Os Painéis Solares Flutuantes são um Caminho Viável para a Descarbonização?

Descarbonização – como o nome sugere – aponta para a remoção ou redução da emissão de dióxido de carbono na atmosfera. O objetivo, em termos gerais, é mudar para o uso de fontes de energia de baixo carbono. 

Até agora, todos sabemos por que devemos reduzir ou remover o dióxido de carbono da atmosfera. Quase uma década atrás, o mundo havia alcançado o Acordo de Paris, que defendia limitar o aquecimento global a bem abaixo de 2 graus centígrados acima dos níveis pré‑industriais e empreender iniciativas sérias para limitá-lo a 1,5 grau centígrado, buscando a neutralidade de carbono líquida, entre outras coisas, até 2050. 

Descarbonização é uma tarefa tão necessária e urgente para o futuro do mundo que governos, empresas e comunidades sociais em geral estão empenhados em encontrar maneiras de acelerá‑la. Contudo, isso requer sistemas energéticos radicalmente diferentes, sustentados por fontes de energia alternativas baseadas em eletricidade verde e moléculas verdes. Um novo estudo de pesquisa introduziu a possibilidade de aproveitar painéis solares flutuantes como caminho para a descarbonização. Mas esses painéis são viáveis? Vamos analisar. 

Potencial Global para a Implantação de Matrizes Solares Flutuantes de Baixo Carbono

Uma equipe de pesquisadores das Universidades de Bangor e Lancaster e do UK Centre for Ecology and Hydrology realizou um esforço para calcular a quantidade de energia que poderia ser gerada e fornecida ao implantar matrizes solares flutuantes. Especificamente, os pesquisadores calcularam a produção elétrica diária para fotovoltaicos flutuantes em cerca de 68.000 lagos e reservatórios ao redor do mundo. 

Para ser considerado o mais adequado para a instalação de tecnologia solar, um local deve estar a no máximo 10 km de um centro populacional e não estar situado em área protegida. Além disso, lagos e reservatórios não devem permanecer secos ou congelados por mais de seis meses por ano. Apenas 10% da área superficial desses lagos e reservatórios foi considerada para o cálculo.

Sujeito a todas essas considerações e dependente dos fatores de altitude, latitude e estação, a geração anual potencial de eletricidade a partir de FPV nesses lagos foi de 1302 terawatts‑hora (TWh), cerca de quatro vezes a demanda anual total de eletricidade do Reino Unido.

Os resultados levaram os pesquisadores a aprofundar a investigação e examinar as possibilidades globais desse método. País a país, cinco nações poderiam suprir toda a sua necessidade de eletricidade a partir de FPV. Essas cinco incluíam Papua‑Nova Guiné, Etiópia e Ruanda. Países como Bolívia e Tonga, por outro lado, poderiam atender até 87% e 92% de suas demandas por esse meio. 

Vários outros países, da África, do Caribe, da América do Sul e da Ásia Central, poderiam suprir entre 40% e 70% da demanda anual de eletricidade ao implantar FPVs. Mesmo países desenvolvidos como Finlândia e Dinamarca poderiam obter 17% e 7% de sua demanda anual, respectivamente, dessas fontes. 

Os FPVs também poderiam reduzir a escassez de água ao gerar eletricidade descarbonizada. Como? No próximo segmento, examinaremos brevemente a solução.

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Como os FPVs podem Reduzir a Escassez de Água

Falando de forma direta, os FPVs podem reduzir a escassez de água mitigando a perda de água por evaporação. Numerosos estudos científicos corroboram a afirmação de que os sistemas FPV podem ser uma das estratégias mais eficientes para mitigar a escassez de água ao reduzir a perda evaporativa de água de reservatórios e lagos globais. A forma como os FPVs ajudam a reduzir a perda evaporativa de água é dupla. 

Primeiramente, os FPVs oferecem sombras e reduzem a temperatura da superfície da água. Essa sombreamento ajuda a suprimir o gradiente de pressão de vapor na interface ar‑água, que é um dos principais impulsionadores dos fluxos de calor latente e da evaporação. 

