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Politicas Públicas e Inovação: Contribuindo para a
Difusão da Energia Solar FV
A relação entre desenvolvimento econômico e meio ambiente ganhou impulso a partir da década de 90 e continua sendo tema importante em discussões no setor público, privado, terceiro setor e academia, além de organismos internacionais. O grande debate sobre esta relação decorre do fato de que o desenvolvimento econômico implica muitas vezes em ações que causam impactos negativos ao meio ambiente. A energia, por sua vez, é um insumo fundamental para o desenvolvimento econômico e social de qualquer nação sendo que o principal componente da matriz energética mundial é o combustível fóssil (carvão, petróleo e gás natural) cuja queima e utilização degrada o meio ambiente devido à elevação da quantidade de CO2 na atmosfera, poluição do ar e da água com compostos tais como SO2, NOx e materiais particulados, entre outros. Esse problema pode ser mitigado por meio do uso de tecnologias de energias limpas e renováveis, as quais podem contribuir para suprir de modo sustentável a demanda crescente de energia elétrica da sociedade. Entretanto, o custo ainda elevado destas tecnologias renováveis em relação aos custos das fontes tradicionais de energia representa o principal limitador da expansão das fontes alternativas. Os efeitos de aprendizagem promovem a inovação que é fundamental para a redução de custo. Esses efeitos podem ser promovidos por meio da elaboração de políticas públicas as quais têm se mostrado extremamente relevantes para a promoção das energias renováveis, em especial a energia solar fotovoltaica (FV). Tais políticas públicas destinadas a fomentar o desenvolvimento de energias alternativas são essenciais para contribuir no desenvolvimento sustentável.
Entre tantas fontes de energia alternativas, a energia solar FV tem se demonstrado uma das mais relevantes devido a importantes vantagens e características de sua tecnologia e fonte de energia. Uma das principais vantagens é o fato da energia solar ser extremamente abundante uma vez que sua fonte é o sol, sendo, portanto, não só a energia renovável de maior potencial na Terra, como também a de maior potencial em relação a qualquer outra fonte de energia estabelecida (Figura 1), gerando cerca de 10 mil vezes a energia necessária no planeta. Isso significa que o problema de escassez de
2 energia do futuro seria reduzido, pois somado a isso, o silício, principal componente da célula solar FV, é o segundo elemento químico mais abundante da crosta terrestre, logo após o oxigênio.
Figura 1 - Irradiação solar versus recursos de energia globais estabelecidos
Nota: nessa figura, os combustíveis fósseis são expressos em relação ao total de suas reservas e as energias renováveis em relação ao seu potencial anual.
Fonte: EPIA (2011).
As vantagens da energia solar FV em relação aos combustíveis fósseis são claros, uma vez que é uma fonte limpa e renovável. Entretanto, estas vantagens também estão presentes em outras fontes alternativas de energia, tais como hidroelétricas, eólicas, biomassa e geotérmicas. Porém, a energia solar FV também possui algumas vantagens importantes em relação às energias alternativas. A primeira delas consiste no fato de que o módulo solar FV, principal componente do sistema, tem uma garantia de duração de cerca de 25 anos ou mais, sendo que neste período, de todos os componentes, apenas o inversor necessita de uma manutenção periódica por volta de 10
Irradiação Solar Anual na Terra (continentes)
Consumo de Energia Anual Global
Solar (continentes) Carvão
Oceânica & Maré Geotermia Biomassa Eólica Gás Petróleo Nuclear Consumo de Energia Anual Global Hidro
3 anos de uso. Desta maneira, a tecnologia solar FV possui uma combinação única de vida útil longa e baixo custo de operação.
Outra vantagem extremamente relevante da energia solar FV em relação às outras fontes de energia alternativas é a sua capacidade de permitir a construção de sistemas stand-alone, gerando potências de microwatts até megawatts. Isto permite a utilização de energia elétrica em diversos nichos de mercado, como em: comunidades remotas, sistemas solares residenciais, veículos espaciais, entre outros, nos quais o custo de se levar uma rede é muito alto ou até mesmo inviável, como nos casos espaciais. Por fim, o progresso da tecnologia solar FV, medido em $/Wp, apresenta relevantes
perspectivas de melhorias tanto em tecnologias já consolidadas no mercado (pesquisas que levem ao aumento de eficiência ou redução do custo dos dispositivos) quanto em tecnologias em estágio de pesquisa, como as tecnologias de terceira geração. Isso resulta em um elevado potencial de inovação na tecnologia solar FV, sendo um caso de estudo interessante para a aplicação de processos de inovação e políticas públicas.
