Luis Michielin Filho

CENTRO DE TECNOLOGIA

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA

Luis Michielin Filho

PROSPECÇÃO TECNOLÓGICA EM BASE DE PATENTES: ANÁLISE DE TENDÊNCIAS DE TECNOLOGIAS QUE EMPREGAM A

RADIAÇÃO SOLAR PARA PRODUÇÃO DE ENERGIA

Santa Maria, RS.

2020

PROSPECÇÃO TECNOLÓGICA EM BASE DE PATENTES: ANÁLISE DE TENDÊNCIAS DE TECNOLOGIAS QUE EMPREGAM A RADIAÇÃO SOLAR PARA PRODUÇÃO DE ENERGIA

Dissertação apresentada ao Programa de Pós- Graduação em Engenharia Química da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), como requisito parcial para a obtenção do título de Mestre em Engenharia Química.

Orientador: Prof. Dr. Sérgio Luiz Jahn

À minha mãe, Maria Elena da Silva Michielin, que apesar de todas as dificuldades por não ter meu pai, Luiz Michielin, neste plano material, sempre fez o possível e o impossível para que eu pudesse seguir a minha trajetória, sendo meu maior exemplo

de amor, dedicação e generosidade que posso ter para minha vida e para a

profissão que escolhi.

À minha mãe, Maria Elena, por todo o suporte e apoio, desde minha infância até a idade adulta, nunca deixando que me faltasse nada, muitas vezes abrindo mão de si própria para meu benefício. Sem teu exemplo, eu não seria quem sou.

À minha tia Eva, por também ser minha mãe e por me ensinar valores de honestidade e respeito que sempre levarei comigo. Assim como minha tia Cledi, pela atenção e pelo carinho que sempre teve comigo.

Ao meu orientador, Sérgio Luiz Jahn, pela paciência, respeito e orientação. Meu sucesso só foi obtido pela figura do orientador que se fez presente em momentos difíceis, nos quais suas palavras me fizeram enxergar um caminho a ser trilhado.

Ao meu amigo, colega e praticamente irmão, Raphael Forgearini Pinheiro, que por muitas vezes sem saber, me mostrou e falou a verdade, sendo um exemplo em minha vida. Por me fazer acreditar e ter esperança que as coisas certas estavam, sim, sendo feitas. E por ser esse amigo fiel, que nunca me abandonou, mesmo nos momentos mais difíceis.

Aos meus amigos, colegas e irmãos de coração, Roberta Pereira Leitão e Geronimo Amaral, por fazerem parte do meu dia-a-dia, sendo quem são, me estendendo a mão, compartilhando suas dores, suas lutas e suas alegrias comigo, seja em Santa Maria, na Arena ou onde quer que seja. Pra sempre, quero vocês ao meu lado. Até a pé nós iremos...

Aos meus amigos, Upiragibe Vinícius Pinheiro, Mateus José Barbosa, Bianca Mensch e Juliano Saldanha, pelas conversas, pelos conselhos e por me fazerem acreditar na amizade verdadeira.

Ao secretário do PPGEQ, Marcos Melo, pela dedicação e atenção a mim e aos demais alunos do programa.

Aos colegas de PPGEQ, pelo acolhimento e por dividirem comigo seus saberes e conhecimentos.

Aos demais professores do PPGEQ, que me receberam de braços abertos e por me fazerem enxergar além do que a Engenharia Mecânica havia me mostrado.

A Agittec e todos seus servidores que contribuíram com sua dedicação para que esse trabalho fosse realizado.

A todos aqueles que participaram dessa caminhada, seja como amigo,

conselheiro ou colega, meus sinceros sentimentos de agradecimento.

O que seria da vida se fizéssemos somente o que é necessário?

(Niki Lauda)

PROSPECÇÃO TECNOLÓGICA EM BASE DE PATENTES: ANÁLISE DE TENDÊNCIAS DE TECNOLOGIAS QUE EMPREGAM A RADIAÇÃO SOLAR PARA

PRODUÇÃO DE ENERGIA

AUTOR: Luis Michielin Filho

ORIENTADOR: Prof. Dr. Sérgio Luiz Jahn

O aumento da preocupação com o meio ambiente, aliado ao alto custo dos combustíveis fósseis faz com que a humanidade procure novos meios de geração de energia, diferente dos métodos tradicionais por fontes não renováveis. O modo encontrado é através das fontes renováveis, nas quais está a energia gerada pela radiação solar que vem em direção à superfície terrestre, e pode ser aproveitada de várias formas. Uma das formas de visualização de quais tecnologias estão sendo mais utilizadas é pela análise de tendências de tecnologias que empregam a radiação solar, que pode ser realizada por meio da prospecção tecnológica em base de patentes. O objetivo desse trabalho é identificar quais tecnologias renováveis que usam a radiação solar como fonte para a produção de energia estão gerando mais depósitos de patentes, identificando também quais países mais recebem depósitos desse tipo de tecnologia, além de quais empresas mais publicam patentes no mundo. Para tanto foi utilizado o portal Questel Orbit, e foram analisados os anos de 2014 até o ano de 2018.

Num primeiro momento foi identificada que a tecnologia fotovoltaica é a mais utilizada, e o país que mais recebe depósitos de tecnologias renováveis é a China. No mundo, as empresas que mais depositam patentes relacionadas a geração de energia através de recursos renováveis são as multinacionais General Electric, LG Electronics, Merck e Abengoa Solar.

Palavras-chaves: Energias renováveis. Solar térmica. Fotovoltaica. Base de patentes.

Questel orbit.

TECHNOLOGICAL PROSPECTION ON PATENT BASIS: ANALYSIS OF TRENDS IN TECHNOLOGIES THAT USE SOLAR RADIATION FOR ENERGY

PRODUCTION

AUTHOR: Luis Michielin Filho ADVISOR: Prof. Dr. Sérgio Luiz Jahn

The increased concern for the environment, coupled with the high cost of fossil fuels makes humanity look for new means of generating energy, different from traditional methods using non-renewable sources. The way found is through renewable sources, in which is the energy generated by the solar radiation that comes towards the Earth's surface, and can be used in several ways. One of the ways of visualizing which technologies are being used the most is by analyzing trends in technologies that employ solar radiation, which can be performed through technological prospecting on the basis of patents. The objective of this work is to identify which renewable technologies that use solar radiation as a source for energy production are generating more patent deposits, also identifying which countries receive more deposits of this type of technology, in addition to which companies publish more patents in the world.

For this purpose, the Questel Orbit portal was used, and the years 2014 to 2018 were analyzed. At first it was identified that photovoltaic technology is the most used, and the country that receives the most deposits of renewable technologies is China. At world, the companies that most deposit patents related to the generation of energy through renewable resources are the multinationals General Electric, LG Electronics, Merck and Abengoa Solar.

Keywords: Renewable energy. Solar thermal. Photovoltaic energy. Patent base.

Questel orbit.

