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Novo laboratório do Cepel contribuirá para desenvolvimento de pesquisas no setor de energia solar

Detalhes: Notícias

Novo laboratório do Cepel contribuirá para desenvolvimento de pesquisas no setor de energia solar

25-10-2019

 

“É fundamental a oportunidade de avaliar os módulos fotovoltaicos ao longo do tempo de operação. Até porque, quando se faz um plano de negócios, existe a expectativa de que o projeto dure um determinado tempo e por decréscimo do desempenho e da eficiência pode haver uma redução da produção de energia, trazendo implicações para o resultado financeiro de determinado empreendimento. Portanto, poder acompanhar essa avaliação a partir desta iniciativa do Cepel é fundamental”, destacou Reive Barros, secretário de Planejamento e Desenvolvimento Energético do Ministério de Minas e Energia (MME), na inauguração do Laboratório de Sistemas Fotovoltaicos – Simulador Solar (LabSol), na manhã de hoje (25).

 


A cerimônia contou também com a presença do diretor de Transmissão da Eletrobras e presidente do Conselho Deliberativo do Cepel, Marcio Szechtman; do gerente executivo do Cenpes/Petrobras, Orlando Ribeiro; do presidente da Empresa de Pesquisa Energética, Thiago Barral; do presidente da Chesf, Fábio Lopes; do diretor de Operação e Manutenção de Furnas, Djair Roberto Fernandes; do vice-presidente da Associação Brasileira de Energia Solar Fotovoltaica, Marcio Trannin; e dos diretores do Cepel Amilcar Guerreiro, Raul Balbi Sollero e Aracilba Rocha, dentre outras autoridades e executivos do setor.

 


O LabSol é resultado de uma parceria com a Petrobras, que, na qualidade de Associado Especial do Cepel, investiu cerca de um milhão de reais para a aquisição do simulador solar. O Cepel aportou recursos da ordem de R$ 300 mil para obras e infraestrutura do laboratório.

 


Orlando Ribeiro assinalou que o convênio de quatro anos com o Cepel prevê investimentos da ordem de R$ 20 milhões, abrangendo vários projetos, a exemplo dos laboratórios de Sistemas Fotovoltaicos e de Smart Grids, bem como um projeto de eólica offshore. “A transição energética para a matriz de baixo carbono é um fato inexorável. Estamos focando esforços na área de P&D em todas as energias renováveis, e a solar é uma parte importante deste projeto [...] No que diz respeito à parceria com o Cepel, é importante destacar também o valor da pesquisa aplicada. O Brasil é um dos maiores geradores de conhecimento científico do mundo (13º lugar no ranking de publicações científicas), mas, no ranking da inovação, estamos em 65º lugar. Laboratórios como este, que permitem a introdução de novas tecnologias, tem um valor muito importante para que cheguemos finalmente à inovação, que vai ser aplicada e gerar valor para as empresas e para a sociedade como um todo”.

 


“Queria ressaltar a importância de a Petrobras e o Cenpes incluírem na sua carteira de projetos institucionais com o Cepel, esse laboratório [LabSol] e o de Smart Grids. É uma visão pouco comum nos nossos meios que uma empresa fora do Sistema Eletrobras veja, em iniciativas como esta, uma oportunidade de grande crescimento tecnológico [...] Acho que o LabSol é uma comprovação de que o Cepel não parou no tempo e que está acoplado às necessidades tecnológicas brasileiras e mundiais”, afirmou Marcio Szechtman.

 


De acordo com Thiago Barral, a EPE abriu uma consulta pública para o Plano Decenal 2029 e, dentro do cenário referencial, a energia solar fotovoltaica tem um crescimento expressivo, tanto na modalidade de geração centralizada (grandes usinas), quanto na geração distribuída. “Mesmo com as mudanças discutidas pela Aneel [Agência Nacional de Energia Elétrica], na nossa visão, isso não vai frear o crescimento da fotovoltaica. Portanto, existe uma demanda muito grande por serviços associados à fonte fotovoltaica, como a capacitação de técnicos e a certificação de equipamentos. É um mercado novo que vem crescendo; todo esforço de pesquisa, inovação, e provimento de serviços nessa área tem o potencial para que essa fonte possa ser incorporada da forma mais econômica e com qualidade técnica, para que a experiência do consumidor/”prossumidor” seja de qualidade e também para que os projetos em larga escala possam ser competitivos”, considerou.