Tais vantagens não só fazem da energia solar FV uma fonte complementar às demais, mas também a coloca como uma fonte de relevante potencial na matriz energética mundial do futuro. Entretanto o atual e maior limitador para que isto ocorra no curto prazo é o custo elevado desta fonte alternativa de energia em relação aos combustíveis fósseis e a outras fontes alternativas. Este limitador, no entanto, tem se tornado cada vez menos importante, visto que a energia solar FV tem sido a fonte de energia que vem apresentando a maior redução de custo nas últimas décadas, declinando por um fator próximo a 100 desde a década 1950 e apresentando uma taxa média de crescimento da capacidade instalada acumulada de 29,9% ao ano no período entre 1980 e 2012.
Como mencionado anteriormente, os mercados para a energia solar FV são diversos e podem ser agrupados em três principais segmentos: i) aplicações industriais remotas (telecomunicações, bombeamento e tratamento de água, atividades espaciais); ii) produtos para o consumidor (aplicações indoor, como calculadoras, relógios, instrumentos e recarregadores de bateria); iii) sistemas conectados à rede. Os dois primeiros segmentos foram as principais causas do desenvolvimento inicial da energia solar FV, ao passo que o último segmento é o principal fator de crescimento nos anos recentes e futuros.
É interessante ressaltar que o desenvolvimento do último segmento (sistemas conectados à rede) ocorreu devido a programas de políticas de estímulo nacional como
4 nos EUA, Japão, China, Itália, Espanha e Alemanha. Assim, diversos programas de incentivos têm sido utilizados em diversos países para a promoção e desenvolvimento de novas fontes alternativas de energia. Entretanto, tais incentivos variam de país para país e alguns variam entre fontes de energias diferentes. Segundo a nota técnica da EPE (2012), as duas principais classes de mecanismos de incentivo mais difundidas no mudo para a promoção de fontes de energias renováveis são: o sistema de preços (Feed-in Tariff) e o sistema de cotas (Renewable Certificates e leilões de compra). Entretanto, há uma diversidade muito grande de mecanismos de incentivos para promover a geração de energia solar FV, além dos citados anteriormente (Quadro 1).
Além destes, existem diversos outros mecanismos de incentivo para a promoção de energias renováveis, sejam eles financeiros, políticos ou de regulações. Entre eles, estão: i) subsídios à produção de componentes (cadeia produtiva), investimentos em pesquisas e desenvolvimento, projetos de investimentos destas energias; ii) empréstimos
Quadro 1
Descrição dos Principais Mecanismos Utilizados para Incentivar a Geração Fotovoltaica
Mecanismo Breve Descrição
Tarifa-prêmio Aquisição, pela distribuidora, da energia a uma tarifa superior àquela paga pelo consumidor. Subsidío dado pelo governo e repassado aos demais consumidores.
Cotas (ROC, POR, REC, RPS e leilões) Instrumento de aquisição obrigatória de determinado patamar de geração elétrica a partir de fontes renováveis.
Subsídio ao investimento inicial Subsídio direto, seja sobre equipamentos específicos, seja sobre o investimento realizado em sistemas fotovoltaicos. Dedução no imposto de renda Dedução no imposto de renda de parte ou todo investimento
realizado em sistemas fotovoltaicos. Incentivo à aquisição de eletricidade
"verde" oriunda de sistemas fotovoltaicos
Confere ao consumidor final o direito de escolha quanto à aquisição de eletricidade proveniente de geração fotovoltaica, mediante o pagamento de uma tarifa maior.
Obrigatoriedade de aquisição de FV no
portfólio obrigatório de renováveis Instrumento de aquisição obrigatória de determinado patamar de geração elétrica proveniente de geração fotovoltaica. Fundos de investimento para FV Oferta de ações em fundos privados de investimentos. Ações voluntárias de bancos comerciais Concessão preferencial de hipotecas para construções que
possuam sistemas fotovoltaicos e empréstimos para instalações destes sistemas.
