Como a energia solar fotovoltaica e eólica se podem complementar

Energia fotovoltaica e eólica se complementam para atender a variação diária na carga do Sistema Interligado Nacional

A maioria das fontes de geração de energia elétrica do país não apresentam variação substancial na potência ao longo do dia, exceto as gerações fotovoltaica e eólica. Nestas duas há diferença substancial entre o máximo e mínimo de geração durante o dia e entre os dias, em função da energia disponível pelo sol e vento, respectivamente.

Para a energia solar fotovoltaica essa variação é óbvia, pois há incidência de radiação solar apenas durante o fotoperíodo, aumentando entre o nascer do sol e o meio dia astronômico do local onde está instalado o equipamento, e redução até o pôr do sol.

Essa curva de geração pode sofrer alterações em função da latitude, do uso ou não de seguidor solar e da inclinação e alinhamento do telhado em relação à linha leste-oeste. Considerando-se os dados médios do mês de janeiro de 2020 (Figura 1), a geração fotovoltaica no Brasil inicia ao redor da 5h no horário de Brasília, atinge seu pico às 12h e se encerra às 18h, formando uma curva assintótica.

A geração de energia eólica, por sua vez, depende da velocidade do vento, uma vez que os equipamentos dispõem de dispositivos para se posicionar perpendicularmente à direção deste, visando o melhor aproveitamento de sua energia. Conforme dados médios do mês de janeiro de 2020 (Figura 1), a menor geração eólica no Brasil ocorre ao redor das 10h da manhã, aumentando até ao redor das 21h e reduzindo novamente até as 10h do dia subsequente.

Assim, se considerarmos cada fonte individualmente, a variação no potencial de geração ao longo do dia não atende à variação de demanda de carga do Sistema Interligado Nacional (SIN). Contudo, se considerarmos a soma da energia gerada por essas duas fontes, na proporção da geração no mês de janeiro de 2020, há uma similaridade muito grande entre a variação na geração e na carga do SIN nos dias úteis desse mesmo mês (Figura 2), quando a demanda é maior.

Observam-se apenas pequenos desvios em relação à curva de carga, com maior produção do que a demanda no início da manhã e menor do que a demanda no final da tarde. O déficit no final da tarde poderia ser atendido com a instalação de fazendas fotovoltaicas mais a Oeste do território nacional ou utilizando-se os telhados voltados para essa direção nas instalações residenciais, o que resultaria em atraso da curva de geração em relação à atual.

Isso pode ser exemplificado numa unidade de geração distribuída localizada em Florianópolis/SC com telhado voltado para Oeste, onde o pico de produção ocorre ao redor das 14h (Figura 3), apontando para um atraso de 2h em relação ao meio-dia local. Adicionalmente, nesse local e exposição solar o período de maior geração ocorre entre 13 e 15h, coincidindo com o período de maior demanda no SIN.

Os resultados apresentados demonstram que, somadas, as gerações fotovoltaica e eólica atendem à variação na demanda de energia no Sistema Interligado Nacional ao longo do dia.

Assim, desde que ajustada a proporção de geração por cada uma delas, estas fontes complementariam com segurança a geração pelas fontes que não apresentam variação significativa ao longo do dia, em função de sua ampla distribuição no território nacional, contemplando as variações locais e regionais de disponibilidade de radiação solar e de vento, que são as fontes de energia para esses sistemas.

Milton da Veiga (milton.veiga.br@gmail.com)

Florianópolis, SC