas internas de cobre e isolamento, em poliuretano ou lã de vidro ou lã de rocha. A parte escura, também chamada de aleta e que tem função de absorver e transferir por meio das serpentinas a energia solar para a água, é feita de alumínio ou cobre pintado com tinta especial. A cobertura é de material transparente, geralmente vidro ou acrílico.

Dimensionamento

O retorno do investimento na energia solar fotovoltaica ocorre no longo prazo

De acordo com o engenheiro Raphael Pintao, sócio da Neosolar Energia, o projeto do sistema fotovoltaico tem como base os dados sobre o consumo médio de energia (em kWh) da edificação. “Pode-se optar por produzir 100% da demanda ou uma porcentagem desta, sendo o restante fornecido automaticamente pela rede pública”, ressalta. A localização geográfica do imóvel e as condições arquitetônicas para a instalação das placas fotovoltaicas também interferem no dimensionamento.

Pode ser identificada, por exemplo, a necessidade de uma estrutura auxiliar para a fixação dos painéis, caso a inclinação do telhado seja plana ou em ângulo desfavorável. “Sabendo a quantidade de painéis necessários e verificando o padrão da rede elétrica, projetamos o sistema, definindo o tipo e número de inversores (responsáveis por transformar a energia em corrente alternada, 110 V ou 220 V), além de determinar o tipo de estrutura para fixação, cabeamento e proteções elétricas”, revela o executivo da Neosolar.

O volume de água quente solicitado na edificação e os hábitos de consumo de seus usuários são informações-chave na definição das características do sistema de energia solar térmica. Para elaboração do projeto de aquecimento solar em prédios, unidades industriais e comerciais, como hotéis e hospitais, o ideal é consultar o suporte técnico dos fabricantes, para um dimensionamento preciso. A orientação é do engenheiro José Raphael Bicas Franco, diretor-técnico da Soletrol. “Nesses casos, normalmente, o consumo de água é elevado, o que demandará uma área coletora maior”, justifica.

Em residências, explica o profissional, a definição pode partir de um cálculo prático, com base no consumo diário de água quente por pessoa, que no Brasil está estimado em 100 litros. E também na área coletora exigida para aquecer esse volume de água, que varia conforme a região. Grosso modo, no Nordeste a relação é de 1 metro quadrado de área coletora para 100 litros, em média. No Sul são necessários geralmente 2 metros quadrados de área coletora para igual volume. Lembrando que a área disponível e as condições de instalação das placas também influenciam na definição do sistema ideal.

Custo-benefício

A viabilidade do uso da tecnologia solar fotovoltaica é tanto maior quanto for a tarifa de energia e a disponibilidade de radiação solar na região da unidade geradora/consumidora. O retorno do investimento ocorre no longo prazo, reconhece Raphel Pintao. Como exemplo, ele simulou os custos para uma residência com consumo mensal de 500 kWh, em Belo Horizonte, cidade que tem boa insolação durante o ano. O sistema completo, incluindo projeto, equipamentos (15 placas de 240 Wp ou 3,6 kWp), regularização junto à distribuidora e instalação, sairia por volta de R$ 30 mil. Considerando o preço da energia em Minas Gerais, a economia anual seria de R$ 3,2 mil, com retorno estimado do investimento em sete anos.

Vale a pena? O Simulador Solar (www.americadosol.org/simulador) é uma ferramenta para auxiliar na decisão sobre a adoção da energia fotovoltaica. Foi criado por meio de parceria entre o Instituto Ideal e a Cooperação Alemã para o Desenvolvimento. Permite o cálculo da potência do sistema e da economia gerada a partir da sua implantação.

A disponibilidade de radiação solar no Brasil somada ao uso intenso de energia elétrica para o aquecimento de água são justificativas suficientes para a implantação da energia termossolar tanto em residências, quanto em unidades comerciais e industriais. Entretanto, mesmo que os equipamentos tenham hoje custos mais atraentes, é sempre importante avaliar a viabilidade da implantação do sistema, principalmente em edificações já construídas, uma vez que adaptações na rede hidráulica podem ser demandadas e nem sempre há área suficiente no telhado para a instalação dos coletores na quantidade e em condições adequadas.

O sistema se mostra interessante para edificações novas, nas quais se pode prever ainda no projeto um local para os coletores com orientação e angulação privilegiadas, além de rede hidráulica com tubulações para água quente. O preço varia conforme a complexidade do projeto, mas segundo o diretor-técnico da Soletrol, um sistema básico com tanque de 400 litros e quatro coletores custa entre R$ 2 mil e R$ 2,5 mil. Projetos para grandes obras, diz, costumam incluir dados sobre retorno de investimento. “Geralmente, quando se substitui a energia elétrica pela solar no aquecimento de água, o investimento inicial é pago em cerca de três anos sob a forma de economia na conta de luz”, calcula.

