De acordo com o descrito na metodologia, foram utilizados para a estratégia inicial de busca apenas o código CPC de seção Y, classe 02, subclasse E, grupo 10, formando assim “Y02E-010”, pois esse código é o que representa, dentro da classificação CPC, a tecnologias relacionadas a redução de emissões de gases de efeito estufa, ou seja, relacionados à geração de energia através de fontes renováveis, desde 2014 até o ano de 2018.
Pode-se observar no quadro 5.1 que o número total de depósitos, no período de 2014 para 2018, aumentou de 17257 depósitos para 20283 depósitos, representando uma elevação na ordem de 18%, indicando que o desenvolvimento de tecnologias relacionadas a fontes renováveis de energia é de interesse mundial.
Com base no número de publicações foram calculados os percentuais de depósitos para cada uma das classificações CPC. Como resultado dessa primeira análise, pode-se observar que o principal código citado nas bases de patentes dentro da classificação Y02E-010, foi o Y02E-010/50, referente à geração de energia fotovoltaica, com porcentagens máxima de 43,12% no ano de 2014 e mínima de 36,78% no ano de 2018, indicando uma tendência de queda dessa tecnologia nesse período. Entretanto, de longe, é a tecnologia que mais gerou depósitos de patentes nos escritórios de patentes ao redor do mundo, com um percentual médio anual de 40,29%. Embora tenha havido uma queda no percentual de publicações, o número de depósitos manteve-se praticamente constante no período avaliado, o que prova que as tecnologias relacionadas a geração de energia fotovoltaica ainda possuem grande interesse à sociedade em geral.
O segundo código mais citado nas bases de patentes, foi o Y02E-010/40, referente à energia térmica solar. O código em questão mostrou evolução ao longo dos anos, principalmente se analisarmos o número de publicações. No ano de 2018 houveram 4868 depósitos com esse código, enquanto no ano de 2014 apenas 3754, demonstrando assim um aumento, na ordem de 30% no interesse por esse tipo de tecnologia. O subgrupo 40 apresentou uma tendência de elevação do percentual, embora tenha havido ligeiras oscilações ao longo dos anos e uma pequena queda no ano de 2017, resultando assim em um percentual médio de 21,74%.
Já o código Y02E-010/70, que leva em conta as tecnologias que utilizam a energia eólica para a geração de energia aparece como o terceiro mais utilizado. O
código teve uma tendência de crescimento no número de publicações de patentes.
Em 2014, houveram 3646 publicações e no ano de 2018, 4823 publicações, tendo uma média anual de citações de 21,57%.
Tem-se ainda, que as tecnologias empregadas para geração de energia Hidrelétrica foram consideradas a quarta tecnologia que mais gerou depósitos de patentes, com 10240 publicações e percentual médio de 11,11%. As considerações ainda podem ser feitas para as tecnologias de geração de energia através das ondas do mar (3031 publicações), da tecnologia geotérmica (1501 publicações) e dos sistemas híbridos térmicos fotovoltaicos (351 publicações), com percentuais médios respectivos de 3,30%, 1,61% e 0,38%.
Quadro 1.3 - Citações em bases de patentes para a classificação Y02E-010
Número de Depósitos Percentual Código Fonte de
Energia 2014 2015 2016 2017 2018 2014 2015 2016 2017 2018 Média Y02E-010/10 Geotérmica 194 243 273 389 402 1,12 1,43 1,45 2,05 1,98 1,61 Y02E-010/20 Hidrelétrica 1689 2161 2198 2125 2067 9,79 12,68 11,71 11,20 10,19 11,11 Y02E-010/30 Mar 533 678 661 571 588 3,09 3,98 3,52 3,01 2,90 3,30 Y02E-010/40 Térmica solar 3754 3833 3996 3638 4868 21,75 22,49 21,29 19,17 24,00 21,74 Y02E-010/50 Fotovoltaica 7441 6760 7560 7897 7461 43,12 39,67 40,28 41,61 36,78 40,29 Y02E-010/60
Térmicos-fotovoltaicos 0 85 75 117 74 0,00 0,50 0,40 0,62 0,36 0,38 Y02E-010/70 Eólica 3646 3281 4005 4240 4823 21,13 19,25 21,34 22,34 23,78 21,57
Total 17257 17041 18768 18977 20283 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 Fonte: Autor
Conforme pode-se identificar, as tecnologias que mais geraram depósitos foram a fotovoltaica, a térmica solar e eólica. Portanto, na sequência do trabalho somente serão analisadas as tendências das tecnologias que geram energia elétrica através da energia do sol, sendo não aprofundada a prospecção de dados da energia eólica, pois a mesma se relaciona com a geração de energia através dos ventos.