LISTA DE ILUSTRAÇÕES

Figura 3.1 - Hierarquia de códigos de patentes... 20

Figura 3.4 - Mudanças na camada de ozônio em relação a 1980 ... 22

Figura 3.2 - Organograma das gerações de células fotovoltaicas. ... 26

Figura 3.3 - Organograma das diferentes formas de transformação de energia ... 28

Figura 3.5 - Produção de energia elétrica através de petróleo, gás natural e carvão no mundo. ... 31

Figura 3.6 - Oferta Interna de Energia Elétrica do Brasil ... 32

Figura 3.7 - Relação entre energias renováveis e não-renováveis no Brasil ... 33

Figura 4.1 - Tela de busca avançada do portal Questel Orbit ... 34

Figura 4.2 - Tela do portal Questel Orbit após o comando “Analize” ... 35

Figura 4.3 - Ilustração da Classificação Y02E do CPC ... 36

Figura 4.4 - Tela inicial de busca avançada do portal Questel Orbit, utilizando o filtro Y02E-010/5+ ... 37

Figura 4.5 - Tela inicial de busca avançada do portal Questel Orbit, utilizando o filtro

Y02E-010/4+ ... 38

Quadro 3.1 - Ilustração da hierarquia das tecnologias apresentadas ... 20

Quadro 4.1 - Classificações CPC de primeira ordem para o código Y02E-010 ... 36

Quadro 5.1 - Citações em bases de patentes para a classificação Y02E-010 ... 40

Quadro 5.2 - Países de publicação da classificação Y02E-010 ... 41

Quadro 5.3 - Empresas que mais realizaram depósitos de patentes com o código Y02E-010 ... 43

Quadro 5.4 - Classificações mais citadas com o código Y02E-010/50 ... 46

Quadro 5.5 - Países que mais receberam depósitos utilizando o código Y02E-010/50 ... 47

Quadro 5.6 - Empresas que mais realizaram depósitos de patentes com o código Y02E-010/50 ... 49

Quadro 5.7 - Classificações mais citadas com o código Y02E-010/54 ... 51

Quadro 5.8 - Países que mais receberam depósitos utilizando o código Y02E-010/54 ... 52

Quadro 5.9 - Empresas que mais realizaram depósitos de patentes com o código Y02E-010/54 ... 54

Quadro 5.10 - Classificações mais citadas com o código Y02E-010/40 ... 57

Quadro 5.11 - Países que mais receberam depósitos da classificação Y02E-010/40 ... 58

Quadro 5.12 - Empresas que mais realizaram depósitos de patentes com o código

Y02E-010/40 ... 60

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO ... 11

2. OBJETIVOS ... 15

2.1 OBJETIVO GERAL ... 15

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ... 15

3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ... 16

3.1 PROSPECÇÃO TECNOLÓGICA ... 16

3.2 BASES DE PATENTES ... 17

3.3 CLASSIFICAÇÕES DE PATENTES ... 18

3.4 PROBLEMAS RELACIONADOS AO USO DE TECNOLOGIAS NÃO RENOVÁVEIS ... 21

3.5 RADIAÇÃO SOLAR ... 24

3.6 ENERGIA TÉRMICA ... 29

3.7 GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA NO BRASIL E NO MUNDO ... 30

4. METODOLOGIA ... 34

5. RESULTADOS E DISCUSSÕES ... 39

6. CONCLUSÕES ... 62

REFERÊNCIAS ... 64

1. INTRODUÇÃO

Desde metade do século XX, existem fortes associações de que o aquecimento global está sendo causado em função das emissões de gases causadores do efeito estufa, gerados principalmente pela queima de combustíveis fósseis (GANDA, 2019).

Atualmente a geração de energia empregando fontes não renováveis representa dois terços das emissões globais, que somadas às atividades agrícolas e pecuárias, que produzem metano e óxido nitroso, são os grandes responsáveis pelos gases causadores do efeito estufa (GANDA, 2019), exigindo estratégias em investimentos em inovação e tecnologia para solucionar tal problema.

Hoje, a sociedade e o planeta em que vivemos estão em busca de novas energias que visem reduzir o efeito estufa, danos ao meio ambiente e também que tragam alternativas aos meios tradicionais de geração de energia (PAULO et al., 2018a). Fatores tais quais a escassez de energia, como a crise energética causada por recursos materiais insuficientes para a conversão e a poluição ambiental, como a reciclagem inadequada ou insuficiente são grandes desafios enfrentados pela humanidade (YANG et al., 2018).

Conforme Aydin (2018), existe uma relação próxima entre consumo de energia e as variáveis econômicas e que isso é acompanhado de perto por economistas e formuladores de políticas públicas e por esse motivo a relação citada é constantemente discutida na literatura, pois o consumo de energia sustenta o crescimento econômico. Embora, por outro lado, exista a preocupação mundial para que a matriz energética seja menos impactante ao meio ambiente, fazendo com que as políticas públicas direcionem as novas gerações de energia para fontes renováveis, evitando ao máximo a utilização de combustíveis fósseis, contribuindo para a diminuição das emissões de dióxido de carbono, principal gás gerador de efeito estufa (DAMETTE et al., 2018).

E essa demanda energética pode ser atendida por duas fontes diferentes, as não renováveis e as renováveis, mas que no entendimento do pesquisador Damette et al. (2018) uma das principais barreiras para o uso de tecnologias renováveis para a geração de energia elétrica são os picos de consumo, que acabam preservando a escolha por combustíveis fósseis.

As principais fontes de energia não renováveis são petróleo bruto, gás natural,

carvão e energia nuclear e que essas fontes não podem ser recuperadas ou

renovadas após o seu uso. As energias geradas a partir da queima de combustíveis fósseis, após sua queima, geram grandes problemas ao meio ambiente, pois liberam CO 2 , o principal gás gerador de efeito estufa contribuindo para o aquecimento global.

Por exemplo, o carvão, uma forma de energia barata, mas ao ser queimado proporciona elevados níveis de emissões de CO 2 , tornando essa fonte de energia fóssil não amigável para o meio ambiente. Outras situações, como o petróleo, que embora seja uma das formas de geração de energia mais utilizadas, tem níveis de produção de dióxido de carbono associados ao seu uso que também não o tornam atrativo à natureza (AYDIN, 2018). Agravantes ainda, decorrem sobre o uso da energia nuclear acerca da decomposição dos resíduos utilizados durante o processo para a geração da energia elétrica, além de possíveis acidentes nas instalações nucleares representando um risco adicional à essa fonte de geração de energia (AYDIN, 2018).

Atualmente, devido a novas políticas públicas mais restritivas às emissões de gases de efeito estufa, grande parte das empresas que atuam na geração de energia estão se estruturando para utilização de tecnologias mais limpas. Como exemplo de política pública, podemos citar a união europeia, que tem como meta reduzir, até 2020, as emissões de gases de efeito estufa em 20%, tomando como base os níveis de 1990 e redução de até 95% até o ano de 2050. Para que isso se concretize, exigirá por parte das empresas que atuam no setor grandes investimentos em energias renováveis (MIGLANI et al., 2018).

As fontes de energias renováveis, cuja geração é realizada de forma direta ou indireta, são aquelas obtidas a partir da utilização de recursos presentes na natureza.

Como exemplo pode-se citar as energias geotérmica, eólica, solar térmica, a de ondas, fotovoltaica, biomassa (AYDIN, 2018) e Hidrelétrica. A energia geotérmica, por exemplo, tem chamado a atenção do mundo nos últimos anos em função de seu baixo impacto ambiental e suas grandes reservas de energia. Estima-se que a energia armazenada no sistema geotérmico é equivalente a trinta vezes a energia total do petróleo, gás e carvão existente no mundo (WANG Y. et al., 2019) e se mostra atraente para o aquecimento e arrefecimento de edifícios (HÄHNLEIN et al., 2013).

