Quando o assunto é energia solar a Ecoa Energias Renováveis está sempre presente. E não poderia ser diferente com a maior feira da América do Sul para o setor solar, a Intersolar South America.

O evento, que acontece em São Paulo, sempre é uma ótima oportunidade para ficar por dentro das novidades no mercado e também para troca de ideias e experiências com profissionais da área.

Além dos acionistas da Ecoa Energias, Rodrigo, Fábio e André, tivemos a companhia do Pedro, representando a Tritec, empresa multinacional em que a Ecoa Energias Renováveis foi incorporada no ano passado.

O produto com maior visibilidade da feira deste ano na verdade não foi nenhuma surpresa: placas solares bifaciais. A tecnologia já havia sido apresentada em 2016, na mesma feira, e ganhou maior visibilidade este ano pela evolução de sua aplicabilidade no mercado e performance.

Por isso, hoje nosso post é dedicado a essa tecnologia! Quer conhecer melhor as placas bifaciais? Então vamos lá!

O que é um painel solar fotovoltaico bifacial?

Os painéis solares bifacias, como o próprio nome já diz, possuem a capacidade de absorver radiação em ambos os lados. Eles são capazes de absorver a luz solar que é refletida do solo e de outras superfícies.

Para entender melhor, vamos voltar um pouco no tempo.

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Histórico das placas bifaciais

O conceito de placas solares bifaciais não é novo. Na verdade, o primeiro painel solar criado e divulgado, em 1954, era bifacial. Mas por que, então, esse conceito só ganhou atenção nos últimos anos?

Primeiro vamos lembrar do que é composto uma placa solar. As placas mais convencionais e encontradas em maior escala no mercado são produzidas basicamente com os insumos da imagem abaixo:

Você poderia imaginar, pela composição da placa, que se substituirmos o “Backsheet” por um outro vidro especial, o que já acontece com algumas placas com composição vidro-vidro, ela já se tornaria uma placa bifacial. Porém, isso não acontece. Na verdade, a própria célula fotovoltaica (em azul na imagem acima), pelo processo de fabricação mais convencional, não gera energia nos dois lados, apenas em um. Vamos entender por que isso acontece?

Durante muito tempo, a tecnologia usada para produzir a maioria das células fotovoltaicas presentes hoje no mercado era a “Aluminum back-surface field” – AI-BSF. O que significa, de forma simplificada, que a superfície traseira das células produzidas com essa tecnologia é em alumínio. E o que isso tem a ver com placas bifaciais? O alumínio não permite a passagem de luz, e assim, na sua estrutura convencional, estas células não captam radiação pela parte de trás. Veja a composição de uma célula padrão na próxima imagem.

Com o crescente estudo sobre o tema e a rápida evolução do mercado solar, as empresas começaram a desenvolver tecnologias viáveis para comercializar em massa as placas bifaciais.

Há 10 anos atrás, a Panasonic foi uma das primeiras empresas a lançar placas solares bifaciais no mercado em grande escala. E, no Brasil, foi a partir de 2016 que elas começaram a aparecer no mercado de forma mais difundida.

O que facilitou este avanço foi justamente o fato de que as tecnologias do mercado, além da AI-BSF, já são, de alguma maneira, bifaciais ou podem se tornar com “pequenos” ajustes. A vantagem é que a maioria dos componentes responsáveis por gerar energia, como o Silício, já são transparentes em sua composição natural. Porém, o desafio é conseguir criar um modelo aplicável e eficiente. 

Tecnologia das placas bifaciais

Existem, basicamente, 3 tecnologias que estão entre as mais usadas para produção de céluas bifaciais: p-PERC, n-PERT e a HJT (Hetero-Junction technology). Sobre a estrutura das placas, a maioria é composta por vidro-vidro e uma pequena parcela delas é vidro na frente e a parte traseira com outro tipo de película transparente.

• P-PERC

A tecnologia P-PERC não é nova, mas ficou mais difundida depois do aquecimento do mercado. O que facilitou a utilização desta tecnologia para placas bifaciais é que pequenas modificações no processo de produção já tornam as células bifacais. Porém, o processo ainda exige uma “fina” grade local de BSF, o que gera certa “sombra” na célula. Como conclusão, a tecnologia é excelente, porém ainda não é a melhor do mercado em termos de eficiência.

