Atividade - Observatório em Ciência, Tecnologia e Inovação. Policy Brief Inovação no Setor Eólico

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1 Atividade - Observatório em Ciência, Tecnologia e Inovação Policy Brief Inovação no Setor Eólico

2 Atividade - Observatório em Ciência, Tecnologia e Inovação Policy Brief Inovação no Setor Eólico Brasília, DF 2013

3 Centro de Gestão e Estudos Estratégicos Presidente Mariano Francisco Laplane Diretor Executivo Marcio de Miranda Santos Diretores Antonio Carlos Filgueira Galvão Fernando Cosme Rizzo Assunção Gerson Gomes Policy Brief - Inovação no Setor Eólico. In: Atividade - Observatório em Ciência, Tecnologia e Inovação. Brasília: Centro de Gestão e Estudos Estratégicos, p. 1. Matriz Elétrica Brasileira. 2. Crescimento da Energia Eólica - Brasil. 3. Inovação - Setor Eólico. I. CGEE. II. Título. Centro de Gestão e Estudos Estratégicos SCN Qd 2, Bl. A, Ed. Corporate Financial Center sala , Brasília, DF Telefone: (61) Este documento é parte integrante das atividades desenvolvidas no âmbito do 2º Contrato de Gestão CGEE 5º Termo Aditivo/Ação: Competência Metodológica e Gestão de Informações Estratégicas/Atividade - Observatório em Ciência, Tecnologia e Inovação: /MCTI/2012. Todos os direitos reservados pelo Centro de Gestão e Estudos Estratégicos (CGEE). Os textos contidos neste relatório poderão ser reproduzidos, armazenados ou transmitidos, desde que citada a fonte.

4 Atividade - Observatório em Ciência, Tecnologia e Inovação Policy Brief Inovação no Setor Eólico Supervisão Fernando Cosme Rizzo Assunção Consultora Mônica Coutinho de Souza Equipe técnica do CGEE Cristiano Hugo Cagnin (Líder)

5 O desafio da energia Energia, particularmente eletricidade, está intimamente associada ao desenvolvimento das sociedades no tempo. No mundo, governos se preocupam em atender as necessidades relacionadas ao abastecimento de energia incluindo-se aqui os processos de geração, armazenamento, distribuição e consumo. A questão de se encontrar um equilíbrio entre a oferta e a demanda com energia confiável, a baixo custo e limpa não possui uma resposta simples. Dessa forma, governos desempenham o papel fundamental de moldar como cada sociedade encontra seus caminhos para atender suas necessidades de energia gerenciando o balanço entre o uso de combustíveis fosseis, fontes de energia renovável e sua pegada socioambiental. Crescimento da energia eólica no Brasil A recente participação crescente da energia eólica no mercado de energia elétrica resultou de uma combinação de fatores relacionados ao cenário externo, ao desenvolvimento tecnológico e da cadeia produtiva, além de aspectos regulatórios, tributários e financeiros. Além disso, a boa condição dos ventos brasileiros beneficia o país em termos de fator de capacidade e o situa como um dos mais favoráveis a investimento em eólicas no mundo. Fatores naturais Os recursos eólicos brasileiros se destacam pela sua força e baixa turbulência. Impulsionados pelas correntes do Atlântico, os ventos atingem uma velocidade média de 7 a 9 metros por segundo, o que é considerada bastante elevada (Snieckus, 2013). O Atlas do potencial eólico brasileiro menciona um potencial total disponível da ordem de 143 GW (Cresesb, 2001). Entretanto, prevê-se ainda que a revisão do atlas do potencial eólico brasileiro com uma medição mais aprimorada e o aumento da altura média das torres eólicas poderá atualizar a capacidade eólica para 300 GW (Melo, 2013). Fatores políticos O Programa de Incentivo às Fontes Alternativas de Energia Elétrica (Proinfa), implantado em 2004, e os sucessivos leilões de compra e venda de energia eólica a partir do final da década passada contribuíram significativamente para o crescimento acelerado do mercado interno para energia eólica. O financiamento do BNDES/Finame com juros atrativos, aliado a uma política de nacionalização da produção, contribuiu para a formação da cadeia produtiva eólica nacional, focando principalmente em componentes de maior conteúdo tecnológico e uso intensivo de mãode-obra (BNDES, 2013a). Fatores de mercado Diante do cenário da crise financeira internacional, iniciada em 2008, houve um aumento de estoque dos fabricantes internacionais, principalmente nos Estados Unidos e Europa, o que levou ao escoamento de suas produções para mercados emergentes como o Brasil (GWEC, 2013). A trajetória tecnológica da indústria, com o aumento na altura dos aerogeradores de 50 para 100 metros e do diâmetro das pás e dos rotores, somados às especificidades dos ventos brasileiros, garantiram uma importante vantagem competitiva ao setor eólico (Melo, 2013; CGEE, 2012), tornando o Brasil a maior força eólica na América Latina. Em poucos anos a indústria nacional conseguiu acelerar substancialmente sua curva de aprendizagem, como confirmam os dados divulgados pelo Conselho Mundial de Energia (World Energy Council) que posicionou o Brasil como o 3º país com o menor custo para a geração eólica do mundo, muito próximo dos praticados na China e na Índia (Maciel, 2013). No Brasil, o custo da fonte eólica perde apenas para a fonte hidráulica, que se mantém em primeiro lugar com o menor custo. 1

