Uso da tecnologia fotovoltaica no Brasil Prof. Ricardo Rüther Universidade Federal de Santa Catarina & Instituto para o Desenvolvimento de Energias Alternativas da América Latina
Geração solar fotovoltaica = luz -> eletricidade QUAL A CONFIABILIDADE DESTA TECNOLOGIA?
QUAL A CONFIABILIDADE DESTA TECNOLOGIA?
QUAL A CONFIABILIDADE DESTA TECNOLOGIA?
Configurações Básicas Sistemas autônomos a) Sistemas isolados, sem acesso à rede elétrica Sistemas interligados b) Sistemas dispersos, integrados a edificações urbanas (geração junto ao ponto de consumo) impacto visual? c) Planta centralizada (grande agrupamento de painéis solares)
Sistemas Autônomos
Planta Centralizada
QUAL POTENCIAL DESTA TECNOLOGIA? geração fotovoltaica x hidrelétrica Usina hidrelétrica de ITAIPU: 1350 km 2 (Lago de Itaipu) = 14 GW = 80 a 90 TWh / ano = < 25% da energia elétrica consumida no Brasil Cobrindo o lago de Itaipu com gerador fotovoltaico: (com 8% de eficiência global e assumindo a radiação solar da região do lago) 1350 km 2 de módulos fotovoltaicos = 108 GWp = 183 TWh / ano = > 50% da energia elétrica consumida no Brasil Área da Ilha de Florianópolis = 424,4 km 2 Área inundada por todas as hidrelétricas do Brasil somadas: 36.000 km 2 = < 80 GW = < 350 TWh / ano Com solar nesta mesma área = > 2.000 GWp = > 2.800 TWh / ano Mais do que toda a geração hidrelétrica mundial somada (Brasil = 11.5% da geração hidrelétrica mundial)
Edifícios Solares: Sistemas solares fotovoltaicos integrados a edificações urbanas e conectados à rede elétrica pública Modelo: Gerador solar vende TUDO o que produz (recebendo a tarifa prêmio) e compra TUDO o que consome (pagando a tarifa de sua classe tarifária) Evita-se assim a competição e a oposição da concessionária
Co-operative Insurance Tower Manchester, Inglaterra Injeta energia na rede desde 2005 (180 MWh/ano)
Casa Eficiente ELETROSUL (2 kwp) Modelo de edificação residencial eficiente Florianópolis, 2006 Primeiro gerador solar fotovoltaico integrado a uma edificação urbana no Brasil - UFSC (2kWp) Florianópolis, operação ininterrupta desde 1997
Gerador solar fotovoltaico integrado ao IEE / USP (12 kwp) Operando continuamente desde 2001
Colégio de Aplicação UFSC (2 kwp) Florianópolis, 2009
Estacionamento / bicicletário ELETROSUL (12 kwp) Florianópolis, 2009
Centro de Cultura e Eventos UFSC (10kWp) Florianópolis 2004
Sistema Fotovoltaico Integrado ao Centro de Eventos da UFSC Projeto MOBILEC Motocicleta elétrica tipo scooter com baterias alimentadas por energia solar Cobertura de abrigo para a MOBILEC é também o gerador
1 hectare de cana-de x de-açúcar / ano 1 hectare de módulos solares fotovoltaicos / ano 43.800 km Um automóvel tipo Flexfuel movido a álcool pode percorrer mais de 43 mil quilômetros por hectare de cana-de-açúcar plantado por ano!!!