Também foi realizada a prospecção para a identificação de quais países receberam mais depósitos de patentes da classificação Y02E-010, nos anos de 2014 a 2018, como pode-se visualizar abaixo, no quadro 5.2.
Quadro 1.4 - Países de publicação da classificação Y02E-010 29,73% (quadro 5.2) ao longo dos anos analisados, foi a China, seguido pelos Estados Unidos (15,77%), Japão (11,21%), Coreia do Sul (8,45%) e Índia (4,20%).
A China, que no ano de 2014 detinha 1,42 patentes (22089 publicações) para cada patente dos Estados Unidos (15542 publicações), chegou ao ano de 2018 com aproximadamente 2,65 patentes (26456 publicações) registradas em seu território do que no norte-americano (9999 publicações) e o percentual, do ano de 2014 até 2018, mostrou forte aumento saltando de 23,8% em 2014 para 37,3% em 2018.
Ao analisarmos somente o número de depósitos, podemos identificar grande aumento no número de patentes chinesas, mas ao mesmo tempo verificamos um grande decréscimo na quantidade de patentes norte-americanas, passando de 15542 publicações em 2014, continuamente em queda, até 9999 publicações em 2018, evidenciando uma baixa no interesse pelas tecnologias geradas de energia através de fontes renováveis no país americano.
Outros países que figuram na sequência em números percentuais, como Japão (12306 publicações em 2014 para 6466 em 2018), Coréia do Sul (8489 publicações em 2014 para 5568 em 2018) e Índia (3948 publicações em 2014 para 2667 em 2018) também apresentam queda nos números brutos de publicações, da ordem de 47%, 34% e 32% respectivamente contrastando com o aumento da China de 20% para o mesmo período.
Outro dado que se pode observar é a presença do Brasil, figurando no 11º lugar entre os países que mais receberam depósitos nos últimos cinco anos. Seu número de depósitos caiu, passando de 1950 em 2014 para 1684 em 2018. No entanto, o país apresentou constantes variações no percentual desde 2014, aumentando até o ano de 2018 (2,1% para 2,38%), e com um percentual médio de 2,33%. Ao comparar-se com outro país latino-americano, vê-se o Brasil como o líder entre os respectivos países, seguido pelo México, mas tendo praticamente o dobro de depósitos desde o ano de 2014 (Brasil com 1950 depósitos e México com 1003) consecutivamente até o ano de 2018 (Brasil com 1684 depósitos contra 785 do México).
Na sequência descrita na metodologia, tem-se a prospecção de quais empresas mais realizaram depósitos de patentes com o código Y02E-010 nos anos de 2014 até o ano de 2018, como mostrado abaixo no quadro 5.3.
A busca encontrou que a empresa que mais depositou patentes no período analisado foi a General Electric, empresa Norte-Americana, detendo uma média de 511 depósitos anuais, tornando-se assim a líder mundial de depósitos nos anos citados, embora tenha apresentado queda no número bruto de publicações, passando de 534 em 2014 para 397 em 2018, tendo um percentual médio de 4,84% de publicações com o código Y02E-010.
A segunda empresa que mais realizou depósitos nos últimos cinco anos foi a State Grid Corporation Of China (SGCC), empresa estatal chinesa de energia elétrica.
A corporação mostrou, ao longo dos anos analisados, um forte crescimento em depósitos de patentes com o código Y02E-010, pois no ano de 2014 haviam 349 depósitos e comparativamente no ano de 2018, 443 publicações, tendo portanto, 46 publicações a mais do que a General Electric para o ano final da busca, mostrando um acréscimo de 27% de busca de novas tecnologias na área de geração de energia através dos meios renováveis e um percentual médio de 4,29% (446 publicações) anuais.
