NT EnergiaSolar 2012

NOTA TCNICA EPE

Anlise da Insero da Gerao Solar na

Matriz Eltrica Brasileira

Rio de Janeiro

Maio de 2012

(Esta pgina foi intencionalmente deixada em branco para o adequado alinhamento de pginas na impresso com a

opo frente e verso)

GOVERNO FEDERAL

Ministrio de Minas e Energia

Ministro Edison Lobo

Secretrio Executivo Marcio Zimmerman

Secretrio de Planejamento e Desenvolvimento Energtico Altino Ventura Filho

NOTA TCNICA EPE

Anlise da Insero da Gerao Solar na

Matriz Eltrica Brasileira

Empresa pblica, vinculada ao Ministrio de Minas e Energia, instituda

nos termos da Lei n 10.847, de 15 de maro de 2004, a EPE tem por

finalidade prestar servios na rea de estudos e pesquisas destinadas a

subsidiar o planejamento do setor energtico, tais como energia

eltrica, petrleo e gs natural e seus derivados, carvo mineral,

fontes energticas renovveis e eficincia energtica, dentre outras.

Presidente Mauricio Tiomno Tolmasquim

Diretor de Estudos Econmico-Energticos e Ambientais Amilcar Guerreiro

Diretor de Estudos de Energia Eltrica Jos Carlos de Miranda Farias

Diretor de Estudos de Petrleo, Gs e Biocombustveis Elson Ronaldo Nunes

Diretor de Gesto Corporativa Ibans Csar Cssel

URL: http://www.epe.gov.br Sede SAN Quadra 1 Bloco B Sala 100-A 70041-903 - Braslia DF Escritrio Central Av. Rio Branco, n. 01 11 Andar 20090-003 - Rio de Janeiro RJ

Coordenao Geral Mauricio Tiomno Tolmasquim

Coordenao Executiva Amilcar Guerreiro

Jos Carlos de Miranda Farias

Coordenao Tcnica Jos Marcos Bressane

Juarez Lopes Ricardo Gorini

Oduvaldo Barroso da Silva Marisa Moreira Marques

Equipe Tcnica

Bernardo Folly de Aguiar Flvio Alberto Figueiredo Rosa

Gabriel Malta Castro Giacomo Chinelli

Guilherme Oliveira Arantes Gustavo Naciff de Andrade

Jeferson Soares Matheus Mingatos Fernandes Gemignani

Thiago Ivanoski Teixeira Thiago Vasconcellos Barral Ferreira

Rio de Janeiro Maio de 2012

(Esta pgina foi intencionalmente deixada em branco para o adequado alinhamento de pginas na impresso com a

opo frente e verso)

NOTA TCNICA EPE - Anlise da Insero da Gerao Solar na Matriz Eltrica Brasileira i


NOTA TCNICA EPE

Anlise da Insero da Gerao Solar na Matriz Eltrica Brasileira

SUMRIO

1. INTRODUO_______________________________________________________ 1

2. O APROVEITAMENTO DA ENERGIA SOLAR _________________________________ 3

2.1 O RECURSO SOLAR 3

2.2 APROVEITAMENTO ENERGTICO FOTOVOLTAICO 3 Silcio cristalino __________________________________________________________________ 4

Filmes finos _____________________________________________________________________ 5

Concentrador fotovoltaico _________________________________________________________ 6

Componentes principais da gerao fotovoltaica _______________________________________ 6

2.3 APROVEITAMENTO ENERGTICO HELIOTRMICO (CONCENTRATED SOLAR POWER CSP) 7 Concentradores cilndrico-parablicos (calhas)_________________________________________ 8

Concentradores Fresnel ___________________________________________________________ 9

Concentradores pratos parablicos _________________________________________________ 10

Concentradores em torre _________________________________________________________ 10

Gerao heliotrmica - Outros aspectos tecnolgicos __________________________________ 11

2.4 ASPECTOS ELTRICOS E ENERGTICOS 14 Gerao fotovoltaica ____________________________________________________________ 14

Gerao heliotrmica ____________________________________________________________ 15

3. CARACTERIZAO DA CADEIA INDUSTRIAL DA ENERGIA SOLAR ________________ 17

3.1 FOTOVOLTAICA 17

3.2 HELIOTRMICA 19

4. POTENCIAL NACIONAL DE ENERGIA SOLAR _______________________________ 21

5. COMPETITIVIDADE DA GERAO FOTOVOLTAICA __________________________ 22

5.1 REFERNCIAS INTERNACIONAIS PARA O CUSTO DE INVESTIMENTO 22 Painis ________________________________________________________________________ 22

Inversores _____________________________________________________________________ 23

Sistema completo _______________________________________________________________ 24

5.2 ESTIMATIVA DO CUSTO DE INVESTIMENTO NO BRASIL 27

NOTA TCNICA EPE - Anlise da Insero da Gerao Solar na Matriz Eltrica Brasileira ii


5.3 ENERGIA PRODUZIDA: PRODUTIVIDADE 28

5.4 ANLISE DA COMPETITIVIDADE DA GERAO DISTRIBUDA 29

5.5 ANLISE DA COMPETITIVIDADE DA GERAO CENTRALIZADA 32

6. INCENTIVOS GERAO FOTOVOLTAICA ________________________________ 35

6.1 EXPERINCIA INTERNACIONAL 35 Evoluo recente da capacidade instalada em gerao fotovoltaica _______________________ 35

Mecanismos de incentivo energia solar ____________________________________________ 37

6.2 PROPOSIES PARA O BRASIL: VIABILIZANDO A GERAO DISTRIBUDA 41 6.2.1 Criando condies prticas para o estabelecimento de mercado _________________ 41

6.2.2 Analisando possibilidades econmico-financeiras para insero da fonte solar ______ 43

6.3 PROPOSIES PARA O BRASIL: VIABILIZANDO A GERAO CENTRALIZADA 48 6.3.1 Criando condies prticas para a Gerao Solar Centralizada ___________________ 49

6.3.2 Analisando possibilidades econmico-financeiras para insero da fonte __________ 50

7. CONSIDERAES FINAIS _____________________________________________ 53

8. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ________________________________________ 54

NOTA TCNICA EPE - Anlise da Insero da Gerao Solar na Matriz Eltrica Brasileira 1


1. INTRODUO

Nos ltimos anos a energia fotovoltaica tem sido vista internacionalmente como uma tecnologia

bastante promissora. Experincias internacionais apresentam importantes contribuies para anlise

sobre expanso do mercado, ganhos na escala de produo e reduo de custos para os investidores.

Estima-se que o Brasil possua atualmente cerca de 20MW de capacidade de gerao solar fotovoltaica

instalada, em sua grande maioria (99%, segundo IEA, 2011) destinada ao atendimento de sistemas

isolados e remotos, principalmente em situaes em que a extenso da rede de distribuio no se

mostra economicamente vivel. Tambm se observa o uso destes sistemas em aplicaes como suporte

a antenas de telefonia celular e a radares de trnsito.

Do ponto de vista estratgico, o Brasil possui uma srie de caractersticas naturais favorveis, tais como,

altos nveis de insolao e grandes reservas de quartzo de qualidade, que podem gerar importante

vantagem competitiva para a produo de silcio com alto grau de pureza, clulas e mdulos solares,

produtos estes de alto valor agregado. Tais fatores potencializam a atrao de investidores e o

desenvolvimento de um mercado interno, permitindo que se vislumbre um papel importante na matriz

eltrica para este tipo de tecnologia.

Entretanto, h que se avaliar o melhor momento para viabilizar a tecnologia solar no pas, em especial o

desenvolvimento de sua cadeia produtiva, tendo em vista que o atual contexto internacional de

mercado apresenta uma sobrecapacidade de oferta de painis solares, em especial, produzidos na China

com baixo custo. Alm disto, em se tratando de uma nova tecnologia e um novo modelo de negcio, sob

a tica do investidor sua introduo no mercado embute nveis de risco e custos superiores aos

observados nas tecnologias atualmente em uso comercial.

Neste sentido, reconhecendo as suas vantagens, mas tambm os seus desafios, cabe ao Estado, em sua

funo de planejador, encontrar os meios de incentivar a tecnologia solar para que esta possa contribuir

para o objetivo nacional de desenvolvimento econmico e de sustentabilidade da matriz energtica.

Dentre os instrumentos disponveis, encontram-se modelos de contratao, modelos de financiamento,

incentivos via desonerao tributria ou mesmo ofertas de tarifas-prmio para determinadas

tecnologias.

No pas, at recentemente, a gerao solar conectada rede eltrica de distribuio no possua o

adequado respaldo regulatrio. De fato, o modelo de contratao de energia pelas concessionrias

distribuidoras, com referncia no Decreto n 5.163/2.004, determina que a aquisio de energia eltrica

proveniente de empreendimentos de gerao distribuda seja precedida de chamada pblica promovida

diretamente pelo agente de distribuio. Este decreto limita esse tipo de contratao a 10% da carga do

agente de distribuio e autoriza repasse s tarifas dos consumidores at o limite do valor-referncia

(VR). A limitao do volume no impe, presentemente, maiores restries contratao da energia

solar fotovoltaica. Mas, como o valor do VR em 2011 estava em R$ 151,20 por MWh, e como os custos

de gerao solar fotovoltaica so significativamente maiores do que tal valor, a leitura que se faz que

este limite de repasse impede o pequeno gerador fotovoltaico distribudo de encontrar ambiente

econmico favorvel para participar da chamada pblica para gerao distribuda.

Em vista disso, a ANEEL vem efetuando aes e estudando propostas para reduo das barreiras de

acesso aos sistemas de distribuio por parte dos pequenos geradores. Esse processo incluiu a

realizao da Consulta Pblica n 15/2010, finalizada em 09 de novembro de 2010, e da Audincia

Pblica n 042/2011, finalizada em 14 de outubro de 2011, eventos estes que propiciaram ANEEL

receber contribuies de diversos agentes, incluindo representantes das distribuidoras, geradoras,

universidades, fabricantes, consumidores, comercializadores, empresas de engenharia e demais

instituies interessadas no tema. Como resultado desse processo, foi publicada a Resoluo Normativa

n 482, de 17/04/2012, estabelecendo as condies gerais para o acesso de microgerao e minigerao



distribuda aos sistemas de distribuio de energia eltrica. Ela visa a reduzir as barreiras regulatrias

existentes para conexo de gerao de pequeno porte disponvel na rede de distribuio, a partir de

fontes de energia incentivadas, bem como introduzir o sistema de compensao de energia eltrica (net

metering), alm de estabelecer adequaes necessrias nos Procedimentos de Distribuio PRODIST.