6 Como mostra a figura 1, o preço médio da energia eólica (R$/MWh) declinou cerca de 70% de 2008 até 2013, acompanhando a evolução crescente da capacidade instalada de 323 para 5070 MW no mesmo período. Figura 1: Desempenho do preço médio e da capacidade instalada eólica. Fonte: Website EPE, Abeeólica (2013). Valores corrigidos pelo IPCA (Outubro/2013). Legenda: LER: Leilão de Energia de Reserva; LFA: Leilão de Fontes Alternativas; LEN: Leilão de Energia Nova. Matriz elétrica brasileira O Brasil possui diretrizes políticas que confirmam sua vocação para a utilização de fontes renováveis e que preveem a manutenção da forte participação destas fontes em sua matriz elétrica no longo prazo. Como apresentado na figura 2, constata-se que em 2012 cerca de 85% da matriz elétrica do Brasil foi proveniente de fontes renováveis, valor muito maior do que a média de 18% dos países desenvolvidos (EPE, 2013). Figura 2: Participação de fontes renováveis na matriz elétrica A matriz elétrica brasileira é caracterizada pela predominância da fonte hidráulica, o que gera benefícios ambientais evidentes por ser uma fonte de energia renovável. Entretanto, no médio prazo, o esgotamento progressivo do potencial hídrico economicamente viável gera a necessidade de se intensificar a diretriz da política de diversificação da matriz elétrica, conforme a PNE Nesse cenário, a energia eólica se torna estratégica devido a sua crescente competitividade. 2

7 Inovação no setor eólico Nos anos 90, países como a Dinamarca, Alemanha e Estados Unidos lideraram a consolidação da indústria eólica por meio de incentivos governamentais para inovação e formação de mercado, como as tarifas feed-in e os sistemas de cotas. O rápido crescimento do setor eólico mundial foi acompanhado por inúmeros avanços tecnológicos. Nos últimos anos, calcula-se que mais de 27,5 mil patentes relacionadas à tecnologia eólica tenham sido depositadas mundialmente (Totaro & Associates, 2013). As fases da inovação eólica no Brasil A trajetória tecnológica da indústria eólica no Brasil passa por fases diferentes daquelas dos países avançados, os quais partem normalmente de uma inovação radical. O Brasil caracterizase como um late comer nesta indústria, beneficiando-se do fato de já haver uma tecnologia madura disponível para aplicação. Segundo Kim (2005), os países em desenvolvimento podem seguir os seguintes estágios da inovação: (i) Fase de aquisição da tecnologia importada, normalmente em estágio já maduro: a partir de 2004 com o Proinfa, os fabricantes multinacionais importavam componentes de suas matrizes e realizavam apenas a montagem no Brasil, dando início ao mercado interno eólico. O Centro Brasileiro de Energia Eólica da Universidade Federal de Pernambuco (UFPE), inaugurado em 1990, auxiliou na instalação da primeira turbina eólica no Brasil. (ii) Fase de assimilação da tecnologia importada, na qual o aumento da concorrência pode originar esforços locais de caráter técnico (não incluindo atividades de P&D): em 2009, com o início dos leilões e da linha de financiamento do BNDES/Finame vinculada à política de conteúdo nacional progressiva, os fabricantes passaram a instalar fábricas no Brasil e a realizarem no país ajustes tecnológicos nos projetos vindos de suas matrizes no exterior. (iii) Fase de aperfeiçoamento da tecnologia quando as atividades de P&D se tornam relevantes: recentemente, com a evolução dos leilões, algumas empresas iniciaram a elaboração de um projeto 100% nacional para fabricação de aerogeradores no Brasil, como a IMPSA e a WEG. A IMPSA já possui máquinas com tecnologia nacional em operação comercial, enquanto que a WEG deu início a um novo projeto de aerogerador em Esses projetos visam aumentar a competitividade dos aerogeradores com tecnologias adaptadas às características dos recursos eólicos e do sistema elétrico no país. Tabela 1: Fases da inovação do setor eólico no Brasil A maior parte dos fabricantes instalados no país encontra-se atualmente na segunda fase da inovação com a produção parcial dos componentes no país baseado em um projeto tecnológico importado, sem a necessidade de se realizar atividades de P&D no Brasil. Até o presente momento, a maioria destes fabricantes vêm alcançando os estágios do índice de nacionalização requeridos pelas regras de financiamento do BNDES/Finame de forma bem sucedida. 3

