A Energia Solar Térmica x Fotovoltaica

Seminário Sistemas Energéticos

Aluno: Pedro Gonzalez

Matrícula: 13/0129461

Tema: Energia Solar Térmica x Energia Solar Fotovoltaica

Motivação: No ano de 2016, pude participar da Semana Internacional da Energia Solar (ISSE, em inglês) da UnB. Com o que conhecia de energia solar à época, já esperava aprender muitas coisas novas sobre a energia solar fotovoltaica. Porém me deparei com um conteúdo muito amplo e diverso sobre energia solar térmica como fonte de geração de energia elétrica. Isso me despertou a curiosidade para entender mais a fundo as diferenças entre as duas formas de geração de energia através do sol.

Introdução: Antes de tudo, é importante entendermos o que é cada uma das duas tecnologias:

A energia solar fotovoltaica, trabalha transformando diretamente a energia dos raios do sol em energia elétrica, através de placas de silício dopadas. Esta energia é gerada em corrente contínua, que deve passar por inversores para que possa ser utilizadas em residências, comércio e indústria.

Já a energia solar térmica, consiste em utilizar a energia térmica dos raios de sol para aquecer um fluido (geralmente sal liquefeito) que, através de um trocador de calor, gera vapor d’água a alta pressão, que por sua vez é utilizado para mover turbinas de um gerador e assim gerar energia elétrica.

Energia Solar Térmica x Energia Solar Fotovoltaica: Apenas por esta descrição podemos já perceber algumas diferenças fundamentais das duas tecnologias, mas quando cada uma delas é mais vantajosa? É necessário analisar alguns critérios:

Critério de Escala: a primeira grande diferença é que os sistemas fotovoltaicos possuem a grande vantagem de serem reproduzidos em qualquer escala. Podemos encontrar facilmente no mercado painéis fotovoltaicos que medem centímetros e também vemos a mesma tecnologia sendo aplicada para gerar energia em grande escala em usinas fotovoltaicas. Já a geração solar térmica é muito mais robusta. Pela necessidade de se construir tanques de troca de calor, acoplar o sistema a um gerador e ainda ter espaço para os grandes espelhos que concentram os raios solarem para aquecer o fluido, esta tecnologia se torna inviável para geração de energia elétrica em pequena escala, sendo aplicável apenas em média e larga escala.

Critério do Armazenamento: Outro importante critério é o fato de podermos ou não gerar a energia elétrica no momento mais oportuno. Neste caso, a geração fotovoltaica sai perdendo. Para esta tecnologia a geração ocorre apenas durante o dia, havendo a necessidade de se utilizar caras baterias para armazenas a energia, o que torna inviável de se armazenas energia em larga escala. Ou seja, ao se produzir energia fotovoltaica em larga escala, ela deve ser imediatamente injetada na rede elétrica. Já a geração solar térmica, possui a grande vantagem do armazenamento da energia, uma vez que o fluido aquecido pelos raios solares pode ser armazenado em tanques térmicos e utilizado para gerar a energia no momento mais oportuno.

Critério econômico: Um dos pontos mais importantes de se analisar é o quanto custa cada kWh produzido por cada uma das duas tecnologias. Se compararmos o preço do kWh gerado por usinas fotovoltaicas e usinas solares térmicas (uma vez que a segunda tecnologia não é utilizada em baixa escala) percebemos que o preço das duas é muito parecido. A primeira, varia entre 43 e 18 centavos de dólar por kWh e a segunda varia entre 35 e 19 centavos de dólar por kWh [1].

Conclusão:

A partir dos critérios apresentados, tirei algumas conclusões em primeiro momento. Em pequena escala, é nítido que a tecnologia fotovoltaica é dominante. Mas em larga escala, a tecnologia solar térmica possui a vantagem de poder armazenar a energia gerada e ainda, em geral, possui um custo ligeiramente menor. Mas por que então, até o final de 2014, existia no planeta cerca de 140GW de geração fotovoltaica instalada e apenas 5GW de geração solar térmica? [2] Por que ainda assim vemos hoje mais projetos de usinas fotovoltaicas a serem construídas do que usinas solares térmicas?

...