Simultaneamente, foi publicada pela ANEEL a Resoluo Normativa n 481, de 17/04/2012, pela qual

ficou estipulado, para a fonte solar com potncia injetada nos sistemas de transmisso ou distribuio

menor ou igual a 30 MW, o desconto de 80% (oitenta por cento) para os empreendimentos que

entrarem em operao comercial at 31/12/ 2017, aplicvel nos 10 (dez) primeiros anos de operao da

usina, nas tarifas de uso dos sistemas eltricos de transmisso e de distribuio TUST e TUSD, sendo

esse desconto reduzido para 50% (cinquenta por cento) aps o dcimo ano de operao da usina.

Menciona-se ainda, dentre as aes recentes da ANEEL, a chamada pblica referente ao Projeto de P&D

Estratgico n 13/2011, Arranjos tcnicos e comerciais para insero de projetos de gerao solar

fotovoltaica na matriz energtica brasileira, em decorrncia da qual foram selecionados 17 projetos

fotovoltaicos, totalizando 23,6 MW, a serem instalados nas diversas regies do pas at 2015,

possibilitando aprimorar o conhecimento sobre as diferentes tecnologias dessa forma de gerao.

No mbito governamental, deve-se tambm destacar o Plano Brasil Maior, lanado pelo Governo

Federal em agosto de 2011, visando orientar polticas de desenvolvimento industrial que melhorem as

condies competitivas do Pas. Nesse Plano, a dimenso estruturante das diretrizes setoriais contempla

a Cadeia de Suprimentos em Energia, na qual se prev o desenvolvimento de fontes renovveis,

abrangendo a energia elica e solar.

No mbito dos agentes de mercado, registram-se diversas aes atreladas promoo da fonte

fotovoltaica, a exemplo do Grupo Setorial Fotovoltaico da Associao Brasileira da Indstria Eltrica e

Eletrnica ABINEE, que congregava, no incio de 2012, um ano aps sua formao, cerca de 130

empresas dos diversos segmentos da cadeia produtiva.

Tendo em conta este contexto, a presente Nota Tcnica tem como objetivo subsidiar o MME no

processo de deciso quanto estratgia para a contnua insero da fonte solar na matriz de gerao

eltrica brasileira.

A anlise aqui apresentada cobre tanto a gerao distribuda, quanto a centralizada. Hoje o

entendimento que a gerao distribuda est mais prxima da viabilidade comparativamente

centralizada, j sendo inclusive vivel em alguns casos. No entanto, no objetivo da anlise comparar

a competitividade deste tipo de energia, ainda incipiente no pas, com outras fontes que j possuem

uma maturidade significativa, mas sim, caso se opte pela promoo desta tecnologia, discutir a melhor

forma de incentivos capazes de facilitar sua insero.



2. O APROVEITAMENTO DA ENERGIA SOLAR

2.1 O recurso solar

A radiao solar que atinge a atmosfera terrestre pode ser decomposta, para fins de anlise, de

diferentes formas.

Para o aproveitamento fotovoltaico, a de maior interesse a Irradiao Global Horizontal (GHI), que

quantifica a radiao recebida por uma superfcie plana horizontal, composta pela Irradiao Difusa

Horizontal (DIF) parcela dispersa e atenuada por reflexes em nuvens, poeira, vapor dgua e outros

elementos em suspenso na atmosfera - e pela Irradiao Normal Direta (DNI)- parcela que atinge o solo

diretamente, sem reflexes. Em dias nublados, a principal parcela a DIF, enquanto que em dias claros

prevalece a DNI. Para a gerao heliotrmica, a DNI a parcela de maior importncia.

A DNI muito varivel ao longo do dia, principalmente em locais com altos ndices de nebulosidade.

Estudos mostram que, no longo prazo, a irradiao direta significativamente mais varivel que a

irradiao global, observando ciclos principais de 11 anos e outros de perodos mais longos. Se, por um

lado, 2 a 3 anos de medio local permitem estimar a mdia de longo termo para a irradiao global

com margem de erro de 5%, para a irradiao direta podem ser necessrios at mais do que 10 anos de

medies para se alcanar essa mesma margem1.

A variao da posio da Terra em relao ao Sol ao longo do ano determina ngulos de inclinao dos

painis solares, em relao ao norte (azimute) e em relao ao plano horizontal, mais adequados para a

otimizao do aproveitamento solar quando so utilizados painis fixos, que no acompanham a

trajetria diria do Sol.

No hemisfrio Sul, os painis solares devem estar voltados para o norte verdadeiro e a inclinao com

o plano horizontal pode ser ajustada para maximizar a produo em cada uma das estaes do ano ou

para maximizar a produo mdia ao longo do ano. Neste ltimo caso, em geral a inclinao

corresponde ngulos prximos da latitude do local da instalao.

2.2 Aproveitamento energtico fotovoltaico

A gerao fotovoltaica faz uso de elementos semicondutores fotossensveis que convertem a radiao

solar em uma diferena de potencial nos terminais da juno P-N2. A ligao eltrica desses terminais

resulta na circulao de corrente contnua. Uma nica clula solar produz, em condies nominais de

teste, diferena de potencial entre 0,5 e 0,6V e potncia entre 1,0 e 1,5W, de modo que, para uso

prtico, as clulas devem ser arranjadas em ligaes srie-paralelo constituindo mdulos (painis) de

baixa potncia, atualmente de at 250W, com tenso de 12 ou 24V. O arranjo srie-paralelo de mdulos

permite o atendimento a cargas maiores.

At certo limite, a clula fotovoltaica se comporta como fonte de corrente. As curvas corrente (I) x

tenso (V) e potncia (P) x tenso (V) tpicas e o ponto de operao de mxima produo de potncia

so mostrados na Figura 1.

1 Long-term variability of solar direct and global radiation derived from ISCCP data and comparison with reanalysis data; S.

Lohmann et al, 2006. Spatial and temporal variability of the solar resource in the United States, S. Wilcox e C. Gueymard, 2010. 2 Denomina-se juno P-N estrutura fundamental dos componentes eletrnicos comumente denominados semicondutores,

principalmente diodos e transistores. formada pela juno metalrgica de dois cristais, geralmente silcio (Si) e, atualmente menos comum, germnio (Ge), de natureza P e N, segundo sua composio a nvel atmico.



Fig. 1. Caractersticas IxV e PxV das clulas fotovoltaicas

A eficincia da clula ou do painel fotovoltaico definida, em condies de referncia (Standard Test

Conditions STC), pela relao entre a potncia mxima de sada da clula normalizada pela rea da

clula em m2 e o padro de 1.000W/m2, a 25C.

Os dois fatores principais que afetam a eficincia da converso so a temperatura ambiente de

operao e a intensidade da irradiao solar incidente sobre a clula. Este ltimo fator afetado tanto

pela nebulosidade local quanto pelo ngulo de inclinao da clula em relao ao sol. A eficincia da

converso se reduz ao longo da vida til das clulas taxa prxima de 1% ao ano.

A Figura 2 mostra a caracterstica de tenso e corrente de um painel fotovoltaico em diferentes

temperaturas das clulas e nveis de irradiao.

Fig. 2. Curvas caractersticas das clulas fotovoltaicas Fonte:Kyocera

As tecnologias fotovoltaicas podem ser classificadas como de primeira gerao (silcio mono e

policristalino), segunda gerao (silcio amorfo e filme fino) ou terceira gerao (concentrador

fotovoltaico).

Silcio cristalino

Historicamente, esse tipo de silcio a forma mais usada e comercializada. A utilizao do silcio

cristalino na fabricao de clulas fotovoltaicas se divide em dois grupos, os mono e os policristalinos

(Figura 3.)

Os monocristalinos so assim chamados por possuir uma estrutura homognea em toda sua extenso.

Para fabricao de uma clula fotovoltaica desse grupo necessrio que o silcio tenha 99,9999% de



grau de pureza. A obteno desse tipo de silcio mais cara do que a do silcio policristalino, porm tem-

se maior eficincia na converso.

As tcnicas de fabricao de clulas policristalinas so basicamente as mesmas de fabricao das clulas

monocristalinas. requerido, porm, menor gasto de energia e tambm menor rigor no controle do

processo de fabricao.

Fig. 3. Clulas de silcio monocristalino e policristalino

Fonte:MB Solar

Filmes finos

As clulas de filmes finos (Figura 4) so produzidas por meio de um processo de depsito de camadas

extremamente finas de material semicondutor. So revestidas de proteo mecnica, como vidro ou

plstico. Os materiais semicondutores comercialmente utilizados na fabricao dos filmes so silcio

amorfo (a-Si), telureto de cadmio (CdTe) ou disseleneto de cobre ndio glio (CIGS).

Fig. 4. Clulas de filme fino Fonte: Deltaenergie

Por serem depositados sobre diversos tipos de substratos de baixo custo (plsticos, vidros e metais), os

filmes finos constituem tecnologia de baixo custo. Quando comparado com as formas cristalinas do

silcio, o gasto de energia na fabricao de clulas de filme fino menor, mas a eficincia na converso

da energia tambm menor. Alm disso, a eficincia da converso nessa tecnologia diminui mais

acentuadamente logo nos primeiros meses aps a instalao, embora seja menos afetada por

temperaturas mais elevadas.



Concentrador fotovoltaico

Essa tecnologia consiste em usar espelhos parablicos para concentrar os raios solares em uma rea

menor e, dessa forma, aumentar a eficincia da absoro de irradiao, utilizando menor quantidade de

clulas fotovoltaicas.

Fig. 5. Concentrador fotovoltaico Fonte: ADIRSE/ECOLOGIA VERDE

Componentes principais da gerao fotovoltaica

Geradores fotovoltaicos podem ser utilizados para a alimentao de cargas isoladas, como casas, barcos

e trailers. Algumas cargas, como lmpadas e aquecedores podem ser alimentadas diretamente pelos

mdulos, outras, como equipamentos eletrnicos, exigem a converso da corrente contnua em

corrente alternada. Nestes casos, em geral so utilizados circuitos inversores de onda quadrada,

relativamente baratos. Baterias com caractersticas especiais, acopladas a um controlador automtico

de carga (da bateria), complementam a gerao nos perodos noturnos e de baixa irradiao solar e

estabilizam a tenso e corrente do conjunto gerador.