 


Diferenciais do LabSol e capacidade

 


O grande diferencial do LabSol é seu simulador solar. Além de ter a maior área útil de ensaio existente no Brasil (3 m x 3 m de área iluminada), contemplando assim qualquer módulo fotovoltaico comercial existente, o equipamento possui a melhor classe de exatidão do mercado mundial (A+A+A+), assegurando alta confiabilidade aos ensaios. “O simulador vai dar informações para a aplicação e o uso de painéis fotovoltaicos, algo que vai ser relevante para nos prepararmos para a geração de energia no futuro de forma sustentável. Certamente, vamos tirar grande proveito desse novo laboratório”, afirmou Oscar Chamberlain, gerente-geral de P&D em Refino e Gás Natural do Cenpes/Petrobras.

 


O simulador solar fornece iluminação com as mesmas características da luz solar natural, funcionando em uma instalação de teste abrigada e em condições controláveis. No simulador solar, é possível avaliar, com precisão, a eficiência, a curva de potência e outras grandezas elétricas de módulos fotovoltaicos. Assim, o LabSol está capacitado a executar projetos de P&D para os diversos agentes do setor e a realizar ensaios exigidos pelo Inmetro para atender ao Programa Brasileiro de Etiquetagem (PBE). Atualmente, é obrigatória a etiquetagem para que módulos fotovoltaicos possam ser comercializados no país, assim como para inversores fotovoltaicos de até 10 kW e, para obtenção dessa etiqueta, o equipamento deve passar por ensaios normatizados, realizados por poucos laboratórios no Brasil. Os testes de módulos poderão ser feitos no LabSol, enquanto os inversores serão testados no Laboratório de Smart Grids, que também está sendo desenvolvido em parceria com a Petrobras.

 


O primeiro projeto de P&D a ser realizado no LabSol avaliará a degradação de centenas de módulos fotovoltaicos instalados em diferentes locais do Brasil e tem como cliente a Petrobras. A vida útil de módulos de silício cristalino, por exemplo, é de cerca de 25 anos. Ao longo desse período, há uma degradação progressiva do equipamento, causando perda de eficiência. Ou seja, com o decorrer dos anos, a energia gerada cai gradativamente. Desta forma, é muito importante conhecer a evolução da eficiência dos geradores fotovoltaicos sujeitos às condições climáticas e realidade brasileira para uma estimativa do retorno do investimento na implantação de empreendimentos do gênero.

 


Além deste projeto, o Cepel também executa, em parceria com Petrobras, projeto de P&D voltado à avaliação de desempenho de diferentes tecnologias fotovoltaicas operando em sistemas conectados à rede elétrica.

 


O diretor-geral do Cepel, Amilcar Guerreiro, assinalou que a pretensão é expandir o Labsol, capacitando-o a realizar também ensaios de envelhecimento acelerado de módulos fotovoltaicos. “Nossa intenção é que o LabSol seja o primeiro de um conjunto de laboratórios que realizarão ensaios de envelhecimento e caracterização de módulos fotovoltaicos. É importante que tenhamos resultados para a nossa realidade climática. As plantas brasileiras de maior porte estão localizadas em regiões quentes e com alto nível de irradiação solar, em situação bastante diversa da Europa e da maior parte dos Estados Unidos, de onde recebemos a maioria das informações. Com o crescimento da energia fotovoltaica no país, torna-se primordial termos dados brasileiros de desempenho e degradação dos geradores fotovoltaicos, não só para estimarmos, com maior precisão, a energia gerada pelas plantas ao longo de sua vida útil, como também elaborarmos procedimentos de manutenção tropicalizados e, até mesmo, subsidiarmos o desenvolvimento de tecnologias mais adequadas ao nosso clima”.

 


Potencial do Brasil e vantagens da geração solar fotovoltaica

 


Segundo a Associação Brasileira de Energia Solar Fotovoltaica (Absolar), em informe de setembro deste ano, em 2019 a energia solar fotovoltaica alcançou 1,3% de potência instalada de geração centralizada na matriz elétrica brasileira, ou seja, quase 2,3GW. Considerando ainda a geração distribuída, o país já alcançou potência fotovoltaica de 3,5 GW.