Outra fonte de energia renovável utilizada atualmente é a biomassa, como por

exemplo o biogás, que é resultante da digestão anaeróbica de rejeitos sólidos e

líquidos como os resíduos de cozinha, os excrementos bovinos e suínos, vísceras de

aves e resíduos líquidos de aterros sanitários. Sua utilização tem se dado em

aplicações domésticas, como combustível de cozinha e em usinas de grande porte para a geração de energia elétrica (PARRALEJO et al., 2019). Já o biometano, que é obtido através do processamento do biogás (ANP, 2016), é um combustível versátil que pode ser utilizado como substituto do gás natural e vem sendo usado para atender a demanda de calor, eletricidade e combustível em muitos países (ADAMS et al., 2019). A energia eólica é aquela que aproveita a energia cinética que o vento possui e transforma essa grandeza em eletricidade, usando para isso um gerador, sendo assim outra fonte de energia renovável (ERASO-CHECA et al., 2017). Essa energia é transportada ou acumulada para uso posterior, de acordo com a necessidade em outros territórios (ERASO-CHECA et al., 2017). A energia hidrelétrica, que fornece energia flexível, previsível, de baixo custo e de baixas emissões, hoje pode fornecer serviços, como controle de inundações, irrigação, abastecimento de água, navegação e funções recreativas, para apoiar o bem-estar humano (LI et al., 2019). A radiação solar, em função de sua alta disponibilidade e grande magnitude, dentro de suas aplicações baseadas nessa tecnologia, é a mais promissora em termos de redução de emissões de carbono (BUONOMANO et al., 2019). Nos últimos anos, a liderança nesse segmento tem sido pela tecnologia fotovoltaica, que experimenta um crescimento rápido e sólido (GAGLIANO et al., 2019), já a tecnologia Solar-Térmica atrai cada vez mais atenções, pois pode diminuir o afastamento entre o fornecimento de energia e sua demanda, devido à sua capacidade de fornecer uma alta densidade de armazenamento de energia e armazenar calor a temperatura constante (YUAN et al., 2019).

Mesmo sendo um tema de grande relevância para a sociedade são poucos os relatos na literatura analisando as tendências com relação aos tipos de tecnologias desenvolvidas para a geração de energias renováveis. Normalmente os relatos são direcionados a uma tecnologia específica, sem analisar a geração de energia como um todo (BARRAGÁN-OCAÑA et al., 2019; PAULO et al., 2018a).

Uma das principais fontes de informações com relação a tecnologias são as

bases de patentes de invenção. Segundo a WIPO (Organização Mundial da

Propriedade Intelectual), uma patente é um direito exclusivo concedido a uma

invenção, que pode ser um produto ou um processo que fornece, em geral, uma nova

maneira de fazer algo, ou oferece uma nova solução técnica para um problema. E

para se obter uma patente, as informações técnicas sobre as invenções devem ser

divulgadas ao público em um pedido de patente (WIPO, 2018). As patentes são,

portanto, decisões administrativas que permitem que o proprietário tenha o direito exclusivo, por um tempo limitado, de ter os benefícios da descoberta técnica feita no pedido da patente (SYDOR, 2018). As tecnologias empregadas nestas invenções são organizadas através de uma Classificação Internacional de Patentes (IPC), que foi estabelecida pelo Acordo de Estrasburgo em 1971, e fornece um sistema hierárquico de símbolos, independentes do idioma, para a classificação de patentes e modelos de utilidade de acordo com as diferentes áreas de tecnologia a que pertencem.

Assim, esse trabalho tem por objetivo realizar buscas em bases de patentes

visando identificar quais são as tendências no desenvolvimento de tecnologias

renováveis no mundo, bem como identificar em quais países elas estão sendo

preferencialmente desenvolvidas. Essa inquirição foi realizada através de análise do

número de depósitos de patentes de invenção realizadas entre os anos de 2014 a

2018, além de mapear os maiores depositantes das devidas classificações de

patentes no mundo.

2. OBJETIVOS

2.1 OBJETIVO GERAL

Este trabalho tem como objetivo geral a prospecção tecnológica em base de patentes buscando identificar as tendências com relação aos tipos de tecnologias que usam a radiação solar sendo desenvolvidas no setor de energias renováveis.

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Os objetivos específicos do trabalho são:

Objetivo 01. Identificar quais são os códigos utilizados para classificação das tecnologias que usam a radiação solar relacionadas a geração de energias renováveis.

Atividade 1: Definir quais são as principais tecnologias que usam a radiação do sol desenvolvidas para a geração de energias renováveis;

Atividade 2: Selecionar as duas tecnologias mais relevantes. Identificar os códigos utilizados para classificação destas tecnologias;

Atividade 3: Identificar qual tecnologia que mais gera depósitos dentro das tecnologias identificadas como as mais relevantes;

Objetivo 02. Proceder a busca de dados em base de patentes contendo depósitos gerados no mundo.

Atividade 1. Definir uma estratégia de busca de informações contidas em bases de patentes empregando palavras chaves e código de classificação internacional de patentes (IPC) ou código de classificação cooperativa de patentes (CPC);

Atividade 2. Realizar a busca de patentes no Portal Questel Orbit;

Atividade 3. Realizar análise e discussão dos dados obtidos;

3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

3.1 PROSPECÇÃO TECNOLÓGICA

A prospecção tecnológica, embora de incontestável importância, é uma área de estudo cujo desenvolvimento, de forma sistemática, é recente. De acordo com Teixeira (2013), a prospecção tecnológica ganhou maior impulso nos Estados Unidos a partir da década de 50 e no Brasil, somente a partir da década de 90 e que pelo mesmo motivo a literatura a respeito do tema é reduzida, mas que no mundo globalizado em que se vive, ter uma visão aproximada de futuro é um requisito essencial para a competitividade de um país ou organização, pois assim poderão ser antecipadas ameaças e oportunidades que se apresentem.

Coelho (2003) salienta que o termo “prospecção tecnológica” designa atividades de busca, focadas nas mudanças tecnológicas, em mudanças na capacidade funcional e também significa inovação. Além dessas características, a prospecção tecnológica está relacionada com a prospecção econômica e social, pois ambas compartilham aspectos e que mudar um domínio acaba afetando os outros.

Ainda, de acordo com o mesmo autor, a tecnologia é dinâmica e que o mercado e a sociedade, cada vez mais exigentes, precisam entender suas próprias demandas.

Dado a isso, é necessário que as organizações privadas e públicas tenham um planejamento estratégico para garantir a eficiência de alocação de tempo e recursos, cada vez mais escassos nos dias de hoje e o mapeamento tecnológico ajudam os governos e a indústria a se manterem de forma competitiva pois fornecem inteligência sobre tecnologias emergentes.

Conforme Coelho (2003), embora o futuro na área de tecnologias seja incerto, existem evidências de que existem tentativas de ganhar vantagens sobre o presente e de possíveis situações futuras e que prospecções de curto prazo de desenvolvimentos tecnológicos são razoavelmente exatas, enquanto projeções sociais dificilmente são. Nesse sentido, a prospecção vem sendo vista como um modo de pensar o futuro baseado na ação e não na pré-determinação.

Outros autores, como Vincent et al. (2017) reafirmam a importância da

prospecção intelectual de modo a identificar tendências de pesquisa na indústria, à

competitividade das mesmas e desenvolver um plano estratégico de melhoria

tecnológica, dizendo também que o enorme número de patentes disponíveis devem

ser analisadas de modo meticuloso através de ferramentas tecnológicas inovadoras, com o intuito de que as informações sejam confiáveis e completas para as partes que se interessem.

Lima et al. (2016) afirma que em se tratando de Brasil, os estudos prospectivos servem como base para a construção de novas diretrizes à pesquisa científica e para um delineamento industrial sobre produtos naturais, e que também servem para fornecer informações auxiliares para as tomadas de decisão, tanto no campo da inovação quanto para identificar oportunidades futuras para indicadores sociais.

Gupta et al. (2000) diz que dados contidos em patentes, como por exemplo data e país da publicação, inventor, país requerente, administrador da patente, entre outros, permite identificar quais países estão na vanguarda do conhecimento na área pesquisada, além de permitir identificar os principais pesquisadores e responsáveis pelas inovações patenteadas.

