Estudo do MIT revela 81 inovações, de semicondutores a softwares, que reduziram em mais de 99% o custo dos painéis solares desde 1970.
O custo dos painéis solares despencou mais de 99% desde a década de 1970. Esse avanço possibilitou a adoção em larga escala dos sistemas fotovoltaicos, que transformam a luz do sol em eletricidade.
Um estudo do MIT detalhou inovações que levaram a reduções tão expressivas, mostrando que avanços técnicos vindos de diferentes áreas foram decisivos.
A pesquisa, publicada na PLOS ONE, pode orientar empresas de energia renovável na escolha de investimentos em pesquisa e desenvolvimento.
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Também pode ajudar governos a definir prioridades para estimular a fabricação e a instalação de painéis solares.
Origem variada das inovações nos painéis solares
O mais importante é que muitas das inovações não surgiram diretamente do setor SOLAR.
Houve contribuições de áreas como semicondutores, metalurgia, fabricação de vidro, perfuração de petróleo e gás, construção civil e até domínios jurídicos.
A autora sênior, Jessika Trancik, professora no Instituto de Dados, Sistemas e Sociedade do MIT, destacou que o processo de redução de custos é complexo.
Segundo ela, avanços científicos e de engenharia, muitas vezes básicos, estão no centro dessas quedas. O conhecimento foi extraído de múltiplos setores, formando uma rede que favoreceu melhorias.
Equipe e metodologia
O artigo foi assinado também por Goksin Kavlak, Magdalena Klemun, Ajinkya Kamat, Brittany Smith e Robert Margolis.
A base do trabalho foi um modelo matemático desenvolvido anteriormente pelo grupo, que relaciona tecnologia de engenharia e custos de módulos e sistemas fotovoltaicos.
Neste estudo, o objetivo foi aprofundar nos avanços científicos que contribuíram para a queda dos preços.
Para isso, os pesquisadores combinaram o modelo quantitativo com uma análise qualitativa das inovações, avaliando desde materiais e fabricação até processos de instalação.
Fatores e padrões identificados
O modelo numérico guiou a análise qualitativa. Isso permitiu examinar inovações em áreas com poucos dados disponíveis.
Foram considerados fatores de custo já conhecidos, como número de células por módulo, eficiência da fiação e tamanho do wafer de silício.
A partir daí, a equipe agrupou as inovações para identificar padrões.
Muitos avanços vieram da melhoria de materiais ou da pré-fabricação de componentes, otimizando a fabricação e a montagem. Especialistas do setor ajudaram a validar a relevância de cada inovação.
81 inovações mapeadas
Desde a década de 1970, o estudo identificou 81 inovações que afetaram custos, indo de vidros antirreflexo a sistemas de licenciamento totalmente on-line.
Trancik afirmou que a análise exigiu definir limites para não ir fundo demais em etapas como o processamento de matérias-primas.
Os pesquisadores separaram os custos dos módulos fotovoltaicos dos custos de equilíbrio do sistema (BOS), que incluem montagem, inversores e cabos.
Enquanto módulos são produzidos e exportados em massa, muitos itens BOS são fabricados e vendidos localmente.
Diferenças entre módulos e BOS
Ao comparar as duas partes da tecnologia, foi possível ver que as inovações do BOS tendem a ser mais ligadas a tecnologias leves, como mudanças em procedimentos de licenciamento.
Essas tiveram menor impacto nas quedas históricas de custo em relação ao hardware.
Atrasos em obras e processos burocráticos foram apontados como fatores que elevam custos. Por isso, softwares de licenciamento automatizado são vistos como promissores, mesmo que ainda não quantificados no estudo.
Papel de outros setores
Setores como semicondutores, eletrônicos, metalurgia e petróleo contribuíram muito para a redução de custos dos módulos e do BOS.
No caso do BOS, engenharia de software e serviços públicos de energia também tiveram impacto.
Além disso, fatores como economia de escala e acúmulo de experiência no setor solar ajudaram a reduzir variáveis de custo.
Grande parte das inovações de módulos veio de pesquisas e da indústria, enquanto muitas do BOS foram desenvolvidas por governos locais, estados norte-americanos e associações profissionais.
Sinergia tecnológica
Segundo Trancik, a energia fotovoltaica conseguiu aproveitar avanços externos porque havia compatibilidade técnica, momento favorável e políticas de apoio.
Klemun, outra coautora, ressaltou o potencial do aumento do poder de computação para reduzir custos do BOS, citando sistemas automáticos de revisão de engenharia e softwares de avaliação remota.
A equipe considera que a transferência de conhecimento entre setores ainda está no início. Robótica e ferramentas digitais baseadas em inteligência artificial devem impulsionar novas quedas de custo e melhorias na qualidade.
Medindo o impacto de cada inovação
A metodologia também permite estimar impactos quantitativos quando há dados disponíveis. Um exemplo citado foi o corte de arame, técnica dos anos 1980.
Com ela, reduziu-se a perda de silício e aumentou-se a produtividade.
Essa análise retrospectiva mostra o que funcionou e pode orientar estratégias futuras sobre os painéis solares. O modelo também pode ser usado para prever o efeito de novas tecnologias, ajudando a identificar setores externos capazes de contribuir para melhorias.
Próximos passos
O grupo pretende aplicar a metodologia a outras tecnologias, incluindo diferentes fontes de energia renovável.
Há interesse também em estudar mais a fundo as tecnologias leves, buscando inovações que acelerem reduções de custo.
Para Trancik, o processo de inovação tecnológica não é uma “caixa-preta” impossível de entender.
Assim como outros fenômenos, ele pode ser estudado, medido e usado para orientar o desenvolvimento de soluções mais acessíveis.