Estado Actual e Perspectivas Futuras
Células Solares
Sistemas Fotovoltaicos
Os sistemas fotovoltaicos ligados à rede serão cada vez mais uma aposta dos países desenvolvidos, uma vez que se adivinham como sendo parte significativa da energia eléctrica fornecida por um país num plano futuro.
A Alemanha representa-se como sendo um país exemplar neste panorama, uma vez que a maioria dos seus sistemas fotovoltaicos estão ligados à rede e prevê-se que num futuro próximo, sejam responsáveis por cerca de um terço da energia fornecida.
Os sistemas fotovoltaicos autónomos assumirão um papel de grande relevo nos países em vias de desenvolvimento. Uma vez que a aplicação deste tipo de sistemas, observa-se geralmente em locais onde o fornecimento de energia através da rede pública de distribuição de energia eléctrica, não se verifica por razões técnicas e/ou económicas.
As sucessivas evoluções tecnológicas e a diminuição dos custos associados, também poderão contribuir para a expansão deste tipo de aplicações.
- Primeira Geração
Representam cerca de 90% do mercado actual, são utilizados materiais semicondutores como o silício, o arsenieto de gálio, telurieto de cádmio ou disselenieto de cobre e índio. A célula de silício cristalina é a mais comum, actualmente cerca de 95% de todas as células solares do mundo são de silício. Numa posição próxima do oxigénio, o silício é o segundo elemento químico mais frequentemente utilizado na Terra.
Para os sistemas solares com ligação à rede pública, geralmente são utilizadas as células solares de silício monocristalino e policristalino. A menor eficiência do silício policristalino é contrabalançada pelas vantagens que oferece em termos do preço final, que advém dos menores custos de fabrico. - Segunda Geração
Representam cerca de 10% do mercado actual, são células de película fina, ou seja, células em que os semicondutores fotovoltaicos são aplicados em finas camadas num substrato (na maioria dos casos vidro). O silício amorfo, o disselenieto de cobre e índio e o telureto de cádmio são utilizados como materiais semicondutores. Os menores consumos de materiais e de energia, assim como a elevada capacidade de automatização da produção em larga escala, oferecem um potencial considerável para a redução dos custos de produção. Os módulos de silício amorfo têm sido maioritariamente utilizados em aplicações de lazer. Poderão tornar-se cada vez mais comuns nos grandes sistemas.
- Terceira Geração
Trata-se de um conceito de novas células solares, que se baseiam na nanotecnologia para a formação de uma célula orgânica, através de compostos orgânicos como o dióxido de titânio. Estas células podem ser formadas sobre plásticos e películas flexíveis, podendo ser parcialmente transparentes e com cores distintas, o que as tornam interessantes para aplicações em edifícios.
Sistemas Fotovoltaicos
- Tendências das aplicações dos sistemas fotovoltaicos ligados à rede
Os sistemas fotovoltaicos ligados à rede serão cada vez mais uma aposta dos países desenvolvidos, uma vez que se adivinham como sendo parte significativa da energia eléctrica fornecida por um país num plano futuro.
A Alemanha representa-se como sendo um país exemplar neste panorama, uma vez que a maioria dos seus sistemas fotovoltaicos estão ligados à rede e prevê-se que num futuro próximo, sejam responsáveis por cerca de um terço da energia fornecida.
- Tendência das aplicações dos sistemas fotovoltaicos autónomos
Os sistemas fotovoltaicos autónomos assumirão um papel de grande relevo nos países em vias de desenvolvimento. Uma vez que a aplicação deste tipo de sistemas, observa-se geralmente em locais onde o fornecimento de energia através da rede pública de distribuição de energia eléctrica, não se verifica por razões técnicas e/ou económicas.
As sucessivas evoluções tecnológicas e a diminuição dos custos associados, também poderão contribuir para a expansão deste tipo de aplicações.