As empresas dos terceiro, quarto e quinto lugares foram respectivamente Vestas Wind Systems (4,16%), LG Electronics (2,63%) e Siemens (2,46%).
Quadro 1.5 - Empresas que mais realizaram depósitos de patentes com o código nenhuma empresa ou universidade do Brasil, mas podemos visualizar diversos institutos de pesquisa chineses como a North China Electric Power University, a Zhejiang University, a South China University Of Technology, a China Electric Power
Research Institute e Zhejiang Ocean University. Fatos que ratificam o crescimento da China como o país que mais gera depósitos de patentes de tecnologia na área de geração de energia através de recursos renováveis.
Na sequência, serão apresentados, em um primeiro momento, resultados de busca relacionados a utilização de radiação solar para geração de energia elétrica empregando as tecnologias fotovoltaicas, classificação CPC Y02E-010/50, e em um segundo momento, a térmica solar, classificação CPC Y02E-010/40. Essas duas tecnologias foram aquelas que ficaram em primeiro e segundo lugar com relação ao número de depósitos de patentes no período avaliado dentro da geração de energia através de recursos renováveis. Esta prospecção tem por finalidade verificar quais são as subtecnologias relacionadas a essas duas tecnologias de subgrupo principal. Nas buscas realizadas foram empregados como filtro as palavras chaves “Solar or Sunlight”, que estavam citadas no título, resumo, reinvindicações ou palavras-chave dos documentos de patentes, e os códigos CPC supracitados. O período avaliado foram os cinco últimos anos, de 2014 a 2018 e o resultado de busca para o código CPC Y02E-010/50 (energia fotovoltaica) é mostrado no quadro 5.4.
Constatou-se que o maior número de publicações está no subgrupo principal Y02E-010/50. O número de depósitos nessa classificação vem caindo nos últimos anos, passando de 3925 publicações em 2014 para 2777 em 2018, ou seja, uma redução de 29% e com percentual médio de depósitos de 49,50%. Isso indica que, como a classificação CPC é revisada todo ano, foram criadas novas classes de tecnologias específicas durante o período, fazendo com que não fosse mais feito o depósito no subgrupo principal, diminuindo assim seu número de publicações.
Na segunda colocação, como o subgrupo que mais gerou depósitos nos anos de 2014 a 2018, estão as tecnologias relacionadas ao desenvolvimento de materiais aplicados na fabricação de células fotovoltaicas. Verificou-se que o número de depósitos nessa área teve uma queda no período avaliado, fazendo com que o percentual de participação reduza de 1707 depósitos (25,41%) para 1339 depósitos (21,64%) no período avaliado, representando um percentual de queda na ordem de 15%, além de uma média de anual de publicações de 23,67%. Os estudos de materiais, conforme citam Cattin et al. (2019), Green et al. (2019) e Serpa (2013) é um setor de onde podem extrair-se novos conceitos para aumentar a eficiência no setor de células solares fotovoltaicas e em função disso tem-se um maior interesse específico nessa área. Embora, também existam fatores limitantes na área de
materiais, pois conforme Green et al. (2019), o maior rendimento alcançado por uma célula multijunção de apenas 0,25cm2 foi de 39,2% (apenas em campo experimental) em células contendo Gálio, algo que encarece naturalmente o processo. Portanto, mesmo existindo grande interesse nessa área, um limitante nesse aspecto seria um rendimento baixo, mesmo utilizando-se para isso materiais de alto custo de aquisição.
Em terceiro lugar, estão as tecnologias relacionadas aos aspectos elétricos ou eletrônicos de conversão de energia, tecnologias estas, relacionadas ao sistema de controle empregados nos sistemas fotovoltaicos de geração de energia elétrica.
Observou-se que no período avaliado ocorreu um aumento considerável no número de tecnologias desenvolvidas nessa área do conhecimento, fazendo com que a participação aumentasse de 667 publicações (9,93%) para 1356 depósitos (21,91%), representando uma elevação nos depósitos na ordem de 121%. Sua média para o período foi de 16,39%. A tecnologia de aspectos elétricos ou eletrônicos de conversão de energia, envolve aplicações conectadas à rede (grid), assim como referentes ao gerenciamento de energia como carregamento e descarregamento de baterias e operações econômicas e também sistemas de rastreamento de potência máxima.
