Artigo - Custo ambiental dos paineis solar fotovoltaicos

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DA PARAÍBA
CAMPUS I
CENTRO CIÊNCIAS E TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL
CURSO DE ENGENHARIA SANITARIA E AMBIENTAL
HEITOR VILAR BATISTA DOS ANOS
CAMILLA THÁLLIA MARQUES PEREIRA
CUSTO AMBIENTAL DE PAINEIS SOLAR FOTOVOLTAICO
CAMPINA GRANDE, 2019
Heitor Vilar Batista dos Anjos
Camilla Thállia Marques Pereira
CUSTO AMBIENTAL DE PAINEIS SOLAR FOTOVOLTAICO
Artigo apresentado na disciplina de Economia aplicada à engenharia sanitária e ambiental para obtenção da segunda nota para conclusão da mesma.
Orientador: Gilvanete Dantas
Campina Grande, 2019
CUSTO AMBIENTAL DE PAINEIS SOLAR FOTOVOLTAICO
ENVIRONMENTAL COST OF PHOTOVOLTAIC SOLAR PANELS
RESUMO
Os sistemas fotovoltaicos “nasceram” com o objetivo de levar energia elétrica a locais de difícil acesso (se comparado com as tecnologias convencionais), em especial a rede elétrica. Uma placa ou painel solar é composto por células fotovoltaicas que são fabricadas de materiais semicondutores como o silício. Sendo assim, a extração dos materiais pode vir à causar impactos ao meio ambiente. Os estudos na área de energia solar possibilitarão uma análise mais minuciosa em relação ao custo ambiental que os painéis fotovoltaicos podem trazer ao meio ambiente e a saúde humana. O aspecto das fabricações das placas fotovoltaicas, desde da extração de silício o qual possui um custo ambiental elevado, e pouco referenciado devido ao aspecto da energia ser renovável. Após fazer as análises ambientais, percebesse que as produções que envolve a produção das placas geram enormes problemas e danos socioambientais e econômicos.
Palavras-Chave: Energias Renováveis, Impacto Ambiental, Energia Fotovoltaica, Custo Ambiental.
ABSTRACT
Photovoltaic systems were “born” in order to bring electricity to hard-to-reach places (compared to conventional technologies), especially the grid. A solar panel or panel is made up of photovoltaic cells that are made of semiconductor materials such as silicon. Thus, the extraction of materials may cause impacts on the environment. Studies in the field of solar energy will enable a more thorough analysis of the environmental cost that photovoltaic panels can bring to the environment and human health. The aspect of the manufacture of photovoltaic plates, from silicon extraction which has a high environmental cost, and little referenced due to the aspect of energy being renewable. After doing the environmental analysis, realized that the productions that involve the production of slabs generate huge problems and socio-environmental and economic damage.
Keywords: Renewable Energy, Environmental Impact, Photovoltaic Energy, Environmental Cost.
INTRODUÇÃO 
A produção de eletricidade através da energia solar é possível através de células fotovoltaicas ou pelo aquecimento de um fluido. No primeiro caso, as células são constituídas por sílica, fósforo e boro que, ao receberem os raios solares, originam a produção de eletricidade, que pode ser armazenada numa bateria ou injetada diretamente na rede elétrica através de um inversor. No segundo caso, usam-se espelhos que concentram a luz solar para aquecer um fluido, gerando vapor que faz rodar as pás de uma turbina a vapor produzindo eletricidade. O Sol também pode ser usado para aquecer as águas ou para o aquecimento de edifícios. Este tipo de utilização pode substituir os meios tradicionais de aquecimento, evitando o uso de eletricidade ou de gás (PINTO et al., 2014). 
A energia solar residencial ou, sistema fotovoltaico residencial, permite que você produza parte ou toda a energia que você consome na sua casa, assim, se livrando de boa parte da sua conta de luz para sempre. Energia solar fotovoltaica residencial é um método de captação de energia renovável utilizado em áreas residenciais com baixo consumo de energia, sendo possível obter e gastar energia elétrica sem causar maiores impactos ao meio ambiente. (PORTAL SOLAR, 2011) 
Os estudos na área de energia solar possibilitaram uma análise mais minuciosa em relação ao custo ambiental que os painéis fotovoltaicos podem trazer ao meio ambiente e a saúde humana. 