Além dos efeitos de sombreamento, os FPVs também funcionam como barreiras ao vento. As velocidades do vento correlacionam‑se diretamente com as taxas de evaporação, e a redução do vento serve como fator mitigador. Ao falar sobre os benefícios do FPV, o Dr. Lastyn Woolway, autor principal do artigo da Universidade de Bangor, disse o seguinte:

“Mesmo com os critérios que estabelecemos para criar um cenário realista de implantação de FPV, há benefícios em todo o espectro, principalmente em países de baixa renda com altos níveis de insolação, mas também em países do norte da Europa. Os critérios que escolhemos basearam‑se em exclusões óbvias, como lagos em áreas protegidas, mas também no que poderia reduzir o custo e os riscos da implantação.”

É um caminho viável para a descarbonização que traz benefícios adicionais. No entanto, muitas outras estratégias podem ajudar grandes setores industriais — frequentemente associados ao uso de combustíveis fósseis e geração de carbono — a se descarbonizarem efetivamente. Nos próximos segmentos, discutiremos alguns desses setores e examinaremos suas possíveis vias de descarbonização.

Químicos

O uso de análise preditiva, visualização avançada e ferramentas de gerenciamento de energia impulsionadas por IA pode ajudar a indústria química a melhorar sua eficiência de recursos e energia. Ela pode usar cada vez mais resíduos sustentáveis ou matérias‑primas de base biológica, como gorduras vegetais ou animais, açúcar, lignina, hemicelulose, amido, milho ou açúcar. Outra rota potencial para essa indústria contribuir positivamente para metas de descarbonização poderia ser evitar a produção de materiais virgens como polímeros, borrachas, baterias, materiais de embalagem, solventes, fluidos de transferência de calor e lubrificantes.

Petróleo e Gás

As empresas de petróleo e gás precisam tomar medidas drásticas para se descarbonizarem com sucesso. Algumas empresas já construíram suas capacidades de energia renovável, enquanto outras estão adquirindo companhias em setores auxiliares, como instaladores solares ou estações de carregamento de veículos elétricos (EV), para expandir seu portfólio de ofertas de baixa a nenhuma emissão.

Além disso, há a opção de transformar dióxido de carbono em matéria‑prima. Usar dióxido de carbono como matéria‑prima pode potencialmente criar mercados no valor de bilhões de dólares. Por exemplo, empresas como C2CNT utilizam eletrólise fundida para converter dióxido de carbono diretamente em nanotubos de carbono, que são mais fortes que o aço e altamente condutores.

Serviços de Energia e Renováveis

Este setor tem lidado proativamente com a descarbonização há muito tempo. No entanto, há espaço para melhorias. Os atores da indústria precisam defender um ambiente regulatório mais favorável, simplificado e eficaz. 

Para tornar suas operações contínuas, bem coordenadas e otimizadas, as empresas devem transitar oportunamente para ferramentas digitais que possibilitem uma estrutura organizacional enxuta. Também há uma necessidade maior de descobrir novas estratégias de crescimento. 

Mineração e Metal

No setor de mineração, as empresas estão investindo em esforços de energia renovável para compensar suas emissões. Por exemplo, a BHP assinou um acordo para desenvolver novos parques solares e eólicos no estado de Queensland, Austrália, permitindo que operem sua mineração de carvão na região com energia solar e reduzam suas emissões indiretas no país em 20% ao longo de cinco anos. As empresas de mineração, até agora, estão bem posicionadas para manter suas emissões operacionais sob controle. Contudo, são as emissões da cadeia de valor que precisam ser mais monitoradas e proativas. 

Enquanto os segmentos industriais e os governos avaliam consistentemente seu impacto ambiental, especialmente ao deixar pegadas de carbono, empresas individuais estão desenvolvendo soluções inovadoras. Nos próximos segmentos, analisaremos algumas dessas empresas. 

#1. Ciel & Terre International

Fundada em 2006 como especialista em integração de sistemas fotovoltaicos, Ciel & Terre International tem desenvolvido grandes usinas de PV flutuante desde 2011. A empresa instalou PVs flutuantes ao redor do mundo, incluindo Ondani Ike, Japão, Changbin 3 e 4, Taiwan, Tata Steel (TATASTEEL.BO ) Jamshedpur, Índia, Montpezat, França, Canoe Brook, EUA, e muitas outras. 

A empresa possui mais de dez anos de experiência em testes e campo e mais de 30 anos de produção de energia solar flutuante com suas usinas. Seu trabalho abrange 280 projetos solares flutuantes em todo o mundo. 

