O FUTURO DA ENERGIA SOLAR

FOTOVOLTAICA NO BRASIL E NO MUNDO

Prof. Adriano Moehlecke

Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul – PUCRS

Escola de Ciências

Núcleo de Tecnologia em Energia Solar - NT-Solar

É possível preparar cenários futuros sem conhecer o passado?

Tendências de tecnologias.

Planejar é relevante?

Mercados/preços: se conseguem prever?

Mensagens finais.

Sumário

É possível preparar cenários futuros sem conhecer o

passado?

“O PASSADO É UM PATRIMÔNIO.”

David Coimbra, ZH, 27-28 de abril de 2019

“É sempre agora.”

É possível preparar cenários futuros sem conhecer o

passado?

“É sempre agora!”

“O futuro é um lugar que não existe. Você planeja

chegar lá e nunca chega: é sempre agora. A

diferença é que o soldado não tem passado e isso

é insuportável.”

“O passado não é só uma coleção de fatos antigos,

que não se repetirão. O passado é um patrimônio.

Tudo o que você faz, faz olhando para trás.”

Coluna de David Coimbra, ZH, 27-28 de abril de 2019

“É sempre agora.”

É possível preparar cenários futuros sem conhecer o

passado?

Passado-Presente: Evolução do Preço de Módulos FVs

Pre

ço

méd

io d

e m

ód

ulo

s f

oto

vo

ltaic

os

(2018 U

S$/W

p)

Volume de produção acumulado (MW)

International Technology Roadmap for Photovoltaic (ITRPV 2019)

Volume dobra - preço

reduz em 22,8 %

US$0,24

23,2 % (1976 – 2018)

39,8% (2006 – 2018)

Passado-Presente: Evolução do Eficiência dos Módulos FVs

Módulos

310 - 345 W

2 m x 1 m

72 células

260 – 280 W

1,65 m x 1 m

60 células

156 mm

156 m

m

Passado-Presente: Células Solares Industriais

Células solares industriais 2018 - n+pp+ - Al BSF

Primeira geração da produção industrial!

Filme AR e passivador

Barra coletora posterior

N+

P+

SiNx

Ag

Ag/Al

Malha metálica frontal

P

BSF

Campo

retrodifusor

Passado-Presente: Células Solares Industriais

NT-Solar/PUCRS: P&D em células solares n+pp+ BSF

Células de 16,2% com Al

Células de 17,3% com Al e B.

Passado-Presente: Módulos Fotovoltaicos

Conjunto de células solares encapsuladas

Lâmina

de Silício27,9%

Preço dos módulos fotovoltaicos (US$/Wp)

ITRPV 2018/2019

Módulo

Célula

0,24 US$

01_2019

46,3%

25,8%

13,9%

14,0%

Passado-Presente: Módulos Fotovoltaicos

Passado-Presente: Maiores Produtores de Módulos Fotovoltaicos

2018

PVTECH 2019

Tendências de Tecnologias

https://itrpv.vdma.org/

- 150 GW de capacidade industrial instalada

- 95 % com silício cristalino e 5 % de filmes finos

Aumentar a eficiência

Reduzir custos

Tendências de Tecnologias

Redução de custos – diminuição da espessura das lâminas

Lâmina

atual:

180 µm

0,18 mm

ITRPV 2018

Complexidade

130 µm

100 µm – 0,1 mm

Espessura da lâmina de silício (µm)

2017 2018 2020 2022 2025 2028

Tendências de Tecnologias

NT-Solar/PUCRS: já são processadas lâminas de 100 µm

Células de 16 %

1,6 g / Wp

40 % menor que de lâminas de 180 μm

Tendências de Tecnologias

Redução da quantidade de prata usada

2009 – 300 mg / célula

2018 – 90 mg / célula

2028 – 50 mg / célula

Redução da largura das trilhas

2009 – 120 µm

2018 – 40 µm

2028 – 20 µm

Trilha

Busbar

ITRPV 2018

Indústria de células solares: maior consumidor mundial de prata

Complexidade

Tendências de Tecnologias

Estruturas de células solares de silício cristalino

73 %

21 %

ITRPV 2018/2019

Perc

en

tual

do

merc

ad

o (

%)

IHS 2017 2017 2018 2020 2022 2025 2029

Tradicional

Tendências de Tecnologias

Células PERC – Passivated Emitter and Rear Cell

A verdadeira segunda geração da produção em larga escala.

Processos com laser

Filmes passivadores de superfície

Lâminas de silício de alta qualidade

BSF

“Tradicional”PERC

Complexidade

Tendências de Tecnologias

Células PERC – módulos monofaciais

Módulos de 72 células

375 W

Silício monocristalino

Eficiência de 19,3 %

Tendências de Tecnologias

Células PERC – módulos bifaciais

Módulos de 300 W – 60 células

Eficiência de 18 % (uma face)

Duplo vidro

Com 15% de albedo: 345 W

Tendências de Tecnologias

ITRPV 2019

40 %

60 %

Nem todas células bifaciais

serão usadas em módulos

fotovoltaicos bifaciais.

30%

Módulos com células solares bifaciais

Perc

en

tual

do

merc

ad

o (

%)

2018 2019 2021 2023 2026 2029

Tendências de Tecnologias

Silício p

n+pp+ - 180 µm – ηFrontal = 16,9 %

ηPost. = 11,5 %

Silício n

n+np+ - 100 µm – ηFrontal = 16,1 %

ηPost. = 14,4 %

NT-Solar/PUCRS: células solares bifaciais

Tendências de Tecnologias

“Absorver incrementos significativos de complexidade com ganhos

de eficiência relativamente baixos exige fabricação massiva.”

Eduardo LorenzoInstituto de Energia Solar

Universidade Politécnica de Madrid

“O PASSADO É UM PATRIMÔNIO.”

David Coimbra, ZH, 27-28 de abril de 2019

“É sempre agora.”

Planejar é relevante?

SNESF – Simpósio Nacional de Energia Solar Fotovoltaica

Painéis com especialistas de

universidades, centros de

pesquisa, distribuidoras,

geradoras, agências, empresas

do setor.

135 participantes

270 participantes

Recomendações:

- Pesquisa e

desenvolvimento

- Desenvolvimento de

Mercado e Indústrias

- Implantação de uma

Rede de Pesquisa

- Divulgação

2004 2005

Planejar é relevante?

Planos para a cadeia de valor da energia solar FV no Brasil

2009 2010 2012

Planejar é relevante?

Planos para a cadeia de valor da energia solar FV no Brasil

- Programas de P+D na cadeia de produção de células e módulos

fotovoltaicos.

- Estratégias para desenvolver a indústria nacional de células e

módulos fotovoltaicos.

- Desenvolvimento da tecnologia de purificação e obtenção de

silício grau solar.

- Estimular a geração distribuída e em centrais com sistemas

fotovoltaicos.

- Inserir a geração distribuída por sistemas fotovoltaicos no plano

decenal .

Mercados/preços: se conseguem prever?

Conhecimento = Dados empíricos x Matemática

Conhecimento: Experiência x Sensibilidade

“Experiência não são dados empíricos. Uma experiência é, sim, um

fenômeno subjetivo que inclui três ingredientes principais: sensações,

emoções e pensamentos.”

Exemplo: vinho

1989 1990 1995 2002 2012

Mercados/preços: se conseguem prever?

1992

1994

Os módulos FVs de silicio cristalino atenderão nichos de

mercado. As maiores reduções de custo a longo prazo

somente serão alcançadas com filmes finos ou

concentradores de radiação solar (pág. 327).

Cenário otimista para 2015: 2,3 GW/ano

Produção real em 2015: 50 GW/ano (22 vezes maior que a

previsão estabelecida.

Mercados/preços: se conseguem prever?

2001

Previsão do mercado fotovoltaico e de custos

baseado em um modelo de elasticidade da

demanda

US$0,24 2060

2019Ano

Pre

ço

(U

S$/W

p)

Antonio Luque

Mercados/preços: se conseguem prever?

CHINA

Adições anuais de potência de sistemas FVs x predições da IEA WEO

Em GW

Mercados/preços: se conseguem prever?

6

8

16

182

196

234

446

582

863

2025

2030

2035

2040

2045

2050

0 200 400 600 800 1000

União Europeia

União Europeia

Brasil

Brasil

China

China

Potência instalada (GW)

An

o

China

União Europeia

Brasil

China

Brasil

União Europeia

0 2 4 6 8 100 2 4 6 8 100 2 4 6 8 100 2 4 6 8 100 2 4 6 8 10

World Energy Outlook: visão para 2040 – políticas atuais

2040

Matriz elétrica

China 7,2%

UE 6,3%

Brasil 5,9%

Mercados/preços: se conseguem prever?

8

12

23

211

275

368

698

1180

2134

2025

2030

2035

2040

2045

2050

0 500 1000 1500 2000

União Europeia

União Europeia

Brasil

Brasil

China

China

Potência instalada (GW)

An

o

China

União Europeia

Brasil

ChinaBrasil

União Europeia

0 2 4 6 8 100 2 4 6 8 100 2 4 6 8 100 2 4 6 8 100 2 4 6 8 10

World Energy Outlook: visão para 2040 – desenvolvimento sustentável

2040

Matriz elétrica

China 21,3%

UE 9,7%

Brasil 9,7%

Mercados/preços: se conseguem prever?

EPE -Plano Decenal de Expansão de Energia (2018-2027)

HIDRO 11050,9%

EOL 26,7

12,4%

SOL 8,6

4,0%BIO 16,6

7,7%

PCH 8,9

4,1%

NUCLEAR 3,4

1,6%

UTE 41,719,3%

2027Valores em GW

Centrais FVs

SOL FV 8,64,0 %

Mercados/preços: se conseguem prever?

3,2 GW em 2024

ANEEL (2017), Nota Técnica n° 0056/2017-SRD/ANEEL

O MERCADO DITA AS REGRAS DE CRESCIMENTO.

Mercados/preços: se conseguem prever?

EPE -Plano Decenal de Expansão de Energia (2018-2027)

2027

SOL FV17,2 GW

SOL FV9,8 GW

FV

82 %

Potência instalada (MW)

2018

Considerações Finais

O que esperar para os próximos anos

- A produção de células solares será cada vez mais complexa e em larga

escala para ser economicamente viável.

- A tecnología de silício continuará a dominar o mercado.

- Geração distribuída no Brasil: demorou para “sair do papel”, mas o

mercado continuará a crescer – terão que colocar impedimentos, tarifas,

para reduzir o ímpeto da população. Oxalá não consigam parar este

crescimento.

- EPE: em 2027, haverá 1,35 milhão de adotantes da micro e minigeração

distribuída – R$60 bilhões investidos.

- Fazer bem feito! Realizar instalações compatíveis com uma tecnologia de

alta durabilidade.

“O PASSADO É UM PATRIMÔNIO.”

David Coimbra, ZH, 27-28 de abril de 2019

“É sempre agora.”

Mensagem Final

“Chegará um momento em que vocês abrirão o baú do passado a fim de

procurarem pessoas e experiências para ajudá-los, para consolá-los ou para

alegrá-los. Se vocês tiverem armazenado dias ruins e relações ruins, o seu

depósito será inútil. Mas, quando vocês terminam o dia e pensam “esse foi um

dia bom”, significa que vocês depositaram algo de positivo na sua conta, no

seu baú. Mais tarde, essa poupança irá socorrê-los.”

“O passado é um patrimônio. Por isso,

é importante saber construir o passado.”

É o que estivemos fazendo hoje à tarde.

David Coimbra, 27-28 de abril de 2019.

Muito obrigado.