Mais de 100 países se comprometeram a ser neutros em carbono até 2050, de acordo com as Nações Unidas. Um estudo recente conduzido por pesquisadores do Laboratório Nacional de Energia Renovável dos EUA (NREL) descobriu que, para descarbonizar totalmente os sistemas elétricos globais usando energia solar na década de 2050 a 2060, o mundo precisaria instalar 63,4 TW de FV. As descobertas do estudo foram publicadas em “Cenários de implantação fotovoltaica para a descarbonização global: papel das tecnologias disruptivas”, que aparece na revista Solar RRL.
Os pesquisadores modelaram trajetórias viáveis para fornecer > 60 TW de capacidade solar instalada para atingir a meta de descarbonização global e estudaram o efeito de uma tecnologia disruptiva no custo de implantação e oportunidade de mercado. Eles concluíram que é possível aumentar a produção de 2,9 TW para 3,7 TW necessários por ano dentro de 10 a 15 anos, uma meta que custará de US$ 600 bilhões a US$ 660 bilhões. O modelo inclui o uso de tecnologia existente, bem como tecnologias maduras usando silício e CdTe. O estudo estima que as tecnologias disruptivas oferecem uma oportunidade de mercado de US$ 1 a US$ 2 trilhões e que o potencial de economia de custos pode chegar a centenas de bilhões de dólares.
As tecnologias disruptivas incluem PV baseado em telureto de cádmio (CdTe), perovskitas e tecnologias tandem. O CdTe, que é a tecnologia usada pelos fabricantes de energia solar First Solar e Toledo Solar, entre outros, representa atualmente cerca de 16% do mercado solar dos EUA, informa o NREL. As perovskitas têm desafios com a durabilidade a longo prazo, mas oferecem vantagens na fabricação porque podem ser impressas de forma rápida e relativamente barata em um método rolo a rolo. Tandems combinam tecnologias, como perovskita e silício, e várias empresas estão começando a fabricar tandems, incluindo TandemPV, CubicPV e OxfordPV.
De acordo com o NREL, dispositivos tandem e minimódulos estão obtendo eficiências de até 31,25%. E embora as eficiências sejam promissoras e outros conjuntos continuem a ser desenvolvidos, ainda é necessário P&D para que esses dispositivos sejam fabricados na escala necessária para atingir as capacidades de terawatt.
“Existem trajetórias economicamente viáveis que atingem a capacidade de fabricação necessária para produzir a quantidade FV necessária para descarbonizar completamente a economia energética mundial”, disse Jao van de Lagemaat, diretor do Centro de Química e Nanociência do NREL do Departamento de Energia dos EUA. “As tecnologias emergentes podem reduzir significativamente o custo dessa implantação se forem comercializadas a tempo”.
Fornecer energia solar suficiente nas próximas duas décadas para descarbonizar o sistema elétrico global exigirá um “aumento sem precedentes da capacidade de produção”, mas é possível, de acordo com a análise do NREL.
A meta estimada de 63,4 TW necessários entre 2050 e 2060 é um aumento de 60 vezes na geração fotovoltaica instalada em todo o mundo hoje. Quando os pesquisadores dizem que isso é possível, é sob a suposição de que os investidores protegem seus investimentos evitando ativos de produção ociosos. O modelo demonstra que é possível um aumento sustentável da fabricação e que as tecnologias disruptivas desempenharão um papel na redução dos custos de capital.
Outra suposição é que a vida útil de um módulo fotovoltaico aumentará consideravelmente, possivelmente de uma média de 30 anos em 2020 para 50 anos em 2040.
Olhando além da década de 2050 a 2060, van de Lagemaat observou que a aposentadoria modular e o crescimento populacional serão os impulsionadores de uma “demanda relativamente modesta” depois que a descarbonização global for alcançada.
Além de van de Lagemaat, os outros autores são Michael Woodhouse do NREL e Billy Stanbery da Colorado School of Mines. O programa interno de Pesquisa e Desenvolvimento Dirigido por Laboratório do NREL financiou a pesquisa.
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