• N-PERT

Já as células do tipo N-PERT tem vantagens em termos de eficiência quando comparadas com as do tipo P. Isso acontece, basicamente, porque nenhuma camada de BSF é necessário na parte traseira da célula. Sendo assim, todas as células do tipo N já são bifaciais por natureza. Por essa tecnologia ainda não ser amplamente difundida o processo de fabricação do produto ainda é muito caro. Sua eficiência é de 10% a 20% maior do que o tipo P-PERC.

• HJT

Por último, a tecnologia HJT foi desenvolvida e patenteada pela SANYO (hoje Panasonic), porém, em 2010, essa patente expirou e gerou oportunidade para outros fabricantes investirem na tecnologia. Ela se difere um pouco mais em relação a outras do ponto de vista do seu processo de fabricação. O custo de seus componentes é mais alto do que as outras tecnologias, mas também são as mais eficientes. Provavelmente, com a evolução da tecnologia e sua disseminação no mercado, o processo se tornará mais barato.

Quais são os fabricantes no mercado e modelos de placas?

Diversos fabricantes já aderiram a produção de placas solares bifaciais. Vamos citar cinco exemplos que estão entre os maiores fabricante do mundo.

• JinkoSolar

Em fevereiro deste ano a JinkoSolar anunciou o módulo bifacial chamado “Swan”. De acordo com o fabricante, a placa possui um rendimento a mais de 5% a até 25% pela parte traseira. A potencia de saída da placa na parte frontal é de até 400W. A tecnologia usada para fabricação desta placa é a PERC e a garantia de eficiência do módulo é de 30 anos. 

• Trina Solar

A Trina possui o modulo bifacial Duomax Twin. De acordo com o fabricante, a parte traseira pode gerar até 30% a mais de energia. A estrutura é feita de vidro-vidro.

O modulo monocristalino de 72 células possui potencia de saída de 385-405W. E a tecnologia utilizada também é a PERC.

Em julho deste ano, a Trina Solar anunciou a produção em massa de novos módulos bifaciais. Estes serão também de vidro duplo i-TOPCon, porém com tecnologia tipo N.

• Canadian

A Canadian está entre as líderes da indústria no setor mundial. Com amplo conhecimento na fabricação de módulos de vidro duplo, eles desenvolveram módulos bifaciais com potência de saída de até 430W.

Um exemplo é o módulo chamado de BiHiku, desenvolvido com a tecnologia de células policristalinas PERC. Em condições perfeitas de uso ele pode gerar até 30% de energia a mais pela parte de trás.

• Jinergy

Agora, vamos a tecnologia considerada a mais ponta de linha hoje no mercado, a tecnologia HJT. E como exemplo, citamos os módulos JNHM72, da Jinergy que possuem um range de potencia de 415 até 435W. Por ser bifacial, a parte de trás do módulo, de acordo com o fabricante, pode aumentar de 10 a 35% a geração de energia.

• LONGi Solar

Nosso último destaque é para os módulos lançados pela LONGi em maio de 2019, numa nova geração de células PERC.  Tivemos a oportunidade de conhecer este lançamento na Intersolar. O módulo Hi-MO4 tem batido recordes de performance, chegando a uma potência de até 435W. A parte traseira gera até 25% a mais de energia. Abaixo imagem que tiramos do módulo exposto na Intersolar.

Aplicabilidade do painel solar fotovoltaico bifacial

Os painéis bifaciais inicialmente surgiram com foco em aplicações BIPV (Building Integrated Photovoltaic), que é a prática de incorporar o painel solar na construção. Outra aplicação comum é para situações onde a maior parte da energia solar é a luz solar difusa (aquele que bate em algum ponto e volta).

A grande queda no custo do vidro solar, usado na fabricação dos painéis, fez com que a aplicação das bifaciais se estendesse. Os módulos bifaciais estão começando a se tornar viáveis para as mais diversas aplicações, como pontos de ônibus, plataformas, coberturas, paredes, cercas entre outros.

