Energia Solar: SOLUÇÕES E MERCADO

Caminhada rumo ao sol: Dez anos de pesquisa em energia solar fotovoltaica na PUCRS

Unidade Acadêmica: Faculdade de Física - FAFIS

Responsáveis: Adriano Moehlecke e Izete Zanesco

ENERGIA SOLAR: DECISÕES E MERCADO

Nos arredores de Madri, em direção à serra, há um povoado chamado Las Rozas de Madrid. Em nossos últimos anos de estudos para obter o título de doutor pela Universidade Politécnica de Madri e receber a “credencial” de pesquisadores, moramos nesta cidadezinha. Calma, mas próxima da metrópole, fria no inverno, com temperaturas altas no verão e agradáveis na primavera e outono. Em muitos finais de tarde na primavera fazíamos caminhadas no parque Dehesa del Navalcarbón, com muitos pinos e com trincheiras remanescentes da guerra civil espanhola. Durante estas caminhadas pensávamos sobre o que ocorreria ao voltarmos ao Brasil depois de cinco anos morando na Espanha. Farí amos pesquisa em energia solar fotovoltaica? Conseguiríamos recursos financeiros? Formaríamos um grupo de pesquisa? Permaneceríamos na PUCRS? A estas perguntas difíceis de responder, somavam-se as propostas para ficar em território espanhol e continuar as atividades de pesquisa em temas avançados ou para nos agregarmos a outras universidades brasileiras. Naquele momento, em 1996, a produção mundial de módulos fotovoltaicos ainda era de 89 MW ao ano, o Brasil importava módulos fotovoltaicos em grande quantidade para programas governamentais e a academia brasileira considerava a pesquisa em células solares, principalmente as que usavam silício como matéria-prima, como algo totalmente ultrapassado. Além destas circunstâncias, voltaríamos ao País como professores horistas em mais de um estabelecimento de ensino superior.

Ao retornarmos às nossas atividades como professores da PUCRS em 1997, estabelecemos o Grupo de Energia Solar da Faculdade de Física. Cabe lembrar que em 1981, professores do antigo Setor de Energia da FAFIS, aprovaram o projeto “Sistema Rural de Alternativas Energéticas”, coordenado pelo Prof. Délcio Basso e financiado pelo Banco do Brasil, com laboratórios que ficaram ativos até 1991.

Passados dez anos, qual a situação da energia solar no mundo, no Brasil e na PUCRS? A crescente demanda de energia revela a necessidade de investimentos em novas tecnologias para produção de energia elétrica que devem visar o benefício da sociedade e do meio ambiente. Neste cenário, enquadra-se a produção de energia elétrica a partir da conversão da energia solar, denominada de energia solar fotovoltaica. As principais características são a simplicidade e rapidez de instalação, a modularidade, o baixo impacto ambiental, a fonte de energia inesgotável e gratuita além de ser silenciosa e necessitar de pouquíssima manutenção. Os dispositivos semicondutores que convertem a energia solar em elétrica são as células solares, também denominadas de células fotovoltaicas. Os módulos fotovoltaicos são constituídos de células solares, associadas eletricamente para obter a potência desejada e encapsuladas para proporcionar estrutura mecânica e proteção contra intempéries.

Mundialmente, esta tecnologia de conversão de energia está avançada e em pleno crescimento, principalmente nos países desenvolvidos, nos quais há fortes incentivos financeiros, tanto para a instalação de sistemas fotovoltaicos quanto para o desenvolvimento científico, tecnológico e para a divulgação desta tecnologia. Por exemplo, em 2007 a produção mundial foi de 4279 MW em módulos fotovoltaicos, com um crescimento de 69 % em relação a 2006 [1]. Conforme se pode observar na Figura 1, desde 2003 a indústria de módulos fotovoltaicos vem crescendo a taxas de 40 % a 69 % ao ano, sendo a forma de produção de energia elétrica que mais cresce no mundo.

O Brasil é um país com altos índices de radiação solar em todo o seu território e, ao mesmo tempo, há dez milhões de habitantes sem acesso à energia elétrica. A dimensão continental e os baixos valores de demanda energética em locais isolados tornam o uso de sistemas fotovoltaicos em residências ou em forma de mini-redes atrativos tanto do ponto de vista econômico quanto tecnológico [2].

Figura 1. Evolução da produção mundial de módulos fotovoltaicos nos últimos dez anos [1].

Além de atender uma demanda social com a instalação de sistemas fotovoltaicos para a população sem acesso a energia elétrica, é necessário diversificar a matriz energética brasileira. O uso de sistemas fotovoltaicos é bastante atrativo, porém sua disseminação está limitada por problemas de custo e de ausência de uma produção nacional competitiva internacionalmente. Por exemplo, em sistemas isolados da rede elétrica, nos quais os sistemas fotovoltaicos são viáveis economicamente [3], [4], a grande maioria dos sistemas é implementada com módulos importados.

Outro ponto importante a destacar é que a principal matéria prima para a fabricação de células solares é o silício. No Brasil estão localizadas as maiores jazidas de quartzo de boa qualidade para obtenção deste material e ao mesmo tempo, o país é um dos maiores produtores mundiais de silício grau metalúrgico (99% de pureza). Este fato associado aos elevados índices de radiação solar existentes em todo território nacional, faz com que os módulos fotovoltaicos tenham um papel fundamental para a construção de uma sociedade sustentável.

Neste artigo será apresentada a trajetória do Núcleo Tecnológico de Energia Solar (NT-Solar) da Faculdade de Física da PUCRS, mostrando como, considerando o contexto nacional e internacional, foi possível formar um grupo de pesquisa e desenvolvimento, implantar uma infra-estrutura ímpar, semelhante à existente nos melhores laboratórios de países mais desenvolvidos, obter recursos financeiros para a pesquisa, receber premiações, interagir com empresas e formar recursos humanos qualificados nos dez anos de atuação.

HISTÓRIA DO NT-SOLAR

OS PRIMEIROS ANOS...

Em 1997, a Fundação de Amparo à Pesquisa do Rio Grande do Sul, FAPERGS, possuía um programa de auxílio financeiro para projetos de recém-doutores. O primeiro projeto aprovado, coordenado por Izete Zanesco, de R$7500,00, permitiu a compra dos primeiros equipamentos e a montagem dos primeiros protótipos de concentradores de radiação solar. Estes dispositivos possibilitam a redução no custo dos sistemas fotovoltaicos. Para fabricar os primeiros protótipos,