Em análise do ciclo de vida dos produtos nos últimos anos, levantou mais preocupações sobre materiais perigosos e sua reciclagem e eliminação, mesmo após 25 anos. A maioria das tecnologias das células solares estão usando produtos químicos perigosos para obter maiores eficiência de conversão. A limpeza dos materiais, geralmente determina a eficiência de conversão das células e painéis solares. As células solares mais eficientes são de células solares cristalinas únicas, que precisam de grandes esforços tóxicos e uso químico (FTHENAKIS; KIM; ALSEMA, 2008).
REFERENCIAL TEÓRICO 
A energia, nas suas mais diversas formas, é indispensável à sobrevivência da espécie humana. E mais do que sobreviver, o homem procurou sempre evoluir, descobrindo fontes e maneiras alternativas de adaptação ao ambiente em que vive e de atendimento às suas necessidades (BRASIL, 2015). 
No caso específico do Brasil, grande parte dos recursos energéticos se localiza em regiões pouco desenvolvidas, distantes dos grandes centros consumidores e sujeitos a restrições ambientais. Promover o desenvolvimento econômico-social dessas regiões, preservar a sua diversidade biológica e garantir o suprimento energético das regiões mais desenvolvidas são alguns dos desafios da sociedade brasileira (BRASIL, 2015). 
Desta forma, torna-se, portanto, fundamental o conhecimento sistematizado da disponibilidade de recursos energéticos, das tecnologias e sistemas existentes para o seu aproveitamento e das necessidades energéticas setoriais e regionais do país (BANDEIRA, 2012). 
Um estudo realizado por Braga (2008) mostra que quase todas as fontes de energia (hidráulica, biomassa, eólica, combustíveis fósseis e energia dos oceanos) são formas indiretas de energia solar. Além disso, a radiação solar pode ser utilizada diretamente como fonte de energia térmica, para aquecimento de fluidos e ambientes e para geração de potência mecânica ou elétrica. Pode ainda ser convertida diretamente em energia elétrica, por meio de efeitos sobre determinados materiais, entre os quais se destacam o termoelétrico e o fotovoltaico. 
Lopes (2011) diz que as fontes de energias renováveis, dentre elas a energia solar, serviram de base energética para diversas gerações, sendo assim, destaca-se os benefícios ambientais e de saúde pública; benefícios de segurança energética e no desenvolvimento e benefícios econômicos, os quais as mesmas proporcionam. 
Esclarece Faverin (2013) que o aproveitamento da iluminação natural e do calor para aquecimento de ambientes, denominado aquecimento solar passivo, decorre da penetração ou absorção da radiação solar nas edificações, reduzindo-se, com isso, as necessidades de iluminação e aquecimento. Assim, um melhor aproveitamento da radiação solar pode ser feito com o auxílio de técnicas mais sofisticadas de arquitetura e construção. 
A maior parte do território brasileiro está localizada relativamente próxima da linha do Equador, de forma que não se observam grandes variações na duração solar do dia. Contudo, a maioria da população brasileira e das atividades socioeconômicas do país se concentra em regiões mais distantes do Equador. Fato que demonstra que o Brasil é o país ideal para explorar e fazer uso da energia solar (BRAGA, 2008). 
Apesar das diferentes características climáticas observadas no Brasil, pode-se observar que a média anual de irradiação global apresenta boa uniformidade, com médias anuais relativamente altas em todo país (PEREIRA et al., 2006).
Flórez (2010) afirma que a energia solar, absorvida pela Terra em um ano, é equivalente a 20 vezes a energia armazenada em todas as reservas de combustíveis fósseis no mundo e dez mil vezes superior
ao consumo atual. 
Os avanços tecnológicos recentes na área de semicondutores e o aumento da produção de células solares ajudaram a diminuir o preço de sistemas fotovoltaicos (FVs).(Diamandis, 2014). 
A diminuição dos preços é um dos principais fatores que impulsionam o crescimento do mercado fotovoltaico. Em 2015, a produção mundial chegou à marca de 230 GW, mais de quarenta vezes a produção de 2006 (Schmela, 2016). 
Em abril de 2012, a Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) publicou a Resolução Normativa no 482/2012, que regulamentou a geração distribuída de energia. Isso se deu por meio da definição do sistema de compensação, conhecido internacionalmente como net metering, um arranjo no qual a energia ativa injetada na rede por uma unidade distribuidora é cedida à distribuidora e posteriormente compensada com o consumo de energia. Este esquema incentiva o desenvolvimento de sistemas FVs em outros países da América Latina. O México entrou 2016 com mais de 100 MW instalados. Além dele, Costa Rica, Panamá e República Dominicana são outros países nos quais a energia solar vem sendo explorada. 