Mas, aonde os bifaciais estão ganhando cada vez mais espaço é para instalações em solo, especialmente em usinas de geração distribuída. Isto porque é onde conseguimos ver maiores benefícios. O solo reflete luz que é captada pela parte de trás do módulo. Ao contrário de instalações em telhados, em que a parte traseira fica muito próxima do telhado e recebe pouca ou nenhuma luz.

Vale ressaltar, que apesar de alguns fabricantes falaram em um aumento de até 30% na fase traseira no painel, estes 30% são em condições perfeitas. Um média mais aproximada de situações reais de uso é que o aumento de potencia fique perto de 10%.

Em janeiro deste ano a Cooperation Unisun Energy, da Holanda, anunciou que o projeto da usina Zonnepark Rilland com 11,75 MW, feito com uso de módulos bifaciais tipo N da marca Jolywood foi conecta a rede. Foi a primeira e maior usina solar em grande escala construída com módulos solares bifaciais tipo N na Europa. Imagem abaixo.

Esperamos que com o desenvolvimento crescente destas tecnologias, o custo dos painéis bifaciais fique cada vez mais baixo e possam ser utilizados em maior escala.

E você, já pensou em gerar sua própria energia a partir do sol? Que tal fazer uma simulação do quanto você pode economizar no nosso site? Acesse AQUI.

Referências:
Photovoltaic-Institute Berlin
Portal Solar
Unisun – Imagem de Capa

No sistema On grid, os módulos fotovoltaicos fazem a conversão direta da luz solar para eletricidade. Esses painéis solares (fotovoltaicos) são conectados em um inversorque transforma a energia elétrica oriunda dos painéis fotovoltaicos para o padrão da rede (corrente alternada).

A partir do inversor,a energia vai então para o quadro de luz e será distribuída para o estabelecimento e todos seus utensílios e eletrodomésticos. Sendo assim, os equipamentos passam a utilizar energia gerada pelo sistema fotovoltaico, acarretando em uma redução do consumo da distribuidora e consequente redução do valor pago na conta de luz, podendo chegar em até 90% de economia!

Todo excedente de energia gerada pelo sistema, medido pelo relógio bidirecional, vai para a rede da distribuidora e gera créditos para o próprio estabelecimento (válidos por até 60 meses), ou podendo abater o consumo em outro local de sua escolha. Para isso, basta que a conta de energia do imóvel esteja no mesmo nome ou CPF/CNPJ e faça parte da mesma concessionária de energia.

Quer saber mais ou esclarecer dúvidas? Deixa uma mensagem ou fale com um de nossos consultores por aqui. Estamos à disposição para atender você!

Podemos resumir a composição de um sistema fotovoltaico em três grandes itens: módulos fotovoltaicos, inversor fotovoltaico e estrutura de fixação. Como o inversor e os módulos são os grandes responsáveis por transformar e gerar a energia do sistema, as estruturas de fixação acabam sendo pouco comentadas.

O que precisamos lembrar é que as estruturas de fixação têm o papel importante de garantir a longevidade, vida útil e segurança do sistema solar fotovoltaico.

A função das estruturas de fixação, como o próprio nome diz, é garantir a união entre os módulos fotovoltaicos e o local de sua instalação (telhado ou solo). A estrutura também deve garantir o correto posicionamento e inclinação dos módulos fotovoltaicos conforme previsto e dimensionado em projeto.

Um projetista especialista deve fazer o dimensionamento correto de cada estrutura, garantindo que ela assegure o sistema mesmo contra fortes intempéries.

Composição da estrutura de fixação e tipos de suporte para sistema fotovoltaico

Geralmente as estruturas de fixação são feitas de alumínio ou aço inoxidável. Nunca utilize estruturas com baixa proteção como aço carbono. Na Ecoa Energias Renováveis trabalhamos apenas com estruturas em alumínio.

Podemos separar os tipos de suporte de sistema em três:

1. perfis: estruturas principais;
2. suportes de fixação: função de unir os perfis ao telhado;
3. ganchos intermediários ou finais: função de unir os módulos ao perfil.