- Materiais B.I.P.V. ("Building Integrated Photovoltaics")
Este tipo de materiais constitui a integração dos sistemas fotovoltaicos em telhados (planos ou inclinados), fachadas, coberturas e sistemas de sombreamento. Vejamos de seguida alguns exemplos deste tipo de materiais:
(1) Telhas Solares
(1) Telhas Solares
(2) Coberturas de telhado com módulos fotovoltaicos integrados
(3) Fachadas Fotovoltaicas
(4) Coberturas de Vidro
(5) Dispositivos Fotovoltaicos de Sombreamento
Viabilidade Económica
Os custos da tecnologia fotovoltaica têm vindo a ser fortemente influenciados pelos processos de evolução derivados do aumento significativo do fabrico e da procura dos componentes fotovoltaicos a nível mundial.
Actualmente, a tecnologia fotovoltaica está ainda longe de poder competir directamente com as tradicionais tecnologias de geração, numa perspectiva meramente industrial.
Os custos da tecnologia fotovoltaica têm vindo a ser fortemente influenciados pelos processos de evolução derivados do aumento significativo do fabrico e da procura dos componentes fotovoltaicos a nível mundial.
Actualmente, a tecnologia fotovoltaica está ainda longe de poder competir directamente com as tradicionais tecnologias de geração, numa perspectiva meramente industrial.
- Potencial de redução de custos
Apesar dos custos elevados da tecnologia fotovoltaica que se verificam actualmente, esta tecnologia é uma boa e segura aposta para o futuro, possuindo um potencial muito elevado para alcançar os níveis de custo competitivos com outras tecnologias de geração de energia que actualmente são muito mais utilizadas. Esta aposta e potencial na tecnologia fotovoltaica é de facto muito importante, uma vez que vários sectores ficarão a lucrar com tal investimento.
Existirão consequências positivas a nível de negócio e ambiental, e também no no que diz respeito à possibilidade de introdução de mais uma fonte variável de abastecimento eléctrico, o que permitirá a redução da variabilidade ligada aos mix energéticos com forte representação eólica e/ou hídrica, tornando o seu output mais estável e previsível.
O custo inicial da tecnologia fotovoltaica demonstra uma forte tendência de decréscimo paralelamente à sua evolução e produção em larga escala.
Evolução da Tecnologia Fotovoltaica
A Investigação e o Desenvolvimento nas tecnologias fotovoltaicas, actualmente, foca essencialmente nos custos envolvidos para que possam se tornar mais competitivas e atingir a paridade com os valores praticados na rede. Para que a competitividade se possa verificar, terá de se fazer um esforço para tornar os custos de produção dos painéis fotovoltaicos mais acessíveis e também terá de se aumentar a sua eficiência de conversão.
É de esperar que o dinamismo crescente do mercado venha acelerar o desenvolvimento das soluções já existentes, ou até mesmo ajudar ao aparecimento de novas ideias. No entanto, a projecção de descida do custo não assenta apenas na expectativa de melhores eficiências de conversão. A margem para progressão é ainda grande em todas as áreas, mesmo nas tecnologias de silício cristalino, já utilizadas há várias décadas.
A Investigação e o Desenvolvimento nas tecnologias fotovoltaicas, actualmente, foca essencialmente nos custos envolvidos para que possam se tornar mais competitivas e atingir a paridade com os valores praticados na rede. Para que a competitividade se possa verificar, terá de se fazer um esforço para tornar os custos de produção dos painéis fotovoltaicos mais acessíveis e também terá de se aumentar a sua eficiência de conversão.
É de esperar que o dinamismo crescente do mercado venha acelerar o desenvolvimento das soluções já existentes, ou até mesmo ajudar ao aparecimento de novas ideias. No entanto, a projecção de descida do custo não assenta apenas na expectativa de melhores eficiências de conversão. A margem para progressão é ainda grande em todas as áreas, mesmo nas tecnologias de silício cristalino, já utilizadas há várias décadas.
Mercado Fotovoltaico Mundial
Em termos relativos, a tecnologia fotovoltaica é aquela que maior crescimento regista, nem mesmo a energia eólica tem vindo a acompanhar a evolução tão expressiva da energia fotovoltaica, embora em termos absolutos, a capacidade instalada da energia eólica prevista seja bem superior, superando em cerca de doze vezes a previsão para o fotovoltaico.
