Conteúdo por:
Me. Engenheiro Domisley Dutra Silva
Profa. Dra. Elaine Maria Cardoso
Nos últimos anos, temos testemunhado uma transformação sem precedentes no setor energético global. À medida que os desafios ambientais se tornam mais urgentes e os custos das fontes tradicionais de energia continuam a ser analisados, as energias renováveis emergem como protagonistas indiscutíveis na matriz energética mundial. Entre essas fontes, a energia solar fotovoltaica desponta como uma das mais promissoras e acessíveis, impulsionando uma revolução energética global.
Neste contexto, surge o mercado de sistemas fotovoltaicos flutuantes e de solo, oferecendo uma abordagem inovadora para a implementação de energia solar. Esses sistemas apresentam vantagens únicas, desde a utilização eficiente do espaço até a redução de custos de instalação em determinadas condições. No entanto, a compreensão completa de sua viabilidade econômica e impacto ambiental é essencial para avaliar seu papel na transição global para uma matriz energética mais sustentável.
A eletricidade proveniente de fontes renováveis tornou-se a opção mais acessível em muitas partes do mundo. Por exemplo, os sistemas solares fotovoltaicos viram seus custos reduzirem em 85%, enquanto os de energia solar concentrada tiveram uma redução de 68%. A energia eólica, tanto terrestre quanto marítima, viu uma queda de custos de 56% e 48%, respectivamente [1].
Participação da energia solar fotovoltaica nos investimentos mundiais
De 2013 a 2022, os investimentos em energias renováveis tornaram-se predominantes em quase todos os países, destacando-se as tecnologias solar fotovoltaica e eólica.
Figura 1. Compromisso financeiro mundial anual por tecnologia de energia renovável entre 2013 e 2022 [2].
A participação da energia solar fotovoltaica nos investimentos globais em renováveis aumentou para 61% em 2022, impulsionada pelo aumento dos preços dos combustíveis fósseis e pela transição para uma matriz energética mais sustentável, trazendo perspectivas econômicas favoráveis para as energias renováveis. [1,2].
Figura 2. Participação por tecnologia de energia renovável no compromisso financeiro mundial anual entre 2013 e 2022 [2].
Impactos socioeconômicos
A ampliação dos investimentos em energias renováveis tem impactos socioeconômicos significativos, incluindo a criação de novos empregos em todas as etapas, desde operações até o desenvolvimento de novas tecnologias. Isso movimenta toda a cadeia produtiva global e local relacionada à instalação desses empreendimentos.
A energia solar fotovoltaica liderou a geração de empregos de 2017 a 2021, como mostrado na Figura 3, que apresenta o número de empregos por setor de energia renovável de 2012 a 2021. [1,2].
Figura 3. Empregos gerados no setor de energia renovável entre 2012 e 2021 [2].
Custo total de instalação do sistema fotovoltaico flutuante
A redução do custo de instalação dos sistemas solares fotovoltaicos foi impressionante, caindo de US$ 4.706 para US$ 883 por kWp entre 2010 e 2020, representando uma redução de mais de 81,2%. Esse fator foi fundamental para a expansão dos investimentos no setor.
Em 2020, o custo de instalação da energia solar fotovoltaica foi o mais baixo entre as energias renováveis, sendo de US$ 1.870 para hidrelétrica, US$ 1.355 para eólica terrestre e US$ 2.543 para bioenergia, conforme dados da Figura 4. [2].
Figura 4. Custo total de instalação médio mundial (US$/kWp) [2].
O LCOE (Levelized Cost of Energy) é uma medida do custo médio da eletricidade gerada por um sistema fotovoltaico ao longo de sua vida útil. Ele é calculado dividindo o custo total do sistema ao longo de seu ciclo de vida pela quantidade total de eletricidade gerada. O resultado é apresentado em termos de valor presente líquido, levando em consideração o desconto dos custos futuros pela taxa mínima de retorno esperada pelo investidor.
Muitos fatores influenciam o LCOE de um sistema fotovoltaico, incluindo características como albedo, temperatura ambiente, temperatura operacional dos módulos, perdas de calor, sujeira, inclinação do painel, cobertura do solo e condições ambientais. Para análises genéricas, algumas simplificações podem ser aplicadas [2–4]:
- Sem juros durante a construção, pois os credores geralmente oferecem um período de carência;
- Sem valor residual/custo de descomissionamento;
- Sem impostos, pois variam significativamente entre as jurisdições.
