O surgimento repentino da energia solar plug-in é oportuno, dada a grande preocupação com a acessibilidade da energia. Ela oferece aos inquilinos e moradores de apartamentos – mais de um terço dos domicílios nos EUA – uma maneira de reduzir suas contas de luz com energia solar, complementando os sistemas solares comunitários e em telhados.
Devido à repercussão em torno do assunto, fui solicitado por um dos meus clientes, a Clean Energy States Alliance (CESA), a elaborar um breve relatório para as agências estaduais de energia. Com cerca de 28 assembleias legislativas estaduais analisando projetos de lei sobre veículos elétricos, as equipes de energia estaduais estão se atualizando rapidamente sobre o tema.
Embora meu trabalho para a CESA tenha abordado principalmente a teoria da energia solar plug-in, incluindo questões regulatórias e programáticas, achei que deveria fazer uma pesquisa de campo sobre a prática – instalando meu próprio sistema.
Plug-in na teoria
A principal característica dos sistemas solares plug-in (também chamados de sistemas solares de varanda, faça-você-mesmo ou plug-and-play) é que eles podem ser instalados por um amador e conectados a uma tomada existente, sem a necessidade de um eletricista.
Esses sistemas ficam em algum lugar entre a energia solar para veículos recreativos e os sistemas residenciais padrão para telhados. As instalações normalmente variam de um a quatro painéis, ou de 400 a 1200 watts. São montadas em varandas, quintais, galpões e outros locais. Aliás, as pessoas estão criando muitas ideias inovadoras, como esta mesa fotovoltaica da GoSun.
Na maioria dos lugares, a energia solar plug-in não é legal nem claramente ilegal, já que as leis e regulamentações não a abordam especificamente. As licenças municipais geralmente não cobrem aparelhos plug-in que não sejam instalados permanentemente. Os contratos de interconexão com as concessionárias de energia regem os sistemas que exportam energia para a rede, o que um pequeno sistema solar pode ou não fazer. Mas muitas empresas, clientes e outros hesitarão em se envolver até que as regras sejam esclarecidas.
A maior preocupação regulatória– energizar as redes durante uma interrupção de energia e colocar os trabalhadores da rede em risco – não é realmente um problema, uma vez que os inversores são abrangidos pela norma UL 1741 e possuem capacidade “anti-ilhamento”.
Plug-in na prática
Apesar do meu mestrado em análise e política energética (vai Badgers!) e de 30 anos de experiência em defesa da energia, concessão de subsídios e pesquisa na área, eu nunca precisei realmente entender amperes e volts, ou a diferença entre fiação em série e em paralelo. Com sistemas solares “faça-você-mesmo”, esses conceitos são fundamentais. A maioria das pessoas não vai querer aprender tudo isso, então vai preferir um kit pré-fabricado com equipamentos compatíveis e fácil montagem. Mas você paga por essa conveniência.
Eu queria ver para onde o mercado americano está caminhando, não apenas onde ele está agora, em sua fase inicial. A Europa é o modelo, com possivelmente 4 milhões de sistemas só na Alemanha. Embora existam muitos fornecedores na Europa, a Svea Solar, parceira da Ikea em sistemas solares plug-in, oferece kits a partir de € 450 (US$ 518/R$ 2.727), com dois painéis de 500 W, um inversor de 800 W (CA), cabos e suportes. Não há cobrança de IVA e os membros da Ikea têm 15% de desconto.
Isso equivale a apenas US$ 0,65/W (R$ 3,42) de potência CA, o que reflete um mercado maduro e ativo, com muitos varejistas, distribuidores e fabricantes de equipamentos.
Aqui nos Estados Unidos, um kit equivalente da Brightsaver custa aproximadamente US$ 1,60 (R$ 8,4) por watt CA, mais impostos, se retirado em suas lojas na região da Baía de São Francisco ou em Los Angeles. A EcoFlow oferece um kit por US$ 1,58 por watt CA, mais frete, mas até o momento apenas em Utah.
