Solar on the Waves: Superando Limitações de Espaço com Painéis Flutuantes

Os painéis solares flutuantes estão ganhando popularidade como uma solução inovadora para o desafio de espaço limitado para a instalação de painéis solares tradicionais

lago do parque Ibirapuera

Com o preço da energia solar tendo abaixado cerca de 85% durante a década de 2010, a questão já não é se é economicamente viável implantar a tecnologia em grande escala. Agora é: Onde podemos colocar painéis solares?

Nos últimos 20 anos, os custos do equipamento solar fotovoltaico diminuíram significativamente devido aos avanços tecnológicos, ao aumento da capacidade de fabricação e também devido à crescente demanda do mercado por energia renovável. Os preços dos painéis solares sofreram uma redução nas últimas duas décadas. No início dos anos 2000, o custo médio por watt de painéis solares era de cerca de US$ 4 a US$ 5. Em 2021, este custo havia caído para aproximadamente US$ 0,20 a US$ 0,50 por watt, dependendo do fabricante e do tipo de painel. Isto representa uma redução de preço de mais de 90% em apenas 20 anos.

Os inversores, dispositivos que convertem a corrente contínua (CC) produzida pelos painéis solares em corrente alternada (CA) utilizada pela rede elétrica, na rede ou no grid, também se tornaram mais acessíveis. Os preços dos inversores caíram aproximadamente 60% desde o início dos anos 2000. Os componentes BOS incluem hardware de montagem, fiação e outros equipamentos necessários para uma instalação solar completa foram reduzidos em cerca de 30% a 50% ao longo dos últimos 20 anos.

É importante observar que estas tendências de custos são históricas, e as futuras reduções de preços não estão garantidas. Entretanto, a pressão global por energia renovável e os contínuos avanços tecnológicos sugerem que os custos da energia solar provavelmente continuarão a diminuir com o tempo, tornando a energia solar ainda mais acessível.

Um dos maiores problemas para a geração de energia solar é o espaço. Precisa de espaço para as placas solares captarem o sol. Como apenas espaço não é condição suficiente, as placas devem estar ou perto de grandes centros urbanos, evitando a perda de energia na transmissão da eletricidade ou próximo a lugares onde essa infraestrutura de transmissão já exista. Pode-se colocá-los no espaço vazio à volta dos aeroportos ou sobre os estacionamentos, ou nos telhados dos prédios.

Uma ideia que surgiu foi colocar as placas sobre boias em reservatórios. Os sistemas fotovoltaicos flutuantes e, como é comum em ideias novas se criou até uma palavra para representar esse sistema os floatovoltaics. Esse sistema pode ser um complemento à energia hidroelétrica já gerada por um reservatório e poupar água, pois a presença da boia faz sobra e sobre a água e reduz a evaporação.

Um estudo, publicado na Nature Sustainability, calculou que cobrindo 30% da superfície dos 115.000 reservatórios no mundo isso poderia gerar 9.434 terawatts-hora de energia por ano. Isto é mais do dobro da energia que todo os Estados Unidos geram anualmente, e o suficiente para alimentar mais de 6.200 cidades.

Estas plataformas com as placas solares em cima fariam sombra na água que de outra forma estaria exposta a luz solar. O estudo concluiu que todos os painéis flutuantes poupariam água suficiente para abastecer 300 milhões de pessoas por ano.

Uma das grandes vantagens desse sistema é que já dispõem da infraestrutura, o sistema de transmissão de eletricidade já está instalado e funcionando, pois, a hidrelétrica transmite sua energia assim.

Um beneficio colateral desse sistema seria o de impedir a passagem de sol para a água. Isso e importante em pelo menos um caso. A água captada para abastecer a cidade de Los Angeles tem parte dela proveniente do mar, essa água contem o íon brometo que inofensivo para nós. Essa água passa pelo processo de filtragem e vai parar no reservatório para ser distribuída. No reservatório o brometo junto com o cloro da esterilização e sol vira bromato (Br - + O3 > BrO) que é cancerígeno. O que foi feito lá para impedir a formação do bromato foi despejar milhões de bolas de plástico pretas que impedem a passagem da luz solar para a água. A instalação de placas flutuantes ajudaria nesse bloqueio e ainda produziria eletricidade.

Uma outra vantagem dos painéis solares flutuantes seria reduzir a evaporação da água ao sombrear a superfície da água, ajudando a conservar a água em áreas com escassos recursos hídricos. Isto é especialmente importante para os reservatórios que fornecem água potável ou apoio à irrigação para a agricultura.

Ao sombrear a superfície da água, os painéis solares flutuantes podem limitar o crescimento de florescimento de algas. O crescimento excessivo de algas pode levar a uma diminuição da qualidade da água, perturbar os ecossistemas aquáticos e afetar negativamente a saúde de seres humanos e dos animais.

O efeito de resfriamento natural da água ajuda a manter a temperatura dos painéis solares, evitando o superaquecimento e aumentando sua eficiência. Painéis solares mais frios podem gerar mais eletricidade em comparação com aqueles instalados em terra, onde a temperatura pode ser muito mais alta.

Em alguns casos, sistemas solares flutuantes podem ser combinados com usinas hidrelétricas, compartilhando a mesma infraestrutura elétrica, o que pode levar a uma geração mais eficiente de energia e economia de custos.

Entretanto, apesar dos benefícios potenciais, como o aumento da produção de energia e a redução da evaporação da água nos reservatórios, também há preocupações válidas sobre o impacto ambiental e a viabilidade econômica da implementação deste sistema. Algumas das objeções incluem a potencial perturbação dos ecossistemas aquáticos, os desafios de manutenção da instalação e reparo de painéis solares na água, e os custos iniciais da implementação deste sistema.

Apesar destas preocupações, os painéis solares flutuantes se apresentam como uma opção promissora para expandir o uso da energia solar e enfrentar as mudanças climáticas através da redução das emissões de gases de efeito estufa em substituição a energia elétrica gerada por termoelétricas. Além disso, este sistema pode fornecer uma solução para regiões com disponibilidade limitada de terras para a instalação de painéis solares tradicionais, tornando-a uma solução inovadora e potencialmente significativa para os desafios energéticos do futuro.