 


Para Marcio Trannin, vice-presidente da Absolar, o laboratório estabelece novos parâmetros em termos de pesquisa para o setor solar fotovoltaico, cujo potencial é grande no Brasil, mas ainda é relativamente pouco explorado. “A Absolar, em parceria com o MME e com o Cepel, vem trabalhando de forma bastante ativa para tentar desenvolver cada vez mais esse cenário aqui no Brasil. Os desafios são grandes, pois é uma fonte intermitente, que precisa ser inserida na matriz de forma equilibrada. Entendemos que atitudes como essa só vêm a somar nesse cenário para a inserção crescente, cautelosa e bem mensurada da tecnologia solar fotovoltaica no país”, ponderou.

 


“O crescimento das instalações de sistemas fotovoltaicos tem sido impulsionado no Brasil por dois fatores. No caso da Geração Centralizada, ou seja, as Usinas Fotovoltaicas (UFVs), o crescimento resulta dos leilões de energia do Governo Federal para contratação de energia de fontes renováveis. Soma-se a isto a notável redução de custos dos sistemas fotovoltaicos em nível mundial, que vem possibilitando tais investimentos no país”, considerou o pesquisador Ary Vaz Pinto, chefe do Departamento de Materiais, Eficiência Energética e Geração Complementar do Cepel.

 


No que diz respeito à Geração Distribuída, ou seja, micro e minigeração distribuídas, Ary afirma que, “além da queda do preço dos equipamentos, a Resolução Normativa Aneel nº 482/2012 se traduz em um incentivo, pois trouxe simplificações para que o consumidor possa gerar sua própria energia, tornando-se um 'prossumidor'. Neste caso, os sistemas fotovoltaicos correspondem a 99,7% dos sistemas instalados, devido ao grande potencial de energia solar em todo o país e à facilidade de instalação do sistema, muitas das vezes sobre o próprio telhado de instalações residenciais, industriais ou comerciais do consumidor”.

 


“No caso de Geração Distribuída (GD), sua instalação junto ao ponto de consumo proporciona diversas vantagens, como a redução de perdas nos sistemas de transmissão e distribuição de energia, a minimização de ocupação de áreas extras para geração de energia, com a utilização de telhados já existentes, a dispensa de licenciamento ambiental na maioria dos casos e, principalmente, a produção de uma energia com valor elevado, por ser este valor comparado à tarifa paga pelo consumidor final”, destacou o pesquisador do Cepel Marco Galdino.


A pesquisadora Marta Olivieri, do Cepel, integrante da Comissão Técnica de Equipamentos para Sistemas Fotovoltaicos coordenada pelo Inmetro, acrescentou que o sistema fotovoltaico fixo, sem rastreador, por não ter partes móveis, como há, por exemplo, em motores e aerogeradores, resulta em manutenção mais simples e menos frequente. “Em sistemas de pequeno porte, uma limpeza nos módulos duas vezes por ano geralmente é suficiente para manter o sistema. Além disso, o sistema fotovoltaico é extremamente modular: as plantas podem variar de algumas centenas de MW a poucas centenas de Watts de potência. Isso torna possível instalar com facilidade sistemas fotovoltaicos em residências, comércios e indústrias”.

 


De acordo com Galdino e Marta, além da GD e das UFVs, há ainda uma terceira vertente importante no caso do Brasil: os sistemas fotovoltaicos isolados para eletrificação rural, localizados principalmente na Região Amazônica para o atendimento a comunidades ou consumidores individuais, onde a geração fotovoltaica pode ser a única fonte viável ou substituta da geração a diesel.

 


“Cabe ressaltar também que a energia solar fotovoltaica é um dos segmentos que mais gera empregos no país. A Absolar cita que são criados 30 novos empregos ao ano por cada MWp instalado, isso significa que para os 3,4 GWp instalados já foram criados mais de 100 mil novos empregos. E o mais interessante é que isso acontece em todo o Brasil, pois o potencial de geração abrange todos os estados brasileiros”, pontuaram Galdino e Marta.

 


Atividades complementares – o Laboratório de Redes Elétricas Inteligentes do Cepel

 


Galdino e Marta assinalaram ainda que quando a penetração da geração distribuída alcançar patamares elevados, a operação do sistema elétrico se tornará bem mais complexa, exigindo a introdução de tecnologias de redes inteligentes, armazenamento de energia, dentre outras. Antecipando-se a este desafio, o Cepel, também em parceria com a Petrobras, está implantando, na Unidade Adrianópolis do Cepel, o Laboratório de Redes Elétricas Inteligentes.