Para operao em paralelo com a rede eltrica, a corrente contnua produzida pelos mdulos deve ser

convertida em corrente alternada. Alm do reconhecimento de defeitos internos instalao e

protees de sobretenso e sobrecorrente, os inversores (por vezes denominados sncronos ou de

linha) executam funes de controle especficas, como o auto wakeup (incio da operao quando a

gerao solar supera as perdas internas da instalao), o ajuste contnuo do ponto de mxima potncia

em funo da temperatura e irradiao e a adequao do comportamento dinmico da gerao em

resposta a necessidades especficas da rede eltrica. Recentemente tem-se observado o uso de

microinversores acoplados diretamente aos painis solares, em substituio ao inversor de linha.

A Figura 6 mostra os principais componentes de um sistema de gerao fotovoltaica.



Fig. 6. Componentes dos sistemas de gerao fotovoltaicos Fonte: CTI

A Tabela 1 mostra a eficincia na converso direta da energia do Sol em energia eltrica para mdulos

disponveis no mercado e a comparao das reas necessrias para a produo de 1 kWp.

Tabela 1. Eficincia tpica dos mdulos comerciais

Tecnologia Eficincia rea/kWp

Silcio cristalino

Monocristalino 13 a 19% ~7m2

Policristalino 11 a 15% ~8m2

Filmes finos

Silcio amorfo (a-Si) 4 a 8% ~15m2

Telureto de Cadmio (Cd-Te) 10 a 11% ~10m2

Disseleneto de cobre-ndio-glio (CIGS) 7 a 12% ~10m2

Concentrador fotovoltaico ~25%

Fonte: EPIA (2011)

2.3 Aproveitamento energtico heliotrmico (Concentrated Solar Power CSP)

O princpio bsico desta tecnologia a utilizao de superfcies espelhadas que refletem e concentram a

irradiao solar direta DNI, conforme tratado no item 2.1, com o objetivo de convert-la em energia

trmica a partir da qual se gera vapor dgua que ir acionar um ciclo Rankine. As principais

configuraes de usinas termossolares so os concentradores cilndrico-parablicos (calhas), os

concentradores Fresnel, os concentradores de prato parablicos e os arranjos de helistatos, que

redirecionam a luz solar a um receptor estacionrio (concentradores em torre).

A fonte principal de energia a irradiao direta (DNI), sendo requerido um valor mnimo para a

viabilizao tcnica do projeto (da ordem de 1900 KWh/m)3. Sendo assim, as incertezas no clculo da

produo de energia so elevadas, pois a DNI na superfcie da Terra bastante influenciada pela

3 Estimativa levantada junto a fornecedores de equipamentos e consultores durante visita de tcnicos da EPE a

instalaes de CSP na Espanha e Alemanha em abril/2012.



nebulosidade e presena de aerossis na atmosfera. As plantas atualmente em operao comercial

possuem estaes de medio de radiao, que possibilitam uma previsibilidade de gerao de energia

com at 24 horas de antecedncia, especialmente aquelas que administram o despacho da energia

trmica armazenada.

As usinas termossolares necessitam de um volume considervel de gua para refrigerao do sistema e

limpeza dos helistatos. Assim, os locais com baixa taxa de nebulosidade (caracterstica de locais ridos)

so os ideais para instalao desses sistemas, mas devem ter disponibilidade hdrica suficiente para o

funcionamento da usina, condies que nem sempre se obtm simultaneamente.

Pesquisas buscam reduzir a utilizao de gua no processo, fazendo a refrigerao do fluido a seco,

trocando calor apenas com o ar. Porm essa medida reduz a eficincia do processo. Em fase inicial de

aplicao esto os sistemas hbridos, com resfriamento a gua e a ar, que utilizam menor volume de

gua e no reduzem tanto a eficincia.

A vida til mnima prevista de uma usina termossolar de 25 anos, segundo informaes de

fornecedores de equipamentos e consultores, considerando critrios de O&M adequados para este tipo

de instalao. A degradao da planta desprezvel nesse perodo, no sendo esperadas perdas

significativas de rendimento e de desempenho dos materiais como espelhos e tubos absorvedores.

Concentradores cilndrico-parablicos (calhas)

Os concentradores cilndrico-parablicos (Figura 7) so espelhos cncavos em que, na linha focal, passa

um tubo absorvedor de calor por onde circula um fluido trmico. Esse fluido, normalmente leo

sinttico, tem grande capacidade trmica e aquecido medida que escoa pelo tubo. Finalmente, o

fluido trmico flui por um trocador de calor (gerador de vapor) onde se gera o vapor dgua

pressurizado que acionar o ciclo Rankine. Para aumentar a eficincia e a absoro da energia solar, os

concentradores, juntamente com o tubo absorvedor, giram em torno do prprio eixo acompanhando a

inclinao do Sol ao longo do dia. Essa movimentao faz com que seja necessria a utilizao de juntas

flexveis nos tubos absorvedores.

Fig. 7. Concentradores cilndrico-parablicos

Fontes: www.nrel.gov e www.ucsusa.org

Os componentes bsicos dessas usinas so basicamente os seguintes:

espelhos cilndrico-parablicos, cncavos, com alta taxa de reflexibilidade (cerca de 93%) e

resistentes a intempries, por ficarem diretamente expostos ao tempo;

tubos absorvedores de calor (Figura 8), utilizados para aquecer e encaminhar o fluido trmico aos

trocadores de calor; tm cerca de 70mm de dimetro e so tubos de ao inoxidvel encapsulados



por um tubo de vidro antirreflexivo, que melhora a absoro da irradiao solar e diminui as

perdas de calor para o ambiente externo;

Fig. 8. Tubo absorvedor de calor Fonte: ELECNOR Astexol-2

fluidos de alta capacidade trmica, tambm chamados de HTF (da sigla em ingls de Heat

Transfer Fluid), que devem ter grande capacidade trmica sem perder suas caractersticas fsico-

qumicas; importante notar que os HTF desenvolvidos atualmente so bastante poluentes e em

caso de vazamentos podem ocasionar impactos ambientais ao redor da usina;

sistemas de GPS (Global Positioning System), para identificar precisamente a posio do Sol ao

longo do dia, possibilitando que os espelhos sejam girados e direcionados de forma a tornar mais

eficiente o aproveitamento da energia solar; a preciso do posicionamento dos espelhos em

relao ao Sol deve ser de pelo menos 98%.

A tecnologia dos concentradores cilndrico-parablicos a mais difundida e experimentada desde a

dcada de 80 e com maior nmero de plantas comerciais em operao.

Concentradores Fresnel

Os concentradores Fresnel (Figura 9) tm princpio muito similar ao do concentrador cilndrico, porm, o

tubo absorvedor fixo e so utilizadas vrias lminas paralelas de espelhos planos, dispostas em um

plano, que se organizam em diferentes angulaes, refletindo para o tubo absorvedor a irradiao solar.

Essas lminas espelhadas movimentam-se de acordo com a posio do sol, direcionando os raios solares

para o tubo absorvedor. Nessa tecnologia utilizam-se espelhos planos, que so mais baratos e de mais

fcil fabricao, porm apresentam perdas ticas maiores devido menor faixa de ngulos de incidncia

favorveis. Consequentemente, menos eficiente no aquecimento do HTF. Os concentradores Fresnel

utilizam rea menor do que os concentradores cilndrico-parablicos (pequena rea de sombreamento

entre os equipamentos). Alm disso, no necessitam de juntas flexveis nos tubos absorvedores de

calor, pois estes so fixos.

Fig. 9. Concentradores Fresnel Fontes: newenergyportal.wordpress.com e www.novatecsolar.com



Concentradores pratos parablicos

Concentradores pratos parablicos (Figura 10) so os nicos que utilizam espelhos parablicos

independentes e que, em seu ponto focal, o fluido aquecido, acionando um motor ciclo Stirling

acoplado a um gerador de pequeno porte local. Tm alta eficincia na concentrao de calor e baixa

perda trmica por terem movimentao em dois eixos, porm s podem ser acoplados a geradores

modulares e de baixa potncia (~10kW), o que limita a potncia instalada total desse tipo de usina.

Fig. 10. Concentradores pratos parablicos Fontes: www.greenchipstocks.com e www.tesserasolar.com

Concentradores em torre

Usinas termossolares em torre (Figura 11) consistem de um campo de helistatos4 que se movem

independentemente e de um concentrador localizado no topo de uma torre. Cada helistato se move de

forma a refletir os raios solares ao concentrador. O concentrador consiste de um feixe tubular por onde

circula um fluido trmico, que aquecido pela insolao refletida.

Fig. 11. Concentradores em torre Fontes: www.wisions.net e www.agreenamerica.com

As torres onde o calor concentrado chegam a temperaturas muito elevadas, podendo alcanar at

1.000C, cerca de duas vezes mais do que a temperatura de um fluido numa termossolar com gerao

de calor distribuda. Isso permite a utilizao de turbinas de alta potncia, alm de no necessitar de

instalao de tubos absorvedores de calor.

4 Um helistato um dispositivo que segue o movimento do Sol. Utiliza habitualmente um espelho ou conjunto de espelhos

que podem ser orientados ao longo do dia atravs de um eixo fixo de modo a redirecionar a luz solar para um receptor estacionrio.



As pesquisas para desenvolvimento dessa alternativa esto sendo voltadas para a tecnologia dos

materiais absorvedores de calor que so colocados no foco das torres e devem suportar temperaturas

elevadas, alm de grandes variaes de temperatura, sem perder suas propriedades fsicas e ter grande

durabilidade.

Gerao heliotrmica - Outros aspectos tecnolgicos

Sistemas de armazenamento de energia armazenamento trmico

Um desafio para o uso generalizado da energia solar a restrio de produo de energia quando o Sol

se pe ou bloqueado por nuvens. O armazenamento de energia na forma trmica, acumulado em

meios lquidos ou slidos, como sais fundidos, cermicas ou misturas de sais em mudana de fase,

permite que as usinas alcancem fatores de capacidade acima de 70%. Sem o armazenamento, o fator de

capacidade no vai alm de 25% [NREL, 2011].5

A Figura 12 ilustra a vantagem do armazenamento trmico em ciclo dirio de uma usina heliotrmica

hbrida, que opera tambm com queima suplementar de combustvel fssil como back up da energia

solar, algo comum nas usinas com acumulao trmica. Um diagrama esquemtico da usina mostrado

na Figura 13.