Atualmente, existem dois sistemas principais de aplicação da energia fotovoltaica. Uma que armazena a energia gerada pelos painéis fotovoltaicos e necessita de bancos de baterias, chamada de sistema autônomo e outra que consiste em injetar a energia extraída do sistema fotovoltaico que não é utilizada a um primeiro momento, na rede elétrica de distribuição, a chamada aplicação conectada à rede.
Conforme cita Aourir et al., 2020, os sistemas conectados à rede atraem uma maior atenção devido ao enorme mercado potencial na integração de energia solar nas redes de distribuição. Justificando assim, seu interesse crescente evidenciado pelo aumento no número de depósitos desse tipo de tecnologia
E em quarto lugar, tem-se as tecnologias relacionadas a utilização de concentradores em sistemas fotovoltaicos. Para essa, verifica-se uma crescente tendência no número de depósitos, passando de 419 publicações (6,24%) em 2014 para 716 publicações (11,57%) em 2018 e um percentual médio anual de depósitos de 10,44%. O uso de células fotovoltaicas tem um fator limitante que é seu custo, e o uso de concentradores tem um notado crescimento, devido ao fato de que ao utilizar-se desutilizar-se mecanismo, os concentradores coletam a luz solar de uma grande área e a direcionam e concentram para uma área menor, fazendo com que o custo total de painéis fotovoltaicos também seja menor, já que no uso da tecnologia concentradora,
os painéis de grande custo são substituídos por materiais refletores de menor custo (PAUL, 2019).
Quadro 1.6 - Classificações mais citadas com o código Y02E-010/50
Número de Depósitos Percentual
Seguindo a metodologia descrita anteriormente, tem-se os países que mais receberam depósitos utilizando o código Y02E-010/50. O resultado mostrado no quadro 5.5, indica que o país que mais recebeu depósitos de patentes nos anos supracitados foi a China com um percentual médio de 26,76% dos depósitos, seguida pelos Estados Unidos (18,25%), Japão (16,66%), Coreia do Sul (12,06%) e Taiwan (6,70%).
Com relação ao número de depósitos de patentes pode-se observar uma variação positiva de 2014 até 2016 (10168 depósitos), com pequena queda nos anos de 2017 (9848 depósitos) e 2018. Entretanto quando se analisa os percentuais de depósitos verifica-se um incremento constante no período avaliado. No ano de 2014 a China tinha 21% (8824 depósitos) das patentes publicadas em nível mundial nessa área, passando a deter 32,7% (8733 depósitos) no ano de 2018, mostrando um crescente interesse pelo mercado chinês na área de energias alternativas.
Já os Estados Unidos tiveram uma queda acentuada no número de depósitos de patentes, caindo de 8118 depósitos em 2014 para 4454 depósitos em 2018, fazendo com que os percentuais de depósitos caíssem de 19,8% (2014) para 16,7%
em 2018. Isso, representando uma queda na ordem de 45% no número de depósitos,
para o código CPC Y02E-010/50 e seus subgrupos, e 16% no percentual de depósitos, em nível mundial com o referido código CPC.
