Até o Greenpeace subestimou a ascensão da energia solar, quando um dos maiores grupos de defesa ambiental do mundo, lançou uma análise otimista do setor chamada Revolução Energética em 2010, foi muito mais ambicioso do que qualquer previsão do governo.
E ainda assim errou. Greenpeace estima que em 2020, o mundo teria 335 mil megawatts de capacidade solar fotovoltaica instalada. Isso é o suficiente para abastecer quase 64 milhões de americanos e um aumento de mais de 700% em relação a 2010.
Mas no final de 2018, já havia mais de 480 mil megawatts instalado globalmente, o suficiente para abastecer cerca de 91 milhões de casas. Elon Musk prometeu ao mundo telhas solares Tesla em 2016, algo que a empresa ainda tem que cumprir totalmente.
Conforme a indústria solar pode não precisar da atualização. Enquanto a estética das telhas solares que parecem indistinguíveis do normal material de telhado é sedutor, a indústria tem crescido exponencialmente graças a painéis solares simples e antigos.
Você pode ver as evidências tanto nos telhados das pessoas quanto no deserto, onde as usinas solares em escala de utilidade estão cada vez mais aparecendo. Nos EUA, de toda a nova capacidade de energia adicionada à rede em 2018, cerca de 30% disso era de energia solar.
Energia Solar mostrando as caras
A energia solar na América passou deste tipo de “prova” e tecnologia muito cara para o que é efetivamente agora, “mainstream” quando se trata de novo geração. E estados como a Califórnia estão liderando o caminho com energia solar metas ousadas, incentivos e regulamentos flexíveis.
Cada nova casa construída na Califórnia deve gerar mais energia do que consome. Então, presumivelmente, tornando as casas muito eficientes com a instalação da energia solar.
Mas a foto não é toda azul. A energia solar é intermitente. O sol nem sempre brilha, e o preço de soluções de armazenamento como as baterias de íons de lítio ainda são relativamente altas.
O desafio do armazenamento
Instalar energia solar pode ser um grande custo inicial e permitir pode retardar o todo o processo para baixo. Estes são problemas reais que a indústria precisa enfrentar se a energia solar é vai atingir seu potencial.
Mas se o passado recente é qualquer indicação, a energia solar vai ajudar liderar a transição para um futuro livre de carbono. E pode ser mais rápido do que todos esperávamos. Em 2018, a energia solar ficou em torno de 2,3 por cento da geração de eletricidade nos EUA.
Esse número pode parecer pequeno, mas é um salto impressionante a partir de 2008, quando a energia solar compreendeu meros 0.1% de nossa eletricidade.
O aumento das instalações solares tem sido impulsionado por uma queda acentuada o preço da energia fotovoltaica, a tecnologia que alimenta painéis solares tanto para uso residencial quanto em escala de industrial.
Desde a década de 1970, os custos caíram tremendamente. Naquela época, a energia solar no chão era de cerca de cinco dólares por watt. Então, 50 centavos ou mais por quilowatt-hora.
A grande redução e ascensão da energia solar
E a energia solar está em baixa agora, nas melhores aplicações comerciais grandes, em de um a dois centavos. Portanto, um fator de 50 reduções. E em sistemas de telhado, se você financiá-lo e estando em uma boa localização, seu custo efetivo pode ser inferior a 10 centavos.
Ainda custa muito para ser solar. Conforme alguns estudos, um mercado de financiamento solar online, o sistema médio de painéis no telhado nos EUA custou cerca de US$ 12.500 após créditos fiscais em 2019.
Mas depois de cerca de sete a oito anos de contas de luz mais baixas (no Brasil é um pouco diferente), os clientes tipicamente adoram, mesmo antes de começar a ver as economias significativas.
E para custear o custo inicial, os clientes podem muitas vezes obter um empréstimo solar ou optar por alugar os painéis em vez disso.
De fato, queda maciça de preços para fotovoltaica é em grande parte graças ao programa de fabricação de energia solar massivamente subsidiado pela China, que criou um especialista mundial em painéis solares no final dos anos 2000.