O LCOE pode ser usado para avaliar o custo da eletricidade gerada por outras tecnologias renováveis, comparando o custo do ciclo de vida com a quantidade total de energia produzida pelo sistema, como mostrado na Figura 5. Isso destaca a competitividade dos sistemas fotovoltaicos, que viram uma redução significativa de 85% no LCOE entre 2010 e 2020. Esse declínio é atribuído ao avanço tecnológico dos módulos fotovoltaicos e aos aprimoramentos nos procedimentos de projeto, montagem e comissionamento. [2–4].
Figura 5. LCOE médio ponderado global por tecnologia renovável de 2010 até 2020 [2].
O Solar Energy Research Institute of Singapore (SERIS) publicou em 2019 uma comparação de investimentos entre sistemas fotovoltaicos flutuantes e montados no solo. Para uma instalação hipotética de 50 MWp, os custos de CAPEX foram de 0,73 US$/Wp para sistemas flutuantes e 0,62 US$/Wp para sistemas no solo.
O National Renewable Energy Laboratory (NREL), em 2021, divulgou os custos instalados nos Estados Unidos para sistemas fotovoltaicos de referência, com capacidades de sistema de 10 MWp. Os valores de CAPEX foram de 1,03 US$/Wp para sistemas em solo e 1,03 e 1,29 US$/Wp para sistemas flutuantes. Os valores de OPEX nivelado (Operações e Manutenção) foram de 18 US$/kWp/ano para sistemas em solo e 15,5 US$/kWp/ano para sistemas flutuantes.
Um ponto interessante destacado pelo NREL foi a redução de até 18,6% nos custos de instalação ao ampliar a escala do sistema de 10 MWp para 50 MWp. Isso está ilustrado na Figura 6 [3].
Figura 6. Custo de instalação do sistema fotovoltaico flutuante de cenário base por tamanho escalonado em MW [3].
Conclusão
Com base nos dados do NREL e SERIS, ver Tabela 1, os sistemas fotovoltaicos flutuantes apresentaram um custo de capital instalado maior do que os sistemas montados em solo de 0,26 e 0,11 US$/Wp para sistemas flutuantes de 10 e 50 MWp, respetivamente. Grande parte desse aumento deve-se aos custos estruturais mais altos relacionados aos flutuadores, ao sistema de ancoragem, ao esforço adicional necessário para planejar e projetar essas instalações mais complexas [3,4].
Tabela 1. Dados de custo de instalação e LCOE para sistemas fotovoltaicos montados em solo e flutuantes [3,4].
| Dados | Potência (MWp) | Sistema fotovoltaico em solo | Sistema fotovoltaico flutuante | |||
| Custo de instalação(US$/Wp) | LCOE(US$/kWh) | Custo deinstalação(US$/Wp) | LCOE(US$/kWh) | |||
| NREL | 10 | 1,03 | 0,047 | 1,29 | 0,057 | |
| SERIS | 50 | 0,62 | 0,069 | 0,73 | 0,075 | |
No entanto, o desenvolvimento de melhores práticas e novas tecnologias pode ajudar a reduzir os custos dos sistemas flutuantes ao longo do tempo. Análises como as apresentadas aqui, com base nos dados atualmente disponíveis, sugerem que o LCOE dos sistemas flutuantes também é maior que dos sistemas fotovoltaicos montados em solo [3–5].
Veja também: Crescimento do Setor Fotovoltaico e Oportunidades para o Futuro
Referências
[1] IRENA. World Energy Transitions Outlook 2022: 1.5°C Pathway. 2022.
[2] IRENA. Renewable Electricity Capacity and Generation Statistics. The International Renewable Energy Agency 2023. https://www.irena.org/ Data (accessed May 13, 2023).
[3] Ramasamy V, Margolis R. Floating Photovoltaic System Cost Benchmark: Q1 2021 Installations on Artificial Water Bodies. Golden, CO: 2021.
[4] World Bank Group, ESMAP, SERIS. Floating Solar Market Report. Where Sun Meets Water 2019.
[5] World Bank Group, ESMAP, SERIS. Floating Solar Hand- book for Practitioners. Where Sun Meets Water 2019.
