Nova métrica para a operação de usinas solares por 50 anos

Um grupo de pesquisadores do Forschungszentrum Jülich na Alemanha e do fabricante americano de módulos solares de película fina First Solar desenvolveu um modelo econômico para operar uma instalação fotovoltaica como um ativo permanente cuja manutenção é realizada em intervalos regulares.

O modelo foi apresentado no artigo “The value of stability in photovoltaics”, recentemente publicado na Joule, onde o grupo de investigação sublinhou que a indústria de energias renováveis ​​considera actualmente uma vida útil de 25 anos como referência para o funcionamento de centrais solares, salientando que este parâmetro está estritamente relacionado com as garantias de desempenho estabelecidas pelos fabricantes e as decisões políticas que apoiaram essas afirmações.

«Eu não diria que a estabilidade dos módulos solares é mais importante do que a eficiência, uma vez que ambos são necessários», disse o autor da pesquisa, Ian Marius Peters, à pv magazine. «Na pesquisa, no entanto, vejo um foco muito mais forte na eficiência e, neste ponto, os periódicos também estão pedindo a estabilidade comprovada dessas células, mas ainda não vejo estabilidades de registro sendo destacadas da mesma forma.» Segundo ele, a ênfase que hoje é dada apenas à eficiência dos painéis deve gerar preocupação na indústria, uma vez que a importância da estabilidade para o sucesso comercial de um produto solar ainda não é totalmente valorizada, principalmente as implicações para a sustentabilidade do aparelho .

Os cientistas citaram a americana SunPower como fornecedora que atualmente oferece garantia de desempenho de 40 anos para alguns de seus produtos, com base nas baixas taxas de degradação que os tornam adequados para atingir mais de 70% do desempenho inicial após quatro décadas. “O proprietário de um sistema fotovoltaico não tem motivos para aposentar, desde que funcione com segurança e gere lucros”, afirmam os cientistas. “Nessa perspectiva, não há motivo para aposentar uma usina fotovoltaica”.

A equipe de pesquisa considerou inicialmente três modelos econômicos: o Custo Nivelado de Energia (LCOE), que equilibra o desempenho e o custo de um sistema fotovoltaico ao longo de sua vida útil; análise de fluxo de caixa descontado, que estima o valor de um investimento com base em seus fluxos de caixa futuros esperados; e o modelo de estado estacionário, que considera que um ativo de energia funciona indefinidamente e inclui todas as receitas e despesas. «A mudança de mentalidade que a operação contínua requer é uma transição do foco no retorno de um investimento inicial para maximizar o lucro gerenciando componentes que se degradam», dizem os pesquisadores, referindo-se à terceira abordagem.

O equilíbrio entre taxa de degradação e eficiência foi analisado por meio de cálculos técnico-econômicos em um projeto fotovoltaico de grande escala localizado no Arizona e em uma instalação em telhado na Alemanha em que todos os módulos são substituídos por painéis mais eficientes, um movimento que, devido ao maior de capacidade, impõe um aumento no número de inversores e cabos. “Levando em conta esses efeitos, ajustamos numericamente a eficiência até que o desempenho econômico seja igual ao da instalação inicial”, especificam os acadêmicos. “Os resultados dependem da escolha dos parâmetros de custo do sistema, mas independem do desempenho específico.”

A equipe EUA-Alemanha considerou a abordagem LCOE a mais sensível às compensações entre taxa de degradação e eficiência, enquanto os modelos de fluxo de caixa e estado estacionário foram ligeiramente menos sensíveis. Esses dois métodos, por outro lado, tratavam a manutenção de energia da mesma maneira. “No espírito da transição para uma perspectiva de longo prazo, a manutenção da energia não é mais considerada como um evento único, mas sim como um evento repetitivo com um período de manutenção fixo”, explicou ainda, lembrando que o modelo de estado estacionário permite, em princípio, que mais dinheiro possa ser gasto na manutenção de energia em comparação com as outras duas abordagens. «No pensamento de estado estacionário, não há um tempo de manutenção ideal específico, como ocorre quando a vida útil do sistema é fixada.»

Com a mentalidade de estado estacionário proposta, a manutenção da potência de uma instalação solar deve ser realizada sempre que surgirem danos ou problemas técnicos. Para ajudar os proprietários de ativos fotovoltaicos a decidir quando realizar atividades de manutenção, os cientistas introduziram o conceito de vida econômica mínima (MEL), que define quando a substituição de painéis solares é mais econômica do que não, especificando que taxas de degradação mais altas reduzem os valores de MEL e mais as taxas de desconto aumentam o valor. “As reduções de preço dos módulos fotovoltaicos reduzem o MEL”, acrescentam. «Se os módulos ficarem mais baratos, a substituição dos módulos antigos torna-se economicamente atrativa mais cedo.»

Os acadêmicos presumiram uma taxa de aprendizado para os preços dos módulos solares de apenas 2,5% nas próximas três décadas e descobriram que a vida útil ideal de um ativo fotovoltaico pode aumentar para 35 anos até 2050. «Ao estimar a vida útil ideal do ponto de vista econômico, descobrimos que um módulo com degradação anual de 0,5% deve funcionar por 35 anos e um módulo com degradação de 0,2% por 50 anos ”.

É importante notar que um dos autores do artigo é um pesquisador da First Solar, que anunciou em abril que seus módulos de película fina de telúrio de cádmio haviam alcançado o que a empresa afirma ser o menor índice de degradação de módulos do setor. «Alcançar a meta do SunShot de 0,2% de degradação anual aumenta ainda mais a vida útil ideal para 50 anos», dizem os cientistas, referindo-se à meta do governo para desempenho de degradação de módulos solares, por meio da iniciativa Sunshot.