A queda dramática no custo dos módulos solares fotovoltaicos (PV), que caiu 99 por cento nas últimas quatro décadas, é frequentemente apresentado como uma grande história de sucesso para a tecnologia de energia renovável. Mas uma questão nunca foi totalmente respondida:o que exatamente explica essa queda impressionante?

Uma nova análise feita por pesquisadores do MIT identificou o que causou a economia, incluindo as políticas e mudanças tecnológicas mais importantes. Por exemplo, eles descobriram que a política governamental para ajudar os mercados a crescer desempenhou um papel crítico na redução dos custos dessa tecnologia. No nível do dispositivo, o fator dominante foi um aumento na "eficiência de conversão, "ou a quantidade de energia gerada por uma determinada quantidade de luz solar.

Os insights podem ajudar a informar políticas futuras e avaliar se melhorias semelhantes podem ser alcançadas em outras tecnologias. As descobertas estão sendo relatadas hoje no jornal Política energética , em um artigo da Professora Associada do MIT Jessika Trancik, pós-doutorado Goksin Kavlak, e o cientista pesquisador James McNerney.

A equipe analisou os fatores de nível de tecnologia ("baixo nível") que afetaram o custo ao alterar os módulos e o processo de fabricação. A tecnologia de células solares melhorou muito; por exemplo, as células se tornaram muito mais eficientes na conversão da luz solar em eletricidade. Fatores como este, Trancik explica, caem em uma categoria de mecanismos de baixo nível que lidam com os próprios produtos físicos.

A equipe também estimou os impactos de custos de mecanismos de "alto nível", incluindo aprender fazendo, pesquisa e desenvolvimento, e economias de escala. Os exemplos incluem a maneira como os processos de produção aprimorados reduziram o número de células defeituosas produzidas e, assim, aumentaram os rendimentos, e o fato de que fábricas muito maiores levaram a economias de escala significativas.

O estudo, que cobriu os anos de 1980 a 2012 (durante os quais os custos do módulo caíram 97 por cento), descobriram que havia seis fatores de baixo nível responsáveis ​​por mais de 10 por cento cada uma da queda geral nos custos, e quatro desses fatores foram responsáveis ​​por pelo menos 15% cada. Os resultados apontam para "a importância de ter muitos 'botões' diferentes para girar, para atingir um declínio constante no custo, "Trancik diz. Quanto mais oportunidades diferentes existem para reduzir custos, é menos provável que se esgotem rapidamente.

A importância relativa dos fatores mudou ao longo do tempo, o estudo mostra. Nos primeiros anos, pesquisa e desenvolvimento era o mecanismo de alto nível de redução de custos dominante, por meio de melhorias nos próprios dispositivos e nos métodos de fabricação. Por cerca da última década, Contudo, o maior fator de alto nível no declínio contínuo dos custos tem sido as economias de escala, à medida que as fábricas de células solares e de módulos se tornaram cada vez maiores.

"Isso levanta a questão de quais fatores podem ajudar a continuar a queda de custos, "Trancik diz." Quais são os limites para o tamanho das plantas? "

Em termos de política governamental, Trancik diz, políticas que estimularam o crescimento do mercado foram responsáveis ​​por cerca de 60 por cento do declínio geral dos custos, portanto, "isso desempenhou um papel importante na redução de custos". As políticas que estimulam o crescimento do mercado incluem medidas como padrões de portfólio renovável, tarifas feed-in, e uma variedade de subsídios. A P&D financiada pelo governo foi responsável pelos outros 40 por cento - embora a P&D pública tenha desempenhado um papel maior nos anos anteriores, ela diz.

Esta é uma informação importante, Ela adiciona, porque "há muito tempo tem havido um debate sobre se essas políticas funcionam - elas estavam realmente impulsionando a melhoria tecnológica? Agora, não podemos apenas responder a essa pergunta, podemos dizer por quanto. "

Esta descoberta, que se baseia na modelagem de mecanismos de nível de dispositivo, em vez de análise puramente correlacional, fornece fortes evidências de um "ciclo virtuoso" que pode ser criado entre a inovação tecnológica e as políticas para reduzir as emissões, Trancik diz. Conforme as políticas de emissões são implementadas, os mercados de tecnologia de baixo carbono crescem, as tecnologias melhoram, e os custos de futuras reduções de emissões podem diminuir. "Essa análise nos ajuda a entender por que isso acontece, e como os feedbacks podem ser fortes. "

Trancik e seus colegas planejam aplicar metodologia semelhante para analisar outras tecnologias, como a energia nuclear, bem como as outras partes das instalações solares - o chamado equilíbrio de sistemas, incluindo as estruturas de montagem e controladores de energia necessários para os módulos solares - que não foram incluídos neste estudo. “O método que desenvolvemos pode ser usado como uma ferramenta para avaliar custos de diferentes tecnologias, tanto retrospectivamente quanto prospectivamente, "Kavlak diz.

"Isso abre uma maneira diferente de modelar a mudança tecnológica, desde o nível do dispositivo até as medidas de política, e tudo mais, "Trancik diz." Estamos abrindo a caixa preta da inovação tecnológica. "

"Daqui para frente, podemos melhorar nossa intuição sobre quais fatores em geral fazem as tecnologias melhorarem rapidamente. A aplicação desta ferramenta para energia solar fotovoltaica é apenas o começo do que podemos fazer, "McNerney diz.

Embora o estudo tenha se concentrado no desempenho anterior, os fatores identificados sugerem que "parece que há oportunidades para melhorias adicionais de custo com esta tecnologia." As descobertas também sugerem que os pesquisadores devem continuar trabalhando em tecnologias alternativas ao silício cristalino, que é a forma dominante de tecnologia solar fotovoltaica hoje, mas muitas outras variedades estão sendo ativamente exploradas com eficiências potencialmente mais altas ou custos de materiais mais baixos.

O estudo também destaca a importância de continuar o progresso na melhoria da eficiência dos sistemas de manufatura, cujo papel na redução de custos tem sido importante. “É provável que haja mais ganhos nessa direção, "Trancik diz.