Quadro 1.7 - Países que mais receberam depósitos utilizando o código Y02E-010/50
Número de Depósitos Percentual
País de publicação 2014 2015 2016 2017 2018 2014 2015 2016 2017 2018 Média China 8824 9220 10168 9848 8733 21,0 23,7 26,7 29,7 32,7 26,76 Estados Unidos 8118 7489 6944 5888 4454 19,4 19,2 18,2 17,7 16,7 18,25 Japão 8290 6940 6297 5108 3681 19,8 17,8 16,5 15,4 13,8 16,66 Coréia do Sul 5124 4555 4352 4129 3336 12,2 11,7 11,4 12,4 12,5 12,06 Taiwan 3106 2890 2514 2063 1565 7,41 7,42 6,6 6,22 5,87 6,70
Índia 1464 1409 1409 1061 823 3,49 3,62 3,7 3,2 3,09 3,42 Alemanha 1283 1075 941 750 590 3,06 2,76 2,47 2,26 2,21 2,55 Austrália 903 879 897 684 568 2,15 2,26 2,36 2,06 2,13 2,19 Canadá 671 598 564 475 374 1,6 1,53 1,48 1,43 1,4 1,49 Brasil 477 494 521 432 341 1,14 1,27 1,37 1,3 1,28 1,27 Espanha 530 446 443 340 267 1,26 1,14 1,16 1,02 1,0 1,12 França 298 292 293 243 226 0,71 0,75 0,77 0,73 0,85 0,78 México 299 312 321 262 201 0,71 0,8 0,84 0,79 0,75 0,76 Cingapura 256 262 277 244 188 0,61 0,67 0,73 0,74 0,7 0,69 Grã-Bretanha 240 198 191 167 134 0,57 0,51 0,5 0,5 0,5 0,52 Rússia 228 208 198 167 127 0,54 0,53 0,52 0,5 0,48 0,52 Outros 1821 1704 1751 1331 1064 4,34 4,37 4,6 4,01 3,99 4,26
Total 41932 38971 38081 33192 26672 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 Fonte: Autor
Do mesmo modo ocorreu com o Japão, 3º colocado na lista mostrada no quadro 5.5, e assim como os Estados Unidos, também houve uma queda no número de depósitos, de 8290 em 2014 para 3681 em 2018, observando-se queda de 56% na quantidade de publicações para o país asiático. Do mesmo modo, o país que detinha 19,8% das publicações em 2014, passou a ter apenas 13,8% em 2018.
Igualmente do que ocorreu com os Estados Unidos e com o Japão, a Coréia do Sul observou uma queda na quantidade de depósitos ao longo dos anos (de 5124 em 2014 para 3336 em 2018), mas seu percentual de publicações manteve-se estável (de 12,2% em 2014 para 12,5% em 2018), devido ao fato de que o número total de publicações em todos os países também tenha sofrido queda da ordem de 35% no número de publicações nos anos prospectados.
O Brasil aparece no 10º lugar entre os países citados pelo portal Questel Orbit como local de publicação do código CPC Y02E-010/50, com 477 depósitos em 2014 e 341 em 2018. Seu percentual médio de recepções de publicações foi de 1,27% ao longo dos anos buscados. Em comparação com outros países latino-americanos, apenas o México aparece entre os primeiros, embora novamente atrás do Brasil, tanto no número de publicações (2265 no total contra 1395 depósitos totais do México) quanto no percentual (0,78% contra 1,27% do Brasil).
Foi realizada a busca de quais empresas mais depositaram patentes referentes ao código Y02E-010/50 para os anos de 2014 a 2018, números que são apresentados no quadro 5.6.
A LG Electronics, empresa sul-coreana, foi a que mais protegeu suas invenções sobre o assunto, com destaque para a evolução ao longo dos anos, pois no ano de 2014 a corporação era a sétima colocada na lista, com apenas 197 publicações. Nos anos seguintes obteve aumentos em série, como as 255 publicações em 2015, 274 em 2016, 297 em 2017, para em 2018 figurar com 317 publicações de patentes com o código Y02E-010/50, resultando em um percentual médio de depósitos de 4,77%.
No segundo lugar entre as empresas que mais realizaram depósitos, nos anos citados, com essa tecnologia está a alemã Merck. A companhia, embora seu número bruto de depósitos tenha se mantido constante, de 249 em 2014, com pico de 262 em 2016, até atingir 231 em 2018, obteve um crescimento no seu percentual. Passando de 3,32% em 2014 para atingir 5,25% no ano de 2018, com um percentual médio de 4,29%.
Em terceiro lugar, tem-se a japonesa Panasonic Intellectual Property Management, braço do grupo Panasonic, mas focada na gestão de propriedades intelectuais. A empresa teve uma tendência de queda no número de depósitos, pois em 2014 haviam 245 patentes publicadas pela empresa e em 2018 apenas 140, uma queda de 43% no número bruto de publicações. Seu percentual foi de 3,75% de publicações médias para os anos da busca.