Fig. 12. Ciclo dirio de usina heliotrmica hbrida, com acumulao trmica e queima suplementar

Fonte: IEA(2010a)6

Fig. 13. Diagrama esquemtico de usina com acumulao trmica Fonte: IEA(2010a)

5 NREL [National Renewable Energy Laboratory]. Parabolic Trough Thermal Energy Storage Technology. Denver (Estados

Unidos): NREL, 2011. Disponvel em: . Acesso em: novembro de 2011.

6 IEA [International Energy Agency]. Technology Roadmap - Concentrating Solar Power. Paris (Frana): IEA, 2010a. Disponvel

em: . Acesso em: outubro de 2011.



As usinas do complexo AndaSol na Espanha, por exemplo, tm capacidade de armazenamento trmico

de 8 horas aproximadamente, aumentando a disponibilidade anual de 1.000 horas para cerca de 2.500

horas. Quando a reserva trmica est completa, as turbinas podem operar aproximadamente 7,5 horas

a plena carga, mesmo noite. [Greenpeace, 2009]

A capacidade de acumulao trmica dimensionada de acordo com o modo de operao previsto para

a usina, se em regime contnuo (base), como seguidora da curva diria de carga ou mesmo como usina

de ponta. Deve-se considerar a necessidade de aumento do tamanho do campo solar conforme a

necessidade de armazenamento trmico da usina7.

Com relao s tecnologias de acumulao trmica, estas podem ser diretas (armazenamento de vapor

ou sal lquido) ou indiretas, em que o fluido que circula pelos concentradores troca calor com os tanques

de acumulao, e estes, por sua vez, com o sistema de gerao de vapor.

Sistema de absoro de calor fluido de alta capacidade trmica (HTF)

Existem estudos que sugerem a eliminao do fluido qumico (HTF) justamente para evitar os riscos de

acidente ambiental. Esses fluidos podem atingir uma temperatura de at 400C, no sendo possvel

super-la, pois o fluido perderia suas caractersticas fsico-qumicas. A substituio do HTF por gua ou

sal liquefeito (nitrato de potssio) possibilitaria a elevao da temperatura de trabalho da usina,

melhorando a eficincia do processo.

Essas usinas termossolares aqueceriam a gua diretamente e gerariam vapor ao longo dos tubos

absorvedores (Figura 14). Ainda esto em desenvolvimento, com a instalao de pequenas plantas

prottipo, para avano das pesquisas.

7 A varivel de projeto que caracteriza a relao entre o porte do campo solar e a capacidade do bloco de potncia

conhecida como mltiplo solar, cujo valor fica na faixa 1,1 1,5 (sem armazenamento trmico) e da ordem de 3,0 4,0 (plantas com armazenamento).



Fig. 14. Sistemas de absoro com HTF (superior) e de gerao direta de vapor (inferior)

Fonte: DLR (Deutschen Zentrums fr Luft- und Raumfahrt)

A gerao direta de vapor permite temperaturas mais elevadas e aumenta o rendimento das usinas.

Alm disso, simplifica o projeto, diminuindo o custo da construo. Existem, porm, dificuldades

tecnolgicas e operacionais a serem vencidas, principalmente em relao ao tubo absorvedor. A

evaporao da gua causa sobrepresso no interior da tubulao, requerendo um equipamento mais

resistente projetado para esse tipo de aplicao. Adicionalmente, a gerao de vapor na tubulao cria

dificuldades para o escoamento do fluido e se faz necessria a implantao de bombas ao longo do

circuito para direcionar o vapor s turbinas.

A substituio do fluido (HTF) por sal liquefeito (nitrato de potssio) tambm tem sido estudada,

permitindo o aumento da temperatura atingida pelo fluido para cerca de 550C. O sal liquefeito pode

tambm ser usado diretamente para o armazenamento trmico da usina. O desafio dessa tecnologia

impedir que o sal derretido resfrie a ponto de se solidificar, entupindo a tubulao dos concentradores.

Nesse processo, para manter o sal a uma temperatura mnima de cerca de 200C, gasta-se energia

proveniente de outra fonte, ou do prprio armazenador de calor, nos momentos em que no h

irradiao normal direta do sol.



2.4 Aspectos eltricos e energticos

Gerao fotovoltaica

Embora os nveis de radiao solar na superfcie do planeta apresentem variaes anuais expressivas, a

Global Horizontal Irradiance GHI, componente difusa aproveitada pela gerao fotovoltaica, pouco

varivel. Ainda que ocorrncias episdicas, como cinzas lanadas por erupes vulcnicas, possam ter

algum efeito temporrio, a variabilidade interanual situa-se tipicamente entre 4% e 6%, menor nas

regies ridas e maior, de at 10%, nas regies costeiras e montanhosas8. Mesmo a variabilidade intra-

anual, em relao mdia de longo prazo, menor do que a observada na gerao elica ou

hidreltrica. Outro aspecto de interesse que a energia solar tem comportamento sazonal diferenciado

por regio geogrfica (Figura 15). Em complemento, tendncias e ciclos de longo prazo so desprezveis,

de modo que se pode supor que a gerao solar fotovoltaica tenha comportamento temporal no

correlacionado com outras fontes variveis como a hidreltrica e elica. Essas caractersticas favorecem

a integrao dessa alternativa energtica ao sistema eltrico na medida em que so relativamente

reduzidas as incertezas quanto disponibilidade energtica da fonte e, por consequncia, quanto ao

retorno econmico do investimento.

Fig. 15. Variao intra-anual da gerao fotovoltaica (mdia = 100%) Fonte: Elaborao prpria a partir de PVWatts9.

Em condies de cu claro, com auxlio da geometria para clculo da posio relativa entre o Sol e a

Terra, a gerao solar fotovoltaica pode ser prevista com grande exatido. Contudo, em escalas

menores de tempo, a presena e o comportamento aleatrio de nuvens podem resultar em rpidas

variaes da irradiao solar e, portanto, da gerao de energia eltrica. Para frequncias maiores que

4x10-5 Hz (perodos menores que 6 horas), a variabilidade da gerao fotovoltaica supera a da gerao

elica. A Figura 16 exemplifica o comportamento minuto a minuto da insolao em condies de cu

claro e em cu parcialmente nublado.

8 Uncertainty in Long-Term Photovoltaic Yield Predictions, CanmetEnergy, maro/2010.

9 Disponvel em: http://rredc.nrel.gov/solar/calculators/PVWATTS/version1/

70%

80%

90%

100%

110%

120%

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

(%)

Ms

Variao intra-anual (Brasil)

BA

CE

RJ

SC



Fig. 16. Comportamento temporal da insolao global10

Fonte: Dragon e Schumaker (2010)

Em intervalos de 30 minutos, a variabilidade da gerao fotovoltaica cerca de 10 vezes maior que da

gerao elica. Pela ausncia de inrcia, em dias nublados podem ser observadas variaes de potncia

de 50% em intervalos de tempo entre 30 e 90 segundos e de 70% em intervalos de tempo entre 2 e

10 minutos11.

A variabilidade extrema da gerao fotovoltaica d uma medida da dificuldade tcnica da insero em

larga escala da microgerao solar em circuitos de distribuio de baixa tenso, em geral de pequena

potncia de curto-circuito e limitados recursos de controle de tenso. Os inversores so tambm

sujeitos a desligamentos em casos de desvios de frequncia, curtos-circuitos ou variaes rpidas da

tenso da rede.

Esses aspectos foram ressaltados por concessionrias de energia eltrica na Consulta Pblica n 15/2010

da ANEEL12, embora os inversores modernos incorporem funes de controle de resposta a

perturbaes na rede eltrica, em geral especificados nos procedimentos de rede das concessionrias e

rgos responsveis pela operao do sistema eltrico.

Da mesma forma que na gerao elica, a disperso espacial de parques geradores pode reduzir

significativamente a variabilidade do conjunto.

Importa destacar que, em razo da caracterstica de seu ciclo dirio, limitado ao perodo diurno, a

gerao fotovoltaica no substitui investimentos na ampliao da capacidade instalada do sistema

eltrico, mas pode ser vista como uma fonte economizadora de combustveis de maior valor

econmico. Alm disso, o fator de capacidade baixo. Nas regies mais favorveis do pas, o nvel de

irradiao solar corresponde gerao de plena potncia das instalaes por perodo equivalente a

cerca de 1.500 horas por ano (fator de capacidade de 17%).

Gerao heliotrmica

Para a gerao solar heliotrmica a situao diversa. A componente direta da irradiao global (DNI)

apresenta elevada variabilidade interanual, eventualmente superior a 20%, e afetada pela presena de

10

Solar PV Variability and Grid Integration, Ken Dragoon and Adam Schumaker, Outubro, 2010. 11

Accommodating high levels of variable generation, NERC, abril de 2009. 12

A Consulta Pblica n 15/2010, promovida pela ANEEL, visou reduzir as barreiras para a instalao de gerao distribuda de pequeno porte, a partir de fontes incentivadas, conectada na rede de distribuio de energia eltrica.



aerossis e cinzas de erupes vulcnicas nas camadas superiores da atmosfera13. A variabilidade ao

longo do dia tambm pode ser bastante elevada pela presena de nuvens.

Mas, se, por um lado, a previsibilidade da gerao heliotrmica em longo prazo menor, por outro, em

intervalos de tempo pequenos, da ordem de minutos, a inrcia trmica do fluido aquecido assegura a

pequena variabilidade de curtssimo prazo da gerao. Quando associada a acumuladores de calor, pode

substituir a gerao das fontes convencionais.

13

Long-term variability of solar direct and global radiation derived from ISCCP data and comparison with reanalysis data, S. Lohmann, C. Schillings, B. Mayer e R. Meyer, maio/2006.



3. CARACTERIZAO DA CADEIA INDUSTRIAL DA ENERGIA SOLAR

3.1 Fotovoltaica

A cadeia de produo da indstria fotovoltaica comea na extrao do quartzo e seu beneficiamento

para produo de lingotes de silcio. Seguem-se a fabricao das clulas e painis fotovoltaicos e a

produo dos equipamentos eletromecnicos complementares (Figura 17).

