A economia da energia solar no Brasil
Tradução publicada em 2026 do original em inglês de março de 2021. Os gráficos permanecem em inglês.
Panorama:
O Brasil é um país único para se viver. Do seu povo receptivo aos seus abundantes recursos naturais, o país desfruta de enormes oportunidades de crescimento e diversidade. Um aspecto que torna o Brasil ainda mais singular é a composição da sua matriz energética. Apesar de uma dependência acima da média do petróleo e seus derivados, quase 45% da sua energia vem de fontes renováveis (gráficos 1 e 2). O uso relativo de carvão e gás natural é pequeno, enquanto o uso relativo de derivados da cana-de-açúcar e da energia hidráulica é várias vezes superior à média (BEN, 2021).
Gráfico 1: Matriz energética brasileira em 2019
Gráfico 2: Matriz energética mundial em 2018
O consumo de eletricidade do país depende predominantemente da fonte hidráulica, e 83% de toda a eletricidade gerada vem de fontes renováveis (Gráfico 3). A energia solar ainda tem um papel pequeno, representando apenas 1% de toda a eletricidade gerada no país, mas cresceu de forma significativa nos últimos anos (Gráfico 4). Em 2015, o Brasil gerou apenas 59 GWh de eletricidade solar, enquanto em 2019 gerou 6.655 GWh, um aumento de 112 vezes (IEA, 2021).
Gráfico 3: Matriz elétrica brasileira em 2019
Gráfico 4: Geração de eletricidade solar no Brasil em GWh
Em 2018, o mundo consumiu 3,3 MWh de eletricidade per capita, enquanto o Brasil consumiu apenas 2,6 MWh. Na comparação com as nações desenvolvidas, o consumo de eletricidade per capita do Brasil ainda é substancialmente inferior. Caso se espere um processo de convergência, é de se esperar um aumento do consumo de energia no curto prazo (IEA, 2021).
O consumo de eletricidade do Brasil totalizou 513.754 GWh em 2019, colocando o país na 6ª posição mundial. A China, país que mais consome eletricidade anualmente, usou 7.255.500 GWh, quase 14 vezes o consumo brasileiro. Quanto ao consumo de eletricidade por setor no Brasil, a indústria consome 38% de toda a energia gerada, enquanto os setores residencial e de comércio e serviços públicos consomem cerca de 27% cada, a agropecuária 6% e os transportes menos de 1%, como se vê na Tabela 1 (IEA, 2021).
Tabela 1: Consumo de eletricidade no Brasil por setor, em megawatts-hora.
O Brasil tem um dos maiores potenciais hidrelétricos do mundo. Em determinado momento, a geração hidrelétrica chegou a responder por quase dois terços da produção de eletricidade do país. Apenas cerca de um terço do potencial hidrelétrico brasileiro é plenamente aproveitado. O maior potencial hidrelétrico ainda não explorado está no norte do Brasil, mas novos projetos enfrentam resistência por questões socioambientais (Deloitte, 2018).
A resistência à construção de novas hidrelétricas, somada às restrições financeiras do governo em razão da crise em curso, provavelmente levará a uma adoção da energia solar mais rápida do que o esperado. O aumento da eficiência e a implantação pela iniciativa privada, à medida que os custos se tornam mais acessíveis, também serão forças motrizes para uma rápida adoção dessa tecnologia nos próximos anos.
Energia solar:
A humanidade busca formas de aproveitar a energia do sol desde os seus primórdios. Usar espelhos para redirecionar e concentrar a energia solar foi a forma mais comum de explorar esse recurso até o século XVIII. A partir daí, surgiram ideias mais elaboradas, à medida que cientistas buscavam maneiras mais eficazes de usar o sol para gerar energia utilizável.
O desenvolvimento da tecnologia dos painéis solares (painéis fotovoltaicos) contou com contribuições de diversos cientistas. Ainda não há consenso sobre quem exatamente criou a tecnologia, mas a maioria atribui ao cientista francês Edmond Becquerel a descoberta do efeito fotovoltaico (FV), isto é, a capacidade de gerar eletricidade a partir da luz solar. Em 1839, Becquerel conseguiu produzir uma corrente elétrica ao mergulhar duas placas, de ouro e de platina, em uma solução condutora e expô-las à luz do sol. As células solares modernas, porém, funcionam por meio de uma junção p-n (diodo), descoberta muito depois, em 1940, por Russell Ohl, nos Bell Labs. Nessa junção, com a ajuda da energia dos fótons emitidos pelo sol, os elétrons de cada átomo saltam para um estado de maior energia. Esse estado excitado cria uma banda de condução na junção p-n que permite aos elétrons se moverem livremente em uma direção predeterminada, gerando assim uma corrente elétrica.