Na contramão da LG Electronics e da Merck, empresas líderes no número de publicações, a japonesa Sharp demonstrou queda no número de publicações e no seu percentual de participação. Embora tendo atingido o quarto lugar na lista das empresas que mais publicaram patentes com o código Y02E-010/50, a organização, antiga líder no segmento dessas publicações, com 385 publicações em 2014, realizou
no ano de 2018 apenas 85, mostrando uma diminuição do interesse na área específica.
Pode-se ainda identificar que não há nenhuma universidade, tanto de outros países quanto do Brasil, entre os maiores depositantes de tecnologia, assim como empresas brasileiras para o código CPC em questão, nos anos buscados no portal Questel Orbit.
Na sequência serão apresentados dados que, foram prospectados, dentro da classificação Y02E-010/54, relacionado a tecnologia de materiais empregados na produção de sistemas fotovoltaicos, já que estes foram os que mais geraram
depósitos entre os anos de 2014 até o ano de 2018. Como resultado, mostrado no quadro 5.7, verifica-se que a tecnologia que mais gerou depósitos para o período em questão foi a tecnologia do subgrupo de terceiro nível Y02E-010/549, que envolve as células fotovoltaicas orgânicas, tecnologia esta de terceira geração, ou seja, mais recente em relação aos painéis solares de primeira e segunda geração. O código gerou 2617 depósitos em 2014 para em 2018 figurar com 2277 publicações. Embora tenha havido uma queda de 13% no número de depósitos, seu percentual obteve um franco crescimento ao longo dos anos prospectados, pulando de 35,5% em 2014 para 53,86% em 2018. Fato esse, devido ao também decréscimo no número total de publicações para a tecnologia Y02E-010/54, passando de 7371 em 2014 para 4228 depósitos em 2018. De acordo com Green et al., (2019) essa tecnologia ainda conta com baixa eficiência, comparada com as de primeira geração, carecendo, portanto, de maiores pesquisas para o desenvolvimento desse tipo de tecnologia, fazendo jus ao maior número de depósitos, já que a tecnologia ainda está em desenvolvimento.
A segunda tecnologia que mais foram feitos depósitos para o período foi a de código CPC Y02E-010/542, relacionado a tecnologias de células solares sensibilizadas por corantes. Embora em segundo lugar, o código apresentou decréscimo de 55% no número de publicações, passando de 1526 depósitos em 2014 (20,7%) para ter em 2018 apenas 694 (16,41%), com um percentual médio de publicações de 18,42%. Essa tecnologia, dentro das classificações citadas na figura 3.4 é uma tecnologia de terceira geração, tal qual as células solares orgânicas, e assim como, carece de maior desenvolvimento. Portanto, justifica-se seu maior interesse em depósitos de patentes em todo o mundo.
No terceiro lugar, pode-se notar a presença do código Y02E-010/547, células fotovoltaicas de silício monocristalino. Tecnologia esta que figurava com 1138 depósitos em 2014 e em 2018 contou com apenas 537, um decréscimo de 53%. Com uma média de 14,69% de publicações anuais, o silício monocristalino, dentro das classificações é uma tecnologia de célula solar de primeira geração, ou seja, foi criada a mais tempo e já obteve desenvolvimentos em sua tecnologia. No entanto, sua comercialização, juntamente com silício policristalino, gira em torno de 90% do montante de células solares no mundo (LIU et al., 2018), e, portanto, faz com que ainda exista interesse por esse tipo de tecnologia.
Nos lugares subsequentes, tem-se as tecnologias de células fotovoltaicas de CuInSe2 com 8,79% de publicações médias, seguido por células solares de materiais
do grupo III-V (5,46%), por células fotovoltaicas de silício amorfo (3,01%), por células fotovoltaicas de silício policristalino (2,49%), por células solares de materiais do grupo II-VI (2,3%) e por fim, pelas células fotovoltaicas de silício microcristalino com 0,64%
de média de publicações anuais. Destas tecnologias, apenas o silício policristalino é de primeira geração. As tecnologias de CuInSe2, silício amorfo e materiais dos grupos
de média de publicações anuais. Destas tecnologias, apenas o silício policristalino é de primeira geração. As tecnologias de CuInSe2, silício amorfo e materiais dos grupos