Por que os painéis solares híbridos são o futuro da energia limpa

A maioria dos painéis fotovoltaicos (FV) é feita de silício, material abundante, e gera apenas eletricidade. Contudo, sua eficiência é afetada por temperaturas elevadas, que vêm aumentando com as mudanças climáticas.

No Brasil, um país tropical, ondas de calor crescentes tornam essa questão ainda mais relevante. Para mitigar o problema, painéis híbridos, que combinam geração de eletricidade e aquecimento de água, surgem como uma solução inovadora. Esses sistemas utilizam uma placa térmica sob o painel FV para resfriá-lo, aumentando sua eficiência, prolongando sua vida útil e otimizando o uso do espaço disponível no telhado.

Além disso, os painéis híbridos produzem eletricidade e água quente simultaneamente, ideais para chuveiros, pias e outras aplicações. Eles ocupam metade da área necessária em comparação aos sistemas convencionais separados e têm maior durabilidade, já que o aquecedor solar não fica exposto diretamente ao sol.

A radiação solar, gratuita e universal, é um recurso com enorme potencial de expansão. Toda a radiação que atinge a Terra em apenas 90 minutos poderia suprir a demanda mundial por energia durante um ano inteiro.

Neste ano, em pleno inverno, o Brasil registrou altas temperaturas, superiores a 30ºC, em grande parte das regiões Sudeste, Centro-Oeste, Nordeste e Norte. E em meados de outubro, com o avanço das frentes frias e o retorno das chuvas nas regiões Sudeste e Centro Oeste, as temperaturas baixaram nestas regiões, provocando uma maior necessidade por água quente. Neste contexto, ocupando menores áreas nos telhados, os painéis solares híbridos podem contribuir tanto para melhorar o rendimento dos painéis FV em dias muito quentes, quanto para produzir água aquecida nos dias frios.

Com a aceleração do aquecimento global em anos recentes, provocando intensas ondas de calor, aumentou a urgência da substituição dos combustíveis fósseis (ainda responsáveis por 80% da energia mundial e quase 50% no Brasil), por energias renováveis. Principalmente para gerar eletricidade sem a produção de GEE, e também para reduzir a poluição em áreas urbanas.

Uma das energias renováveis mais difundidas e acessíveis no mercado atualmente é a solar FV. E uma grande vantagem desta fonte, principalmente com o advento das ondas de calor, é de estarem disponíveis justamente na maior parte das horas em que há necessidade de se ligar os aparelhos de ar condicionado. Nas residências onde há painéis híbridos, além da disponibilidade de eletricidade, pode-se dispor de água quente de origem solar para diversas finalidades. Na maioria das residências, ainda se usa chuveiros elétricos, que consomem muita energia, ou aquecedores a gás, que produzem GEE. Os aquecedores de água solar substituem ambos, com vantagens como menor pegada ecológica e economia.

A imensa potência instalada na usina hidrelétrica de Itaipu, por exemplo, é de aproximadamente 14 GW. Atualmente já há no mundo uma potência instalada total de energia solar FV superior a 1.000 GW (equivalente a mais de 71 "Itaipus"). Cabe destacar que, na geração solar FV, não há necessidade de reservatórios, que alagam imensas áreas de terra. Sendo que cerca de 97% dos SFV nos dias de hoje são conectados à rede ("on grid").

Os painéis fotovoltaicos comerciais de silício alcançam, em média, 20% de eficiência, podendo superar esse índice em alguns casos. Dependendo das condições climáticas de cada região, eles geram diariamente entre 0,5 e 1,0 kWh de energia por metro quadrado, sem emissão de gases de efeito estufa.

Como os SFV geram plenamente apenas durante cerca de 6 horas por dia, uma forma de atenuar esta limitação é construir uma linha de corrente contínua de ultra-alta tensão (UHVDC, de "Ultra High Voltage Direct Current" em inglês) no sentido do leste para o oeste. Iniciando em João Pessoa, na Paraíba, e terminando em Rio Branco, no Acre. E, como a diferença de fuso horário entre estas duas cidades é superior a 2 horas, em vez de se ter disponibilidade de eletricidade limpa por aproximadamente 6 horas, diariamente, passaríamos a uma oferta de energia por mais de 8 horas. Um ganho de cerca de 33% no período de disponibilidade energética, o que contribuiria com uma maior estabilidade do SIN (Sistema Interligado Nacional).

*Flaminio Levy Neto, engenheiro mecânico e mestre em Engenharia pelo ITA (Instituto Tecnológico de Aeronáutica). Ph.D. em engenharia, lecionou no ITA e na UnB (Universidade de Brasília), e já publicou três livros. Foi consultor ad hoc da CAPES e do CNPq. Atualmente atua como ad hoc na FACEPE.