Confira também:

Painel de Energia Solar

Led

Conectores elétricos

Fios e cabos de cobre encapados

Instalação

Painéis fotovoltaicos

Solar fotovoltaica – Para funcionar integrado à rede elétrica pública é necessário solicitar aprovação da distribuidora local, etapa que ficou mais ágil após a resolução da Aneel. Segundo os prazos publicados, a concessionária tem até 90 dias para regularizar o sistema de troca de energia a partir do pedido da unidade geradora/consumidora. O caminho mais curto, detalha o executivo da Neosolar, é elaborar um projeto elétrico e juntar todos os certificados dos equipamentos. Com essa documentação em mãos, solicitar a ligação à rede junto à distribuidora. Uma vez aprovada, realiza-se a instalação do sistema fotovoltaico, que ainda será alvo de vistoria. Um dos últimos passos é a troca do medidor por um equipamento do tipo bidirecional, para registrar a entrada e saída de energia no local.

Solar térmica – A regra prática para a instalação do coletor solar é: inclinação equivalente à latitude do local mais 10 graus, e orientação para Norte. “Dá para fugir cerca de 20% a leste ou a oeste que o sistema ainda terá bom desempenho. Mas toda vez que se sai muito dessa configuração, é necessário agregar área coletora para ter o mesmo resultado, o que implica em mais custos”, observa José Raphael.

O reservatório deve estar o mais próximo possível dos coletores, para melhor eficiência do sistema. O diretor-técnico da Soletrol lembra que para garantir a circulação natural da água, deve-se buscar uma configuração na qual o reservatório está sob a caixa d’água e um pouco mais elevado que os coletores. Do contrário, serão necessárias bombas para promover a circulação.

Dúvidas mais comuns

Solar fotovoltaica – As principais dificuldades, segundo Raphael, estão relacionadas à escolha e compatibilização dos equipamentos (no Brasil, há oito diferentes padrões de rede) e aos detalhes da instalação. “Além disso, por ser um processo recente, a regularização ainda exige bastante trabalho e documentação de projeto”, diz.

Solar térmica – Segundo José Raphael, persistem questionamentos sobre o desempenho do sistema à noite ou em dias de chuva. “Todo fabricante fornece o reservatório térmico já com o backup embutido (elétrico ou a gás), que funciona como um sistema complementar para os momentos em que não há radiação solar”, esclarece. Os equipamentos são também munidos de termostato, que aciona o backup, quando a temperatura do reservatório diminui.

Manutenção e vida útil

Geralmente, quando se substitui a energia elétrica pela solar no aquecimento de água, o investimento inicial é pago em cerca de três anos sob a forma de economia na conta de luz

No sistema de energia solar fotovoltaica recomenda-se limpar os painéis quatro vezes ao ano. A vida útil dos equipamentos é de 30 a 40 anos, com garantia de produção de pelo menos 80% de energia após 25 anos de uso. Os inversores, em geral, têm garantia de cinco anos e a vida útil entre 10 e 15 anos.

Já o sistema de energia solar térmica exige que a cobertura do coletor seja lavada pelo menos uma vez ao ano, próximo ao inverno, pois é por ali que a radiação solar passa. O mercado oferece equipamentos com cinco anos de garantia e vida útil em torno de 20 anos, informa o diretor-técnico da Soletrol.

Qualidade

Além de cumprir as determinações da resolução normativa da Aneel, os fabricantes de energia solar fotovoltaica devem submeter compulsoriamente seus produtos a laboratórios acreditados pelo Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia (Inmetro), que classifica os painéis fotovoltaicos quanto à eficiência na geração de energia.

A principal norma para o sistema de energia solar térmica é a ABNT NBR 15.569 – Sistemas de Aquecimento Solar de Água em Circuito Direto. “A partir de julho de 2014 os ensaios nos equipamentos passarão a ser compulsórios. O fabricante terá de certificar o produto no Inmetro e as empresas também serão avaliadas dentro do seu sistema de gestão”, adianta José Raphael.

Minha Casa solar A partir da segunda fase do Minha Casa, Minha Vida passou a ser obrigatória a instalação de sistema de aquecimento solar nas unidades habitacionais erguidas com recursos do programa. De acordo com José Raphael, o produto destinado às residências é constituído de reservatório de 200 litros, um kit de instalação com mangueiras de ligação e braçadeiras, e placas coletoras com dimensões que variam dependendo da região. O custo médio do produto é de R$ 800. São aceitos apenas equipamentos – placas e boilers – certificados pelo Inmetro. A instalação fica a cargo da construtora.

Colaboraram para esta matéria

: José Raphael Bicas Franco – Engenheiro metalurgista formado na Faculdade de Engenharia Industrial (FEI), é pós-graduado em Administração Industrial pela Fundação Vanzolini da Universidade de São Paulo (USP). Diretor técnico e de Comércio Exterior da Soletrol, é também coordenador do curso de Administração de Empresas das Faculdades Integradas de Botucatu, membro do Conselho Consultivo do SENAI e SESI da mesma cidade, e do Conselho Consultivo do Fiesp/Ciesp de Botucatu e região.

: Raphael Pintao – Engenheiro com formação na Universidade de São Paulo (USP) e no Politecnico de Torino, é Master in Business Administration pela Fundação Instituto de Administração (FIA). Sócio da Neosolar Energia, já trabalhou como consultor em Sustentabilidade na Axia Value Chain.

O que é Energia Fotovoltaica