Cada tipo de estrutura varia conforme especificidades de cada projeto, que variam principalmente conforme local e material onde ocorrerá a instalação.

Montagem em telhado

Na Geração Distribuída um dos tipos mais utilizados de instalação é sistemas fotovoltaicos em telhado, também conhecido como instalações rooftop.

Nesse tipo de instalação a estrutura de fixação irá variar conforme tipo de telha em que o sistema será instalado.

Telha de barro

Nas telhas de barro (como as cerâmicas) existem dois principais modelos utilizados:

1. Modelo gancho: é fixado no caibro e passa por entre as telhas. um perfil é então fixado ao gancho e os módulos fotovoltaicos são fixados no perfil.

2. Modelo com Parafuso Prisioneiro: o parafuso é colocado na onda superior da telha e passa até atingir o caibro onde é fixado.

O modelo gancho tem a vantagem de não precisar furar as telhas. Porém, nos anos de experiência da Ecoa Energias Renováveis, percebemos que os chamados de pós-obra para vazamentos em telhados eram maiores para este modelo de fixação. Hoje usamos o sistema com parafuso prisioneiro e vedamos ao redor do parafuso com poliuretano, o que evita infiltrações.

Telha fibrocimento

O modelo de fixação utilizado em telha fibrocimento geralmente é modelo com parafuso prisioneiro. Podemos dizer que este modelo de fixação pode ser usado para uma grande quantidade de modelos de telhas, desde que seja garantido a estanqueidade.

Coberturas metálicas

Essas coberturas podem possuir diversos modelos de telhas metálicas e por isso uma série de opções diferentes e adaptadas de estruturas de fixação. Destacamos dois principais modelos:

1. Supercola: é utilizada apenas em telhas metálicas. Basicamente a interface da estrutura de fixação é literalmente colada direto sobre as telhas. A cola deve ser específica para esta fixação.
2. Estrutura convencional: é aquela onde usaremos as estruturas de ganchos e terminais fixados em perfis. O modelo varia conforme tipo de telha. Abaixo mostramos um modelo para telhas metálicas onduladas ou trapezoidais:

A Ecoa Energias renováveis não utiliza o sistema com Supercola. Vemos que existem muitas variáveis passíveis de erro deste modelo para garantir a correta fixação do sistema como: superfície extremamente limpa e seca.

Montagem em laje

Quando a estrutura tiver que ser fixada diretamente em laje, o mais indicado é trabalhar com estrutura dos perfis em forma de triangulo. Para a fixação na laje dois modelos podem ser considerados:

1. Estrutura parafusada ou concreta na laje: quando o sistema fotovoltaico é projetado junto com a edificação que irá recebe-lo, o ideal é fazer a concretagem da espera do suporte de fixação junto a concretagem da laje.
2. Lastros de concreto: a estrutura é fixada em lastros de concreto, que garante a fixação da estrutura com o seu peso próprio.

Montagem em solo

Geralmente sistemas fotovoltaicos fixados em estrutura de solo são de maior porte. Na Geração Centralizada este é o principal tipo de estrutura de fixação utilizado. Também vemos forte utilização na Mini Geração Distribuída.

As estruturas em solo podem ser fixadas com lastros de concreto (semelhante a instalação mostrada em laje), mas a maior parte dos projetos a estrutura é fixada em bases de concreto ou estacas. 

Em estruturas de solo é possível fazer a instalação de um dispositivo chamado tracker. Esse equipamento faz com que os módulos fotovoltaicos mudem de orientação ao longo do dia, seguindo o movimento do sol. Para saber mais sobre tracker acesso no post clicando aqui.

Estacionamento com cobertura de módulos fotovoltaicos

Uma alternativa bastante utilizada é usar a área de estacionamento descoberto para instalar os módulos do sistema fotovoltaico. Este modelo de fixação pode tornar o sistema mais custoso como um todo. Mas, lembre-se que você estará garantindo também cobertura para os carros. Então, ambas as funções e soluções que o sistema trará devem ser colocadas na “balança”.