Com a brilhante descoberta de Becquerel, cientistas do mundo todo passaram a explorar formas de aprimorar essa energia e utilizá-la para fins gerais. Uma série de patentes foi registrada para garantir os direitos sobre a invenção de “dispositivos sensíveis à luz solar”, mas foi somente em 1954 que os Bell Labs criaram uma célula fotovoltaica de silício prática. A invenção dos Bell Labs foi a primeira célula solar feita de silício, material predominante nos painéis solares até hoje, capaz de alimentar um dispositivo elétrico por várias horas.
Composição:
Os painéis solares são compostos por relativamente poucos materiais, e abundantes. Em primeiro lugar, temos as células solares de silício (A), o componente responsável por absorver a luz. O silício é o material semicondutor usado em 95% dos módulos solares hoje e é o segundo elemento mais abundante do planeta, depois do oxigênio (NREL, 2016). As células solares de silício respondem por cerca de 60% dos custos de produção dos painéis solares. Conectando todas as células de silício está a fita de interligação das células (B), uma fita de cobre livre de oxigênio e de alta condutividade, revestida de solda. Em seguida, temos a caixa de junção (C). A caixa de junção mantém a corrente fluindo em um único sentido e impede que ela retorne ao painel. Se uma parte do painel solar estiver sombreada, aquela fileira de células tenderá a consumir energia, invertendo o fluxo de eletricidade. Os diodos dentro da caixa de junção impedem que isso aconteça.
Figura 5: Visão geral dos componentes de um módulo de silício cristalino, adaptada de NREL 2016.
O backsheet (D) é um material polimérico fundamental, aderido à parte traseira do painel para fornecer isolamento elétrico e proteção contra agentes externos, como umidade e raios UV. Sabe-se que backsheets de segunda mão aceleram significativamente a degradação dos painéis. As fitas conectoras das fileiras (E) nada mais são do que uma fita de interligação mais larga (5 mm contra 2 mm), que conecta todas as fitas das fileiras (B). Em seguida, temos a vedação de borda (F), que atua como barreira contra a umidade. A umidade é uma das maiores inimigas dos painéis solares, pois causa baixo desempenho e falha prematura, de modo que uma vedação de borda de alta qualidade é essencial. Depois vem a moldura de alumínio (G). Essa moldura é responsável por manter todos os componentes no lugar. O vidro frontal (H) também atua como vedação do painel, ao mesmo tempo que permite que os fótons cheguem às células fotovoltaicas e desencadeiem a reação que gera eletricidade. Por fim, temos o encapsulante (I), geralmente etileno-acetato de vinila (EVA). O EVA vem em finas lâminas inseridas entre as células solares e as superfícies frontal e traseira, para garantir a aderência entre as células.
Compreendidos os componentes de uma célula solar, é fundamental avaliar a evolução dos custos associados à sua produção. No Gráfico 6, vemos que o processo começa com a produção de polissilício, que depois precisa ser transformado em lingotes e, em seguida, em wafers. Depois disso, lingotes e wafers são convertidos em células individuais, que mais tarde serão montadas em um módulo.
Analisando os custos envolvidos em cada um desses processos, vemos uma redução significativa em todas as etapas. A maior queda relativa de preço ocorreu nos dois primeiros processos (48% e 62%), enquanto a montagem do módulo teve a menor queda (36%). O preço total caiu de US$ 0,638 por watt em 2014-15 para US$ 0,346 por watt no 1º trimestre de 2017, impressionantes 45% em dois anos.
Gráfico 6: Resultados do modelo bottom-up de custo de fabricação para toda a cadeia de suprimentos de módulos de silício cristalino, de 2014/15 ao 1º trimestre de 2017. Os resultados referem-se à fabricação de células PERC e módulos no Sudeste Asiático (NREL, 2017).