3.2 BASES DE PATENTES

Patentes são títulos de propriedade, ou invenções ou modelos de utilidade, que são outorgados pelo estado aos inventores ou autores, ou à pessoas físicas ou jurídicas que detêm os direitos sobre a criação. Através desse direito, o inventor ou o detentor da patente, impede terceiros, sem a devida autorização, de produzir ou usar, vender ou até mesmo importar produtos que tenham utilizado em parte ou a sua totalidade da invenção, tanto para a fabricação do produto, quanto sobre o produto final. E para a obtenção da patente, o inventor é obrigado a detalhar o conteúdo técnico contido na matéria protegida pela patente.

De acordo com Lobo et al. (2019), o objetivo de uma patente é o direito de excluir outras pessoas da prática da invenção e o cerne legal seria o conjunto de reinvindicações, nas quais são mostradas tecnicamente e precisamente o objeto da invenção, a sua finalidade, propriedades, como funciona e métodos empregados, e ela é usada então para definir o escopo da proteção jurídica permitida pela patente.

Justamente pelo fato de que patentes limitam o uso indevido da invenção, é

preciso estabelecer uma pesquisa que visa encontrar similaridades entre as possíveis

invenções. Autores como Kapoor et al. (2015), destacam que é essencial que se

pesquise um grande número de documentos de patentes ao redor do mundo com o

intuito de verificar a patenteabilidade do objeto de uma patente.

O método da busca também é identificado como um possível problema para requisitantes de patentes e nisso, Montecchi et al. (2013) destacam que pesquisas baseadas em palavras-chave, e os diferentes idiomas utilizados, assim como a terminologia imprecisa e o nível de detalhamento na descrição da patente apresentam desvantagens, necessitando assim de uma metodologia mais específica, como o sistema de classificação de patentes, que categoriza-as de acordo com o campo tecnológico a que pertencem.

O mesmo autor ainda diz que o método de análise dessas patentes é manual e que cada agente de patentes as classifica por um código específico chamado Classe de Patente (CP) e que assim como palavras-chave em artigos, os códigos apontam para o núcleo da invenção, descrevendo de modo conciso o que cada uma tem no seu interior. O objetivo dessas classificações seria descrever de modo breve a invenção de cada patente, pois cada código representa algum campo técnico ao qual o documento pertence, tendo sua classificação final organizada por uma hierarquia composta por vários níveis, do mais geral ao mais específico.

Um sistema de patentes é feito para organizar, indexar e codificar as informações técnicas contidas nas patentes, conforme Lobo et al. (2019), e buscam proteger as patentes, mas também permite que examinadores e potenciais inventores as encontrem e verifiquem o ineditismo da invenção.

Montecchi et al. (2013) discorre também que os escritórios de patentes entendem as classificações como uma ferramenta estratégica, mas que diferentes escritórios de patentes usam classificações distintas. Sendo esse um problema, escritórios de depósitos, como o europeu (European Patent Office – EPO) e o americano (United States Patent and Trademark Office – USPTO), decidiram unir-se e desenvolver um sistema comum, a Classificação Cooperativa de Patentes (do inglês, Cooperative Patent Classification – CPC) em vigor desde janeiro de 2013, e que abrange documentos de ambos os escritórios, baseados na Classificação Internacional de Patentes (do inglês International Patent Classification – IPC), mas possuindo um maior número de subdivisões.

3.3 CLASSIFICAÇÕES DE PATENTES

A categorização que é composta por níveis hierárquicos, divididos em seções,

classes, grupos e subgrupos, possibilita a análise de parâmetros tecnológicos

indexados. As estimativas mostram que 70% das informações contidas em patentes não estão disponíveis em livros, papéis ou outras mídias. Assim, a análise da patente também é importante para identificar as tendências da tecnologia, prever quebras na propriedade intelectual e evitar a duplicação de pesquisas (CÉSAR et al., 2017).

Desde que foram digitalizados nos anos 80, e passaram a incluir informações sobre inventores e citações, os dados de patentes têm sido fundamentais para o avanço da compreensão da estratégia de inovação, de valor de recursos, alianças, o valor da recombinação tecnológica e a mobilidade do inventor (CRISCUOLO et al., 2019), ainda que grandes empresas tenham problemas em patentear suas invenções, devido a largas expansões multinacionais (ZHANG et al., 2018).

Por conseguinte, a produção de patentes na américa latina e no mundo necessita analisar melhor suas tendências e os esforços feitos para promover essa produção, pois é importante estudar a dinâmica dos sistemas nacionais de inovação, seus atores, relacionamentos e processos constituintes (BARRAGAN-OCANA et al., 2019). Assim como a percepção de tecnologias que usem a energia dos raios solares, pois são fundamentais para fornecer energia limpa e desenvolver infra-estrutura nas cidades que a utilizam (PAULO et al., 2018b).

Tanto a classificação internacional de patentes (IPC) quanto a classificação

cooperativa (CPC) são compostas por uma combinação de letras e números, que

seguem a hierarquia apresentada na figura 3.1, sendo cada uma das letras ou

números ilustrados para a classificação B01J 20/00, relacionada a Composições

sólidas sorventes ou composições auxiliares de filtração. Os símbolos da IPC e da

CPC são apresentados em uma hierarquia de pontos, ilustrados no quadro 3.1, sendo

que, quanto maior o número de pontos mais específico será o detalhe da tecnologia a

ser buscada.

Figura 0.1 - Hierarquia de códigos de patentes

Fonte: Autor

Onde:

Seção B = Operações de Processamento; Transporte

Classe 01 = Processos ou Aparelhos Físicos ou Químicos em Geral Subclasse J = Processos Químicos ou Físicos

Grupo 20 = Composições sólidas sorventes ou composições auxiliares de filtração

Subgrupo 00 - Composições sólidas sorventes ou composições auxiliares de filtração

Quadro 1.1 - Ilustração da hierarquia das tecnologias apresentadas

Fonte: Autor

Consequentemente, os bancos de dados de patentes representam uma extensa fonte de resultados de pesquisa e desenvolvimento, bem como uma indicação da ferramenta de conhecimentos e difusor dos países que geram invenção. As

B01J 20/00

Composições sólidas sorventes ou composições auxiliares de filtração; Sorventes para cromatografia; Processos para preparo, regeneração ou reativação das mesmas

Grupo Principal B01J 20/02 • compreendendo material inorgânico Sub-grupo do nível 1 B01J 20/04 •• compreendendo compostos de metais alcalinos, de metais

alcalino-terrosos ou de magnésio Sub-grupo do nível 2 B01J 20/06 •• compreendendo óxidos ou hidróxidos de metais não previstos

no grupo B01J 20/04 Sub-grupo do nível 2

B01J 20/08 ••• compreendendo óxido ou hidróxido de alumínio;

compreendendo bauxita Sub-grupo do nível 3

B01J 20/10 •• compreendendo sílica ou silicatos Sub-grupo do nível 2 B01J 20/12 ••• Argilas ou terras descorantes de origem natural Sub-grupo do nível 3

B01J 20/16 ••• Alumino-silicatos Sub-grupo do nível 3

B01J 20/18 •••• Peneiras moleculares zeolíticas sintéticas Sub-grupo do nível 4

estatísticas de patentes também permitem conhecer a dinâmica da disseminação inovadora e, possivelmente, prever a demanda de novas tecnologias (CÉSAR et al., 2017).

Os códigos de patentes são subdivididos em duas grandes classificações: IPC (International Patent Classification) que de acordo com a WIPO é o sistema de classificação internacional, criada a partir do Acordo de Estrasburgo (1971), cujas áreas tecnológicas são divididas das classes A a H. Dentro de cada classe, há subclasses, grupos principais e grupos, através de um sistema hierárquico e CPC (Cooperative Patent Classification) que de acordo com o EPO (Escritório Europeu de Patentes) é o sistema de classificação criado pelo próprio EPO e pelo USPTO (Escritório de Marcas e Patentes dos Estados Unidos), baseado na IPC, sendo apenas mais detalhado. Enquanto a IPC possui em torno de 70 mil grupos, o CPC possui mais de 200 mil grupos (EPO, 2017) e foi criado com o intuito de harmonizar seus próprios sistemas, sendo essa a única classificação usada por todos os escritórios no mundo (MÍGUEZ et al., 2018).