Fig. 17. Cadeia Produtiva Fotovoltaica Fonte: CGEE (2010)

Atualmente cerca de 90% dos painis fotovoltaicos produzidos no mundo so compostos por clulas de

silcio monocristalino ou policristalino, havendo um compromisso entre a eficincia da converso da

energia primria em energia eltrica e o custo de produo das duas tecnologias. As clulas de silcio

monocristalino so mais eficientes que as de policristalino, porm tambm apresentam maiores custos

de produo.

A depender da relao custo benefcio, as tecnologias de filmes finos devem reduzir ao longo do tempo

a participao dos painis fotovoltaicos de silcio, porm os painis de silcio devem manter parcela

importante do mercado, sobretudo pela maior disponibilidade da matria prima.

O silcio pode ser classificado, em uma escala crescente de pureza, nos graus metalrgico, solar e

eletrnico. Para se atingir o grau de pureza de 99,9999%, tambm chamado de seis noves de pureza,

requerido na produo de painis fotovoltaicos, o silcio grau metalrgico precisa passar por um

processo de beneficiamento, j que sua pureza normalmente no passa de 99,5%.

Atualmente, a etapa de beneficiamento do silcio, que permite atingir os graus de pureza solar e

eletrnico, feita pela denominada rota qumica, utilizando-se o processo Siemens. Este processo

produz, como resduos, substncias txicas e corrosivas que necessitam de cuidados especiais em razo

dos danos ambientais que potencialmente podem provocar.

O silcio grau solar, acrescido de substncias de dopagem e cristalizao, fundido em ambiente inerte e

transformado em lingotes de estrutura monocristalina ou policristalina, seguindo-se a laminao em

wafers para a produo das clulas e mdulos fotovoltaicos.

Da produo do silcio grau solar produo dos mdulos tem-se um processo industrial que se

caracteriza por: (i) consumo intensivo de energia eltrica (ndices de 120 a 200 kWh/kg de silcio grau

solar, representando cerca de 25% do seu custo de produo); (ii) elevado grau de automao, o que

limita o valor da mo de obra no produto final a cerca de 3% e (iii) rpida obsolescncia tecnolgica, o

que exige constante investimento na atualizao das linhas de produo.

Historicamente, a produo de silcio grau solar est atrelada ao silcio grau eletrnico. O silcio grau

eletrnico utilizado na indstria da microeletrnica para a produo de semicondutores e circuitos

integrados, que demandam o insumo em graus de pureza ainda maiores do que na produo de painis

fotovoltaicos, da ordem de oito noves (99,999999%). O silcio grau solar, portanto, um produto

intermedirio desta indstria e esta sinergia (entre as indstrias fotovoltaica e microeletrnica) implica



na ligao entre o produtor de silcio grau solar pela rota qumica e o mercado de silcio grau eletrnico

(CGEE, 2009).

Est em desenvolvimento, ainda em fase experimental, a rota metalrgica para a produo de silcio

grau solar. Este processo demanda menos energia e reduz os impactos ao meio ambiente, alm de se

esperar reduo no custo de produo entre 30% e 50% (CGEE, 2009).

A diviso mundial da indstria fotovoltaica apresenta diferenas em cada etapa da cadeia de produo

(Figura 18). Segundo dados de 2009 da European Photovoltaic Industry Association - EPIA (2010), a

produo de silcio est concentrada nos Estados Unidos (40% da produo), seguindo-se Europa e

China, com capacidades similares e prximas a 20% cada um, e Japo (cerca de 10% da produo).

Embora houvesse aproximadamente 75 empresas atuando no mercado de silcio em 2009, apenas as

sete maiores concentravam 90% de toda a produo. O mercado mais pulverizado e competitivo

quando se trata da produo de wafers, clulas e painis fotovoltaicos, em uma gradao crescente a

cada etapa da cadeia. A produo de clulas e painis est concentrada principalmente na China, com

quase 50% da capacidade mundial. O restante produzido em Taiwan (> 15%), Europa (> 10%), Japo

(pouco menos de 10%) e Estados Unidos (menos de 5%). Estima-se que a capacidade mundial de

produo de clulas e mdulos de silcio cristalino em 2010 era da ordem de 30 GW/ano (EPIA, 2011).

Fig. 18 - Nmero de empresas na cadeia produtiva fotovoltaica

Fonte: EPIA (2011b)

Na outra ponta, o principal mercado consumidor final da indstria fotovoltaica ainda a Europa, que

consome aproximadamente 80% da produo mundial de painis. Embora boa parte dos painis

instalados na Europa seja importada, cerca de 50% do valor agregado de um sistema fotovoltaico

adicionado no local da instalao, correspondendo aos demais componentes eletromecnicos,

engenharia, montagem e margens dos vendedores. O principal fornecedor mundial de painis a China,

que produz aproximadamente 50% de todos os painis fotovoltaicos instalados no mundo (Figura 19).

O Brasil possui pontos fortes para o estabelecimento de uma indstria fotovoltaica, segundo CGEE

(2009). O primeiro deles o fato de deter uma das maiores reservas mundiais de quartzo de qualidade,

mineral de onde o silcio extrado. Outro ponto forte o fato de j possuir indstrias estabelecidas de

beneficiamento do silcio, embora apenas at o grau metalrgico, insuficiente para utilizao em

aplicaes solares. Tanto MME (2009) quanto CGEE (2010) afirmam que o Brasil detm tecnologia para

a fabricao de clulas e mdulos fotovoltaicos. Embora ainda em escala piloto, a planta instalada pela

PUC-RS produz mdulos fotovoltaicos com tecnologia competitiva.

Na avaliao do MME (2009), a oportunidade para a insero da tecnologia fotovoltaica no contexto

energtico nacional, com a criao de um parque industrial competitivo, capaz, inclusive, de disputar o

mercado internacional, est condicionada instalao de indstrias de beneficiamento do silcio para

fabric-lo no grau de pureza solar. J a CGEE (2010) sugere, diferentemente, o mesmo trajeto percorrido

por China e Coria do Sul: primeiro instalam-se fbricas de clulas solares e mdulos fotovoltaicos e, em

seguida, incrementa-se a produo de silcio grau solar no pas.



Fig. 19. Consumo e Produo de Mdulos Fotovoltaicos

Fonte: EPIA (2011)

Por fim, a indstria de componentes eltricos e eletrnicos j existe no pas e pode se adaptar,

rapidamente e sem grandes dificuldades para fornecimento de disjuntores, inversores e conectores, em

resposta demanda da gerao fotovoltaica.

3.2 Heliotrmica

Com cerca de 1,3 GW de potncia heliotrmica instalada no mundo, e mais 2,3 GW em construo14,

esse mercado tem crescido bastante nos ltimos anos, porm ainda enfrenta grandes desafios. Alm do

desenvolvimento da prpria tecnologia, o setor precisa disputar mercados com a gerao fotovoltaica,

especialmente aps a acentuada queda de preos dos painis observada em 2011.

A partir do desenvolvimento tecnolgico, de ganhos de escala na produo e adoo de plantas

comerciais com potncias acima de 50 MW, espera-se que o custo da gerao heliotrmica possa cair de

50 a 60% nos prximos 10 a 15 anos. Estudos indicam que plantas com potncia instalada de 150 a 250

MW correspondem ao dimensionamento timo, do ponto de vista econmico. A ttulo de referncia, de

acordo com estudos do IEA (2010), Turchi (2010), Kost and Schlegl (2010), o custo nivelado da

eletricidade (LCOE) produzida por uma usina heliotrmica est na faixa de 15 a 22 centavos de euro por

kWh, a depender da tecnologia, escala, irradiao e sistema de armazenamento trmico.

Existe grande margem para o desenvolvimento tecnolgico dos diversos tipos de gerao heliotrmica.

A tecnologia ainda incipiente, existindo poucas unidades comerciais no mundo, porm h um grande

investimento, principalmente de pases europeus no desenvolvimento de plantas termossolares e sua

indstria de base. De acordo com o DLR, empresas alems como a Schott, Flabeg, Steag, Evonik,

Siemens, Solar Millenium, entre outras, j investiram cerca de 100 milhes nessa tecnologia, o que

evidencia o interesse e o possvel crescimento da termossolar no mundo. Alm dessas empresas,

existem outras com know-how em usinas termossolares como a francesa Soitec, que desenvolveu 67%

da potncia instalada em usinas termossolares nos Estados Unidos, e as norte-americanas Amonix, que

participou da implantao de 25% e 69% das potncias instaladas nos Estados Unidos e na Espanha,

14

European Academies Science Advisory Council EASAC Policy Report 16, novembro de 2011.



respectivamente, e Solfocus, que projetou cerca de 7% da potncia instalada nos Estados Unidos, alm

de plantas em Portugal e Grcia. Complementam a lista de principais empresas com investimento em

energia termossolar: Abengoa Solar, Pairan Eletronik, Tenaska Solar Venture, Cogentrix e Solar

Systems.15

O bloco de potncia ds usinas heliotrmicas, ou termossolares, tem o mesmo princpio bsico de

funcionamento das usinas trmicas convencionais e podem ser caracterizadas por duas partes com

funes distintas, a captao de irradiao solar e redirecionamento dessa irradiao para um

determinado fluido especfico e o processo termoeltrico, em que ocorre a gerao de vapor que

acionar as turbinas e os geradores. O Brasil domina essa tecnologia e possui parque industrial para

atender o processo de converso termoeltrico, comum aos demais tipos de usinas trmicas e com

tecnologia consolidada em todo mundo.

O processo solar-trmico ainda est em desenvolvimento no mundo e demanda grandes investimentos

em parques industriais e tecnologia, principalmente para a produo de materiais capazes de trabalhar

em altas temperaturas sem perder suas propriedades fsico-qumicas. Os pases mais avanados na

implantao dessas usinas so Estados Unidos e Espanha, principalmente por possurem locais com

bons nveis radiao e polticas de incentivo energia solar. Ainda so objeto de pesquisa e

desenvolvimento os tipos de usinas com concentradores Fresnel, concentradores em torre e pratos

parablicos.