Os custos associados à efetiva instalação de um painel fotovoltaico vão muito além do próprio painel. No Gráfico 7, vemos que o módulo solar representa apenas 12% do valor pago pelo consumidor, enquanto diversos outros custos, “hard” e “soft”, respondem pelos 88% restantes. O único custo maior que o do módulo é o da cadeia de suprimentos, mas todos os valores se diluem em razão do grande número de variáveis envolvidas.
Gráfico 7: Distribuição dos custos de implantação de energia solar nos EUA (NREL, 2017).
Potencial:
Diversos fatores têm papel central quando se analisa a geração de energia solar em um país. O primeiro e mais importante é a posição geográfica do país. É ela que determina um dos fatores mais relevantes na geração de energia solar: a incidência do sol. O potencial brasileiro de geração de energia solar, considerando sua posição geográfica, é impressionante, principalmente por causa da latitude em que o país está situado. Ser cortado pela linha do Equador garante ao país uma incidência solar constante e abundante durante todo o ano. Segundo o Atlas Brasileiro de Energia Solar, o país recebe, ao longo do ano, mais de três mil horas de sol, o que corresponde a 4,5 a 6,3 mil Wh/m^2.
Figura 8: Comparação entre a incidência solar no Brasil e na Europa, em Wh/m^2.
Para efeito de comparação, a Alemanha, em sua região de maior potencial solar, recebe aproximadamente 40% menos luz solar que o Brasil. Ainda assim, o Brasil produz apenas 6.655 GWh, enquanto a Alemanha produz 47.517 GWh, quase 8 vezes mais. O clima também favorece o Brasil, já que o país não tem neve, um incômodo considerável para a geração de energia solar em países mais frios. Onde a incidência solar é maior, o país tem um bioma semiárido (IBGE, 2021). Esse bioma favorece a geração de energia solar por ter pouquíssimas nuvens e sombras improváveis (de árvores, folhas, entre outras).
Dos 6.655 GWh de eletricidade solar que o Brasil gera por ano, 39% vão para residências, 38% para o comércio, 13% para áreas rurais e apenas 9% para a indústria (Gráfico 9). Sabendo que o setor industrial consome quase 38% de toda a eletricidade gerada no Brasil, podemos inferir que sua adoção da energia solar está abaixo do esperado. É preciso reconhecer que depender exclusivamente da energia solar não é uma alternativa para muitas indústrias. No entanto, incorporá-la como investimento com o objetivo de reduzir os gastos com eletricidade é viável e valioso.
Gráfico 9: Consumo de energia solar por classe.
Com a queda nos preços dos painéis fotovoltaicos e de todo o restante do hardware envolvido na geração de energia solar, os soft costs ganham uma participação cada vez maior no valor total. Em 2010, os soft costs representavam cerca de 50% do valor, enquanto em 2017 chegavam a quase 70%, um aumento de quase três pontos percentuais por ano (Gráfico 10). O aumento da participação dos soft costs favorece o potencial de crescimento dos painéis solares no Brasil, pois deixa uma parcela menor do valor sujeita à taxa de câmbio. O país é conhecido por ter um câmbio volátil e viu sua moeda perder 40% do valor em dólares entre 2010 e 2017 (Trading Economics). Somente no último ano, com a queda dos juros, a moeda se desvalorizou quase 15%, fator decisivo para o custo dos bens importados.
Gráfico 10: Evolução dos custos da energia solar por watt nos EUA.
Falando em juros, a queda que levou a taxa básica de juros brasileira de mais de 14% em 2015 ao patamar atual de 1,90% favorece enormemente a implantação de painéis solares. A viabilidade de projetos solares depende muito da taxa de juros, em razão da longa duração desses projetos. Mesmo que o custo de longo prazo da energia solar seja inferior ao da energia consumida da rede, esses valores precisam ser descontados pela taxa de juros e trazidos a valor presente pelo método do fluxo de caixa descontado (FCD). Como taxa de juros e valor presente são inversamente proporcionais, quanto maiores os juros, menor o valor esperado do projeto (possivelmente até negativo) e maior o prazo de payback.
Para compensar a desvalorização de 15% do real, o governo sancionou uma medida que zerou os impostos de importação sobre painéis solares. Até 2020, o equipamento estava sujeito a 14% de impostos na entrada no país.
