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ANÁLISE DA CAPACIDADE DE AMORTIZAÇÃO DOS PASSIVOS ENERGÉTICOS E AMBIENTAIS DE PAINEIS FOTOVOLTAICOS.pdf

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Revista Brasileira de Energia, Vol. 19, No. 1, 1o Sem. 2013, pp. 171-194 171 ANÁLISE DA CAPACIDADE DE AMORTIZAÇÃO DOS PASSIVOS ENERGÉTICOS E AMBIENTAIS DOS PAINÉIS FOTOVOLTAICOS Geraldo Lúcio Tiago Filho1 Carlos Adriano Rosa2 RESUMO O presente trabalho utiliza de ferramenta de análise do ciclo de vida para estudar os impactos ambientais decorridos desde a exploração das jazidas dos minerais utilizados na fabricação dos principais componentes até a fabricação do painel. A esse estudo é acresce
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  171 ANÁLISE DA CAPACIDADE DE AMORTIZAÇÃO DOS PASSIVOS ENERGÉTICOS E AMBIENTAIS DOS PAINÉIS FOTOVOLTAICOS Geraldo Lúcio Tiago Filho 1 Carlos Adriano Rosa 2 RESUMO O presente trabalho utiliza de ferramenta de análise do ciclo de vida para estudar os impactos ambientais decorridos desde a exploração das jazidas dos minerais utilizados na fabricação dos principais componentes até a fa-bricação do painel. A esse estudo é acrescentada a quantificação da emis-são de diversos gases, emitidos no processo de fabricação do módulo foto-voltaico, expressos em Toneladas de CO 2  Equivalente, decorrente de todo o processo e em função do local, ou país, onde o painel é fabricado. Por fim, é feito estudo de amortização do passivo ambiental, de forma a permitir a determinação da sua vida útil como fonte de energia limpa, principalmente em função da sua srcem, ou seja, de acordo com matriz energética do lo-cal, ou país, onde foi fabricado.Palavras-chave: Amortização Energética, Passivo Ambiental , Energia Solar 1 Doutor em Engenharia Hidráulica, Mestre em Máquinas de Fluxo e Engenheiro Mecânico, IRN/UNIFEI –Av. BPS, 1303- Pinheirinho – Itajubá – CEP- 37500903 - Minas Gerais -(35) 3629 - 1443 - tiago@unifei.edu.br2 Mestre em Engenharia da Energia, Engenheiro Eletricista CERPCH/UNIFEI - Av. BPS, 1303- Pinheirinho – Itajubá – CEP- 37500903 - Minas Gerais - (35) 3629 -1439 - adrianorosa@unifei.edu.br Revista Brasileira de Energia, Vol. 19, N o . 1, 1 o  Sem. 2013, pp. 171-194  172 REVISTA BRASILEIRA DE ENERGIA 1. INTRODUÇÃO  A afirmação de que o uso da energia solar através de painéis foto-voltaicos constitui uma fonte limpa de energia tem se consolidado ao lon-go dos últimos anos. Esta afirmativa tem como base, na maioria dos casos, a consideração apenas da geração de energia elétrica pelo painel depois de sua fabricação e instalação. Porém, quando é levado em conta que para ser fabricado e até que esteja pronto para o funcionamento é necessário que uma série de atividades seja realizada dentro de seu processo de fa-bricação, de acordo com a matriz energética do país onde estas atividades são desenvolvidas, uma quantidade maior ou menor de emissões de CO 2 ocorrerá, além de outros tipos de degradações ambientais. Utilizando-se de ferramentas de gestão ambiental, pode-se estudar estes impactos desde a srcem do painel até o término de seu tempo de vida útil e com isto complementar a verificação da capacidade do módulo em amortizar das emissões de CO 2 . Os impactos causados por sua fabricação, além de amortizar a energia elétrica gasta no processo. Com isto é possível verificar a viabilidade ou não da produção e/ou operação dos módulos em um determinado local frente ao seu gasto energético, suas emissões de CO 2  e o seu potencial de amortização do passivo ambiental por ele gerado em sua fabricação, considerando todo o tempo de vida útil do painel fotovol-taico e os locais de fabricação e operação do módulo fotovoltaico. 2. OBJETIVO  O objetivo deste estudo é realizar uma análise da capacidade de amortização dos custos energéticos das emissões de CO 2  e do passivo am-biental gerados pela fabricação dos módulos fotovoltaicos. 