1 hectare 1 hectare de módulos de cana-de solares x de-açúcar fotovoltaicos / ano / ano Automóvel Flexfuel Movido a Álcool 43.800 km Automóvel Elétrico Movido a energia solar fotovoltaica 1.500.000 km
1 hectare 1 hectare de módulos de cana-de solares x de-açúcar fotovoltaicos / ano / ano 3.000.000 km
1 hectare 1 hectare de módulos de cana-de solares x de-açúcar fotovoltaicos / ano / ano 4.500.000 km
1 hectare 1 hectare de módulos de cana-de solares x de-açúcar fotovoltaicos / ano / ano 6.000.000 km
1 hectare 1 hectare de módulos de cana-de solares x de-açúcar fotovoltaicos / ano / ano 7.500.000 km
1 hectare 1 hectare de módulos de cana-de solares x de-açúcar fotovoltaicos / ano / ano O automóvel Flexfuel movido a álcool deu uma volta ao mundo Este carro parou de andar a 9.331.200 km atrás O automóvel elétrico movido a energia solar deu 234 voltas ao mundo! 9.375.000 km
O Mercado Fotovoltaico Mundial 6000 produção aual total [MWp] 5000 4000 3000 2000 1000 Produção mundial de módulos fotovoltaicos, incluindo todas as tecnologias e todos fabricantes 0 1992 1996 2000 2004 2008
O Mercado Fotovoltaico Mundial Distribuição do mercado fotovoltaico mundial 28.7% Telecom e Mini-Redes Sistemas Isolados Artigos de Consumo Sist. Conectados à Rede 90% Telecom e Mini-Redes Sistemas Isolados Artigos de Consumo Sist. Conectados à Rede 21.8% 23.8% 25.7% 3% 6% 1% 1985 - Total < 20 MWp Em 2008, ~ 5.400 MWp foram conectados à rede elétrica no mundo! 2008 - Total 6.000 MWp Somente na Alemanha, 1.500 MWp (2008) 1.200 MWp (2007) 860 MWp (2006) foram conectados à rede
O Mercado Fotovoltaico Mundial Potencial de redução de custos -> Necessita de ESCALA! Curva de aprendizado: redução de custo de 5%/ano
Por que sistemas fotovoltaicos integrados a edificações urbanas? Cenário atual: Usinas centralizadas Complexos sistemas de T&D Consumo tem caráter distribuído Vantagens da integração ao ambiente construído: Não requer área extra Instalação no meio urbano, gera energia junto ao ponto de consumo Elimina perdas por T&D Não requer infra-estrutura adicional Painéis podem atuar como telhado/fachada Questões estéticas, ecológicas, inovação
Por que sistemas fotovoltaicos integrados a edificações urbanas? 40% do consumo: edificações Ar-condicionado em edifícios comerciais e públicos: 50 a 70% consumo no verão No Brasil ~ 80% da população vive em ambiente urbano Painéis solares X Ambiente externo: garantia de 20-25 anos design compatível com a construção civil modularidade / adições de capacidade
Análise comparativa entre Brasil e Alemanha Brasil Tarifa média residencial para 1 kwh de eletricidade (15,1 cent/ ) Alemanha Tarifa média residencial para 1 kwh de eletricidade (18,6 cent/ ) Fonte: ABRADEE Asssociacao Brasileira de Distribuidores de Energia Elétrica. Fonte: Federal Ministry for the Environment, Nature Conservation and Nuclear Safety, 2005. Tarifa residencial na Alemanha é 25% mais cara do que no Brasil
Análise comparativa entre Brasil e Alemanha Radiação solar na região mais ensolarada da Alemanha é 40% menor do que na região menos ensolarada do Brasil KWh/m 2 /ano 2226-2300 2153-2226 2080-2153 2117-2007 1934-2080 1861-1934 1788-1861 1715-1788 1642-1715
MAPAS DE PARIDADE TARIFÁRIA PARA O BRASIL
ANO 2015 TIR 6% Acrésc. tarifa 2% a.a. Nas áreas hachuradas a energia solar tem o mesmo custo da energia convencional
ANO 2020 TIR 6% Acrésc. Tarifa 4% a.a. Nas áreas hachuradas a energia solar tem o mesmo custo da energia convencional
É possível demonstrar que, no futuro próximo, o preço da energia gerada por um sistema solar fotovoltaico instalado por um consumidor residencial sobre o seu telhado poderá ser menor do que o preço com impostos da energia convencional fornecida pela concessionária de distribuição. Argumenta-se então que neste momento este consumidor tem o direito de optar pela alternativa de menor custo e que a legislação brasileira tem o dever de facultar-lhe esta opção.