Em termos relativos, a tecnologia fotovoltaica é aquela que maior crescimento regista, nem mesmo a energia eólica tem vindo a acompanhar a evolução tão expressiva da energia fotovoltaica, embora em termos absolutos, a capacidade instalada da energia eólica prevista seja bem superior, superando em cerca de doze vezes a previsão para o fotovoltaico.
- O Mercado Fotovoltaico
Apesar do grande avanço a nível mundial do mercado fotovoltaico verificado nos últimos anos, verifica-se que o mercado fotovoltaico continua ainda muito concentrado em países como Alemanha e Japão, países que apostam na energia fotovoltaico há já vérios anos e nos quais se concentra cerca de dois terços da capacidade instalada mundial, bem como grande parte da produção de sistemas fotovoltaicos.
Na Alemanha, o crescimento deste mercado tem vindo a crescer cada vez mais, sendo que já ultrapassou o Japão e é líder mundial no fotovoltaico. No Japão, este crescimento é efectuado de forma menos intensa, uma vez que houve uma revisão de política de incentivos que contribuiu para a atenuação da aposta nesta tecnologia.
Para além da Alemanha e Japão, também se verificou nos últimos anos, em especial no ano de 2006, um forte crescimento do mercado fotovoltaico na Espanha e nos EUA. O mercado fotovoltaico na Espanha cresceu cerca de 200% no ano de 2006, enquanto que nos EUA aumento 33%, pode-se então argumentar que estes dois países constituem dois novos players importantes no sector fotovoltaico mundial. A nível Europeu, obviamente o destaque vai para a Alemanha, que constitui a primeira linha do mercado fotovoltaico. Como segunda linha europeia do fotovoltaico temos a Espanha e a Itália.
Portugal situa-se numa terceira linha juntamente com a França e a Grécia. Estes três países apresentam um forte potencial essencialmente devido à propícia geografia, e possuem políticas favoráveis, no entanto o mercado ainda se encontra demasiado atrasado quando comparado com os países de segunda e primeira linha.
- Políticas de apoio
As políticas governamentais incentivadoras de um mercado, e em particular do mercado fotovoltaico, podem ser essenciais para o viabilizar no médio prazo.
Estado Actual e perspectivas futuras para o caso Português
Nos últimos anos, têm se verificado fortes alterações no cenário eléctrico nacional. Essas alterações derivam da ênfase dada aos problemas energéticos e às energias renováveis em toda a UE, das excelentes condições geográficas que o nosso país apresenta para a exploração de novas tecnologias de carácter renovável, e deriva também da deficiente situação energética que se vive em Portugal.
Nos últimos anos, têm se verificado fortes alterações no cenário eléctrico nacional. Essas alterações derivam da ênfase dada aos problemas energéticos e às energias renováveis em toda a UE, das excelentes condições geográficas que o nosso país apresenta para a exploração de novas tecnologias de carácter renovável, e deriva também da deficiente situação energética que se vive em Portugal.
- Situação Energética Actual
Portugal possui uma forte dependência energética do exterior, das maiores da UE. Não se exploram quaisquer tipos de recursos energéticos fósseis em Portugal desde 1995, altura essa em que se explorava ainda o carvão. A produção energética em Portugal assenta exclusivamente no aproveitamento de fontes de energia renováveis, com especial foco na água, vento, biomassa e outros em menor escala.
A autonomia energética nacional é muito baixa quando comparada com a grande parte dos países da UE, como se pode averiguar na figura 6.5. Para além disto, um outro aspecto negativo na situação energética nacional é o facto de que grande parte da produção de electricidade a partir de renováveis assenta na produção hídrica que possui o defeito de ser um recurso muito oscilante, com valores muito relativos e variáveis de ano para ano.
Em Portugal, também ao nível da eficiência energética se verificam dados alarmantes, uma vez que os gastos energéticos em Portugal é superior à maioria dos restantes países da UE e não se produz tanta riqueza.
Em consequência de todo este cenário energético alarmante, verifica-se uma crescente importação de energia em Portugal, sendo que na UE, Portugal é dos países que possuem uma maior dependência energética relativamente ao petróleo e como tal está sujeito à vulnerabilidade de flutuações de preço e problemas geopolíticos relacionados com a exploração do petróleo. Com tudo isto, afirma-se que Portugal não é hoje um país auto-suficiente ao nível de produção energética, e esse problema vai-se agravando também devido à fraca produção hidroeléctrica de determinados anos.