Ações voluntárias de distribuidoras Mecanismos de suporte à aquisição de energia renovável pelos consumidores, instalação de plantas centralizadas de FV, financiamento de investimentos e modelos de aquisição de eletricidade derivada de FV.
Padrões em edificações sustentáveis Estabelecimento de padrões mínimos de desempenho para edificações (existentes e novas), cujo contexto favorece, entre outras, a adoção de sistemas fotovoltaicos.
5 diferenciados; iii) mecanismos de regulação fiscal (redução de imposto de renda, de imposto de energia); entre outros.
Por fim, é importante ressaltar que a maioria dos países adota não uma, mas uma combinação destes mecanismos de incentivos, além de adequá-los a suas próprias necessidades e exigências. Isto pode ser demonstrado pelo Quadro 2 a seguir para o caso de incentivos direcionados à energia solar FV.
Desta forma, a distribuição da energia solar FV ao redor do mundo está muito atrelada aos incentivos de políticas públicas, concentrando-a, portanto, em países que promovam tais políticas. A Tabela 1 apresenta os dez países com maior capacidade total instalada de energia solar FV até dezembro de 2012, assim como os dez países que mais investiram na construção da capacidade instalada desta energia alternativa no mesmo ano.
Quadro 2
Mecanismos de Incentivo à Geração Solar em Países Selecionados
Mecanismo Alemanha Itália França EUA Japão Espanha
Tarifa-prêmio
Subsídio ao investimento inicial
Incentivo à aquisição da energia produzida
Dedução no imposto de renda
Obrigação de aquisição da energia pela concessionária
Fundos de investimento para FV
Net metering/Net billing
Ações voluntárias de bancos comerciais
Ações voluntárias de distribuidoras
Padrões em edificações sustentáveis
6 Com a exceção da China, os sete primeiros países com maior capacidade instalada atualmente são os mesmos países, não por acaso, apresentados no Quadro 2, ou seja, aqueles que mais possuem uma combinação de mecanismos de incentivo à geração solar FV: Alemanha, Itália, EUA, Japão, Espanha e França. Isto demonstra, como dito anteriormente, a importância das políticas de incentivo para a promoção da energia solar FV, ao menos enquanto seu custo ainda estiver acima de suas fontes concorrentes.
Estes programas de políticas de incentivo para a inserção de novas fontes alternativas de energia são justificados por diversos motivos, como: desenvolvimento de uma nova cadeia produtiva (econômico), geração de empregos (social), domínio tecnológico e independência energética (estratégico), redução dos gases de efeito estufa (ambiental), entre outros. Entretanto, uma das justificativas fundamentais para sustentar e subsidiar a elaboração de políticas públicas destinadas à promoção e expansão da tecnologia solar FV, são os efeitos de aprendizagem que contribuem para a inovação, sendo fundamentais para a redução de custo de qualquer tipo de tecnologia. Entre os principais efeitos de aprendizagem estão: learning-by-doing, learning-by-researching, learning-by-interacting, learning-by-using e economias de escala.
O efeito learning-by-doing é o conceito de aprendizagem mais antigo e ocorre no estágio de produção de um bem, ou seja, depois que o produto/tecnologia já foi desenhada. Tal efeito parte do principio de que a experiência acumulada na produção do bem leva a redução de custo devido a diversos fatores associados com a repetição da tarefa, como aprendizado do trabalhador (aumento de eficiência), aprendizado do gestor, inovação nos processos e aperfeiçoamento no método de produção, mudanças na
Tabela 1
Capacidade Total Instalada e Capacidade Instalada de Energia Solar Fotovoltaica em 2012 (MW): 10 Maiores Países
Mundo 96,500 Mundo 28,400 1 Alemanha 32,411 1 Alemanha 7,604 2 Itália 16,250 2 China 3,510 3 EUA 7,221 3 Itália 3,337 4 Japão 7,000 4 EUA 3,313 5 China 7,000 5 Japão 2,000 6 Espanha* 5,100 6 França 1,079
7 França 4,003 7 Reino Unido 1,000
8 Bélgica 2,567 8 Austrália 1,000
9 Austrália 2,400 9 Índia** 980
10 República Theca** 2,085 10 Grécia** 912
* Números recalculados para corrente contínua, uma vez que a Espanha apresenta seus dados em corrente alternada ** Países não-membros do PVPS
Fonte: IEA (2013).