enquanto este dia não chega... em resumo... Geração convencional = custos crescentes Geração solar fotovoltaica = custos decrescentes PARIDADE TARIFÁRIA Necessita de amparo legal e regulamentação 16 PL tramitando na Câmara dos Deputados -> criação de uma Comissão Especial
PROJETO ELETROSUL MEGAWATT SOLAR Geração Solar Fotovoltaica Integrada ao Edifício Sede da ELETROSUL em Florianópolis UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA - UFSC INSTITUTO PARA O DESENVOLVIMENTO DE ENERGIAS ALTERNATIVAS DA AMERICA LATINA - IDEAL
PROPOSTA DE INTEGRAÇÃO SOLAR NA COBERTURA E ESTACIONAMENTOS PARA UM GERADOR DE 1MWp ÁREA DISPONÍVEL NA COBERTURA = 6.000 m²
PROPOSTA DE COBERTURA PARA ÁREAS DE ESTACIONAMENTO ÁREA DE CADA COBERTURA ~ 250 m² x 12 coberturas = 3.000 m²
INTEGRAÇÃO DE MÓDULOS SOLARES FOTOVOLTAICOS À EDIFICAÇÃO DO AEROPORTO HERCÍLIO LUZ UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA - UFSC INSTITUTO PARA O DESENVOLVIMENTO DE ENERGIAS ALTERNATIVAS DA AMERICA LATINA - IDEAL
Sazonalidade do consumo Aeroporto Hercílio Luz - Florianópolis
Curva de carga diária Aeroporto Hercílio Luz - Florianópolis
Influência da Temperatura
R$ 0,25 por passageiro solariza Florianópolis em 1 ano (P = 1,20 MWp) Projeto: Novo Aeroporto Internacional de Florianópolis Fonte: INFRAERO
A justificativa: Emissão de CO 2 Por quanta emissão de CO 2 Ricardo Rüther é individualmente responsável ao vir a São Paulo dar esta palestra? Emissão de CO 2 por passageiro em vôos FLN-CGH-FLN: 0,36 ton Valor no mercado internacional de carbono (por passageiro) 5,30 (@ 14,76 / ton CO 2 )
O que fazer com esta realidade? Emissões da aviação ficaram fora de Kyoto até 2012
O que fazer com esta realidade? Encarar a realidade pode ser uma boa alternativa!
Custo da obra do novo aeroporto R$ 276 milhões Custo do gerador solar R$ 15 milhões = ~ 5 % do custo total da obra Área da Área do gerador edificação: solar: 33.000 m² 14.000 m² de área de área de construída Novo Aeroporto Internacional de Florianópolis cobertura + brises Fonte: INFRAERO
Projeto ESTÁDIOS SOLARES MARACANÃ SOLAR Gerador de 3.3 MWp na cobertura do Maracanã Suficiente para suprir energia para mais de 2000 residências
ELETRICIDADE SOLAR O potencial da geração solar fotovoltaica integrada a edificações e conectada à rede elétrica no Brasil UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA - UFSC INSTITUTO PARA O DESENVOLVIMENTO DE ENERGIAS ALTERNATIVAS DA AMERICA LATINA - IDEAL
Influência da Temperatura
Uso da tecnologia fotovoltaica no Brasil Prof. Ricardo Rüther Universidade Federal de Santa Catarina & Instituto para o Desenvolvimento de Energias Alternativas da América Latina
Mercado fotovoltaico mundial conectados à rede REN21, 2009
Sistemas BIPV interligados à rede no Brasil Sistemas Instalados Potência Ano 1 CHESF 11,0 kwp 1995 2 Labsolar-UFSC 2,1 kwp 1997 3 LSF-IEE/USP 0,8 kwp 1998 4 UFRJ/COPPE 0,9 kwp 1999 5 Centro Convivência UFSC 1,1 kwp 2000 6 Grupo FAE, UFPE (F. Noronha) 2,5 kwp 2000 7 LSF-IEE/USP 6,3 kwp 2001 8 CEPEL 16,3 kwp 2002 9 H R (RS) 3,3 kwp 2002 10 Grupo FAE, UFPE (F. Noronha) 2,5 kwp 2002 11 CELESC (3 x 1,4 kwp) 4,2 kwp 2003 12 LSF-IEE/USP 6,0 kwp 2003