Segundo pesquisadores do IPT (Instituto de Pesquisas Tecnológicas de São Paulo), o próximo passo será conseguir viabilizar este processo de produção em escala industrial. Já existem estudos de viabilidade financeira que demonstram que uma planta com produção de 100 toneladas de silício grau solar ao ano teria, apenas em sua fase piloto, um faturamento anual aproximado de US$ 2,1 a US$ 2,4 milhões. 
O Sistema fotovoltaico conectado à rede elétrica é baseado na interação de dois agentes responsáveis pelo fornecimento de energia elétrica: a concessionária e o gerador fotovoltaico. Havendo incidência solar sobre o painel fotovoltaico, há geração de energia elétrica, e esta é disponibilizada diretamente na rede elétrica do próprio consumidor onde está localizado o gerador fotovoltaico. No caso da energia fotogerada ser superior a consumida na própria edificação, a mesma é enviada à rede elétrica para ser consumida nas adjacências. Nos momentos de baixa ou nenhuma incidência solar, a concessionária é quem supre o consumidor (URBANETZ JR et al., 2014). 
O desempenho de um sistema fotovoltaico é afetado por uma série de fatores ligados à qualidade dos componentes, à configuração escolhida, às condições meteorológicas, à correta instalação e manutenção do sistema e às 26 condições da rede elétrica, que impõem uma série de perdas ao sistema. De uma maneira geral, essas perdas provocam a redução da eficiência dos componentes dos sistemas fotovoltaicos, afetando diretamente a produção de energia e os parâmetros de desempenho, sendo importante conhecê-las a fim de evitá-las ou reduzi-las ao máximo (ALMEIDA, 2012). 
METODOLOGIA 
Foi analisada, primeiramente, o aspecto das fabricações das placas fotovoltaicas, desde da extração de silício o qual possui um custo ambiental elevado, e pouco referenciado devido ao aspecto da energia ser renovável, logo não demonstra seu impacto ao meio, quanto ao ser humano em potencial. Então em uma análise realizada, constatou-se que através de algumas referências em artigos em que apresentava a fabricação das placas solares e como a extração de silício e sua transformação causa um custo ambiental. Outro aspecto que fez a diferença nesta análise foi o conhecimento em energias renováveis, o qual é oferecido aos alunos da graduação para se tornarem futuros especialistas nas áreas.
Tabela 01.01
	MATERIAIS
	VALOR $
	Silício cristalino (de toda uma placa do painel)
	R$229,99
	Painel Solar (Já com o silício)
	R$699,00
	Inversor 
	R$2.259,00
	Bateria (Com capacidade de 6,5kWh)
	R$5.250,00
	QD (quadro de distribuição) 
	R$97,00
	TOTAL:
	R$8.534,99
RESULTADO E DISCUSSÃO
A eletricidade produzida a partir de painéis solares fotovoltaicos (PV) é limpa e isenta de carbono em comparação com a produção de eletricidade baseada em combustíveis fósseis. Os painéis fotovoltaicos são seguros e não produz emissões tóxicas de gases ou gases efeito estufa (GEE). Contudo, tornar um PV como produto através das matérias-primas para a produção de células solares envolve muitos materiais potencialmente de risco ambiental, para saúde e segurança. Assim tal estudo na área de energia solar teve como objetivo uma análise mais minuciosa em relação ao custo ambiental que os painéis fotovoltaicos podem trazer ao meio ambiente e a saúde humana.
Após fazer as análises ambientais percebesse que as produções que envolve a produção das placas geram enormes problemas e danos socioambientais e econômicos.
Tabela 01.02
	PRINCIPAL MATERIAL UTILIZADO NOS PAINEIS SOLARES
	DANOS AMBIENTAIS
	PROBLEMAS À SAÚDE HUMANA
	VALOR
	Silício
	- Impacto no meio biótico;
- Hexafluoreto de enxofre na limpeza dos reatores;
- Tetracloreto de silício;
- Produtos químicos (como ácido clorídrico e sulforoso) para a limpeza e assim, poluição das afluentes.
	Pode causar queimaduras na pele, problemas no sistema respiratório e irritação nos olhos. 
	Para o tratamento da água, uma estação com 150L/s custa aproximadamente R$979.700,00 para a parte de extração de minerais que se encontra na água que é aproximadamente 0,8% do tratamento, temos o gasto de R$78.370,00 destinado para este tipo de análise de retirada de minereis presentes na água.