Em nome da pesquisa, e porque sou pão-duro, resolvi tentar conseguir o preço da Ikea alemã.
Mas, como os entusiastas do “faça você mesmo” sabem, o melhor é praticar no projeto de outra pessoa. Meu amigo Marco adorou a ideia de adicionar energia solar plug-in para complementar seu sistema existente no telhado, então ele comprou o “kit de expansão NEM” da Brightsaver. (A Brightsaver observou que os clientes de energia solar na Califórnia podem adicionar até 1 kW ao seu sistema existente sem necessidade de permissão adicional e sem perder o status de NEM – da sigla em inglês para medição líquida de energia, equivalente à geração distribuída).
Descobri duas coisas importantes: primeiro, içar dois painéis grandes até o telhado do segundo andar é complicado. Felizmente, Marco é marinheiro e fez alguns nós excelentes, o que nos permitiu içar os painéis com corda.
Em segundo lugar, painéis com um ângulo de inclinação adequado podem absorver muita força do vento – são como velas. Fizemos um sistema lastreado no telhado plano dele para evitar perfurações, com blocos de cimento. Mas uma noite de vento quase derrubou tudo. Adicionamos alguns sacos de areia e os prendemos com cordas a ancoragens nas beiras do telhado.
Atingir o preço da Ikea significava que eu não podia simplesmente comprar o kit Brightsaver. Aqui na área da Baía de São Francisco, há muitos painéis solares usados no Facebook Marketplace e no Craigslist. Aliás, os abrigos de moradores de rua recebem painéis solares usados da Urban Ore, nossa loja local de reciclagem de materiais de construção. Comprei quatro painéis de 315 W de um cara em Richmond por US$ 50 cada, ou US$ 0,16/W. Testei a voltagem, que parecia muito boa.
Conseguir o inversor foi mais difícil, pois só encontrei três modelos com saída de 120 volts, e apenas dois deles possuem certificação UL. Os sistemas de telhado usam 240 V, assim como os inversores de tomada europeus. Comprei o inversor AP Systems EZ1-LV, de 960 W, da Miga Robotics, no Oregon, por US$ 350. Tenho certeza de que o preço vai cair conforme mais empresas fabricarem produtos similares.
Estou utilizando 1,2 kW CC através do inversor, resultando em uma relação de carga do inversor (ILR) de 1,25, que é ligeiramente acima da média nacional de 1,16 para energia solar distribuída, de acordo com o projeto Tracking the Sun do Berkeley Lab.
Precisei assistir a alguns vídeos no YouTube para entender a ligação em paralelo e em série, e para conectar quatro painéis aos dois circuitos do inversor. Um conjunto de cabos Y longos da Amazon custou US$ 60.
A próxima etapa foi a instalação. Tenho um telhado plano na garagem, praticamente sem sombra. Uma vantagem adicional é que a tomada na garagem fica no final do circuito, o que, segundo um artigo de Daniel Gerber, do Laboratório Berkeley, é o local correto para conectar o aparelho e evitar o “mascaramento do disjuntor”. Embora o artigo não seja exatamente um manual de instruções, ele aborda as principais questões de segurança: segurança ao toque, sobrecarga do circuito e falhas de aterramento.
Comprei quatro bases de concreto na Home Depot por US$ 25 e coloquei alguns canos de aço que eu já tinha atravessados sobre elas. Prendi os painéis aos canos com abraçadeiras de nylon, mas como eles estão a apenas uns 30 centímetros do deck de um lado, acho que não vão se mover. Os painéis estão todos voltados para o sul, mas com um ângulo de inclinação baixo, o que significa que terão o melhor desempenho no verão, mas um desempenho ruim no inverno, quando é mais provável que esteja nublado.
Coloquei o inversor na garagem, passei os cabos em Y por um furo que fiz na parede e liguei o inversor na tomada. Pronto.
