O sol é, por excelência, a fonte de energia primária e inesgotável. Com reduzidíssimo impacto sobre o meio ambiente, a energia solar, fotovoltaica ou para aquecimento, tem se viabilizado constantemente devido à queda do custo dos equipamentos e componentes; o payback para tem sido cada vez menor. Neste aspecto, podemos nos considerar um país
privilegiado. Segundo dados da Absolar – Associação Brasileira de Energia Solar Fotovoltaica, em 2017 o setor foi responsável pela geração de mais de 25 mil empregos diretos e indiretos. O Brasil está entre os 30 países que possuem mais de 1 GW de energia solar. Segundo a associação, até o final deste ano o Brasil ultrapassará a marca de 2 GW.
Informações da ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica – confirmam que até 2024 cerca de 1,2 milhões de geradores de energia solar deverão ser instalados em todo o Brasil, participando com 15% da matriz energética. Segundo a agência, até 2030 o mercado de energia fotovoltaica deverá movimentar cerca de R$ 100 bilhões. O aumento nas tarifas de energia elétrica, a redução no custo dos equipamentos e a valorização do imóvel onde a solução for aplicada, fazem com que a utilização da energia fotovoltaica na micro-geração distribuída seja cada vez mais recorrente. Existem dois tipos de sistemas fotovoltaicos, o sistema isolado – Off-Grid – e o sistema conectado – On-Grid ou Grid-Tie. O sistema isolado não está conectado à rede elétrica. Ele abastece diretamente os aparelhos que utilizarão a energia e são geralmente construídos com um propósito local e específico.
Essa solução é bastante utilizada em locais remotos, já que muitas vezes é
o modo mais econômico e prático de se obter energia elétrica. A energia produzida é armazenada em baterias que garantem o abastecimento em períodos sem sol.
Já o sistema On-Grid é conectado à rede elétrica. Ele é capaz de abastecer qualquer equipamento que consuma energia elétrica, sendo essencial um bom trabalho de dimensionamento do projeto. Para entregar uma solução dimensionada, de acordo com a necessidade de cada cliente, é importante analisar o consumo médio mensal da residência ou edifício. Ao contrário do Off-Grid, ele não possui equipamentos de armazenagem. Toda a energia excedente é enviada à rede de energia elétrica da concessionária e convertida em créditos que poderão ser utilizados.

Segundo Raphael Pintão, sócio-diretor da NeoSolar Energia, existem aparelhos de ar condicionado movidos exclusivamente a energia solar. Ele possui um ou mais painéis
fotovoltaicos acoplados ao próprio equipamento que, no entanto, muitas vezes não é capaz de produzir toda a energia exigida para o seu funcionamento, possibilitando apenas o abatimento parcial do consumo necessário. “Não encontramos muito dessa solução no Brasil, mas pode evoluir nos próximos anos até ser uma solução viável. Atualmente, o mais recomendado é o sistema On-Grid, que alimenta o ar condicionado, entre outros equipamentos, funcionando integrado com a rede”.

Ar condicionado
Em 2014 a Gree lançou equipamentos de ar condicionado comercial utilizando energia solar em larga escala. Foram desenvolvidos chillers centrífugos DC inverter de duplo estágio com alimentação direta de energia fotovoltaica e condensadores VRF DC inverter, também com alimentação direta de energia fotovoltaica, no modelo Grid-Tie (conectado à rede elétrica). As unidades de expansão indireta são capazes de se conectar a uma bateria de painéis solares com capacidade de geração de até 560 kW por chiller, enquanto os condensadores VRF possuem capacidade individual de cada módulo para 12,5 kW de geração ou 50 kW total em um sistema. Nesses modelos as unidades podem operar usando energia da rede elétrica e fotovoltaica simultaneamente, reduzindo ou zerando o consumo elétrico conforme o balanço entre a demanda de energia do condicionador de ar e a disponibilidade de radiação solar para geração de energia dos painéis fotovoltaicos. “Este ano, estamos lançando a versão Mini VRF (de 3, 4 e 5 H P) c om geração fotovoltaica integrada e uma atualização das unidades existentes para 25 kW de geração por módulo, incluindo capacidade para operação com baterias para uso Off-Grid, com saída de energia CA e CC, específica para os aparelhos que necessitem operar sob a carga da bateria”, explica Ari Edison Silva, engineering manager da FAM Ar Condicionado.

Para o representante da NeoSolar, “seja qual for a aplicação, a utilização da energia solar sempre irá ajudar a reduzir o impacto ambiental, por não utilizar, por exemplo, fontes fósseis. Em ambientes com alto número de aparelhos de ar condicionado (grandes consumidores de energia), com certeza a solução fotovoltaica terá uma representatividade ainda maior, visto que eliminaria um alto consumo de energias mais ‘sujas'”.