Considerações finais 
Observa-se que apesar das diferentes características climáticas observadas no Brasil, pode-se notar que a média anual de irradiação global apresenta boa uniformidade, com médias anuais relativamente altas em todo país. Sendo o Nordeste um grande beneficiado da sua irradiação solar, devido a sua localização geográfica. 
Os estudos na área de energia solar possibilitaram ao aluno de Engenharia Sanitária e Ambiental uma análise mais minuciosa em relação ao custo ambiental que a energia solar pode trazer ao meio ambiente e a saúde humana. 
Observa-se a energia solar como uma das fontes mais sustentáveis de obter energia, já que é considerada limpa e renovável, mas após fazer as análises ambientais percebesse que as produções que envolve a produção das placas geram enormes problemas e danos socioambientais e econômicos.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ALMEIDA, Marcelo Pinho. Qualificação De Sistemas Fotovoltaicos Conectados à Rede, USP, 2012. AMERICA DO SOL. Silício Cristalino. Disponível em: http://www.americadosol.org/silicio-cristalino/>. Acesso em: 18 de setembro de 2019. 
AMERICA DO SOL. Silício Amorfo Hidrogenado. Disponível em: http://www.americadosol.org/silicio-amorfo-hidrogenado-a-si/>. Acesso em: 20 de setembro de 2014. 
AMERICA DO SOL. Telureto de Cádmio. Disponível em: http://www.americadosol.org/telureto-de-cadmio-cdte/>. Acesso em: 20 de setembro de 2019. 
AMERICA DO SOL. Disseleneto de Cobre (Gálio) e Índio. Disponível em: < http://www.americadosol.org/disseleneto_de_cobre_indio/>. Acesso em: 22 de setembro de 2019. 
ANEEL, Agência Nacional de Energia Elétrica. Resolução Normativa n°482, BRASIL. Ministério do Meio Ambiente. Energia Solar. Disponível em: . Acesso em: 02 de junho de 2019. 
BRASIL. ANEEL. Atlas de energia elétria do Brasil. Brasília: ANEEL, 2015. 
BANDEIRA, F. P. M. Aproveitamento da energia solar no Brasil: Aproveitamento e perspectivas. Disponível em: http://bd.camara.gov.br/bd/bitstream/handle/bdcamara/9008/aproveitamento_energia_b andeira.pdf?sequence. Acesso em: 22 setembro 2019. 
BRAGA, R. P. Energia solar fotovoltaica: Fundamentos e Aplicações. Rio de Janeiro: UFRJ, 2008. 
LOPES, L. F. da R. Importância da energia renovável para o meio ambiente. Rio de Janeiro: Universidade Candido Mendes, 2011. 
FAVERIN, V. Economia de Baixo Carbono. In: Revista Meio Ambiente Industrial vol. 18 nº 103, setembro 2013. 
11 PEREIRA, O. et al. Análise comparativa da Regulação Internacional Referente às Energias Renováveis. In: Coletânea de artigos: energias solar e eólica (II) Rio de Janeiro, 2005, p. 79-89. 
FLÓREZ,
J. S. A energia renovável é o futuro. Porto Alegre: IG/UFRGS, 2010. PROCEL. Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica. Manual de Iluminação Eficiente. 2002. 
RÜTHER, Ricardo. Edifícios Solares Fotovoltaicos, 2004. 
URBANETZ JR, Jair. Energia Solar Fotovoltaica: Fundamentos e Dimensionamento de Sistemas, UTFPR, 2013. 
URBANETZ JR, Jair; CASAGRANDE JR, Eloy Fassi; TIEPOLO, Gerson Máximo. Análise do Desempenho de Dois Anos de Operação do Sistema Fotovoltaico Conectado à Rede Elétrica do Escritório Verde da UTFPR, UTFPR, 2014. 
VASCONCELOS, Leonardo Ferreira; FERREIRA, Osmar Mendes. Captação de Água de Chuva para Uso Domiciliar, UCG, 2007. 
VAN KAICK, Tamara Simone; CASAGRANDE JR, Eloy Fassi. A Experiência de Um Processo de Inovação de Tecnologia Para Saneamento Voltado Para o Conceito de Desenvolvimento Sustentável na Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Revista Educação e Tecnologia vol. 9, 2009.
POTENCIAL IMPACTO AMBIENTAL FOTOVOLTAICA Disponível em: https://www.nucleodoconhecimento.com.br/engenharia-eletrica/ambiental-fotovoltaica. Acesso em 22 de outubro de 2019.