3. METODOLOGIA  Não se pode considerar a qualidade ambiental como um custo, mas sim como algo rentável e inteiramente válido dentro do contexto das ferra-mentas de gestão ambiental. Entre as ferramentas utilizadas para avaliação ambiental existentes, as mais adequadas para o proposto neste estudo são a análise do ciclo de vida e o levantamento do passivo ambiental, aliadas a análise de amortização energética e ao levantamento das emissões de CO 2 do processo de fabricação do módulo PV.  173 VOL. 19 | N o  1 | 1 o SEM. 2013  Para o processo de fabricação de painéis fotovoltaicos, o que será levado em consideração são os aspectos de sua produção que causam as maiores cargas de passivo ambiental. Nestes termos, o levantamento será limitado pelos dados na literatura sobre os processos de fabricação das cé-lulas fotovoltaicas de silício, do alumínio para a moldura do painel, a ba-teria de chumbo-ácido e do vidro plano utilizado sobre a placa de células de silício do painel . A inclusão da bateria de chumbo-ácido na análise é  justificada em virtude dos riscos ambientais decorrentes da fabricação, utilização e deposição deste tipo de bateria. A análise de ciclo de vida - ACV estuda os aspectos ambientais e impactos potencial a eles associados ao longo de toda a sua cadeia de pro-dução desde a aquisição de sua matéria prima até a disposição, passando por sua produção e uso. Com estas características a ACV pode auxiliar na identificação de oportunidades de melhoria nos aspectos ambientais do produto em vários trechos de seu ciclo de vida. Além de auxiliar na tomada de decisões em indústrias e/ou organizações e na seleção de indicadores de desempenho ambiental, ou ainda no “marketing” do produto ou processo. Esta técnica possui um conjunto de normas oficializadas pela Associação Brasileira De Normas Técnicas (ABNT), as normas NBR ISO 14040, ISO 14041, ISO 14042, ISO 14043, ISO 14047, ISO1408, ISO 14049. A figura 1, Ometto (2005), mostra os principais estágios do ciclo de vida de um produto. Figura 1 - Principais estágios do ciclo de vida de um produto  174 REVISTA BRASILEIRA DE ENERGIA  No caso analisado, o sistema foi limitado ao processo de produção da célula fotovoltaica, placa de vidro plano e a armação em alumínio (desde a extração de matéria prima até a montagem final do módulo fotovoltaico, com exceção dos dados relativos ao transporte de material). Este procedi-mento se justifica pela limitação das fronteiras do sistema analisado (pro-dução de apenas quatro itens que compõe o painel) e devido à quantidade de estudos de ACV de painéis fotovoltaicos existentes na literatura. Sendo assim, não compete a este estudo trazer uma inovação em uma ACV de pai-néis fotovoltaicos, mas sim utilizar as já existentes na literatura como base de dados para alcançar o objetivo proposto. Ao ser gerada, a eletricidade produzida pelo painel fotovoltaico não emite nenhum tipo de poluição ou gás de efeito estufa - GEE, além de utilizar uma fonte infinita para funcionar. Porém, mesmo que estes sejam benefícios de ordem ambiental consideráveis, para que um módulo fotovoltaico possa fun-cionar adequadamente é necessário gastar energia para se produzir energia e também para economizar energia. Este conceito, gastar pra economizar, rece-be o nome de “amortização ou reembolso energético”, ou seja, quanto tempo um sistema fotovoltaico tem que operar para gerar a mesma quantidade de energia que foi gasta para sua fabricação, montagem, instalação e deposição ao final de sua vida útil. Outro termo utilizado neste tipo de análise é “ Energy Pay-Back Time ” ou simplesmente EPBT. Assim conhecendo-se a quantidade de energia necessária para se produzir o painel, é possível referenciar este resulta-do em emissões de CO 2  de acordo com a quantidade de CO 2 /kWh emitido pela fonte energética utilizada na produção dos módulos. Logo, de acordo com a matriz energética do país de srcem, a fabricação do painel pode-se mostrar mais ou menos vantajosa em termos de impacto ambiental e de emissões de GEE. O mesmo ocorre com o país de destino, ou seja, país onde este painel irá operar, dependendo da qualidade de sua matriz energética o uso do painel como fonte “limpa” de energia pode se mostrar mais ou menos vantajoso. De acordo com Alsema & Nieuwlaar (1997) o EPBT é definido por (1)Onde: EPBT = ER -> Tempo de reembolso de energia Eutilizada -> Contribuição de energia durante o ciclo de vida do
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