A autonomia energética nacional é muito baixa quando comparada com a grande parte dos países da UE, como se pode averiguar na figura 6.5. Para além disto, um outro aspecto negativo na situação energética nacional é o facto de que grande parte da produção de electricidade a partir de renováveis assenta na produção hídrica que possui o defeito de ser um recurso muito oscilante, com valores muito relativos e variáveis de ano para ano.
Em Portugal, também ao nível da eficiência energética se verificam dados alarmantes, uma vez que os gastos energéticos em Portugal é superior à maioria dos restantes países da UE e não se produz tanta riqueza.
Em consequência de todo este cenário energético alarmante, verifica-se uma crescente importação de energia em Portugal, sendo que na UE, Portugal é dos países que possuem uma maior dependência energética relativamente ao petróleo e como tal está sujeito à vulnerabilidade de flutuações de preço e problemas geopolíticos relacionados com a exploração do petróleo. Com tudo isto, afirma-se que Portugal não é hoje um país auto-suficiente ao nível de produção energética, e esse problema vai-se agravando também devido à fraca produção hidroeléctrica de determinados anos.
O Fotovoltaico em Portugal
A capacidade de produção fotovoltaica em Portugal tem vindo a crescer significativamente, havendo já definidas metas ambiciosas. Quando comparado com o resto do Mundo, em Portugal é perceptível uma situação normal nos sistemas autónomos, mas um enorme défice nos sistemas ligados à rede. Espera-se que, com a agilização dos processos administrativos e a regulamentação do sector, seja possível prever para os sistemas ligados à rede um cenário de forte procura. A esta crescente procura está associada a recente remuneração de energia. Diversos programas e decretos-lei, contribuíram para estimular esta procura crescente de microprodução de energia fotovoltaica.
O estudo “ElectricHome” executado pela Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa, refere a existência de cerca de 30.000 casas de habitação permanente e de férias isoladas da rede eléctrica pública, que poderiam justificar em termos económicos a instalação de sistemas autónomos de produção de energia.
Se fosse instalado um sistema de 5 kWp em cada uma das mais de três milhões de habitações domésticas que compõem o parque habitacional nacional, resultaria uma produção anual de 19 TWh, ou seja, representaria uma quota muito significativa no contexto da energia consumida em Portugal.
Benefícios ecológicos e ambientais: Inclui a geração de uma quantidade significativa de energia ao longo do período de vida útil e a consequente redução em emissões de gases com efeito de estufa. Há aproveitamento de um recurso endógeno universal, gratuito e não poluente, o que contribui para um desenvolvimento sustentável.
Benefícios arquitecturais: A substituição de material de construção (em fachadas), a recolha e dissipação térmica, o efeito estético possível por variações de cor, transparência ou ainda superfícies sem reflexão. Os custos de manutenção e substituição de um telhado fotovoltaico, por exemplo, são bastante mais reduzidos.
Benefícios sócio-económicos: A criação de novas fileiras industriais, com elevado valor acrescentado, a geração de emprego, o reforço da imagem de responsabilidade social e de capacidade tecnológica de qualquer instituição. As novas indústrias trazem também novos produtos e mercados, vários serviços são desenvolvidos (gerando mais emprego), o tecido empresarial de regiões deprimidas pode ser renovado, o salário médio sobre, são abertas novas áreas de formação, e é invertido o despovoamento, com a criação de novas infra-estruturas e centralidades. Refira-se que as previsões apontam para que o cluster do fotovoltaico empregue cerca de dois milhões de pessoas no mundo dentro de 15 a 20 anos.
Benefícios energéticos: A produção de electricidade em horas de ponta vem melhorar o mix energético nacional, muito caro e poluente nesses períodos. Diminuição da variabilidade na produção, redução no uso das grandes centrais, melhoria da fiabilidade, entre outros.