15

Fonte: GTM Research



4. POTENCIAL NACIONAL DE ENERGIA SOLAR

Entre os trabalhos pioneiros de avaliao consistente do potencial da energia solar no Brasil esto o

Atlas de Irradiao Solar do Brasil, de 1998, realizado pelo Instituto Nacional de Meteorologia INMET e

pelo Laboratrio de Energia Solar da Universidade Federal de Santa Catarina UFSC, e o Atlas

Solarimtrico do Brasil, de 2000, desenvolvido pela Universidade Federal de Pernambuco UFPE e pela

Companhia Hidroeltrica do So Francisco Chesf, com apoio do Centro de Pesquisa de Energia Eltrica

CEPEL por meio de seu Centro de Referncia para Energia Solar e Elica Srgio de Salvo Brito

CRESESB. Mais recentemente, em 2006, foi publicado o Atlas Brasileiro de Energia Solar, produzido no

mbito do projeto SWERA Solar and Wind Energy Resource Assessment, sob coordenao do Instituto

Nacional de Pesquisas Espaciais INPE. Para estimativa do potencial de energia solar no Brasil, o Atlas

Brasileiro de Energia Solar pode ser considerada a referncia mais atual e completa.

Entre os principais produtos apresentados no Atlas esto mapas solarimtricos do pas, com resoluo

espacial de 10 km x 10 km, para o perodo de 1995 a 2005, apresentando:

radiao solar global horizontal mdia anual e sazonal;

radiao solar no plano inclinado mdia anual e sazonal;

radiao solar difusa mdia anual e sazonal;

variabilidade mdia anual e sazonal.

Um trabalho complementar (SWERA, 2008) apresenta ainda um mapa do Brasil com a irradiao direta

anual, podendo-se destacar que os maiores valores so observados no vale do rio So Francisco, na

Bahia e na divisa entre os estados de So Paulo, Paran e Mato Grosso do Sul.

De uma forma geral, a irradiao global relativamente bem distribuda pelas regies do pas. Mas, de

forma geral, todo o litoral leste, do Rio Grande do Sul ao recncavo baiano, rea mais densamente

povoada, apresenta os menores ndices de irradiao verificados no pas.

A regio Nordeste apresenta os maiores valores de irradiao solar global, com a maior mdia e a

menor variabilidade anual entre as regies geogrficas. Os valores mximos de irradiao solar no pas

so observados na regio central do estado da Bahia (6,5 kWh/m/dia), incluindo parcialmente o

noroeste de Minas Gerais. H, durante todo o ano, condies climticas que conferem um regime

estvel de baixa nebulosidade e alta incidncia de irradiao solar para essa regio semirida.

A regio Sul a que mostra os menores valores de irradiao global mdia no Brasil, notadamente na

costa norte do estado de Santa Catarina (4,25 kWh/m/dia), litoral do Paran e litoral sul de So Paulo.

Alm disso, apresenta tambm a maior variabilidade mdia anual. As caractersticas de clima temperado

e a influncia de massas de ar polares contribuem para o aumento da nebulosidade nessa regio,

principalmente durante os meses de inverno.

A irradiao mdia anual varia entre 1.200 e 2.400kWh/m2/ano, valores que so significativamente

superiores maioria dos pases europeus, cujas estatsticas indicam intervalos entre 900 e

1.250kWh/m2/ano na Alemanha, entre 900 e 1.650kWh/m2/ano na Frana e entre 1.200 e

1.850kWh/m2/ano na Espanha.

Como ordem de grandeza do potencial energtico solar pode-se estimar que o consumo do sistema

interligado SIN verificado em 2011 seria totalmente atendido com o recobrimento de uma rea de

2.400km2, pouco mais que a metade da rea do municpio de Salvador-BA, com painis fotovoltaicos

numa regio com insolao mdia da ordem de 1.400 kWh/m2/ano.



5. COMPETITIVIDADE DA GERAO FOTOVOLTAICA

Entre as duas tecnologias de converso da energia solar em energia eltrica descritas nas sees

precedentes, fotovoltaica e heliotrmica, a gerao fotovoltaica a que se encontra em estado de

desenvolvimento mais avanado, apresentando, em muitas situaes, condies econmicas que

podero permitir a atrao de investidores, sejam eles corporativos ou mesmo individuais.

Em vista disso, todo o desenvolvimento apresentado nesta nota tcnica a partir desta seo ir se referir

gerao fotovoltaica, considerando-se sua aplicao de forma distribuda, por meio de sistemas de

pequeno e mdio portes, com dimenso compatvel com a instalao em telhados, ou por sistemas de

gerao centralizada, de maior porte, instaladas no solo.

5.1 Referncias internacionais para o custo de investimento

O custo de investimento em sistemas fotovoltaicos pode ser decomposto em trs itens principais: os

painis fotovoltaicos, o inversor de linha e o Balance of the System - BoS, que engloba as estruturas

mecnicas de sustentao, equipamentos eltricos auxiliares, cabos e conexes e a engenharia

necessria para a adequao dos componentes do sistema, assim como custos gerais de instalao e

montagem.

Painis

Enquanto o preo do inversor e o custo de BoS tem se mantido relativamente estveis, os painis

solares vm apresentando constante reduo de preos (Figura 20), alcanando, em julho de 2011, o

valor de 1,2/Wp na Europa (EPIA).

Fig. 20. Preos de sistemas fotovoltaicos na Europa (painis)

Fonte: EPIA (2011)

Estimulada pela persistente sobreoferta de mdulos fotovoltaicos, ou pela crise econmica que vem

afetando particularmente os pases europeus, a reduo de preos de mdulos de silcio cristalino no

mercado spot (vendas no atacado) alcanou, entre janeiro e novembro de 2011, 42% na China e 31%

na Alemanha. Tambm a tecnologia de filme fino (TF) vem apresentando queda de preos, tendo

atingido 0,78/Wp (Figura 21).



Fig. 21. Evoluo de preos (no atacado) de painis fotovoltaicos em 2011

Fonte: pvXchange em www.solarserver.com

Os preos no varejo vm apresentando redues semelhantes, situando-se, em novembro de 2011, em

2,33/Wp na Europa e US$2,49/Wp nos Estados Unidos (valores mdios, exclusive impostos)16.

Inversores

A Figura 22 mostra o preo unitrio de inversores em funo da potncia nominal, expresso em US$/Wp.

Para potncias nominais superiores a 7.000Wp, o preo unitrio de inversores se estabiliza em cerca de

US$0,50/Wp, mas alcana cerca de US$1,55/Wp na faixa de 1.000Wp. Para potncia de 100kWp, o preo

unitrio de inversores de cerca de US$ 0,50/Wp, reduzindo-se a US$0,40/Wp para potencias de

300kWp e para US$0,30/Wp para potncias de 500kWp.

Fig. 22. Preo unitrio de inversores.

Fonte: pvXchange em www.solarserver.com

Vem despertando interesse o uso de microinversores diretamente acoplados aos painis solares, em

substituio do inversor de linha. Essa tecnologia tende a homogeneizar o custo da inverso em relao

potncia e a reduzir o custo de montagem das instalaes. Podem ser encontrados microinversores

com preos na faixa US$0,85 a US$0,98/Wp.

16

Solarbuzz Solar Market Research and Analysis, em www.solarbuzz.com, acesso em dez/2011.

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

1,40

1,60

0 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 7.000 8.000

Pre

o u

nit

rio

[U

S$/W

]

Potncia [W]

Preo unitrio de inversores

0,60

0,80

1,00

1,20

1,40

1,60

1,80

Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov

Euro

/WAle

Jap

Chi

TF*



Sistema completo

Graas principalmente ao declnio do preo dos painis, o preo do conjunto de gerao fotovoltaica

tem se reduzido acentuadamente. Atualmente, os painis solares respondem por cerca de 60% do custo

total dos sistemas fotovoltaicos, o inversor por cerca de 10% e o restante atribudo ao BoS. Estima-se

que em uma dcada os painis respondero por apenas 35-40% do total, enquanto que o BoS

responder por metade da inverso total. De acordo com a German Solar Industry Association BSW, o

preo de sistemas fotovoltaicos de at 100 kWp na Alemanha, instalados em telhados, reduziu-se, em

agosto de 2011, a 2,2/Wp, excludos impostos (Figura 23). Outras fontes17 sugerem preos praticados

na Alemanha ainda menores, de 1,60/Wp, ao final de setembro de 2011, para instalaes de grande

porte e 1,90/Wp para instalaes residenciais.

Fig. 23. Evoluo recente do preo de sistemas fotovoltaicos

Fonte: BSW-solar (2011).

A instalao em telhados vem sendo cada vez mais usada, principalmente na Alemanha, na Espanha, na

Itlia e nos Estados Unidos. Tipicamente, a potncia instalada nas edificaes da Europa de 3kWp no

setor residencial, 100kWp no setor comercial e 500kWp no setor industrial.

Para efeito da anlise da competitividade da gerao solar fotovoltaica importante destacar que o

preo dos sistemas depende fortemente da potncia da instalao. Estudo publicado pelo Lawrence

Berkeley National Laboratory18 mostra a diferenciao do custo unitrio de investimento observado nos

Estados Unidos em 2010 para ampla faixa de potncia (Figura 26). O mesmo estudo ressalta que, em

mdia, o custo de instalao para potncias entre 2 e 5kW so 64% mais elevados nos Estados Unidos

do que na Alemanha e atribui a diferena, entre outros fatores, maior capacidade de gerao j

instalada no pas europeu, s regras de conexo rede, aos custos de mo-de-obra e simplificao dos

procedimentos de aprovao das instalaes na Alemanha.

De acordo com a Solar Energy Industries Association SEIA19, o preo mdio de sistemas fotovoltaicos

no residenciais instalados nos Estados Unidos alcanou US$4,94/Wp no terceiro trimestre de 2011. Em

escala de MW (grande porte), o preo mdio reduziu-se a US$3,45/Wp, em setembro de 2011. O preo

mdio final turn key de sistemas residenciais alcanou US$6,24/Wp (entre 4,0 e 8,5 US$/Wp), cerca de

25% superior ao de sistemas de porte comercial e 80% superior ao das instalaes de grande porte

(Figura 25). Pesquisa de preos nos Estados Unidos realizada na web em outubro de 2011 confirma a

existncia de ganhos de escala tanto nos inversores quanto nos painis.

17

IHS ISUPPLY, em 06 de dezembro de 2011. 18

Tracking the Sun IV An historical summary of the installed cost of photovoltaics in the United States from 1998 to 2010, setembro de 2011. 19

US Solar Market Insight: 3nd

Quarter 2011 Executive Summary, em .



