A Energia Solar e o Potencial Fotovoltaico do Estado do Paraná: Barreiras e Perspectivas Prof. Dr. Gerson M. Tiepolo - tiepolo@utfpr.edu.br Universidade Tecnológica Federal do Paraná UTFPR Departamento Acadêmico de Eletrotécnica DAELT Grupo de Energia Solar e Sistemas Fotovoltaicos Laboratório de Energia Solar - LABENS
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É esta a herança que queremos deixar para a atual e futuras gerações? Como podemos ajudar?
MATRIZ ELÉTRICA GLOBAL E BRASIL
Percentual de participação das fontes de energia na Matriz Elétrica - Global (A) e Brasil (B) A Hidrotérmica dificuldade de expansão devido principalmente aos impactos sociais e ambientais necessidade de investimentos em outras fontes, como a Solar Fotovoltaica. B
1.100 522,8 (2015) Como suprir esta Demanda Adicional de Energia Elétrica até 2050? Consumo de Energia Elétrica no Brasil Histórico e Projeção no Horizonte 2050
Sistemas Fotovoltaicos - Capacidade Instalada Total GLOBAL 227,1 GW em 2015 (acréscimo de 50,1 GW e alta de 28,3% em relação a 2014); China com 43,5 GW (3,1 ITAIPU s) - 36,75 GW nos últimos três anos; Alemanha com 39,7 GW; Japão com 34,4 GW; Estados Unidos com 25,6 GW; Itália com 18,9 GW; BRASIL 53 MW (0,023% da capacidade instalada Global); Paraná: 2,1 MW (3,96% da capacidade instalada no Brasil)
ENERGIA SOLAR - POTENCIAL Menos de 2 horas da energia solar que chega a superfície da Terra fornece o equivalente a toda energia consumida no planeta em 2012 e que foi de aproximadamente 161.000 TWh. Ao se considerar a projeção de consumo energético global para 2040 que é de aproximadamente 238.000 TWh, ainda assim seriam necessárias aproximadamente 2:30 horas, o que mostra o excelente potencial da energia solar que pode ser explorado.
Sistemas Fotovoltaicos Conectados à Rede (SFVCR): utilizados em ambiente urbano como forma de geração distribuída, instalados sobre as coberturas de edificações ou integrados às mesmas; Resolução 482/2012 da ANEEL: estabelece a regulamentação de microgeração e minigeração e possibilita conectar estes sistemas à rede elétrica, no modelo de compensação de energia; Entretanto, pouco se conhece sobre o potencial existente no estado do Paraná;
IRRADIAÇÃO SOLAR NO BRASIL
O Atlas Brasileiro de Energia Solar 2006 mostra a média anual do total diário de irradiação solar global incidente no território brasileiro, sendo que o valor máximo de irradiação global ocorre no norte do estado da Bahia, próximo à fronteira com o estado do Piauí, com predominância de clima semi-árido com baixa precipitação ao longo do ano (aproximadamente 300mm/ano) e a média anual de cobertura de nuvens mais baixa do Brasil; Em contrapartida, a menor irradiação solar global ocorre no litoral norte de Santa Catarina, caracterizado pela ocorrência de precipitação bem distribuída ao longo do ano.
Os valores de irradiação solar global incidente em qualquer região do território brasileiro são superiores aos da maioria dos países da União Europeia, onde projetos para aproveitamento de recursos solares foram impulsionados com fortes incentivos governamentais;
Mapa de Irradiação Global Horizontal - média diária anual Mapa de Irradiação no Plano Inclinado - média diária anual
Curva de Carga o Curitiba e Região Metropolitana Incidência de Radiação Solar o Ar condicionado (refrigeração e aquecimento); o Iluminação; o Outras cargas; o Sistema COPEL
MAPA FOTOVOLTAICO DO ESTADO DO PARANÁ TOTAL ANUAL
POTENCIAL FOTOVOLTAICO DO ESTADO DO PARANÁ