Outras aplicações

Um exemplo de fixação que difere das mais usuais são os casos de usinas flutuantes, sistemas fotovoltaicos em fachadas de edifícios, sistemas utilizados como brises de fachadas e entre outros.

Vale ressaltar que quanto mais complexa a utilização, mais critérios devem ser avaliados em projeto.

Conclusão

Mostramos neste post os principais modelos de estrutura de fixação para sistema solares fotovoltaicos. Podem existir uma série de diferentes soluções conforme especificidades de cada projeto.

Para os consumidores, é importante garantir a qualidade do material e do fornecedor. Vale questionar ao fornecedor se o produto é especificado para atender ao mercado brasileiro e se o sistema suporta ventos de até 120km/h.

Devido à importância das estruturas de fixação quanto a segurança e integridade do sistema, é necessário projetar sua estrutura com profissionais especialistas. Não fabrique sozinho sua estrutura ou compre de locais que não são especializados em sistemas solares fotovoltaicos. Sua estrutura deve resistir a forças estáticas, mecânica, a corrosão e entre outros. São muitos fatores a serem calculados e levados em consideração.

Se precisar instalar um sistema solar fotovoltaico conte com a Ecoa Energias Renováveis. Converse com nossos especialistas clicando AQUI.

Em 2020 o setor fotovoltaico bateu recorde de investimentos com R$ 13 bilhões somando geração distribuída e centralizada. A expectativa é que durante este ano de 2021 seja investida a quantia de R$ 22,6 bilhões ao redor do país, R$ 17,2 bilhões destinados a geração distribuída. Veja mais expectativas para o ano no nosso post Energia solar fotovoltaica 2021: expectativa e projeções.

Boa parte destes valores são investidos em usinas solares fotovoltaicas. Uma das modalidades que chama atenção de investidores é a locação de grandes usinas em geração distribuída (GD). Nesta modalidade basicamente um investidor faz a locação de sua usina para uma empresa que buscar reduzir seus custos com energia.

A Ecoa Energias Renováveis possui um setor especialista em locação de usinas fotovoltaica na GD. Assim como outras empresas no mercado, atuamos na viabilidade destes projetos unindo investidores, locatários e terrenos. Funcionamos como uma incorporadora de usinas.

Este post tem como objetivo dar um panorama nacional sobre locação de usinas fotovoltaicas na geração distribuída no Brasil.

Base dos dados utilizados neste post

No ano passado a Greener divulgou seu estudo sobre Geração Distribuída referente ao primeiro semestre de 2020. Neste estudo, um dos tópicos abordados foram os grandes empreendimentos em GD. Foram entrevistadas empresas que trabalham com usinas de 1 MW até 5 MW de capacidade instalada e que estão sendo desenvolvidas para atuar no modelo locação de usinas.

Vale lembrar que a geração distribuída abrange micro e mini geradores de energia. A potência máxima para se enquadrar é de 5 MW.

Foco de atuação: modelos de locação de usina fotovoltaica

Quando falamos de investimentos em usinas solares fotovoltaicas por meio de locação do empreendimento, podemos dividir os modelos de geração em dois:

1. Autoconsumo remoto: este modelo permite o compartilhamento de créditos de energia entre dois ou mais imóveis distintos. A usina solar fotovoltaica gera energia em um ponto e envia em forma de créditos para um beneficiário (que no caso de locação seria o locatário). Neste modelo é necessário que as unidades consumidoras beneficiárias sejam todas do mesmo CNPJ e localizadas dentro da mesma área de concessão da geradora. Por exemplo, você pode ter uma empresa com diversas filiais no estado de Santa Catarina na área de concessão da Celesc e alugar uma usina solar para gerar energia para todas as filiais.
2. Geração compartilhada (cooperativa ou consórcio): neste modelo é possível que uma empresa se reúna a outras empresas distintas através de um consórcio, para que juntos aluguem uma usina e economizem em energia. Caso se deseje incluir pessoas físicas, esta seria por meio de uma cooperativa. Vale ressaltar que uma cooperativa pode ser formada também por pessoas jurídicas, porém neste caso são necessárias ao menos 20 pessoas físicas para a inclusão da primeira pessoa jurídica.

