O papel da universidade pública no desenvolvimento de estudos e pesquisas para o avanço do setor solar no Brasil

Foi nas universidades públicas que os primeiros geradores solares fotovoltaicos integrados a edificações urbanas e conectados à rede elétrica pública foram instalados no final dos anos 1990 no Brasil. No laboratório de energia solar Fotovoltaica/UFSC da Universidade Federal de Santa Catarina (www.fotovoltaica.ufsc.br) se instalou o primeiro em setembro de 1997 e menos de um ano depois foi inaugurado o segundo no Laboratório de Sistemas Fotovoltaicos LSF/USP da Universidade de São Paulo (http://lsf.iee.usp.br). Depois disso vários outros se seguiram, tudo isso enquanto a energia solar fotovoltaica ainda não era economicamente competitiva e muito antes de ser permitido para o consumidor residencial, comercial, industrial ou público conectar na rede elétrica da distribuidora um gerador solar fotovoltaico. Eram todos projetos de pesquisa e desenvolvimento, que obtiveram uma permissão especial da distribuidora de energia local para serem conectados na rede elétrica pública.

Estes geradores solares, que continuam em operação até hoje, são completamente monitorados e geraram muita informação acerca do projeto, operação e manutenção destas miniusinas de geração distribuída. Serviram também para capacitar recursos humanos nesta nova aplicação da tecnologia solar no Brasil e renderam muitas publicações científicas reportando o desempenho de geradores fotovoltaicos nos climas quentes e ensolarados do Brasil. Estes geradores solares foram instalados 15 anos antes da publicação da Resolução Normativa 482/2012 da ANEEL, que permitiu a conexão à rede elétrica pública da geração distribuída no Brasil e foram eles que permitiram aos professores Ricardo Rüther da UFSC e Roberto Zilles da USP contribuir com essas experiências no Grupo de Trabalho instituído em 2010 pelo Ministério das Minas e Energia (Grupo de Trabalho – Geração Distribuída com Sistemas Fotovoltaicos (GTGDSF) que culminou com a publicação pela ANEEL da RN 482/2012.

Ao longo das duas últimas décadas, formaram-se nos laboratórios de institutos e universidades públicas custeadas com recursos públicos como INPE, UFAM, UFC, UFPA, UFPE, UFMG, UFRGS, UFRJ, UFRN, UFSC, UnB, UNESP, UNIFESP, USP e algumas privadas como PUC-RS, PUC-Minas, PUC-Rio, Unisinos (que também receberam investimentos de recursos públicos), boa parte do contingente de profissionais bem treinados de que o Brasil hoje dispõe para atender ao crescente mercado da energia solar fotovoltaica no país. A publicação dos resultados das pesquisas desenvolvidas nestas instituições tem também contribuído com o avanço científico.

Em 2015 o Laboratório Fotovoltaica/UFSC inaugurou seu novo Centro de Pesquisa e Capacitação em Energia Solar Fotovoltaica, ilustrado pela imagem a seguir. Este moderno laboratório foi financiado com recursos públicos da extinta Secretaria de Ciência e Tecnologia para Inclusão Social – SECIS, do Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação – MCTI. A infraestrutura básica do laboratório, assim como a da maioria dos outros laboratórios de instituições públicas anteriormente mencionados, foi complementada com equipamentos e instalações financiadas por outro mecanismo público de financiamento, o Programa de Pesquisa e Desenvolvimento da Agência Nacional de Energia Elétrica, P&D-ANEEL. Através deste programa de P&D, o laboratório Fotovoltaica/UFSC pôde adquirir equipamentos sofisticados para a realização de suas pesquisas, através de projetos contratados com as empresas de energia que são obrigadas por lei a investir uma fração de sua renda operacional líquida em projetos que resultem no desenvolvimento científico e tecnológico da aplicação da energia solar no país.

Foi um destes projetos que permitiu a instalação de geradores fotovoltaicos, estações solarimétricas e complexos sistemas de aquisição de dados em distintos climas por todo o Brasil. Estes equipamentos registram dados medidos com resolução temporal de 1 segundo, que serão detalhados no próximo artigo. As estações solarimétricas de alta resolução levaram à identificação e quantificação de eventos de sobreirradiância de longa duração, que estão interferindo no desempenho, operação e manutenção de geradores fotovoltaicos espalhados por todo o território nacional. A chegada dos módulos solares fotovoltaicos bifaciais, que também serão tratados em outro artigo em breve, trouxe a necessidade de novos investimentos em equipamentos para a medição da refletividade do solo e arredores (que se chama albedo). Os estudos de albedo e os ganhos de produtividade calculados pelos softwares de dimensionamento e expectativa de desempenho de geradores fotovoltaicos irão revelar informações importantes e características de cada local. Assim, a expectativa de desempenho dos geradores fotovoltaicos poderá ser calibrada a partir de dados medidos e validada para distintos locais por todo o Brasil.

A chegada dos sistemas de armazenamento de energia, principalmente em baterias de íons de lítio, e dos carros elétricos, que também usam este tipo de bateria, trazem novos assuntos para a pesquisa científica e tecnológica desenvolvida nas instituições públicas brasileiras. Com a expectativa de redução de custos destas duas tecnologias, o mercado brasileiro as adotará rapidamente e em grande escala, demandando recursos humanos capacitados e bem treinados, que entendam e possam extrair destas tecnologias o máximo de benefícios. A sinergia entre a mobilidade elétrica - o reuso das baterias descartadas dos veículos elétricos em aplicações estacionárias (segunda-vida das baterias de lítio) - e a geração solar fotovoltaica é tamanha que se pode afirmar que a nova energia que vai ser necessário gerar para atender à mobilidade elétrica pode ser 100% gerada a partir de sistemas solares fotovoltaicos. A área ocupada por um veículo é tipicamente suficiente para que um estacionamento solar gere em sua cobertura toda a energia requerida pelo carro elétrico estacionado sob sua sombra.

Tudo isso e mais vem sendo estudado e desenvolvido nas universidades públicas brasileiras e será tema dos próximos artigos.

*Ricardo Rüther é Professor Titular da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), com graduação em Engenharia Metalúrgica pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS-1988), mestrado em Engenharia de Minas, Metalúrgica e de Materiais pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS-1991), doutorado em Electrical and Electronic Engineering - The University of Western Australia (UWA-1995) e pós-doutorado em Sistemas Solares Fotovoltaicos realizado no Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems na Alemanha (Fraunhofer ISE-1996) e na The University of Western Australia (UWA-2011). Atualmente é coordenador do Laboratório FOTOVOLTAICA/UFSC (Grupo de Pesquisa Estratégica em Energia Solar da Universidade Federal de Santa Catarina, cadastrado no Diretório de Grupos de Pesquisa do CNPq).