Sistemas BIPV interligados à rede no Brasil Sistemas Instalados Potência Ano 13 Centro de Cultura e Eventos UFSC 10,9 kwp 2004 14 LSF-IEE/USP 3,0 kwp 2004 15 UFRGS 4,8 kwp 2004 16 CEMIG 3,2 kwp 2004 17 Escola Técnica de Pelotas 0,9 kwp 2004 18 Grupo FAE UFPE 1,7 kwp 2005 19 C Harmonia (SP) 1,0 kwp 2005 20 Casa Eficiente ELETROSUL 2,3 kwp 2006 21 CEMIG (3 x 3 kwp) 9,0 kwp 2006 22 UFJF 30,0 kwp 2006 23 GREENPEACE (SP) 2,9 kwp 2007 24 Grupo FAE-UFPE N.D. 2007
Sistemas BIPV interligados à rede no Brasil Sistemas Instalados Potência Ano 25 CEFET MG 3,2 kwp 2007 26 Lh2 Projeto CPFL 7,5 kwp 2007 27 Residência Particular, Recife 1,0 kwp 2007 28 Residência Particular, São Paulo 2,9 kwp 2008 29 Solaris, Leme - SP 1,0 kwp 2008 30 Zepini, Motor Z 2,5 kwp 2008 31 Zepini, Fundição Estrela 14,7 kwp 2008 32 ELETROSUL 12,0 kwp 2009 33 Hospital Universitário UFSC 2,0 kwp 2009 34 Colégio Aplicação UFSC 2,0 kwp 2009 35 Aeroporto Hercílio Luz 2,1 kwp 2009 TOTAL : 237,6 kwp
Fortaleza de Santo Antônio de Ratones Sistema fotovoltaico autônomo 4,7 kwp 76 módulos p-si (56 x 56 Wp, 20 x 77 Wp), banco de baterias, inversor Sistema fotovoltaico de bombeamento d água 0,2 kwp 4 módulos a-si, sem baterias nem inversor Início da operação: Abr 2000 Consumo de diesel anterior: 1200 L/mês
Vila de Araras Rondônia Sistema híbrido fotovoltaico /diesel em mini-rede Potência: 20,5 kwp 320 módulos a-si, inversores Início da operação: Abr 2001 Previsão de substituição dos inversores: 2009
Veículo elétrico da UFSC assistido por energia solar Potência instalada: 0,2 kwp 3 módulos a-si acoplados à cobertura do veículo Início da operação: Abr 2003
CELESC: Florianópolis, Lages e Tubarão Sistemas fotovoltaicos interligados à rede elétrica pública Potência: 1,4 kwp (cada) 11 módulos a-si flexíveis (cada) Início da operação: - Florianópolis: Dez 2003 - Lages e Tubarão: Jan 2004
Petrobrás: Mossoró RN Sistema de bombeamento de petróleo assistido por energia solar fotovoltaica Potência: 0,8 kwp 12 módulos a-si Início da operação: Out 2004
CEMIG: Belo Horizonte Sistema interligado à rede elétrica pública Potência: 3,15 kwp 45 módulos c-si, inversores Início da operação: Mar 2005
Ilha do Arvoredo Sistema fotovoltaico autônomo Potência instalada: 13,2 kwp 176 módulos c-si, banco de baterias e inversores Início da operação: Abr 2007
Centro de Cultura e Eventos - UFSC Posto para veículos elétricos: Sistema fotovoltaico autônomo Potência: 0,4 kwp Seis módulos a-si flexíveis, banco de baterias Início da operação: Dez 2005
Grupo Zeppini São Bernardo do Campo Motor Z: Sistema BIPV interligado à rede Potência: 2,5 kwp 18 módulos a-si flexíveis, 2 inversores, SAAD Início da operação: Jun 2008 www.sunnyportal.com/templates/publicpagesplantlist.aspx
Grupo Zeppini São Bernardo do Campo Fundição Estrela: Sistema BIPV interligado à rede Potência: 15 kwp 117 módulos a-si flexíveis (99 x 136Wp, 18 x 68Wp), 3 inversores, SAAD Início da operação: Jun 2008
Eletrosul Megawatt Solar Fase 1
Eletrosul Megawatt Solar Fase 1 Em operação (P2): Sistema BIPV interligado à rede Potência: 12 kwp 88 módulos a-si flexíveis, 3 inversores, SAAD Início da operação: Fev 2009
Eletrosul Megawatt Solar Fase 1 Cobertura A instalar: G1 a G6 P1 e P3
Tractebel Aeroporto Hercílio Luz: Sistema BIPV interligado à rede Potência: 2,12 kwp 16 módulos µ-si, inversor, SAAD Início da operação: Jun 2009