o Irradiação e de Produtividade Total Anual: o Cidade com Menor média Anual: Matinhos com 1.687 kwh/m².ano e 1.265 kwh/kwp.ano; o Cidade com Maior média Anual: Prado Ferreira com 2.107 kwh/m².ano e 1.580 kwh/kwp.ano; o 321 municípios do estado possuem Irradiação Total (H TOT ) Anual Média acima de 2.000 kwh/m².ano (inclusive), o que corresponde a 80,45% de todo o estado do Paraná; Irradiação Anual Média Alemanha ~= 1.250 kwh/m².ano Matinhos ~= 35% superior
ATLAS FOTOVOLTAICO DO ESTADO DO PARANÁ
PRIMAVERA
VERÃO
OUTONO
INVERNO
Meses Irradiação (H TOT ) Diária média Mensal e Sazonal em kwh/m².dia Produtividade Gerada Estimada Diária média Mensal e Sazonal em kwh/kwp.dia para SFV com inclinação igual a latitude, orientação norte e TD 75% Mínima Máxima Média Mínima Máxima Média JANEIRO 4,66 6,46 5,73 3,50 4,85 4,30 FEVEREIRO 4,88 6,13 5,74 3,66 4,60 4,30 MARÇO 5,01 6,34 5,95 3,76 4,76 4,46 ABRIL 4,53 5,96 5,45 3,40 4,47 4,09 MAIO 4,15 5,16 4,79 3,11 3,87 3,59 JUNHO 3,86 5,22 4,79 2,90 3,92 3,59 JULHO 3,61 5,32 4,66 2,71 3,99 3,50 AGOSTO 4,31 6,04 5,59 3,23 4,53 4,19 SETEMBRO 4,05 6,08 5,57 3,04 4,56 4,18 OUTUBRO 4,42 6,34 5,59 3,32 4,76 4,20 NOVEMBRO 4,61 6,10 5,73 3,46 4,58 4,30 DEZEMBRO 4,65 6,15 5,74 3,49 4,61 4,30 PRIMAVERA 4,48 6,08 5,63 3,36 4,56 4,22 VERÃO 4,76 6,21 5,73 3,57 4,66 4,30 OUTONO 4,63 5,77 5,40 3,47 4,33 4,05 INVERNO 4,03 5,47 5,01 3,02 4,10 3,76 Valores de Irradiação no plano inclinado (H TOT ) e de Produtividade Gerada Estimada Diária Média Mensal e Sazonal no estado do Paraná
MAPA FOTOVOLTAICO DO ESTADO DO PARANÁ GLOBAL HORIZONTAL
PRIMAVERA - GLOBAL
VERÃO - GLOBAL
OUTONO - GLOBAL
INVERNO - GLOBAL
Plano Inclinado Global Horizontal Maior Irradiação Acumulada no Ano Total Anual Total Anual
COMPARAÇÃO DO POTENCIAL FOTOVOLTAICO DO ESTADO DO PARANÁ COM O BRASIL
oirradiação e de Produtividade por estado no Brasil: o Menor valor Total Anual apresentado no Brasil: Santa Catarina com 1.644 kwh/m².ano e 1.233 kwh/kwp.ano; o Maior valor Total Anual apresentado no Brasil: Bahia com 2.246 kwh/m².ano e 1.684 kwh/kwp.ano;
oirradiação e Produtividade Média por estado/uf no Brasil: o Menor MÉDIA Total Anual apresentado no Brasil: Santa Catarina com 1.852 kwh/m².ano e 1.389 kwh/kwp.ano; o Maior MÉDIA Total Anual apresentado no Brasil: Distrito Federal com 2.156 kwh/m².ano e 1.617 kwh/kwp.ano; o MÉDIA Total Anual apresentado no Brasil: 2.001 kwh/m².ano e 1.501 kwh/kwp.ano;
o12 estados apresentam médias inferiores ao Paraná; o14 estados apresentam médias superiores; omédia do estado do Paraná praticamente igual à média obtida no Brasil (diferença inferior a 1%); oestados que apresentaram as maiores médias do Total Anual: Distrito Federal, Goiás e Piauí;
oem termos de Paraná, Prado Ferreira é o município que apresenta a maior média do estado; oa sua Média Total Anual de Irradiação e Produtividade Estimada é de 2.107 kwh/m².ano e 1.580 kwh/kwp.ano respectivamente, sendo aproximadamente 2% inferior as 3 maiores médias dos estados no Brasil (Distrito Federal, Goiás e Piauí);
o Em relação aos maiores valores de irradiação e de produtividade estimada Total Anual encontrados no Brasil e no Paraná, o ponto com o maior valor no Brasil ocorre no norte do estado da Bahia próximo à divisa com o sul do Piauí com valores de 2.246 kwh/m².ano e 1.684 kwh/kwp.ano, e no Paraná o ponto com maior valor ocorre no município de Sertaneja com valores de 2.119 kwh/m².ano e 1.589 kwh/kwp.ano, e que representa 5,6% inferior ao máximo encontrado; o Entretanto, o estado do Paraná apresenta uma média apenas 3,34% inferior a média do estado da Bahia.