Ao contrário do meu antigo sistema fotovoltaico de telhado de 2011 com inversor string SMA, meu novo sistema está conectado via Wi-Fi, então consigo ver que estou produzindo cerca de 5,5 kWh por dia agora em março, com pico de produção diária em torno de 850 W. Com uma tarifa de varejo de US$ 0,30/kWh, isso representa uma economia de cerca de US$ 50 por mês. Considerando um custo total de US$ 635 (R$ 3.343) – US$ 0,66/W, perfeito! – meu retorno do investimento deve ser em pouco mais de um ano. É claro que, para sistemas mais caros ou instalados em locais com menos sol ou preços de eletricidade mais baixos, o período de retorno será maior.
Construindo o mercado
Para que isso se torne realidade para todos, serão necessárias várias etapas.
A maior parte da atenção legislativa e regulatória está apropriadamente focada na segurança. (O documento da CESA inclui uma visão geral das questões de segurança.) A UL Solutions publicou a norma UL3700 (que pode ser visualizada online) e agora oferece testes e certificação. Como não se trata de uma norma oficial da UL, eles podem receber comentários e considerar alterações a qualquer momento. Se você tiver comentários relevantes, entre em contato com eles.
As agências locais de licenciamento podem optar por intervir, embora normalmente não abranjam aparelhos plug-in. As leis federais na Alemanha limitam as regulamentações locais, mas incentivam os consumidores a registrar seus sistemas. Cerca de um em cada quatro sistemas é registrado.
A relação com a rede elétrica é a próxima questão a ser resolvida. Utah (e em breve Virgínia) “legalizaram” a energia solar plug-in, em grande parte, isentando os sistemas de pequeno porte da medição líquida. Isso elimina a burocracia, mas significa que qualquer energia gerada em excesso à demanda em tempo real e exportada para a rede não é compensada. Ela é entregue à concessionária, o que tende a corroer a rentabilidade do investimento. A capacidade de um sistema exportar energia depende da carga do cliente e se uma bateria e um controlador impedirão as exportações. Adicionar energia a um sistema existente que já possua um acordo de interconexão pode evitar esse problema, tornando os kits de expansão da medição líquida de energia uma oportunidade promissora.
Fabricantes e empresas estão se adaptando. Um novo exemplo é um kit da Pii Energy que combina energia solar e bateria com tomadas inteligentes e um controlador de sistemas, atendendo especificamente às normas da UL e evitando a exportação de energia para a rede elétrica para clientes sem contratos de interconexão. Pequenas baterias com inversores integrados podem substituir inversores independentes, permitindo a não exportação de energia e oferecendo uma pequena proteção contra interrupções no fornecimento.
A logística e a distribuição precisam ser resolvidas. Comprei painéis usados não só porque eram mais baratos, mas também porque estavam disponíveis localmente. O envio de apenas alguns painéis rígidos grandes é bastante caro, então os distribuidores precisarão de soluções além da FedEx. Um varejista óbvio é um instalador local de telhados, que compra painéis e inversores por palete e pode vendê-los de seus armazéns. Eles terão que competir com a Amazon e sua rede de armazéns. Eventualmente, grandes varejistas como Home Depot, Lowe’s e Walmart podem entrar no mercado. Outros fornecedores estão experimentando painéis flexíveis ou dobráveis, que são mais fáceis de transportar.
Por fim, como a ideia é que amadores façam as instalações por conta própria, eles precisarão de alguma instrução. O YouTube é o lugar onde as pessoas encontram vídeos tutoriais, então profissionais de marketing de energia solar, governos locais, concessionárias de energia e defensores da causa podem oferecer conteúdo, além de eventos presenciais e outras atividades de divulgação.
Nenhum desses problemas parece difícil de resolver, e a inovação surgirá rapidamente assim que a regulamentação for flexibilizada. Tendo feito o meu próprio, percebo como a teoria precisa evoluir para a prática antes que milhões de sistemas improvisados apareçam por todo o país.
Bentham Paulos é consultor em Berkeley e trabalha com a Clean Energy States Alliance, o Berkeley Lab e as Agências de Conservação de Energia da Califórnia (CCAs). Saiba mais em PaulosAnalysis.com.
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