energia solar fotovoltaica
La energía solar fotovoltaica consiste en la obtención de electricidad[30] directamente a partir de la radiación solar mediante un dispositivo semiconductor denominado célula fotovoltaica, o bien mediante una deposición de metales sobre un sustrato denominada célula solar de película fina.[31].
Painéis solares fotovoltaicos
Um painel fotovoltaico consiste em uma associação de células, encapsuladas em duas camadas de EVA (etileno-acetato de vinila), entre uma folha frontal de vidro e uma camada posterior de um polímero termoplástico (geralmente tedlar).[32] Este conjunto é enquadrado numa estrutura de alumínio com o objetivo de aumentar a resistência mecânica do conjunto e facilitar a ancoragem do módulo às estruturas de suporte.[32].
As células mais utilizadas em painéis fotovoltaicos são as de silício, podendo ser divididas em três subcategorias:
O parâmetro padronizado para classificar a potência de um painel fotovoltaico é denominado potência de pico, e corresponde à potência máxima que o módulo pode fornecer em condições padronizadas, que são:
As eficiências típicas de uma célula fotovoltaica de silício policristalino variam entre 14% -20%. Para células de silício monocristalino, os valores variam entre 15%-21%.[36][37] Os mais altos são alcançados com coletores solares térmicos de baixa temperatura (que podem atingir 70% de eficiência na transferência de energia solar para térmica).
Os painéis solares fotovoltaicos não produzem calor que possa ser reaproveitado – embora existam linhas de pesquisa sobre painéis híbridos que permitem a geração de energia elétrica e térmica simultaneamente. No entanto, são muito apropriados para projectos de electrificação rural em zonas que não possuem rede eléctrica, instalações simples em telhados e autoconsumo fotovoltaico.
Desenvolvimento da energia solar fotovoltaica no mundo
Devido à crescente demanda por energia renovável, a fabricação de células solares e instalações fotovoltaicas avançou consideravelmente nos últimos anos.[38]
[39] A energia solar fotovoltaica foi tradicionalmente utilizada desde a sua popularização no final da década de 1970 para alimentar inúmeros dispositivos autónomos, para abastecer abrigos ou casas isoladas da rede eléctrica, mas sobretudo, cada vez mais nos últimos anos,[40] para produzir electricidade em grande escala através de redes de distribuição, quer por injecção na rede, quer para autoconsumo doméstico.
A Alemanha é, juntamente com o Japão, a China e os Estados Unidos, um dos países onde a energia fotovoltaica regista o crescimento mais rápido. Até ao final de 2015, tinham sido instalados cerca de 230 GW de energia fotovoltaica em todo o mundo,[41] tornando a energia fotovoltaica a terceira fonte de energia renovável mais importante em termos de capacidade instalada a nível mundial, depois da energia hidroeléctrica e eólica, e já representa uma fracção significativa do cabaz eléctrico na União Europeia, cobrindo em média 3,5% da procura de electricidade e atingindo 7% nos períodos de pico. produção.[41].
A considerável potência instalada na Alemanha (38 GW em 2014) estabeleceu vários recordes nos últimos anos. Em junho de 2014, produziu até 50,6% de toda a demanda de eletricidade do país durante um único dia, atingindo uma potência instantânea acima de 24 GW,[42][43][44] o que equivale à potência de geração de quase 25 usinas nucleares funcionando em plena capacidade.[45].
Autoconsumo fotovoltaico e paridade de rede
O autoconsumo fotovoltaico consiste na produção individual de energia elétrica em pequena escala para consumo próprio, através de painéis solares. Isto pode ser complementado com o saldo líquido. Este esquema de produção, que permite compensar o consumo de eletricidade com o gerado por uma instalação fotovoltaica em momentos de menor consumo, já foi implementado com sucesso em muitos países. Foi proposto em Espanha pela associação fotovoltaica ASIF para promover a eletricidade renovável sem a necessidade de apoio financeiro adicional. poder.[51].
Para incentivar o desenvolvimento da tecnologia com vista à paridade de rede – equiparando o preço de obtenção de energia ao de outras fontes atualmente mais económicas – existem bónus de produção, que garantem um preço fixo de compra pela rede elétrica. É o caso da Alemanha, Itália ou Espanha. Este regime de incentivos já deu frutos, reduzindo os custos da energia fotovoltaica para níveis inferiores ao preço de venda da electricidade tradicional num número crescente de regiões.
A energia do futuro
De acordo com relatórios do Greenpeace, a energia fotovoltaica será capaz de fornecer eletricidade a dois terços da população mundial em 2030.[52] E de acordo com um estudo publicado em 2007 pelo Conselho Mundial de Energia, até o ano 2100, 70% da energia consumida será de origem solar.[53].
Por outro lado, alguns países, como Tokelau, um arquipélago localizado no Oceano Pacífico, não possuem um mix de eletricidade, uma vez que obtêm toda a eletricidade que necessitam do sol. manter do que um sistema fotovoltaico.
A instalação de Tokelau é um exemplo que outros países da Oceânia já tomaram nota. Na verdade, as vizinhas Ilhas Cook e o arquipélago de Tuvalu também pretendem ser totalmente abastecidos com energia renovável até 2020.[54].
Saldo líquido e custos
O autoconsumo fotovoltaico consiste na produção individual, em pequena escala, de eletricidade para consumo próprio, através de equipamentos de eletricidade renovável (painéis solares fotovoltaicos, aerogeradores), alguns dos quais autoinstaláveis. Pode ser complementado com o saldo líquido em instalações autónomas ou facilitar a independência energética (instalações desligadas).[56][57].
O saldo líquido permite que o excedente produzido por um sistema de autoconsumo seja despejado na rede elétrica para poder utilizar esse excedente em outro momento. Desta forma, a empresa elétrica que fornece a eletricidade quando a procura é superior à produção do sistema de autoconsumo, deduzirá da fatura os excessos descarregados no consumo da rede.
Nos últimos anos, devido ao aumento crescente de pequenas instalações de energia renovável, o autoconsumo com saldo líquido começou a ser regulamentado em vários países do mundo, sendo uma realidade em países como Alemanha, Itália, Dinamarca, Japão, Austrália, Estados Unidos, Canadá e México, entre outros, devido em parte à queda constante do custo dos módulos fotovoltaicos. Para ajudar a atingir este objetivo, muitos países estão também a lançar subvenções, subsídios[58] ou ajuda fiscal para ajudar os cidadãos e as empresas a financiar este tipo de instalações.
Em 2013, o preço dos módulos solares caiu 80% em 5 anos, colocando a energia solar pela primeira vez numa posição competitiva com o preço da electricidade pago pelo consumidor num bom número de países ensolarados. O custo médio da geração de eletricidade a partir da energia solar fotovoltaica já é competitivo com o das fontes de energia convencionais em uma lista crescente de países,[59] particularmente quando se considera o horário de geração dessa energia, já que a eletricidade é geralmente mais cara durante o dia.[60] Tem havido forte concorrência na cadeia de produção, e novas quedas no custo da energia fotovoltaica são esperadas nos próximos anos, representando uma ameaça crescente ao domínio das fontes de geração baseadas em energia solar. energias fósseis.[61] Com o passar do tempo, as tecnologias de geração renovável são geralmente mais baratas,[62][63] enquanto as energias fósseis se tornam mais caras:.
Em 2011, o custo da energia fotovoltaica caiu bem abaixo do custo da energia nuclear e espera-se que continue a cair:[65].
A tendência é que os preços diminuam ainda mais ao longo do tempo, uma vez que os componentes fotovoltaicos tenham entrado numa fase industrial clara e direta.[67].