 


Um dos primeiros do gênero no Brasil, o laboratório permitirá o acoplamento de simulação digital em tempo real com equipamentos reais. Terá ainda uma microrrede, conjugando gerações convencionais e fotovoltaicas, armazenamento de energia por baterias e cargas elétricas, que servirá para realizar testes de operação na condição ilhada ou conectada à rede.

 


Na infraestrutura, será possível ensaiar controladores e inversores on-grid (com e sem bateria) e inversores off-grid de até 200 kW, potência muito acima da atualmente prevista em regulamento do Inmetro (10 kW). Desta forma, as atividades do LabSol e do Laboratório de Redes Elétricas Inteligentes se complementam, possibilitando ao Cepel não só avaliar os principais componentes de um sistema fotovoltaico, como também apoiar o fomento da indústria nacional. Para se ter uma ideia, de acordo com estudo realizado em 2018 pela consultoria especializada Greener, menos de 7% destes componentes são fabricados no Brasil.

 


Ampla atuação

 


O Cepel atua na área de energia solar fotovoltaica desde a década de 1990, inicialmente em projetos de eletrificação rural empregando sistemas fotovoltaicos isolados. Os primeiros projetos dos quais o Centro participou ocorreram no âmbito de programas de cooperação internacional com os EUA (National Renewable Energy Laboratory) e Alemanha (Projeto Eldorado). Ainda nesta década, técnicos do Cepel instalaram inúmeros sistemas deste tipo pelo Programa de Desenvolvimento Energético dos Estados e Municípios (Prodeem/MME), primeiro programa do Governo Federal brasileiro a adotar sistemas fotovoltaicos, para atendimento a escolas, postos de saúde e bombeamento d’água em comunidades remotas do país. Desde então, o Cepel vem participado de outros programas do Governo Federal voltados à eletrificação rural e à universalização do acesso à energia.

 


“Atualmente, estamos realizando ensaio de desempenho de dois sistemas individuais fotovoltaicos denominados SIGFI (Sistema Individual de Geração com Fonte Intermitente), por solicitação da Eletrobras. Os sistemas têm configurações diferentes, sendo um com o padrão estabelecido pelo Programa de Eletrificação Rural para Sistemas Isolados, e outro, com um banco de baterias menor e arranjo fotovoltaico maior, que seria mais barato e teria menor custo de manutenção, podendo apresentar desempenho igual ou superior.

 

Verificamos isso em nossas simulações computacionais e agora estamos confirmando as informações em ensaios em campo. Também com a Eletrobras, participamos de projetos de P&D para geração distribuída no Amazonas”, comentaram Galdino e Marta.
O Cepel também tem atuado junto à Marinha do Brasil para o suprimento de energia elétrica a ilhas oceânicas brasileiras, tendo projetado e instalado sistemas fotovoltaicos para o Arquipélago de São Pedro e São Paulo, além de elaborar projetos para substituição de geração diesel na Ilha da Trindade.

 


Além disso, o Cepel participa de projetos de UFVs desenvolvidos no âmbito dos programas de P&D do setor elétrico, estando envolvido em projetos de Furnas (sistema de armazenamento de energia baseado em Hidrogênio e Baterias de Lítio, associado a uma planta fotovoltaica a ser implantada na UHE Itumbiara, onde parte desta planta fotovoltaica será flutuante no reservatório da usina) e da Chesf (Planta Tecnológica de Petrolina).

 


“Estamos começando a exploração da geração fotovoltaica, com projetos na UHE de Simplício/Anta e de Itumbiara. O laboratório do Cepel certamente vai contribuir em nossos estudos”, frisou Djair Roberto Fernandes, diretor de Operação e Manutenção de Furnas.

 


“Em 2018, a Chesf inaugurou um centro de referência em pesquisas solares em Petrolina [CRESP – Centro de Referência em Energia Solar de Petrolina], para desenvolver todas as formas de inovação em produção solar. E aA ideia é fazer essas pesquisas em parceria. A Chesf tem todo interesse em impulsionar esta parceria com o Cepel”, sinalizou Fábio Lopes Alves, presidente da Chesf.

 

 

Também estiveram presentes na inauguração do LabSol Antonio Carlos Soares Guerreiro, diretor-presidente da Amazul; Fabio Saude, diretor do Instituto de Engenharia Nuclear (IEN); Fernando Freitas Lins, diretor do Centro de Tecnologia Mineral (Cetem), dentre outros executivos.