Indo mais além, conforme Leydesdorff et al. (2018) cita, o CPC conta com a introdução de uma classe, denominada Y, no qual estão representadas as novas tecnologias emergentes em todos os setores, e mais as oito categorias que o IPC já contém. Um exemplo disso seriam as classificações F03D (motores movidos a vento) e a Y03E-010/70 (geração de energia através de recursos renováveis, no caso, a partir do vento). A classe F pertence ao CPC e ao IPC, mas a classe Y só existe no CPC, ainda que sejam tecnologias semelhantes, o código Y indica que se refere à novos desenvolvimentos tecnológicos.

3.4 PROBLEMAS RELACIONADOS AO USO DE TECNOLOGIAS NÃO RENOVÁVEIS

A camada estratosférica de ozônio (O 3 ), que fica de 15 a 35 km da superfície

(MOLINA & ROWLAND, 1974), realiza a proteção em relação aos raios UVC,

prejudicial à vida humana e que pode causar câncer de pele, danos aos ecossistemas

e outros efeitos nocivos, de alcançar a superfície (FANG et al., 2019), além de

bloquear quase que em sua totalidade a radiação UVB, vem sofrendo uma

degradação, devido ao uso de substâncias que contém halogênios resultantes da

atividade humana e que se encontram principalmente na forma de

clorofluorcarbonetos (CFCs), bromo clorofluorcarbonetos (halons) e hidroclorofluorcarbonetos (HCFCs) (FANG et al., 2019), desde a segunda metade do século XX (BALL et al., 2018).

Já no início dos anos 1970, foram detectados indícios de que a camada de ozônio poderia estar em risco devido ao uso dos CFCs e semelhantes (BARNES et al., 2019), e que devido a isso a comunidade internacional mobilizou-se no final da década para desenvolver e implementar medidas políticas para a preservação da camada de ozônio. A convenção de Viena em 1985 teve esse intuito, seguido pelo protocolo de Montreal em 1987, no qual foi discutido a diminuição do uso e produção de substâncias que empobreciam o ozônio estratosférico. Protocolo esse, que atualmente é ratificado por 197 países integrantes das Organizações das Nações Unidas (ONU) (BIRMPILI, 2018).

Birmpili (2018), ainda diz que devido a eliminação progressiva dos níveis de produção e consumo de substâncias destruidoras de ozônio, o “buraco” encontrado na região da Antártida, hoje não está mais aumentando e espera-se que retorne aos níveis de 1980 por volta de 2070. Já a camada global de ozônio voltará aos níveis da década de 80 em torno de 2050, conforme mostra a figura 3.2.

Figura 1.2 - Mudanças na camada de ozônio em relação a 1980

Fonte: Adaptado de FANG et al., 2019.

Além do problema ocasionado na camada de ozônio, tem-se que os CFCs atmosféricos também são responsáveis pelo recente aquecimento global observado na metade do século passado. Conforme Lu (2013) diz, o aquecimento global e o enfraquecimento do ozônio estratosférico são dois problemas que devem ser enfrentados seriamente.

Problemas estes, que estão diretamente ligados ao crescimento econômico que vários países buscam, pois a fonte de energia básica são os combustíveis fósseis (CAETANO et al., 2008). A indústria, por exemplo, carro chefe em questões de desenvolvimento econômico, representou 29% do uso global de energia em 2016, e que 55% da energia utilizada pelas indústrias em geral, advém dos combustíveis fósseis (KOÇAK et al., 2019). O mesmo autor, que diz que 35% do uso de energia no mundo vêm relacionado às edificações e Reyes et al. (2020), complementa que o aquecimento residencial também é gerado principalmente pela queima dos combustíveis que geram gases causadores do efeito estufa.

Efeitos danosos à população em geral também são esperados, uma vez que a Organização Mundial da Saúde (OMS) estima que até 2020, 320 mil vidas sejam perdidas em função de perturbações climáticas (RASCÓN et al., 2016), mas que as consequências completas ainda irão aparecer nas próximas décadas, trazendo grandes riscos à estabilidade da economia e do estilo de vida do mundo atual (GIL et al., 2010).

Segundo Venkatraja (2019), alguns países detiveram um rápido crescimento

econômico nos últimos anos, graças principalmente à industrialização, mas que isso

também levou ao esgotamento das fontes não renováveis e com seu consumo maior,

também acabou gerando o fenômeno do aquecimento global. Conforme os anos

foram passando, a população mundial, através de suas lideranças, entendeu que era

necessária uma ação conjunta de todos os países do mundo para a redução dos

fatores geradores dos efeitos climáticos percebidos. Desse modo, o Protocolo de

Kyoto, foi assinado em 1997, fazendo com que os países desenvolvidos e os que,

apresentavam economia em desenvolvimento, definissem metas para a redução de

emissões, já que estes eram os responsáveis pela mudança do clima atual (MMA,

2019). Esse tratado acabou obrigando os países, e suas plantas industriais, a diminuir

as emissões de gases causadores do efeito estufa e consequentemente, mudar sua

dependência de combustíveis fósseis e uma migração para fontes renováveis.

Fato que é atualmente um dos grandes desafios das indústrias e países em geral e que faz com que cientistas do mundo inteiro estejam atrás de fontes novas e renováveis para reduzir o desperdício de energia e o custo de capital (KOÇAK et al., 2019; REYES et al., 2020; SHARMA et al., 2009).

O governo chinês vem, desde o início do século XXI, criando políticas para economizar energia, e limitar o consumo de combustíveis com o objetivo de reduzir também as emissões de CO 2 (RAO et al., 2011). Países como a Alemanha, incluíram no passado leis que obrigam a redução de 5% no nível de emissões de CO 2

(CAETANO et al., 2008).

3.5 RADIAÇÃO SOLAR

A energia é essencial para todas as criaturas vivas no mundo, e desempenha um fator crítico no desenvolvimento social e econômico, mas devido ao aumento da demanda mundial de energia, os estoques de energia baseados em combustíveis fósseis vêm diminuindo e fazendo assim, com que novas buscas por fontes alternativas de energia que sejam limpas e seguras sejam feitas. Hoje, o consumo de energia mundial é de 13 terawatts, no qual mais de 80% é gerado a partir de fontes não renováveis, como o petróleo e o gás natural e estima-se que essas reservas acabem na metade do século e que o carvão em torno de sessenta anos depois (LI et al., 2020; PATIL et al., 2019).

Dentre as energias renováveis temos a energia solar como uma das principais fontes devido à disponibilidade, não-poluição e segurança. Seu uso, converte a energia luminosa diretamente em energia elétrica e é disponibilizada de modo gratuito para o planeta terra. Sua disponibilidade anual é de 5000 vezes a necessidade de energia no mundo (ARUTYUNOV et al., 2017).

De acordo com Rascón et al. (2016), a incidência solar na superfície da terra

pode ser classificada em duas partes, a radiação direta, que é a fração que atinge a

superfície sem ser absorvida pela atmosfera e a radiação solar difusa, que se espalha

pela atmosfera terrestre, bloqueado pelo ozônio estratosférico. Da parte que atinge a

face terrestre, esta pode ser dividida entre a radiação ultravioleta (UV), visível (VL) e

infravermelha (IR). Elas possuem classificação no espectro solar, chamadas de

radiações não-ionizantes, e atingem a face da terra na proporção de 10, 50 e 40%,

respectivamente (SAUCEDO et al., 2018).

