Quanto tempo dura um gerador solar fotovoltaico?

No dia 16 de setembro de 2021 completou 24 anos de operação contínua o primeiro gerador solar fotovoltaico integrado a uma edificação e conectado à rede elétrica do Brasil. O telhado solar mais antigo do Brasil é mostrado na figura 1 e foi instalado em 1997 na cobertura do antigo Laboratório Fotovoltaica/UFSC.

O mesmo sistema está na capa do livro “Edifícios Solares Fotovoltaicos”, publicado em 2004 (disponível para download gratuito no site do laboratório www.fotovoltaica.ufsc.br) e onde já se falava sobre o que iria acontecer com a integração desta tecnologia benigna na matriz elétrica brasileira quando a legislação e a regulamentação da conexão à rede chegassem. Isso aconteceu somente muitos aos mais tarde, a partir de 2012 com a RN 486 da ANEEL.  

O primeiro telhado solar do Brasil continua em operação até hoje, com expectativas de ultrapassar o prazo de 25 anos que o setor fotovoltaico costuma atribuir para a durabilidade de um gerador solar. Ao longo deste período o inversor já foi substituído duas vezes, como era esperado para a tecnologia de inversores das décadas passadas, e os módulos continuam a converter energia solar em eletricidade todos os dias, como esperado.

Na época em que aquele gerador de 2 kWp foi instalado, a maior parte dos módulos tinha garantia menor, tipicamente 10 anos ou até menos, e muito avanço ocorreu desde então, levando vários dos módulos mais modernos e com encapsulamento vidro-vidro a serem oferecidos hoje com garantias de 30 anos. Mas para um gerador fotovoltaico “viver” 25 ou 30 anos se necessita de bons produtos, além de boa engenharia e instalação.

Com o desenvolvimento da tecnologia, a eficiência das células fotovoltaicas foi aumentando e a área da célula individual e do módulo também; neste mês de outubro na feira Intersolar em Munique, na Alemanha, foi lançado um módulo com mais de 700Wp, medindo mais de 3 metros quadrados de área, com eficiência chegando perto dos 23% e utilizando meias-células bifaciais no padrão M12 (de 210 mm).

Com a redução do preço dos vidros mais finos utilizados em módulos vidro-vidro, o encapsulamento tradicional do sanduíche de células entre um vidro frontal e o assim-chamado back sheet de Tedlar® (fluoreto de polivinila) ou similar continua a perder espaço para o sanduíche entre duas placas de vidro, que resulta num conjunto muito mais robusto e durável.

E isso não está acontecendo apenas nos módulos bifaciais, onde a transparência do vidro posterior garante que as células possam converter luz em eletricidade pelas duas faces do módulo.

Com o back sheet, evitar o ingresso de umidade no sanduíche de células fotovoltaicas não é tão eficaz como quando se utiliza as duas placas de vidro, o que compromete a longevidade do conjunto.

Quando a umidade penetra no interior do sanduíche, uma série de mecanismos de degradação é desencadeada. Além disso, o módulo de vidro-vidro é muito menos suscetível à formação de micro-trincas, cada vez mais comuns nos módulos com back sheet expostos a esforços mecânicos no transporte e montagem e que também comprometem a expectativa de 25 ou 30 anos de operação.

Outro dos geradores solares fotovoltaicos mais antigos e em operação no Brasil é um sistema off-grid, que opera continuamente desde o ano 2000 fornecendo energia para a Fortaleza de Santo Antônio de Ratones, na Ilha de Ratones Grande, uma ilha satélite de Florianópolis-SC. A Fortaleza faz parte do Patrimônio Histórico e Artístico Nacional e antes de receber o gerador fotovoltaico tinha o seu fornecimento de energia elétrica realizado por um gerador diesel. Como o fornecimento de diesel era limitado a 1200 litros por mês, a ilha e a Fortaleza tinham energia elétrica somente do anoitecer até ao redor das 23 horas.

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Com a instalação do gerador solar fotovoltaico o fornecimento de energia elétrica passou a ser de 24 horas por dia. Este gerador de pouco menos de 5 kWp, mostrado nas figuras 3 e 4, alimenta um conjunto de baterias de chumbo-ácido, que por sua vez alimenta um inversor, para fornecer à toda a ilha energia elétrica em corrente alternada e em tensão secundária de distribuição como todos os consumidores urbanos recebem.

Ao longo destas mais de duas décadas de funcionamento contínuo, o conjunto de baterias já foi substituído cinco vezes e o inversor três vezes, tudo como era esperado para este tipo de equipamento. A curiosidade principal neste projeto talvez seja o fato de que os módulos estão montados à beira do mar e às vezes recebem até respingos das ondas do mar, além de servirem de poleiro para as gaivotas que muitas vezes deixam sobre os módulos seus excrementos altamente corrosivos.

Faz poucos dias o Brasil registrou a marca de 11 GWp de potência acumulada em geradores solares fotovoltaicos conectados na rede elétrica pública e espera-se que cada um destes geradores possa operar continuamente por 25 anos, proporcionando aos seus proprietários (investidores na geração de energia elétrica) um excelente retorno de investimento.

Pelos exemplos acima, se pode demonstrar que um gerador solar fotovoltaico, seja ele conectado à rede ou off grid, utilizando equipamentos de qualidade e com um bom projeto e instalação adequada, pode ter vida longa e manter o desempenho esperado ao longo dos anos. Para isso, é fundamental que as pessoas envolvidas em todas as etapas desde a seleção dos equipamentos, do dimensionamento e da instalação sejam treinadas, capacitadas e experientes.

Com o avanço da tecnologia dos módulos e dos inversores, expectativas de 30 anos de desempenho contínuo são cada vez maiores, fazendo com que cada vez mais a geração solar fotovoltaica se estabeleça como a fonte mais barata e uma das mais confiáveis no fornecimento de energia elétrica a todo o tipo de consumidor. Qualidade e capacitação são requisitos fundamentais para que essas expectativas se realizem.

Sobre o autor: Ricardo Ruther é professor titular da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), 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).