Fig. 24. Preos de sistemas fotovoltaicos por faixa de potncia (EUA, 2010)

Fonte: SEIA (2011).

Fig. 25. Preos de sistemas fotovoltaicos instalados (EUA)

Fonte: SEIA (2011).

Os racks de montagem dos painis solares so vendidos a preos da ordem de US$80 por painel, para

quantidades superiores a 20 painis. A Figura 26 mostra preos unitrios de kits completos,

compostos de painis solares, inversores, disjuntor AC, chaves seccionadoras DC e AC e racks de

montagem, destacando-se, na curva intermediria, o uso de painis com microinversores. A curva

superior mostra preos de kits que utilizam mdulos de marca japonesa tradicional (Kyocera) e a

inferior kits com painis Canadian Solar, de origem chinesa.



Fig. 26. Preo unitrio de sistemas completos (exceto montagem) Fonte: Elaborao prpria a partir de pesquisa em sites da web

O levantamento e compilao de preos de kits completos (painel e inversor), em sites de lojas

especializadas norte americanas, indica que para potncias tpicas de instalaes comerciais e

industriais, entre 50 kWp e 1.000 kWp, podem ser encontrados kits com preos unitrios mostrados na

Tabela 3.

Tabela 3. Preos de kits completos

Potncia Mnimo Mdio Mximo

(kWp) (US$/Wp)

50 2,17 2,32 2,61

75 2,11 2,21 2,33

100 2,07 2,16 2,29

250 1,95 2,04 2,17

500 1,83 1,92 2,04

1.000 1,81 1,90 2,02 Fonte: Elaborao Prpria a partir de pesquisa de ofertas em sites de lojas especializadas norte-americanas (Solar Electric Supply, DM Solar e outras).

Note-se que os valores anteriormente apresentados incluem os impostos regulares de comercializao

dos produtos e servios (I.V.A., imposto sobre valor agregado), que varia de pas para pas ou de regio

para regio. Nas referncias compiladas, a mdia de IVA foi avaliada entre 8 e 10% dos valores

pesquisados.

Por outro lado, os valores anteriores no incluem os custos de instalao e montagem, estimados da

ordem de 20% do custo total de invenstimento. Incluindo estes custos, obtem-se os valores

apresentados na Tabela 4, os quais foram adotados como referncia nesta anlise para o custo de

investimento em sistemas fotovoltaicos de converso de energia eltrica no mercado internacional.

Tabela 4.Custo de investimento em sistemas fotovoltaicos referncia internacional (US$/kWp)

Potncia Painis Inversores Instalao& Montagem

TOTAL

Residencial (4-6kWp) 2,23 0,57 0,70 3,50

Residencial (8-10kWp) 2,02 0,50 0,63 3,15

Comercial (100kWp) 1,74 0,42 0,54 2,70

Industrial (1.000kWp) 1,60 0,30 0,48 2,38 Nota: Preos com impostos nos seus mercados de origem. Fonte: Elaborao prpria a partir de pesquisa diretamente em sites de lojas especializadas norte-americanas (Solar Electric Supply, DM Solar e outras).

3,50

3,70

3,90

4,10

4,30

4,50

4,70

4,90

5,10

5,30

5,50

1.000 3.000 5.000 7.000 9.000 11.000 13.000

Pre

o u

nit

rio

[U

S$/W

]

Potncia [W]

Sistemas completos com kit de montagem

KY

Sc

CS



5.2 Estimativa do custo de investimento no Brasil

Para internalizao no Brasil dos custos descritos no item anterior, deve ser considerada a incidncia de

impostos (imposto de importao, IPI, quando for o caso, ICMS, PIS, COFINS, etc.), que nem sempre

ocorrem de forma homognea sobre todas as parcelas. A partir de informaes do Grupo Setorial

Fotovoltaico da Associao Brasileira da Indstria Eltrica e Eletrnica ABINEE, mostradas no quadro

abaixo (Figura 27), constata-se que esse sobrecusto estaria entre 30 e 35%, percentual que indicidiria

sobre os valores de referncia internacionais. De fato, para a instalao de 100kWp, o custo de

investimento seria de R$6,31/Wp, desconsiderados impostos, elevando-se para R$8,36/kWp ao ser

considerada a carga tributria, o que significa algo como 32,5% de elevao. Descontados, os impostos

nos locais de origem, tem-se que, em termos lquidos, a internalizao no Brasil dos custos de

investimento em sistema de gerao fotovoltaica importaria na elevao em cerca de 25% dos valores

atribudos como referncia internacional.

Fig. 27. Preo unitrio de sistemas completos (exceto montagem) Fonte: Grupo Setorial Fotovoltaico da Associao Brasileira da Indstria Eltrica e Eletrnica - ABINEE

Nessas condies, e considerando ainda a taxa de cmbio de US$1.00 = R$1,75, estabeleceu-se o quadro

referencial dos custos de investimento em sistemas de gerao fotovoltaica no Brasil utilizado nesta

anlise, conforme apresentado na Tabela 5.

Tabela 5. Custo de investimento em sistemas fotovoltaicos referncia no Brasil (R$/kWp) (1)

Potncia Painis (2) Inversores Instalao& Montagem

TOTAL

Residencial (4-6kWp) 4,88 1,25 1,53 7,66

Residencial (8-10kWp) 4,42 1,09 1,38 6,89

Comercial (100kWp) 3,81 0,92 1,18 5,91

Industrial (1.000kWp) 3,50 0,66 1,04 5,20

Notas: (1) calculado a partir de referncias internacionais (US$1.00 = R$1,75) da Tabela 4, com acrscimo de 25% de tributos nacionais.

(2) painis fixos, que no acompanham o movimento do Sol

Convm ressaltar que os preos baixos atualmente oferecidos nos Estados Unidos e na Europa refletem

a situao de um mercado amplo, competitivo, e com sobreoferta decorrente da recente crise

internacional. Neste caso, os preos internacionais verificados podem no refletir uma realidade de

custos; ainda, no se deve excluir a possibilidade de dumping decorrente da persistente sobreoferta

de mdulos. uma situao fundamentalmente diferente da realidade brasileira, em que a demanda



pela energia fotovoltaica incipiente. Isso poderia sugerir que o ndice de internalizao dos custos de

investimento no Brasil fosse maior do que os 25% considerados. Deve-se ter em conta, por outro lado, o

potencial de crescimento do mercado nacional, que tenderia a reduzir o referido efeito da escala dos

mercados e a tendncia robusta de reduo dos custos dos painis (e consequentemente do custo de

investimento) que pode compensar um custo de internalizao eventualmente subavaliado. Para efeito

dos clculos feitos e apresentados a seguir, os valores considerados no contemplam esta possibilidade.

5.3 Energia produzida: produtividade

A produtividade, expressa em Wh/Wp/ano, resulta em um fator de capacidade que parmetro bsico

para anlise da competitividade da gerao solar fotovoltaica. Depende do ndice de irradiao solar, o

que significa que diferente para as diversas regies do pas.

Para efeito dos clculos desenvolvidos nesta nota tcnica utilizou-se como referncia o mapa de

irradiao global para o plano inclinado mostrado na Figura 28, elaborado a partir do Atlas Brasileiro de

Energia Solar (2006) e no qual so identificados por cores oito diferentes nveis de irradiao.

A produtividade da gerao solar fotovoltaica em cada nvel foi calculada por meio do modelo

computacional PVWATTS, do National Renewable Energy Laboratory NREL, entidade subordinada ao

Departamento de Energia dos Estados Unidos (US DoE), como mdia da produtividade em cidades

situadas em cada nvel de irradiao. Cabe destacar que as faixas de irradiao solar apresentadas nessa

figura resultam da composio de valores heterogneos desse parmetro, dentro das faixas (amplas) de

territrio apresentado. Dito de outra forma: dentro de cada rea existiro localidades com valores

maiores e menores que a mdia apresentada para uma dada regio do pas. Assim, os resultados

quantitativos mostrados nesta nota tcnica para a gerao distribuda podem ser aceitos como mdia,

mas necessariamente no so aplicveis a locais especficos e a situaes particulares.

Fig. 28. Irradiao solar do Brasil para o plano inclinado

Fonte: Adaptado do Atlas Brasileiro de Energia Solar 2006



De acordo com o mapa considerado, as reas de maior irradiao solar so as reas 5 a 8, nas quais a

produtividade mdia varia entre 1.260 e 1.420Wh/Wp/ano, o que significa um fator de capacidade

mdio entre 14,4 e 16,2%, conforme indicado na Tabela 6.

Tabela 6. Produtividade mdia especfica da gerao fotovoltaica

em reas selecionadas do territrio brasileiro

rea Produtividade

mdia (Wh/Wp/ano)

Fator de capacidade mdio (1)

# 5 1.260 14,4%

# 6 1.320 15,1%

# 7 1.370 15,6%

# 8 1.420 16,2%

(1) Tomando como referncia 8.760 horas por ano

No clculo dos valores de fator de capacidade acima foi considerado uma Performance Ratio (PR) igual a

75%20 e admitiu-se inclinao (posio angular dos painis em relao trajetria do Sol ao longo do

ano) fixa e igual latitude do local, o que corresponde posio de mxima produo de energia ao

longo do tempo para o painel fixo.

Para as estimativas desta nota tcnica, considerou-se para projetos de gerao distribuda de pequeno e

mdio portes, com dimenso compatvel com a instalao em telhados, a produtividade associada

rea 6, ou seja, 1.320Wh/Wp/ano (fator de capacidade de 15,1%).

Para instalaes centralizadas de maior porte, instaladas no solo, para as quais possvel selecionar

locais mais favorveis de irradiao solar, adotou-se um valor superior de produtividade mdia,

correspondente a um fator de capacidade de 18,0%, conforme tratado no item 5.5.

5.4 Anlise da competitividade da gerao distribuda

A competitividade da gerao fotovoltaica distribuda foi analisada com base na estimativa do custo

equivalente ou nivelado da gerao, expresso em R$/MWh, o qual foi comparado com os valores da

tarifa paga pelo consumidor concessionria.

No caso das aplicaes residenciais e comerciais, tipicamente referidas baixa tenso e fisicamente

distribudas na rede, o custo nivelado corresponde, em princpio, ao valor mnimo da tarifa de

fornecimento de energia que o consumidor deve enxergar para considerar vivel, em termos

econmicos, seu investimento na gerao fotovoltaica. Entende-se por tarifa, nesses casos, o valor final

pago pelo consumidor, isto , includos os impostos que incidem sobre a tarifa bsica homologada pela

ANEEL.