Saucedo et al. (2018), também diz que a radiação solar ultravioleta possui três comprimentos de onda diferentes: UVA (315-400 nm), UVB (280-315 nm) e UVC (100- 280 nm). Destes, o UVC é o que possui a maior energia, mas é absorvido em sua totalidade pela presença do ozônio na atmosfera terrestre. Já os raios UVA e UVB, atingem o plano da terra na ordem de 95 e 5%, respectivamente.

Segundo Sharma et al. (2019), as principais vantagens da utilização da energia solar estão de que essa fonte é eterna, não agride a atmosfera, tem uma densidade de potência superior à outras fontes renováveis, e ela é flexível de tal modo que pode ser usada desde a calculadoras de mão e relógios até a tração de motores e usinas, por exemplo. Tudo isso de maneira gratuita e já que os sistemas de geração de energia têm grande durabilidade física, portanto sua preservação é grande.

Li et al. (2020), cita que a energia solar tem potencial de fornecer a necessidade de energia em todo o mundo, mas que a disponibilidade dela varia ao redor do globo terrestre e que a área do mar vermelho, em países como o Egito e Arábia Saudita possuem a maior quantidade de radiação solar no planeta.

Entre as aplicações da energia solar estão a conversão direta da luz em energia elétrica através de células fotovoltaicas, pelo efeito fotovoltaico, esse sistema é chamado de energia fotovoltaica (CHEN et al., 2018; SAHOTA et al., 2017).

Atualmente, a energia fotovoltaica é uma tecnologia madura comercialmente e capaz de fornecer eletricidade a curto e médio prazo (ZHANG et al., 2012).

O efeito fotovoltaico é caracterizado pela incidência da luz sobre a superfície do material semicondutor, que é posto em uma estrutura vertical, tal um sanduíche, e a camada sensível à luz é posicionada entre a camada condutora superior e a camada condutora inferior, sendo que a camada superior deve ser transparente à luz (ZHENG et al., 2019).

Esse efeito causado pela exposição à radiação solar, faz com que os fótons da luz, energizados suficientemente, atinjam a junção de uma célula solar. Se a energia do fóton é maior que a energia da distância do material ativo da célula, os fótons então, são absorvidos pelo material ativo da célula, também chamado de absorvedor ou semicondutor (ALI et al., 2019).

Os mesmos autores dizem que esses portadores de carga, tal qual lacunas e

elétrons, são gerados, e para compensar a perda de elétrons da camada negativa

para a positiva, novos elétrons são deslocados para essas lacunas, surgindo assim,

uma diferença de potencial, criando, portanto, um circuito elétrico. Atualmente existem

inúmeros estudos na área dos semicondutores, pois estes são o que provocam os aumentos na eficiência de geração de energia, caracterizando-se hoje em dia, as chamadas gerações de painéis fotovoltaicos, diferenciadas pelos materiais que são utilizados para a fabricação dos semicondutores. A figura 3.3 ilustra as tecnologias relacionadas a células fotovoltaicas (WANG X. et al., 2020).

Figura 1.3 - Organograma das gerações de células fotovoltaicas.

Fonte: Adaptado de Bayrak et al., 2017.

A primeira geração de células fotovoltaicas foi baseada em silício monocristalino ou multicristalino em junções p-n e são os conversores fotovoltaicos mais comuns e que se obtém, entre outras, as mais altas eficiências de conversão de energia, chegando a 27%, o mais alto valor em uma célula de silício cristalino (VITORETI et al., 2016; GREEN et al., 2019). Atualmente, as células solares à base de silício cristalino ainda dominam o mercado fotovoltaico devido à sua abundância, estabilidade e não toxicidade (MENG et al., 2018).

As células fotovoltaicas de segunda geração, utilizam na forma de filmes finos, os seguintes materiais: Silício amorfo, silício policristalino ou microcristalino, Telureto

Tecnologias Fotovoltaicas

1ª geração - Silício

Cristalino

Policristalino

2ª geração - Filmes Finos

Silício Amorfo

Telureto de Cádmio

Seleneto de Cobre, Índio e Gálio

3ª geração - Multijunções

Células Solares Orgânicas

Células sensibilizadas por

corante

Células Poliméricas

Célulsa Quânticas

Célula Concentrada

de Cádmio (TeCd), Cobre-Índio-Gálio-Selênio (CIGS) e Arseneto de Gálio (GaAs).

Destas, o maior rendimento declarado são as células de GaAs, que podem chegar a 29% (GREEN et al., 2019), mas devido ao seu alto custo são utilizadas somente em aplicações espaciais e satélites, sendo utilizado para isso uma menor quantidade de material para sua produção, e normalmente seu rendimento é menor se comparado às células de primeira geração (SERPA, 2013).

Por fim, tem-se a terceira geração de células fotovoltaicas que corresponde às células orgânicas e híbridas (orgânicas e inorgânicas). No entanto, a definição de terceira geração é bastante complexa em relação às tecnologias utilizadas, segundo Vitoreti et al. (2016), pois a definição útil é a de que as células de terceira geração são as que utilizam de modo mais eficiente a luz solar do que as baseadas apenas em uma junção p-n. Entre as tecnologias, tem-se as células orgânicas, de pontos quânticos, células multijunções, células sensibilizadas por corantes, entre outras.

Entre as aplicações das células fotovoltaicas de terceira geração, especialmente as orgânicas, estão o uso em edifícios, por exemplo, pois as mesmas podem ser flexíveis, leves e semitransparentes, além de outros usos devido a essa característica especial (CATTIN et al., 2019).

Já a energia solar térmica é uma tecnologia de energia renovável que traz um menor custo como vantagem e tem um grande potencial no mercado global, pois é utilizada tanto para geração de água quente doméstica, passando pelo aquecimento de ambientes e aquecimentos em processos industriais (ZHANG et al., 2012), além da geração de energia elétrica em usinas de grande porte, no qual todo o espectro de radiação é transformada em energia térmica, para geração de vapor de alta pressão, e posteriormente em eletricidade empregando-se turbinas, fato esse que torna-o barato em relação a outros sistemas, pois gerar energia térmica através de trocadores de calor tem um custo menor do que a energia elétrica em células fotovoltaicas (WEINSTEIN et al., 2018).

O sistema fotovoltaico apresenta alguns problemas, como o calor recebido

através da radiação, que acarreta aumento da temperatura das células fotovoltaicas,

o que reduz sua eficiência. Para essa situação tem-se a opção da tecnologia híbrida

fotovoltaica-térmica, em que as células fotovoltaicas geram energia elétrica e um

absorvedor térmico solar captura o calor dos painéis fotovoltaicos (BALJIT et al.,

2016), gerando assim energia elétrica e energia térmica em um mesmo sistema. A

figura 3.4 mostra esquematicamente as transformações das energias citadas.

Figura 1.4 - Organograma das diferentes formas de transformação de energia

Fonte: Adaptado de Zhang et al., 2012

No entanto, para gerar energia através da fonte solar é preciso que o sistema funcione de modo eficiente e alguns fatores determinam a eficiência de sistema, entre eles está o conhecimento da direção da radiação solar. A direção da radiação do sol está diretamente ligada ao ângulo de incidência em relação à superfície receptora (KAZIMIERSKI, 2016).

Conforme cita Snegovs et al. (2019), a eficiência dos painéis solares é maior se a radiação do sol os atingir de forma perpendicular, ou seja, com ângulo de incidência entre a radiação solar e a superfície de trabalho igual a zero. O mesmo autor diz que os painéis de geração de energia precisam ter ângulo de incidência igual a zero durante todo o tempo de operação, mas que isso é bastante complexo já que existem variações dos ângulos de incidência solar ao longo do dia.