COMPARAÇÃO DO POTENCIAL FOTOVOLTAICO DO ESTADO DO PARANÁ COM A EUROPA
o Média Total Anual encontrada no estado do Paraná só é inferior à Média encontrada em Chipre (em torno de 10% inferior), e a Malta (em torno de 8% inferior); o Praticamente a mesma Média encontrada em Portugal (0,52% inferior), e Superior aos demais 30 países contidos neste levantamento; o A Média do Paraná é 58,75% superior ao da Alemanha, 13,48% superior ao da Itália, 1,97% superior à Espanha, 31,28% superior à França, 60,46% superior a Bélgica e 71,19% superior ao Reino Unido (representam aproximadamente 50% da capacidade instalada global em 2013);
ATLAS FOTOVOLTAICO BRASILEIRO
CONSIDERAÇÕES FINAIS Leilão de Energia Solar participação em Leilões de Reserva o Leilão em Pernambuco (2013): 122 MW e preço médio de 228,63 R$/MWh; o 1º Leilão de Energia Solar Fotovoltaica no Brasil pela ANEEL em 08/2014 Suprimento em 1º de outubro de 2017 (890 MW, Garantia Física: 202 MW Médios); o 2º Leilão de Energia Solar Fotovoltaica no Brasil pela ANEEL em 08/2015 Suprimento em 1º de agosto de 2017 (834 MW, Garantia Física : 233 MW Médios); o Investimentos da ordem de R$10 Bilhões; o Aproximadamente 2GW a serem instalados até 2017 e +/- 6.000 empregos gerados; o 3º Leilão de Energia Solar Fotovoltaica no Brasil pela ANEEL em 09/2015 Suprimento em 1º de novembro de 2018 (929 MW, Garantia Física : 246 MW Médios); o 4º Leilão: previsto para 16 de dezembro de 2016
Maiores SFVCR no Brasil (Potência Fiscalizada): o Pituaçu Solar: 0,404 MW (Salvador BA); o Algar Tech: 0,655 MW (Uberlândia MG); o Fazenda Solar: 0,900 MW (Alta Floresta MT); o MegaWatt Solar: 0,930 MW (Florianópolis SC); o Tauá: 1 MW (Tauá - Ceará); o Tanquinho: 1,082 MW (Campinas - SP); o Salto Alto do Rodrigues: 1,100 MW (Alto do Rodrigues RN); o Central Mineirão: 1,418 MW (Belo Horizonte MG); o Sol Moradas Salitre e Rodeadouro: 2,103 MW (Juazeiro BA) projeto Minha Casa Minha Vida ; o Nova Aurora: 3,068 MW (Tubarão - SC); o Fontes Solar I: 5 MW (Tacaratu PE); o Fontes Solar II: 5 MW (Tacaratu PE);
Oportunidades O consumo total de energia elétrica em 2014 no Paraná foi de aproximadamente 29,5 TWh, o que representou algo em torno de 5,5% do consumo total do Brasil no mesmo ano (532,6 TWh); As projeções de demanda na matriz elétrica brasileira indicam um consumo de 1.624 TWh em 2050, o que em termos de Paraná representaria algo em torno de 90 TWh, ou acréscimo de aproximadamente 60 TWh em relação ao consumo de 2014; Levando-se em conta a produtividade média apresentada no Paraná e a capacidade instalada em SFVCR na Alemanha até 2015 de 39,7GW, caso esta potência fosse instalada no estado, este seria capaz de gerar em média 59,15 TWh.ano, o equivalente ao incremento de energia elétrica necessário até 2050 no estado;
Oportunidades Governo Federal isentou recentemente a cobrança das alíquotas de PIS e COFINS para a geração distribuída no modelo de compensação de energia, ficando a cargo dos estados quanto a isenção da alíquota de ICMS na parcela de energia elétrica a ser compensada; ICMS 16 Até Novembro/2016, 20 estados mais o Distrito Federal já haviam aderido à isenção do ICMS;
Convênio ICMS Data Estado(s)/Distrito 81/2016 22/08/2016 PA 75/2016 21/07/2016 PB/PI/RO/RR/SE 16/15 22/04/2015 GO/PE/SP 44/15 23/06/2015 RN 52/15 21/07/2015 CE/TO 130/15 26/11/2015 BA/MA/MT/DF 157/15 30/12/2015 AC/AL/MG/RJ/RS o estado do Paraná ainda não aderiu ICMS 29%
17/11/2016 - MME inaugura 1ª Usina Solar distribuída em prédio do Governo Federal
Eólica Solar Biomassa Nuclear Fissão Hidrotérmicas Nuclear Fusão Hidrotérmicas Solar Eólica Biomassa Hidrogênio Atualmente FUTURO??
Principais Pesquisas em desenvolvimento Acompanhamento dos SFVCR instalados na UTFPR (Sede Centro EV, e Sede Neoville), e fatores que influenciam no desempenho; Determinação do Potencial de Radiação Solar e Fotovoltaico no Estado do Paraná: Atlas de Energia Solar do estado do Paraná; Versão WEB interativa com simulador de produção de energia elétrica;
OBRIGADO Prof. Dr. Gerson M. Tiepolo - tiepolo@utfpr.edu.br