20

Engloba perdas hmicas nos inversores, tipicamente entre 4,0% e 6%, circuitos eltricos e diodos de bloqueio, de 2% a 5%, perdas nos painis por sujeira e poluio, de 2% a 4%, indisponibilidade e mismatch, entre 1 e 3%, e perdas por sombreamento.



Conforme metodologia sugerida pela EPIA21, para a determinao do custo nivelado foram calculados os

fluxos de entrada e sada de caixa correspondentes s receitas e despesas de investimento e

operacionais durante a vida til da instalao. Nesse clculo, as receitas foram computadas valorando a

energia produzida pelo custo nivelado de gerao. Tal custo corresponde ao valor que torna nulo o valor

presente do fluxo de caixa lquido.

Principais parmetros

Foram considerados os seguintes principais parmetros de clculo:

Parmetros econmicos:

Taxa de desconto: 6% ao ano (taxa real, isto , descontada a inflao; para uma inflao anual

de 4,5%, por exemplo, a taxa nominal de desconto seria de 10,8% ao ano)

Vida til das instalaes : 20 anos (exceto inversores: 10 anos)

Despesas operacionais:

Custo anual de operao e manuteno: 1% do custo de investimento

Parmetros tcnicos:

Prazo de maturao do investimento (construo): 3 meses

Perda de eficincia dos painis: 0,65% ao ano, com correspondente decrscimo da energia

produzida

Fator de capacidade: 15,1%

Resultados

Salienta-se que os resultados inicialmente apurados, a seguir apresentados, refletem um clculo sob o

ponto de vista estritamente econmico, isto , no esto considerados efeitos de alavancagem

resultante de financiamentos ou de quaisquer outras medidas de incentivo, de natureza fiscal ou

tributria, que eventualmente possam ser estabelecidas e que, por certo, afetariam o fluxo de caixa.

Esses aspectos so considerados mais adiante neste documento.

Nestas condies, os resultados iniciais foram os seguintes:

Tabela 7. Competitividade da gerao fotovoltaica custo nivelado da gerao (R$/kWh)

Aplicao Potncia

(kWp)

Investimento inicial

(R$ mil)

Custo nivelado de gerao (R$/MWh)

Residencial 5 38 602

10 69 541

Comercial 100 591 463

Industrial 1.000 5.185 402

Fonte: Elaborao prpria.

21

Solar Photovoltaics Competing in the Energy Sector - On the Road to Competitiveness, EPIA, setembro de

2011.



Tarifas das concessionrias

Conforme assinalado, para efeito de avaliar a competitividade da gerao fotovoltaica, o custo nivelado

dessa gerao deve ser comparado com a tarifa final paga pelo consumidor, isto , a tarifa em que esto

includos, a partir de determinao legal, os pagamentos compulsrios devidos ao poder pblico.

No fornecimento de energia eltrica esto inclusos na tarifa tributos federais (PIS/COFINS) e estadual

(ICMS). Alm desses tributos, a conta de energia eltrica utilizada, em alguns casos, para arrecadao

da contribuio de iluminao pblica (quando prevista em lei) para as prefeituras que efetuam essa

cobrana e mantm convnio com a concessionria de distribuio. Em geral essa contribuio funo

do consumo do consumidor, o que poderia influir na sua percepo quanto competitividade da

gerao fotovoltaica, sobretudo se for considerada uma operao do tipo net metering entre

consumidor e concessionria. Contudo, por simplificao, esse aspecto foi desconsiderado na presente

anlise.

A alquota mdia dos tributos federais incidentes no fornecimento de energia eltrica (PIS/COFINS) est

entre 5 e 7%, sendo que o valor efetivamente pago possa apresentar variao mensal, de acordo com a

apurao22. Tomou-se como referncia o valor de 6%. J a alquota do tributo estadual (ICMS) , em

geral, funo do consumo. Na faixa de consumo em que se admite haver maior suscetibilidade e

disposio a investir na gerao fotovoltaica, consumo mensal igual ou superior a 500 kWh, a alquota

varia majoritariamente entre 25 e 30%, conforme o estado.

Para o setor residencial, a partir de dados de alquotas extrados do stio da ABRADEE23 ponderadas pelo

consumo de energia eltrica, apurado pela EPE, chegou-se a uma alquota mdia de ICMS da ordem de

25%. Para os setores comercial e industrial considerou-se uma alquota mdia de ICMS igual a 21%.

A tabela a seguir sintetiza os valores mdios regionais das tarifas obtidos, incluindo PIS/COFINS e ICMS,

possibilitando uma viso geral dos nveis tarifrios nos setores residencial, comercial e industrial.

Tabela 8. Tarifas homologada na ANEEL Valores mdios regionais em 2011(R$/MWh)

Setor

Mnimo Mximo Mdia

Residencial

444 464 457

Comercial 387 443 406

Industrial 318 432 336

Nota: Valores extrados de ANEEL (mdias por regio; menor e maior valor regional), incluindo PIS COFINS=6% e ICMS= 25% para o setor residencial e 21% para os setores comercial e industrial.

Fonte: Elaborao prpria a partir de ANEEL.Consulta em 07/05/2012

Ressalta-se que, por se tratar de valores mdios, a utilizao dos valores acima para a avaliao da

competitividade da fonte fotovoltaica, por comparao com os valores de custo nivelado de gerao

anteriormente referido, nem sempre aplicvel. No caso do setor residencial, por exemplo, foram

tambm considerados os valores individualizados das diversas concessionrias, conforme segue.

Aplicao residencial

A anlise das tarifas das distribuidoras consideradas individualmente (valores mdios do setor

residencial, incluindo tributos, para faixa de consumo de 500 kWh/ms), conforme apurado no site da

ANEEL24, mostra que a tarifa final das 63 concessionrias de distribuio podem variar entre

22

A alquota nominal no sistema atual (no cumulativo) de 1,65% para o PIS e 7,6% para o COFINS. O valor devido desses tributos apurado pela diferena entre a aplicao dessas alquotas sobre o faturamento bruto e a aplicao sobre os custos e despesas. O valor efetivamente pago varia, portanto, de empresa para empresa. 23

http://www.abradee01.org/download/aliquota/ICMS_Aliquotas_Estados_Jan-2008.xls, consulta em 05/04/2012. 24

http://www.aneel.gov.br, consulta em 23/02/2012.



R$240/MWh e R$709/MWh. No incio de 2011, 10 concessionrias tinham tarifas homologadas

superiores ao custo nivelado de gerao calculado para aplicaes de 5kWp (R$603/MWh), entre elas

Energisa Minas Gerais (Minas Gerais), Cemar (Maranho), Cepisa (Piau), Ampla (Rio de Janeiro) e Cemig

(Minas Gerais). Acima do custo nivelado de gerao calculado para aplicaes de 10kWp (R$541/MWh)

somam-se a essas mais 18 concessionrias (totalizando 28 empresas), destacando-se Coelba (Bahia) e

Coelce (Cear). Muito prximo deste valor esto as tarifas residenciais homologadas para a Elektro (So

Paulo), Light (Rio de Janeiro) e Celpa (Par).

Esta avaliao indica que se, por um lado, no se pode afirmar que a gerao fotovoltaica

competitiva em qualquer condio para a aplicao residencial, por outro, percebe-se que j existem

situaes objetivas em que esta competitividade se apresenta de forma clara. Alm disso, deve-se

considerar que os clculos aqui apresentados se referem a situaes tpicas no que tange produo de

energia (fator de capacidade). Isto quer dizer que possvel encontrar arranjos melhores, ou seja, stios

mais favorveis, em que a produtividade pode ser superior quela aqui considerada. Por fim, conforme

j citado, ressalta-se que os resultados at aqui apresentados se referem a uma avaliao estritamente

econmica, ou seja, ser possvel tambm encontrar arranjos financeiros (condies de financiamento)

e tributrios (incentivos fiscais) que poderiam ampliar a faixa de competitividade da gerao

fotovoltaica na aplicao residencial. Este aspecto comentado no item 6.2.

Aplicao comercial

A anlise da competitividade da gerao fotovoltaica na aplicao comercial acompanha o

desenvolvimento feito para o caso anterior. Deve-se considerar, contudo, que a tarifa comercial , em

geral, nominalmente mais baixa. De acordo com a ANEEL25, a tarifa mdia comercial correspondia a 89%

da tarifa mdia residencial em 2011. Por outro lado, o custo mdio da gerao fotovoltaica estimado

nesta nota tcnica , na aplicao comercial, 86% do custo calculado para a aplicao residencial. Ou

seja, se por um lado, a tarifa de fornecimento comercial , em geral, mais baixa do que a residencial, o

custo mdio da gerao fotovoltaica na aplicao comercial tende a ser relativamente mais reduzido,

o que significa que permanecem vlidas para esse caso as concluses indicadas no caso da aplicao

residencial quanto competitividade da fonte fotovoltaica distribuda.

Aplicao industrial

No caso industrial, algumas consideraes merecem ser feitas. De um lado, o maior porte das

instalaes de gerao fotovoltaica industrial tende a acarretar valores relativamente menores do custo

nivelado de gerao quando comparados com os casos residencial e comercial. Por outro, h, grande

diversidade de situaes tarifrias na indstria e, por consequncia, no possvel se antecipar

concluses com base na simples comparao de valores mdios. Com efeito, a tarifa horossazonal que

se aplica a esses consumidores e a significativa diferenciao das tarifas nominais em cada classe de

tenso permite grande nmero de situaes que podem influir decisivamente na anlise da

competitividade da gerao fotovoltaica. Tal anlise no foi efetuada no mbito deste documento.

Ressalta-se ainda que, no caso da autoproduo industrial, h que se analisar a possibilidade de arranjos

envolvendo plantas fotovoltaicas de maior porte instaladas no solo, em locais afastados do ponto de

consumo, porm pr-selecionados com condies mais favorveis de irradiao solar, tendo-se, em

decorrncia, maior fator de capacidade e um menor custo nivelado de gerao e, portanto, com maior

competitividade face tarifa de consumo.

5.5 Anlise da competitividade da gerao centralizada

25

http:

Documents

NT EnergiaSolar 2012