Impacto Ecológico
Os sistemas fotovoltaicos não necessitam de combustível quando estão em funcionamento e não têm emissões prejudiciais. No entanto, devem ser avaliadas questões que se prendem com o consumo de energia durante o processo de fabrico do equipamento, os fluxos de material e as possibilidades de reciclagem dos materiais.
Nos processos industriais a energia é utilizada sob diferentes formas. Para o fornecimento de energia ao sistema eléctrico público, a produção nacional de energia eléctrica consome, sob a forma de carvão, petróleo e de gás natural, cerca de 2,5 vezes a quantidade de energia entregue ao consumo final. Até à utilização final da energia existem vários passos de conversão energética.
O processo de fabrico dos módulos fotovoltaicos, exige um consumo muito elevado de energia.
É possível efectuar a reciclagem dos módulos fotovoltaicos que deixam de ser utilizados devido a falhas e estragos. Os módulos são reciclados e de seguida são re-introduzidos no ciclo do material, sendo que este facto é importante especialmente para os casos do vidro e do silício que constituem os módulos.
O estudo “ElectricHome” executado pela Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa, refere a existência de cerca de 30.000 casas de habitação permanente e de férias isoladas da rede eléctrica pública, que poderiam justificar em termos económicos a instalação de sistemas autónomos de produção de energia.
Se fosse instalado um sistema de 5 kWp em cada uma das mais de três milhões de habitações domésticas que compõem o parque habitacional nacional, resultaria uma produção anual de 19 TWh, ou seja, representaria uma quota muito significativa no contexto da energia consumida em Portugal.
- Resultados Benéficos para Portugal
Benefícios ecológicos e ambientais: Inclui a geração de uma quantidade significativa de energia ao longo do período de vida útil e a consequente redução em emissões de gases com efeito de estufa. Há aproveitamento de um recurso endógeno universal, gratuito e não poluente, o que contribui para um desenvolvimento sustentável.
Benefícios arquitecturais: A substituição de material de construção (em fachadas), a recolha e dissipação térmica, o efeito estético possível por variações de cor, transparência ou ainda superfícies sem reflexão. Os custos de manutenção e substituição de um telhado fotovoltaico, por exemplo, são bastante mais reduzidos.
Benefícios sócio-económicos: A criação de novas fileiras industriais, com elevado valor acrescentado, a geração de emprego, o reforço da imagem de responsabilidade social e de capacidade tecnológica de qualquer instituição. As novas indústrias trazem também novos produtos e mercados, vários serviços são desenvolvidos (gerando mais emprego), o tecido empresarial de regiões deprimidas pode ser renovado, o salário médio sobre, são abertas novas áreas de formação, e é invertido o despovoamento, com a criação de novas infra-estruturas e centralidades. Refira-se que as previsões apontam para que o cluster do fotovoltaico empregue cerca de dois milhões de pessoas no mundo dentro de 15 a 20 anos.
Benefícios energéticos: A produção de electricidade em horas de ponta vem melhorar o mix energético nacional, muito caro e poluente nesses períodos. Diminuição da variabilidade na produção, redução no uso das grandes centrais, melhoria da fiabilidade, entre outros.
Impacto Ecológico
Os sistemas fotovoltaicos não necessitam de combustível quando estão em funcionamento e não têm emissões prejudiciais. No entanto, devem ser avaliadas questões que se prendem com o consumo de energia durante o processo de fabrico do equipamento, os fluxos de material e as possibilidades de reciclagem dos materiais.
- Avaliação dos fluxos de energia
Nos processos industriais a energia é utilizada sob diferentes formas. Para o fornecimento de energia ao sistema eléctrico público, a produção nacional de energia eléctrica consome, sob a forma de carvão, petróleo e de gás natural, cerca de 2,5 vezes a quantidade de energia entregue ao consumo final. Até à utilização final da energia existem vários passos de conversão energética.
O processo de fabrico dos módulos fotovoltaicos, exige um consumo muito elevado de energia.
- Reciclagem de materiais
É possível efectuar a reciclagem dos módulos fotovoltaicos que deixam de ser utilizados devido a falhas e estragos. Os módulos são reciclados e de seguida são re-introduzidos no ciclo do material, sendo que este facto é importante especialmente para os casos do vidro e do silício que constituem os módulos.