E, embora o ângulo de incidência em relação aos painéis solares deva ser zero

na maior parte do tempo, isso também acaba aumentando sua temperatura,

diminuindo sua eficiência. Como cita Ortegon et al. (2019), as células fotovoltaicas

apresentam limitações em altas temperaturas, e que isso reduz a vida útil do

equipamento, diminui a eficiência de conversão de energia elétrica e aumenta o custo

dos sistemas fotovoltaicos, sendo sugerido inclusive o uso de microcanais de

refrigeração para diminuir sua temperatura.

Outro problema que influencia a forma com que a radiação solar encontra os painéis é o fato de muitos deles estarem situados em regiões desérticas, favorecendo o acúmulo de poeira. Autores, como Heimsath et al. (2019), indicam que a superfície dos coletores solares térmicos ou dos módulos fotovoltaicos são frequentemente sujos com poeira de ambientes áridos, o que também reduz a produção de energia através do sistema solar-fotovoltaico.

Como a energia solar é uma fonte de energia limpa e sustentável, conforme Safan et al. (2018) diz, muitas investigações estão sendo desenvolvidas para que a radiação do sol seja melhor aproveitada, entre eles estão os mecanismos de rastreamento solar. Equipamentos estes que fazem uso de sensores para detectar qual posição dos painéis é a mais adequada de acordo com a incidência solar.

3.6 ENERGIA TÉRMICA

Uma forma de utilização de energia renovável e que pode levar o mundo ao consumo de energia de modo sustentável é a energia térmica-solar, devido à natureza da emissão, uma vez que envolve praticamente nenhuma emissão de gases poluentes quando de sua operação, como o dióxido de carbono, ou até mesmo preocupações de segurança ambiental, como por exemplo a energia nuclear (GIL et al., 2010). Enquanto as usinas fotovoltaicas convertem a luz solar em eletricidade, as usinas térmicas-solares usam a energia térmica presente na radiação do sol para transformar água em vapor de alta temperatura, que é utilizada para acionar uma turbina ou motor, que então irá gerar energia elétrica (PATEL, 2020). No entanto, os sistemas fotovoltaicos ainda necessitam de uma maior exploração para que se torne economicamente viável, conforme cita Gautan et al. (2020).

Outro modo de utilização, é a utilização de outro fluido para ser aquecido com a energia da luz solar. Um exemplo disso seria o uso de óleo sintéticos que fluem aquecidos a um trocador de calor e este enfim, transforma a água em vapor para posterior geração de energia elétrica (GUO et al., 2016), embora o mesmo autor diga que o método de geração direta de vapor seja mais eficiente e tenha um custo menor, se comparado ao método de geração baseada em óleo.

De acordo com Ghaebi et al. (2014), o armazenamento de energia térmica solar

é considerado uma das principais tecnologias avançadas de energia e, tem sido dada

maior atenção à sua utilização para várias aplicações térmicas como o aquecimento,

principalmente em edifícios, ainda que existam aplicações também na indústria (Yu et al., 2018), e empregar o armazenamento dessa energia através de meios existentes na natureza, é um investimento muito eficiente e de baixo custo, como a utilização de água do subsolo.

Rascón et al. (2016), diz que entre as várias tecnologias de geração de energias renováveis, a solar atrai a atenção de todo o mundo, principalmente devido à sua abundância, custo e poluição zero. Outro fator importante dentro do campo político- econômico, foi o aumento do preço dos combustíveis, e que cada vez mais países estão optando pelas energias renováveis. Alguns exemplos seriam os Estados Unidos, que cada vez menos utlizam tecnologias baseadas em combustão, países da União Européia, que usam as tecnologias solares para atingirem metas ambientais de consumo, e o Japão que é o principal produtor de energia solar per capita do mundo, seguido pelos Estados Unidos e pela China, países esses que estão na vanguarda do desenvolvimento tecnológico mundial (RASCÓN et al., 2016).

3.7 GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA NO BRASIL E NO MUNDO

A maior parte da geração de energia no mundo advém da queima de combustíveis fósseis, geradores de gases causadores do efeito estufa, e que estão diminuindo com o passar dos anos devido a conscientização das sociedades da necessidade de redução das emissões desses gases devido a uma grande preocupação para o planeta (SAHIN et al., 2020).

Atualmente, vários países estão estimulando ao desenvolvimento e utilização

de tecnologias alternativas de geração de energia (SAHIN et al., 2020), fazendo com

que o número de alternativas de fontes renováveis seja cada vez maior, diminuindo

seu custo e aumentando a concorrência no setor (HOFFMANN et al., 2019),

abordando assim fatores políticos, econômicos e ambientais envolvidos na geração

de energia (GARLET et al., 2019). Sendo assim, as fontes de energia renováveis

ganham cada vez mais destaque no cenário mundial devido à sua viabilidade

econômica e sustentabilidade, e em função de sua grande disponibilidade,

preservação de recursos naturais, não degradação do planeta terra e por

apresentarem baixíssimos níveis de emissões, as fontes que usam a radiação solar

são as mais empregadas (GARLET et al., 2019; SAHIN et al., 2020).

Devido às qualidades citadas anteriormente, temos que cada vez mais a atenção de pesquisadores estejam voltadas para as fontes alternativas, inclusive no Brasil, já que as fontes eólica e solar, tem o potencial de aumentar a confiabilidade do setor de geração de energia, pois serve como complemento às outras fontes, principalmente não renováveis (HOFFMANN et al., 2019). A mesma autora diz que no Brasil, as principais fontes de geração de energia solar, são através da fotovoltaica e da térmica-solar.

No Brasil, historicamente, a maior parte dos esforços para a geração e uso de energias renováveis foram fortemente centralizadas e controladas pelo governo (SANTOS et al., 2019), fato esse que, de certo modo, despreza a grandeza do potencial oriundo do país, em função da grande área geográfica com altas taxas de irradiação (DIAS et al., 2017) e que de acordo com o Atlas Brasileiro de Energia Solar, é possível gerar mais energia solar no lugar menos ensolarado do Brasil do que no lugar mais ensolarado da Alemanha. Outros aspectos como a larga quantidade de reservas de minérios de metais que são utilizados em células fotovoltaicas podem ser observados no país (GARLET et al., 2019).

De acordo com o Banco Mundial, o Brasil em 1990 tinha apenas 5,5% de sua energia total gerada por fontes não renováveis, passando para 26% em 2015, conforme mostra a figura 3.5.

Figura 1.5 - Produção de energia elétrica através de petróleo, gás natural e carvão no

mundo.

Fonte: Adaptado de Banco Mundial, 2019.

Os recursos de energias renováveis têm grandes potenciais para vencer barreiras, como esse aumento da demanda mundial de energia, e de problemas como o aquecimento global e as mudanças climáticas que representam graves ameaças à vida dos seres humanos (SAEDPANAH et al., 2019).

E ainda, conforme Faria et al. (2016) cita, o país depende da disponibilidade estocástica de água, para gerar a sua maior parcela de eletricidade, o que é dificultado pela baixa quantidade de chuvas ocasionado em função de fenômenos climáticos.

Assim como também, o suprimento e uso do gás natural, que além das já descritas desvantagens, está sujeito a instabilidades políticas e diplomáticas, como cita Guerra et al. (2014).

Conforme o Balanço Energético Nacional (BEN) de 2019 (ano base 2018), o Brasil dispõe de uma matriz elétrica de origem renovável na ordem de 83,3% (Figura 3.6) com forte destaque para a fonte hidráulica com 66,6% da oferta interna de energia elétrica, incluindo a importação de energia em Itaipu. Outro destaque foi o aumento na oferta eólica em 14,4% e de 316,1% na geração solar, cuja contribuição passou de 0,13% para 0,54%, mas ainda assim incipiente na matriz brasileira de energia elétrica.