Embora não abordemos todo o escopo da empresa em detalhes, analisaremos um de seus produtos emblemáticos, o Hydrelio Air Optim. Um sistema solar flutuante flexível, este produto é a evolução do sistema original da empresa, Hydrelio Classic, a primeira solução patenteada e industrializada de energia solar flutuante que surgiu globalmente em 2010. A solução pode resistir a condições de vento forte de até 210 km/h ou 130 milhas por hora, equivalente a uma pressão dinâmica de 1625 pascal. Sua tecnologia estabilizada por UV tem durabilidade de até 30 anos. Ela pode adaptar‑se eficientemente a condições costeiras e próximas à costa de até 1 metro, dependendo do comprimento de onda. O produto é construído com os melhores materiais para garantir resistência à corrosão e compatibilidade com água potável. 

Ciel & Terre também possui uma subsidiária chamada Floating Solar UK. Ela tem como objetivo fornecer o sistema Hydrelio no Reino Unido. Até o momento, segundo números publicados pela própria empresa, Ciel & Terre ajudou a evitar quase 740.000 toneladas de dióxido de carbono.

#2. Kyocera Global

Outra empresa que tem realizado um trabalho excepcional rumo à construção de uma sociedade descarbonizada é Kyocera Global. Uma de suas soluções inovadoras e pioneiras inclui os painéis solares FIT que funcionários da Kyocera instalaram em seus telhados residenciais. A energia excedente gerada por esses painéis, juntamente com a gerada pelos parques solares Kyocera não‑FIT e JEPX+ de propriedade da Kyocera, é inserida na plataforma Digital Grid P2P, que então alimenta a instalação Kyocera Yokohama Nakayama como eletricidade não fóssil. 

A Kyocera tem sido um ator testado na construção de soluções de painéis solares flutuantes. Em 2018, iniciou a maior usina solar flutuante do Japão, de 13,7 MW. Construída sobre a superfície de um reservatório administrado pelo Departamento de Obras‑Hídricas da Prefeitura de Chiba para uso industrial, esta usina possui uma área de superfície de 180.000 m² (mais de 44 acres). 

50.904 módulos solares Kyocera foram instalados para gerar aproximadamente 16.170 megawatt‑hora (MWh) por ano, o que poderia abastecer cerca de 5.000 residências típicas. A energia foi vendida à TEPCO Energy Partner, Incorporated. O projeto foi originalmente iniciado pela Agência de Empresas Públicas da Prefeitura de Chiba, que buscava empresas para ajudar a reduzir seu impacto ambiental.

Quando essa usina entrou em operação, a instalação Kyocera Solar TCL já havia construído mais de 60 usinas solares em todo o Japão e desenvolvido sete usinas solares flutuantes usando represas e reservatórios de água doce do Japão em vez de terras agrícolas. 

De acordo com os dados mais recentes disponíveis, a receita de vendas da Kyocera Global foi de 1.492.672 milhões de ienes nos nove meses encerrados em 31 de dezembro de 2023. 

Painéis Solares Flutuantes e o Futuro da Descarbonização

De acordo com um relatório publicado pelo Banco Mundial que examinou a viabilidade de construir usinas de energia solar flutuante na Índia, existem certas barreiras à implementação em larga escala. Essas barreiras também se aplicam a um cenário global. Gerar energia solar a partir de painéis flutuantes pode ser mais caro do que instalações em solo. Há falta de clareza quanto aos critérios de elegibilidade para um site solar flutuante. A capacidade de fabricação dos equipamentos que ajudam a construir essas instalações é limitada em muitos casos. 

O Banco Mundial também apontou maneiras pelas quais os provedores poderiam acelerar e maximizar a adoção. Defendeu o estabelecimento de metas claras para a capacidade solar flutuante a fim de definir os objetivos gerais de energia solar do país. 

Assim como o experimento que iniciamos nossa discussão, recomendou a criação de um repositório de sites potenciais para projetos solares flutuantes, a fim de dar um sinal positivo ao mercado e simplificar o processo de desenvolvimento de projetos. 

Num futuro próximo, o crescimento da geração de energia solar liderada por FPV exigirá a promoção e o incentivo à fabricação de equipamentos solares flutuantes de acordo com procedimentos e certificações padronizados para garantir a qualidade. Como ainda é um campo emergente, serão necessários investimentos em instituições que possam conduzir pesquisas de viabilidade confiáveis para tais projetos.

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