7 estrutura administrativa, melhor uso dos insumos (racionalização e substituição), entre outros.
O efeito learning-by-researching identifica os gastos com pesquisa e desenvolvimento (P&D) como um mecanismo de aprendizagem que permite a firma identificar e explorar o conhecimento propagado nos laboratórios, institutos e academias de ensino. Esse efeito representa as melhorias e avanços nos processos de inovação de uma tecnologia. É dominante não só no estágio de inovação, mas também nos estágios de difusão e saturação da tecnologia.
O efeito learning-by-using acontece quando o produto sai do estágio de desenvolvimento e produção e é introduzido no mercado, sendo essencial para o desenvolvimento do produto, uma vez que o desenvolvimento não pode ser completamente alcançado dentro dos laboratórios de pesquisa e das fábricas. Os efeitos da experiência do usuário e dos seus feedbacks são importantes fontes de aprendizado tecnológico para a firma. Ajuda a entender a performance e limitações do produto e a apreender mais sobre as reais necessidades do usuário.
O efeito learning-by-interacting ocorre no estágio de difusão do produto, ou seja, nas interações entre todos os atores do ambiente, como as pesquisas de laboratórios, a indústria inserida, concorrentes, os usuários finais e o governo que aumentam a difusão do conhecimento. As relações com a rede inserida no ambiente tem um papel crucial para alcançar melhorias eficientes no produto, além de aumentar a base de conhecimento da firma com a troca de informações sobre características dos produtos, necessidades do usuário com todos os stakeholders.
Por fim, deve-se ressaltar a importância do efeito da economia de escala que reduz o custo unitário de produção à medida que a produção aumenta, ocorrendo, portanto, no estágio de produção em massa do produto. Ela também é considerada um efeito de aprendizagem, pois o efeito decorrente da economia de escala encoraja a produção em larga escala, que por sua vez promove os outros efeitos de aprendizagem.
Todos esses efeitos estão sendo fundamentais para a redução de custo da energia solar FV, assim como para sustentar e subsidiar as políticas públicas destinadas a essa fonte de energia, como pode ser observado em países como EUA, China, Japão, Alemanha e Espanha.
No caso do Brasil, algumas iniciativas públicas foram adotadas visando promover efeitos de aprendizagem. Entre os exemplos estão a criação da Empresa Brasileira de Pesquisa à Inovação Industrial (EMBRAPII) que tem como objetivo
8 explorar as sinergias entre instituições de pesquisas tecnológicas e empresas industriais, por meio da cooperação com instituições de pesquisas científicas e tecnológicas, públicas ou privadas, a fim de estimular o setor industrial a inovar mais e com maior intensidade tecnológica para potencializar a força competitiva das empresas. Outra iniciativa recente do governo foi a aprovação da PEC nº 12 de 2014 que cria condições necessárias para uma maior integração entre estado, instituições de pesquisas tecnológicas e empresas inovadoras. Por fim, em outubro de 2014, o governo brasileiro realizou o primeiro leilão específico de energia solar no Brasil, com resultados acima do esperado pelo mercado. No total foram vendidos 1.048MW de capacidade instalada a um preço médio de BRL 215/MWh.
O desenvolvimento de novas tecnologias alternativas, com destaque para a energia solar FV, contribuem para aliar crescimento econômico à sustentabilidade do meio ambiente. No entanto, a difusão da energia solar FV é limitada em virtude de seu elevado custo em relação às demais fontes de energia tradicionais. Ao analisar o contexto internacional, é possível observar que as politicas públicas demonstram-se eficientes na promoção da redução desse custo por meio dos efeitos de aprendizagem, os quais estimulam os fatores de inovação. No Brasil, identificam-se algumas iniciativas em termos dessas políticas, porém ainda incipientes quando comparadas a outros países que promovem um conjunto abrangente de mecanismos de políticas públicas focadas na inserção, desenvolvimento e difusão da energia solar FV.
Autores:
José Roberto de Araújo Cunha Neto José Arthur de Araújo Cunha