Figura 1.6 - Oferta Interna de Energia Elétrica do Brasil

Fonte: Balanço Energético Nacional (2015 a 2019)

74,6 75,5

81,7 80,4 83,3

25,4 24,5

18,3 19,6

16,7

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

2014 2015 2016 2017 2018

Renováveis Não-Renováveis

De acordo com os Balanços Energéticos Nacionais de 2015 a 2019, o Brasil tem uma elevada oferta interna de energia elétrica por fontes renováveis, como por exemplo no ano de 2018, em que tivemos 83,3%, e em comparação com países da OCDE (Organização para a Cooperação e Desenvolvimento Econômico) com 26,8%

e 26,2% para a média mundial, conforme mostra a figura 3.7.

Se levarmos em consideração apenas os combustíveis fósseis, também notamos um maior uso desse tipo de fonte energética para a geração de energia elétrica em outros países do que no Brasil. No mundo, o percentual médio de geração em 2018 ficou em 63,6%, em países da OCDE em 55,8% e no Brasil em apenas 12,3%.

A geração de energia elétrica através de fontes renováveis é alta no Brasil, conforme citado anteriormente, mas a energia solar ainda é pouco explorada para esse fim. No ano de 2014, esse tipo de geração de energia ainda não aparecia no balanço brasileiro de energia elétrica. Fato que começou a acontecer no ano de 2015, contribuindo com apenas 0,01% da geração de energia elétrica, repetindo-se o valor em 2016. Apenas em 2017, é que 0,13% da eletricidade foi gerada pela radiação solar e por fim chegando em 2018, apresentando a parcela de 0,54% da totalidade de energia elétrica gerada no Brasil. A maior contribuição percentual da energia solar para a geração de eletricidade ainda assim é em torno de 3,7 vezes menor do que no mundo (2%) e é ainda pior se compararmos com países da OCDE que possuem uma contribuição 5,5 vezes maior que a brasileira (3%).

Figura 1.7 - Relação entre energias renováveis e não-renováveis no Brasil

Fonte: Resenha Energética Brasileira (2019)

4. METODOLOGIA

Para a realização da prospecção tecnológica em base de patentes foi empregado o portal Questel Orbit (www.orbit.com), do qual a Universidade Federal de Santa Maria (UFSM) possui a licença de utilização. Esta ferramenta permite a análise estatística das citações das classificações “International Patent Classification – IPC” e

“Cooperative Patent Classification – CPC”, referenciadas nos documentos de patentes de invenção, que retornam como resposta do processo de busca.

Na estratégia inicial de busca foi empregado como filtro o código CPC Y02E- 010, pois refere-se a tecnologias relacionadas a redução de emissões de gases de efeito estufa, mais especificamente, à geração, transmissão ou distribuição de energia através do uso de fontes renováveis. As buscas foram delimitadas para cinco anos, compreendendo os anos de 2014 a 2018. A figura 4.1 ilustra a tela do portal Questel Orbit onde se encontram os campos de busca disponibilizados por essa ferramenta de procura.

Figura 1.8 - Tela de busca avançada do portal Questel Orbit

Fonte: Autor

Na sequência, procedeu-se a análise dos dados obtidos pelo portal Questel

Orbit através do comando “Analize”, no qual são geradas análises estatísticas dos

parâmetros selecionados previamente. É necessário, no entanto, novamente fornecer

orientações ao portal quanto ao tipo de informação que se quer visualizar. Nesse caso, solicita-se ao portal a visualização da informação de “CPC Code”, pois esse link fornece quais os códigos CPC mais utilizados em relação ao parâmetro definido anteriormente (Código Y02E-010 e ano 2014, por exemplo). As informações relativas ao número de citações de tecnologias foram analisadas estatisticamente, empregando ferramenta do portal Questel Orbit.

Figura 1.9 - Tela do portal Questel Orbit após o comando “Analize”

Fonte: Autor

Os dados gerados pelo portal foram então tabulados e apresentados na forma de tabelas do Microsoft Excel. Para tanto, foi necessário fazer o “download” dos dados, orientá-los na forma de coluna e catalogá-los de A a Z conforme a classificação CPC.

Após, procedeu-se à soma do número de patentes dentro da mesma classificação

(por exemplo, o código CPC Y02E-010/50 abrange todos os códigos dentro do seu

subgrupo 50, ou seja, o código CPC Y02E-010/52 e Y02E-010/54 pertencem ao

subgrupo 50. Já o código CPC Y02E-010/41 e Y02E-010/47 pertencem ao subgrupo

40 e assim por diante, dentro das demais classificações Y02E-010) utilizando-se a

ferramenta “soma” do Microsoft Excel. A análise é concluída com a tabulação dos

dados em tabelas anuais e cálculo dos consequentes percentuais. Na figura 4.3, pode-

se observar como se desenvolvem os grupos de classificações de patentes, desde a seção, classe, subclasse e grupo.

Figura 1.10 - Ilustração da Classificação Y02E do CPC

Fonte: Autor

O procedimento foi repetido para que fossem verificados os países que mais receberam depósitos de publicações de patentes nos últimos cinco anos, assim como quais as empresas que mais depositaram patentes de 2014 a 2018, dentro da classificação CPC Y02E-010. Abaixo, no quadro 4.1, pode-se visualizar as classificações CPC para as tecnologias de primeira ordem.

Quadro 1.2 - Classificações CPC de primeira ordem para o código Y02E-010

Código CPC Significado

Y02E-010/10 Energia geotérmica Y02E-010/20 Energia hidrelétrica Y02E-010/30 Energia do mar Y02E-010/40 Energia térmica solar Y02E-010/50 Energia fotovoltaica

Y02E-010/60 Energia Híbrida térmica-fotovoltaica Y02E-010/70 Energia eólica

Fonte: Autor

Uma segunda análise foi feita, conforme visualiza-se na figura 4.4, levando em consideração os filtros “Solar or Sunlight” nos campos de busca de título, resumo, reinvindicações e palavras-chave, para o período de 2014 a 2018, e também o código Y02E-010/50, pois esse código CPC foi o que mais gerou depósitos de patentes no mundo relacionados com a geração de energia por fontes renováveis e refere-se à energia fotovoltaica. Utiliza-se para tanto, o caractere “+” na posição final do código do subgrupo (Y02E-010/5+, por exemplo), pois esse artifício faz com que sejam buscados todos os documentos que foram depositados com o código Y02E-010/50 dentro do subgrupo 50 (que se estende desde o 50 até imediatamente antes do 60).

Todos os dados obtidos foram analisados estatisticamente e tabulados com o auxílio de planilhas do Microsoft Excel. Também foram identificados os países e as empresas que mais geraram depósitos com esse código em questão.

Figura 1.11 - Tela inicial de busca avançada do portal Questel Orbit, utilizando o filtro Y02E-010/5+

Fonte: Autor

O procedimento foi repetido para o código CPC Y02E-010/40, pois ele

apareceu nas buscas iniciais, como o segundo código que mais depositou patentes

ao redor do mundo nos referidos anos mencionados anteriormente, relacionados com

a geração de energia através de fontes renováveis e refere-se à energia térmica-solar,

identificando também as empresas e os países que mais geraram depósitos com esse tipo de tecnologia, conforme visualiza-se na figura 4.5.

Figura 1.12 - Tela inicial de busca avançada do portal Questel Orbit, utilizando o filtro Y02E-010/4+

Fonte: Autor

Uma terceira análise foi realizada, desta vez com o código CPC Y02E-010/54, referente a tecnologia de materiais, pois o código em questão foi o que mais gerou depósitos dentro da tecnologia de geração de energia através da fonte fotovoltaica.

Também foram usados os filtros “Solar or Sunlight” nos campos de busca de título,

resumo, reinvindicações e palavras-chave, para os cinco últimos anos, de 2014 a

2018. Novamente, os países e empresas que mais geraram depósitos foram

visualizadas.

5. RESULTADOS E DISCUSSÕES

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