Hoje no Brasil, seja como pessoa física ou empresa, há pelo menos 60 alternativas de financiamento. Elas vêm de diversas fontes, desde instituições públicas (Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social - BNDES, entre outras) com subsídios até financiamentos privados das diversas instituições disponíveis. O prazo de pagamento varia de 5 a 24 anos, ambos com amortização a taxa fixa. Isso cria excelentes oportunidades pelo lado da demanda, incentivando empresas a explorar oportunidades no setor (ABSOLAR, 2021).
Pelo lado da oferta, há 93 empresas credenciadas no FINAME e no BNDES que trabalham com painéis fotovoltaicos. Sessenta e quatro delas vendem kits solares “prontos para instalar”, enquanto as demais vendem os módulos solares ou outras peças avulsas, como inversor, caixa de junção, entre outras (ABSOLAR, 2021).
Olhando efetivamente para os custos de geração de energia solar no Brasil, eles caíram consideravelmente nos últimos anos, acompanhando a tendência global. No Gráfico 11, vemos que o custo em dólares por MWh, em 2013, era de pouco mais de US$ 100 e caiu para cerca de US$ 20 em 2019. Apesar da forte desvalorização do real nesse período, os custos ainda caíram cerca de 80% em dólares, o que reforça a crescente viabilidade econômica da implantação de energia solar no Brasil (ABSOLAR, 2019).
Gráfico 11: Evolução dos preços em dólares por MWh
Agora precisamos comparar o custo da eletricidade solar com o da eletricidade da rede para verificar sua viabilidade econômica. Para esta análise, consideraremos o estado de São Paulo, o mais populoso do Brasil, por ser também o segundo maior produtor de energia solar do país e por ter informações sobre custos amplamente disponíveis. A tarifa cobrada por kWh pela CPFL Paulista para residências é de R$ 0,85. Segundo a Empresa de Pesquisa Energética (EPE), o consumo médio de eletricidade das residências no estado de São Paulo foi de 172 kWh/mês. Com uma simples multiplicação, podemos supor que a conta de luz média no estado foi de R$ 146,20. Um kit solar capaz de gerar 216 kWh/mês custa R$ 6.200 (Neosolar). Usando o método do FCD e descontando a uma taxa de 1,9%, o payback desse investimento é de 43 meses e 26 dias, ou 3 anos, 7 meses e 26 dias. O valor presente líquido (VPL) em 10 anos é de R$ 8.429,73. Para reforçar a importância da taxa de juros em projetos de longa duração, vamos supor uma taxa de desconto de 6%. Nesse cenário, o VPL em 10 anos é de R$ 4.190,32.
Conclusão
A geração de eletricidade por painéis solares no Brasil é um mercado promissor. O país reúne diversos fatores que favorecem a implantação em larga escala dessa tecnologia. Em primeiro lugar, há a incidência solar e o clima favorável. Ambos são essenciais para a adoção em larga escala dos painéis. O país ainda apresenta uma distribuição setorial da adoção bastante diferente do que se esperaria. Esse é um aspecto importante, que nos leva a crer que ainda há um amplo leque de possibilidades de implantação. Devemos considerar também a tendência global dos preços. Os soft costs estão ocupando uma parcela cada vez maior dos custos, graças às economias de escala nos métodos de produção. Isso permite que países com moeda instável, como o Brasil, sejam menos afetados pelas desvalorizações, à medida que os soft costs assumem uma fatia crescente do preço. O momento também é favorável à adoção em larga escala, já que a fonte hidrelétrica, principal fonte de energia do país, enfrenta resistência socioeconômica. Com os juros na mínima histórica, o cenário macroeconômico permite que projetos de longa duração se tornem viáveis. Os impostos de importação sempre foram problemáticos e proibitivos para muitos setores brasileiros, mas atualmente estão zerados para painéis solares e tecnologias relacionadas, o que favorece a adoção. O financiamento para pessoas físicas e empresas está no auge, com mais de 60 opções disponíveis. Mais importante ainda, considerando todas as variáveis do projeto, a instalação de painéis solares em residências apresenta um valor presente líquido (VPL) significativamente positivo, o que garante a viabilidade econômica para as pessoas físicas.
Referências: