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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
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É possível preparar cenários futuros sem conhecer o passado?
Tendências de tecnologias.
Planejar é relevante?
Mercados/preços: se conseguem prever?
Mensagens finais.
Sumário
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É possível preparar cenários futuros sem conhecer o
passado?
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“O PASSADO É UM PATRIMÔNIO.”
David Coimbra, ZH, 27-28 de abril de 2019
“É sempre agora.”
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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.”
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É possível preparar cenários futuros sem conhecer o
passado?
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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$0,24
23,2 % (1976 – 2018)
39,8% (2006 – 2018)
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Passado-Presente: Evolução do Eficiência dos Módulos FVs
Módulos
310 - 345 W
2 m x 1 m
72 células
260 – 280 W
1,65 m x 1 m
60 células
156 mm
156 m
m
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Passado-Presente: Células Solares Industriais
Células solares industriais 2018 - n+pp+ - Al BSF
Primeira geração da produção industrial!
Filme AR e passivador
Barra coletora posterior
N+
P+
SiNx
Ag
Ag/Al
Malha metálica frontal
P
BSF
Campo
retrodifusor
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Passado-Presente: Células Solares Industriais
NT-Solar/PUCRS: P&D em células solares n+pp+ BSF
Células de 16,2% com Al
Células de 17,3% com Al e B.
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Passado-Presente: Módulos Fotovoltaicos
Conjunto de células solares encapsuladas
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Lâmina
de Silício27,9%
Preço dos módulos fotovoltaicos (US$/Wp)
ITRPV 2018/2019
Módulo
Célula
0,24 US$
01_2019
46,3%
25,8%
13,9%
14,0%
Passado-Presente: Módulos Fotovoltaicos
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Passado-Presente: Maiores Produtores de Módulos Fotovoltaicos
2018
PVTECH 2019
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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Tendências de Tecnologias
Células PERC – módulos monofaciais
Módulos de 72 células
375 W
Silício monocristalino
Eficiência de 19,3 %
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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
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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
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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
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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
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“O PASSADO É UM PATRIMÔNIO.”
David Coimbra, ZH, 27-28 de abril de 2019
“É sempre agora.”
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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
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Planejar é relevante?
Planos para a cadeia de valor da energia solar FV no Brasil
2009 2010 2012
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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 .
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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
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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.
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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
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Mercados/preços: se conseguem prever?
CHINA
Adições anuais de potência de sistemas FVs x predições da IEA WEO
Em GW
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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%
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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%
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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 %
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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.
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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
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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.
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“O PASSADO É UM PATRIMÔNIO.”
David Coimbra, ZH, 27-28 de abril de 2019
“É sempre agora.”
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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.