Apesar do modelo de geração compartilhada por cooperativa ou consórcio parecer num primeiro momento mais atrativo, visto que permite o beneficiamento para diferentes CNPJs, esta solução pode ser mais difícil de ser viabilizada. Existem custos fiscais para manter uma cooperativa ou consórcio e na análise financeira do negócio, estes custos podem ter um impacto significativo. Além disso, conforme o convênio 15/16, a isenção do ICMS não vale para unidades consumidoras de outra pessoa (física ou jurídica). Ou seja, a geração compartilhada não tem o benefício do ICMS.

A pesquisa da Greener mostra que 49% das empresas entrevistadas que atuam com locação de usinas utilizam exclusivamente o modelo de autoconsumo remoto. Outras 18% focam em geração compartilhada, enquanto 33% delas atuam em ambos os setores.

Usinas mapeadas: potência, e valores investidos

Quando somamos as usinas no formato de locação das empresas entrevistas pela Greener que estão em desenvolvimento, construção e operação chegamos a uma potência de 2,415 GW. Para ter uma referência da importância do modelo de locação, em 2020 o Brasil somou em potência instalada 7,4 GW considerando geração distribuída e centralizada. Então, vemos como é significativo o modelo de geração por locação de usinas.

Abaixo mostramos o gráfico da Greener com o status das usinas mapeadas pelo estudo.

Mas quanto isso representa em investimento? A Greener não apontou os valores, porém se consideramos o próprio estudo da Greener do segundo semestre, conseguimos ter uma ideia macro deste valor.

O preço médio no Brasil para o cliente final de usinas de solo entre 1 MW até 5 MW giram em torno R$ 3,72 por Wp. Temos 2,415 GW mapeados no modelo de locação de usinas (entre 1 MW e 5 MW), então podemos estimar um valor macro de investimento no Brasil na ordem de R$ 8,9 bilhões.

Esse valor é apenas uma referência do investimento em locação de usina fotovoltaica, visto que a pesquisa leva em consideração apenas as empresas entrevistadas e usinas entre 1 MW e 5 MW. Além disso, consideramos um valor médio geral de preço por Wp. Mas, podemos ver o potencial de investimento do modelo de locação no Brasil.

Prazo médio dos contratos e payback do investimento em locação de usina fotovoltaica

Agora vamos entrar mais nas especificidades de contrato de locação de usinas. Das empresas entrevistas pela Greener 42% trabalham com contratos de 5 a 10 anos.

O tempo de contrato escolhido por grande parte das empresas do setor não surpreende, visto que é próximo do tempo de retorno (payback) do investimento. Em geral, a Ecoa Energias Renováveis trabalha com contratos com tempo mínimo igual ou superior ao payback. É importante pois você garante ao investidor um locatário por tempo suficiente para pagar o investimento da usina.

Na região de Santa Catarina o tempo relativo ao payback de investimento em locação de usina solar fotovoltaica fica em torno de 7 anos.

Vale ressaltar que o estudo da Greener também mostrou que apenas 6% das empresas do setor trabalham com contratos sem fidelidade.

Desafios para o setor

Sabemos que o setor tem desafios técnicos de viabilidade importantes, mas vemos como um dos principais desafios a disseminação do modelo de negócio para além do público já inserido no mercado de energias.

Quando falamos em investimentos, por exemplo, no mercado imobiliário, o cenário já é nacionalmente mais conhecido, investidores estão acostumados à dinâmica de todo o processo. Esse é o grande desafio do setor: disseminar a ideia e mostrar como investir em locação de usinas solares é seguro e rentável.

Sistemas solares fotovoltaicos possuem vida útil superior a 30 anos, e no caso de grandes usinas solares temos um payback de investimento no modelo de locação em torno de 7 anos. O setor de energia solar fotovoltaica cresce exponencialmente a cada ano e só em 2020 foram investidos cerca de R$ 13 bilhões.

Quer investir em energia solar fotovoltaica? Entre em contato com nosso time especialista em viabilização de grandes usinas solares fotovoltaicas clicando AQUI.