Segundo Silva, a integração do sistema fotovoltaico permite:
1 – Ampliar a disponibilidade e acelerar a adoção da energia fotovoltaica, já que durante a fase de projeto e implantação do sistema de ar condicionado, o sistema de geração fotovoltaica pode ser incorporado ao projeto;

2 – A demanda de capacidade do ar condicionado tem uma ligação diretamente proporcional à radiação solar nos edifícios comerciais e residenciais, de modo que existe um bom casamento entre a geração solar e consumo pelo ar condicionado. Quanto maior a radiação solar, maior o consumo de ar condicionado e também a geração de energia solar;

3 – A integração do inversor Grid-Tie nos condicionadores de ar aproveita grande parte dos componentes existentes em um chiller ou VRF com tecnologia DC inverter, permitindo uma redução de custo nos equipamentos e na instalação;

4 – Como a principal carga do edifício é o ar condicionado, e a geração de energia é absorvida por este diretamente em corrente contínua, existe uma otimização de pelo menos 10% no aproveitamento da energia gerada pelos painéis. Quando se gera energia
por inversores Grid-Tie, a energia possui mais estágios de conversão (corrente CC para CA, CA para CC e de tensão, cabeamento e conexões) que provocam perdas, estas perdas podem significar até 30% da energia gerada no painel.

“As portarias de incentivo à micro geração distribuída visam simplificar os modelos regulatórios para, assim, reduzir o custo relacionado ao uso de energia fotovoltaica de forma geral. Dessa forma, todo e qualquer tipo de aplicação será beneficiada. Não há uma citação ou previsão específica para ar condicionado, porém a geração distribuída é sim uma iniciativa de grande impacto em eficiência energética, grande preocupação também para o uso de ar condicionado, afirma Raphael Pintão, da NeoSolar.

Segundo Silva, a portaria que incentiva a micro geração distribuída e sua ligação à rede pode incentivar o uso da energia fotovoltaica em sistemas de ar condicionado. “Com a disponibilização de marcos legais para o setor, ficou mais fácil implantar este tipo de solução, assim como para obter financiamento.”
Além da geração de energia com painéis fotovoltaicos, existem outras formas de utilizar a energia solar nos sistemas de ar condicionado, como gerar calor com energia solar térmica e usar uma bomba de absorção para gerar frio em um aparelho de ar-condicionado. “Essa tecnologia é pouco difundida e geralmente é aplicada junto a processos que geram calor por si, sem necessidade de complemento com energia solar. O mais comum é realmente utilizar energia solar fotovoltaica, seja através de um sistema conectado à rede ou então em um sistema isolado, no caso de sistemas em áreas remotas (como citado no começo desta matéria)”, comenta o diretor da Neosolar.

“Existem soluções que utilizam coletores solares para obter calor e utilizá-lo em ciclos de refrigeração, seja como substituto do compressor no superaquecimento do refrigerante ou em ciclos de absorção. Mas não sou especialista nestes métodos, assim como alguns são ainda controversos sobre sua eficácia”, diz Silva.

Para o bom funcionamento dos sistemas de ar condicionado movidos à energia solar são necessários equipamentos especiais. Segundo Pintão “do ponto de vista técnico é bastante
simples. Em um sistema conectado à rede você precisa apenas de um inversor fotovoltaico. No caso dos sistemas Off-Grid, vai precisar ainda de baterias e um controlador para otimizar a carga das baterias e proteger o sistema”.

“No sistema de geração distribuída, em uma edificação, como qualquer outro dispositivo consumidor de energia elétrica, os equipamentos de condicionamento de ar podem ser alimentados exclusivamente ou não por energia fotovoltaica. A área de células fotovoltaicas determinará a capacidade disponível para atender as diversas cargas do prédio”, explica George Raulino, diretor da Estermic Engenharia e membro do Departamento Nacional de Projetistas e Consultores da Abrava.

Ele afirma ainda que afirma que a viabilidade técnico-financeira para sistemas de geração elétrica, através de células fotovoltaicas, trouxe uma ampliação do mercado residencial e comercial de sua aplicação que envolveu o desenvolvimento de sistemas de condicionamento de ar com eletrônica embarcada, o que permite a interligação direta ao grid através de um quadro geral da edificação. “Estão disponíveis no mercado sistemas VRF e unidades centrífugas de resfriamento de água que incorporam inversores que simplificam a ligação tanto aos boxes dos painéis fotovoltaicos como à rede pública. Embora haja um facilitador na utilização de equipamento com interfaces específicas com os painéis fotovoltaicos, quaisquer equipamentos de condicionamento de ar podem estar sendo energizados no todo ou em parte por plantas fotovoltaicas. Não há dúvida que a Portaria que permite a micro geração distribuída é um incentivo à utilização de instalações fotovoltaicas, embora cada estado tenha sua regulamentação em relação ao ICMS incidente sobre a energia passada ao grid, e isto traz resultados diferentes sobre grau de incentivo em cada estado na aplicação da geração fotovoltaica. No estágio tecnológico atual, a aplicação de painéis termosolares em AVAC é extremamente limitada, viabilizando-se apenas no pré-aquecimento de água em sistemas de calefação ou de absorção”, diz Raulino.

“No caso dos equipamentos fotovoltaicos Gree, as unidades condensadoras e chillers possuem o inversor integrado em seu quadro de comando, assim, são necessários apenas os painéis solares e quadros elétricos de proteção como complemento”, disse Silva.

Charles Godini redacao@nteditorial.com.br