Os preços caíram e as empresas solares em todo o mundo tiveram que encontrar maneiras de reduzir custos para permanecer à tona.
Muitas empresas foram abaixo, mas o suficiente inovou e sobreviveu a tal forma que em muitas partes do país hoje, a energia solar agora pode competir em economia.
Da mais cara a mais barata em 20 anos; China entra no jogo
Assim, a energia solar passou de essencialmente a forma mais caras, para um dos mais baratos. Pode ser acessível, mas não é perfeito. Painéis solares não geram energia durante a noite (novidades vem por ai) e eles são muito menos eficazes em ambientes nublados ou sombrios.
E enquanto o preço dos painéis fotovoltaicos caiu, o custo da energia opções de armazenamento, como baterias de íons de lítio ainda é bastante alta.
Por exemplo, o mais novo Tesla Powerwall, um dos poucos em pequena escala baterias destinadas ao armazenamento de energia residencial, tem preço de US $ 7.600, não incluindo milhares de dólares em custos de instalação.
Assim, enquanto os painéis muitas vezes geram excesso de energia durante o dia, não há sempre uma maneira eficiente de economizar essa energia para mais tarde. Dessa forma os clientes muitas vezes acabam contando com fontes de energia não renováveis à noite.
Armazenamento de energia é uma espécie de última peça de quebra-cabeça para se unir para fazer solar e eólica, qualquer fonte intermitente, uma realidade para 100% de nossas necessidades de energia.
Além disso, permitir a energia solar no telhado leva tempo e dinheiro. Dependendo de onde você mora, instalando energia solar em uma escala residencial ou comercial ainda pode envolver um grande custo inicial. Especialmente se o seu estado ou banco não fornece financiamento solar atraente.
As instalações solares exigem que elas tenham que ser permitidas. Se você pode fazer tudo remotamente ou se você precisa de um edifício inspetor para sair para sua casa, todos esses adicionar custos, adicionar tempo.
Adicionar atrasos, que todos fazem o preço efetivo, se o ambiente de política não está favorecendo a energia solar, muitas vezes um desafio real para obter grandes quantidades dele implantado no lado residencial.
Inovações que não param
Você também quase nunca verá energia solar em apartamentos ou edifícios de escritórios, porque os proprietários simplesmente não têm um incentivo monetário para instalá-los para locatários que pagam suas próprias contas de luz.
Quanto às casas separadas de uma família, cerca de 2% têm energia solar. E embora isso realmente represente uma melhoria acentuada, ainda significa solar residencial é uma visão relativamente rara.
Mas especialistas dizem que não vai ficar assim por muito tempo. Na Califórnia, temos um mandato para ter um milhão de telhados solares pelo final de 2020.
Nós já cumprimos essa meta, somos mais de um milhão de telhados agora e ainda crescendo. Mesmo que você não tenha notado o aumento dos telhados solares, visite os desertos ou planícies da Califórnia, Carolina do Norte ou Arizona,
Você vai ver que uma grande porcentagem da nova capacidade solar vem de usinas em escala de utilidade produzindo centenas de megawatts de eletricidade que alimentam a rede.
Áreas imensas somente com energia solar
Uma dessas plantas é o California Flats Solar Project, uma energia solar de 280 megawatts fazenda desenvolvida pela First Solar e localizada no Condado de Monterey, Califórnia. O projeto California Flats tem cerca de 2.900 Hectares. Esse é o equivalente a tirar cerca de 22.000 carros da estrada e pode alimentar cerca de 116.000 casas na Califórnia.
Em 2018, projetos de escala de utilidades como este, geraram um total de 66,6 milhões de megawatts de energia nos EUA.
Isso é o suficiente para alimentar cerca de 6,4 milhões de casas por um ano, representando 69 por cento do total do país produção de energia solar.
Os projetos solares em larga escala podem ser qualquer coisa a partir de um sistema de 200 kilowatts que você pode ver na beira de um parque de ‘trailers’ ou um projeto de 400 megawatts no deserto.
No entanto, as plantas na escala de Cal Flats estão cada vez mais provando ser o tamanho mais econômico para a operação em escala de utilidade.
Quando você chegar a 200 megawatts em tamanho, você é capaz de tirar vantagem de economias de escala para que você possa entregar um preço realmente econômico de energia solar poder.
Mas quando você começa a chegar a tamanhos maiores, às vezes é difícil encontrar terra adequada, encontrar capacidade de transmissão adequada. Então você vai ver provavelmente um número maior de tamanho médio de escala de utilidade instalações que estão mais estrategicamente localizadas mais perto da carga onde o poder está sendo usado.
O aumento das instalações de médio porte também está sendo impulsionado por um crescimento compromisso corporativo com energia renovável. Em 2018, as corporações mais do que dobraram a quantidade de energia limpa eles compraram em 2017.
O suporte de grandes players (facebook, apple, google)
Em 2018, só o Facebook assinou contratos por volta de 2,4 gigawatts de energia renovável, que é mais energia solar do que todo mercado solar residencial nos EUA. Este tipo de buy-in corporativo é, em última análise, necessário para um futuro livre de carbono.
Cerca de dois terços da energia é consumida pelas empresas. Então, mesmo se todo mundo foi renovável, se todas as casas foram renováveis, você ainda só obter um terço do caminho para lá.
Cal Flats tem parceria corporativa com a Apple, que compra 130 megawatts de energia da instalação para alimentar suas operações na Califórnia.
Os outros 150 megawatts são vendidos para a PG&E (hoje em falência, por outros motivos), que combina então esta energia solar, com suas outras fontes de energia.
Os clientes receberam essa energia combinada por padrão, mas podem optar por um programa que lhes permite receber mais de sua energia a partir da solar ou outras fontes renováveis.
Muitas pessoas vivem em cidades ou podem não ter acesso a um telhado onde eles poderiam instalar um sistema solar. Por isso, é importante que tenhamos projetos de escala de utilidade para ajudar realmente criar muitas oportunidades para muitos tipos diferentes de clientes para que conseguem obter energia solar.
No entanto, essas usinas em escala de utilidade não podem alcançar todo o seu potencial sem armazenamento de energia. Para competir com a confiabilidade dos combustíveis fósseis, as fazendas solares precisam ser capaz de gerar energia sob demanda, não apenas quando o sol está brilhando.
Quando eu tenho sistemas no deserto e uma nuvem vai por cima, nós queremos suficiente de um amortecedor no sistema na forma de baterias para ajudar cobrir esse poder que está faltando momentaneamente.
Pode ser por um minuto. Pode ser por quatro horas. Tradicionalmente, o armazenamento vem na forma de baterias de íons de lítio. E felizmente, o preço para esta tecnologia está caindo ao lado do custo de painéis solares.
Conforme a Bloomberg “New Energy Finance”, o custo médio as baterias de íons de lítio caíram 85% de 2010 a 2018. Agora, a bateria média de íons de lítio custa $176 por quilowatt-hora.
Então você pode desenhar linhas muito facilmente em cada parte do país, parte de o mundo, para dizer bem, é um sistema de armazenamento solar mais hoje custo competitivo com essa alternativa de gás natural?
Você pode desenhar uma linha muito rapidamente e ver onde esses dois estão indo para cruz para cada geografia. Em alguns lugares, Beebe diz que o armazenamento solar plus já ganhou.
Começando a fazer todo sentido
Hoje em lugares como Havaí e na Califórnia, solar mais armazenamento na maioria casos são mais econômicos do que um contrato de gás natural. Em outras palavras, esses desenvolvedores estão ganhando lances, solar mais armazenamento em relação ao gás natural.
Energia solar com armazenamento é agora mais econômica do que uma categoria de energia planta conhecida como um pico, que opera com pouca frequência, apenas disparando quando a demanda é alta.
Em abril de 2019, as empresas de serviços públicos do sul da Califórnia Edison optaram por uma usina solar com uma bateria de 100 megawatts sobre uma natural usina de pico de gás na cidade costeira de Oxnard.
Se os reguladores aprovarem os planos, ele estaria empatado com Tesla para a maior bateria de íons de lítio do mundo quando entrar em operação em 2020.
Mas, infelizmente, íon-lítio pode não conseguir obter algo muito mais barato. Muitos especialistas preveem que os custos vão ficar em torno de US$ 70 a US$ 100 por quilowatt hora.
A este preço, as baterias continuarão a ser uma econômica opção para substituir plantas de pico e suavizar lacunas de horas de duração em produção solar.
Mas eles não serão uma boa opção para armazenar energia para semanas ou meses a fio, como isso aumentaria maciçamente os custos de eletricidade para os consumidores.
Algumas pessoas pensam que íon-lítio é o último, e o caminho avançar é pesquisar fortemente para melhorias no íon-lítio. Então há outros, e eu me considero no campo dos outros, onde eu digo íon de lítio tem feito coisas notáveis para a tecnologia.
Mas vamos para algo muito melhor. Então pesquisadores como Sadoway estão explorando novos horizontes. Agora estamos vendo baterias de fluxo, que são baterias líquidas. Estamos vendo altas temperaturas, baterias de hidreto metálico de níquel.
E estamos vendo outras formas de armazenamento que não são químicas ou armazenamento baseado em bateria aumentando seu uso também. Por exemplo, o fundo de investidores de Bill Gates, Breakthrough Energy Ventures, é apoiando o desenvolvimento de baterias líquidas de maior duração que seria idealmente ser um quinto do preço do íon-lítio.
Mais experimentos, a fome pela eficiência
Pesquisadores da Sandia National Labs estão experimentando sal derretido armazenamento de energia térmica. Este sistema não baseado em bateria usa luz solar concentrada para aquecer o sal derretido, sendo então armazenado em tanques, por até vários dias e depois convertido em vapor para alimentar uma turbina.
Então essa produção de energia é a mesma que uma usina a carvão. Exceto que em vez de queimar carvão, estamos usando a luz solar concentrada como nossa fonte de calor. Quanto à energia solar residencial, a própria rede muitas vezes age como uma bateria.
Isso porque a maioria dos estados tem políticas de medição líquida que permitem clientes para vender seu excesso de energia de volta para a rede em troca de créditos de energia. Eles podem então usar para alimentar sua casa quando o sol não está brilhando.
Mas se o armazenamento vem na forma de mais barato íon de lítio ou novas tecnologias experimentais, Kammen diz que políticas governamentais e incentivos precisarão impulsionar a adoção, assim como eles fizeram para os próprios painéis solares.
Conclusão, e que o futuro nos reserva
Agora, os utilitários da Califórnia estão operando sob o que é chamado de mandato de armazenamento. Eles são obrigados até 2020 a ter armazenamento suficiente a bordo para que eles possam atender a 2% de sua demanda máxima.
E estamos negociando agora com os Serviços Públicos do estado Comissão para aumentar esse número. Quando chegarmos a cerca de 20% da nossa demanda máxima disponível no armazenamento.
Seremos capazes de executar um sistema somente renovável, porque a mistura de energia solar e vento, geotérmica, biomassa tudo apoiado com armazenamento será suficiente para nos levar através até mesmo de algumas dessas calmarias potencialmente longas.
Enquanto isso, espere ver as instalações solares continuarem a subir à medida que preços caem e incentivos, e regulamentos estimulam o desenvolvimento. O que sabemos é que utilitário após utilitário está agora origem eólica e solar em vez de fornecer carvão e gás natural.
Daqui a cinco anos, será um pouco estranho ver novas casas que não tem energia solar no telhado. Vai se tornar parte da paisagem. No final do dia, esta é uma marcha inexorável em direção a uma transição para uma economia de carbono zero.