8 Oportunidades para desenvolvimento tecnológico Os esforços para a inovação tecnológica do setor eólico podem trazer inúmeros benefícios para o país, como a capacidade de proporcionar maior produtividade levando à redução do custo de produção e à acentuação da curva de aprendizagem. A adequação dos aerogeradores aos padrões nacionais com o intuito de aumentar a eficiência dos equipamentos será determinante para que os competidores ampliem sua participação de mercado em uma indústria altamente competitiva. Os esforços de inovação relacionados à nacele, componente que abriga todos os mecanismos do gerador, buscam diminuir o atrito dos componentes, melhorar sua aerodinâmica para maior aproveitamento energético e aumentar a estabilidade no fornecimento de energia à rede. Além disso, com a tendência de aumento da potência e porte dos aerogeradores, os fabricantes passaram a buscar o emprego de materiais mais leves e resistentes para sua construção. A pá, embora seja uma parte que utiliza basicamente madeira e fibra de vidro em sua composição, possui importantes investimentos em tecnologia no que diz respeito à aplicação de novos materiais, ao design e à aerodinâmica para maior aproveitamento energético. Além disso, uma vez que o tamanho das pás implica em desafios maiores para o seu transporte, uma possível oportunidade de inovação seria a sua fabricação e transporte bipartida para o encaixe das partes (BNDES, 2013b). Com relação à torre, o componente tecnologicamente menos sofisticado do aerogerador, há oportunidades de inovação na área de materiais e design, visando à redução de custos e à busca por maiores alturas. É importante ressaltar que os exemplos citados como oportunidades para desenvolvimento tecnológico não são exaustivos. Dessa forma, apesar de existirem inúmeras oportunidades a serem exploradas no desenvolvimento dos aerogeradores com tecnologia nacional, cabe ressaltar alguns desafios brasileiros bem como oportunidades a serem monitoradas com vistas ao domínio da cadeia de valor eólica. Desafios para a inovação eólica O fato da indústria eólica no Brasil ter sido introduzida tardiamente gera algumas desvantagens, como o fato de não haver originalmente centros tecnológicos especializados na área com capacidade suficiente para atender as demandas da indústria na terceira fase da inovação. O cenário promissor do setor eólico no Brasil tem atraído o interesse de diversos fabricantes e fornecedores de outros países. No entanto, os centros tecnológicos destes fabricantes multinacionais ainda estão localizados em centros de pesquisa no exterior, o que leva a uma continuidade da dependência tecnológica nacional (Aneel, 2013). Dessa forma, de modo geral os desenvolvimentos tecnológicos necessários para adaptação dos equipamentos às características dos ventos do país têm ocorrido principalmente no exterior, ficando as atividades nacionais restritas à fabricação e montagem dos principais componentes. Além disso, há escassez de mão de obra especializada no país, uma vez que os poucos pesquisadores na área foram absorvidos pelas empresas privadas com a rápida expansão do mercado. Apesar da existência de pequenos grupos de pesquisa espalhados pelo Brasil, esses não possuem massa crítica suficiente para a formação de recursos humanos nas áreas temáticas do setor eólico. Pode-se notar também que as agências de fomento realizaram pouca promoção de investimentos em PD&I nesta área até o momento e/ou não ofereceram editais suficientes com foco específico em energia eólica (CGEE, 2012). 4

9 Pontos a serem monitorados para a terceira fase da inovação No contexto atual de elevado nível de competitividade proporcionado pelo sistema de leilões, um projeto tecnológico nacional pode acelerar a redução de custos. Nesse cenário, o domínio tecnológico nacional dos componentes que mais agregam valor ao aerogerador permitiria um posicionamento estratégico do Brasil como exportador destes equipamentos para outros países, especialmente na América Latina e na África, entre outros. Dessa forma, para incentivar as práticas de inovação no setor eólico no Brasil e viabilizar a consolidação do país na terceira fase de inovação com o desenvolvimento de aerogeradores nacionais, alguns pontos devem ser monitorados: (a) Criação de um centro de certificação nacional: o centro de certificação tem o intuito de proporcionar confiabilidade para novas tecnologias desenvolvidas nacionalmente, com emissão de certificados de garantia de qualidade. No contexto da terceira fase de inovação, este centro seria responsável pela realização de testes para certificação que poderiam apoiar o desenvolvimento de protótipos de aerogeradores ajustados às condições climáticas e ambientais brasileiras. Além disso, outras infraestruturas já construídas anteriormente poderiam ser aproveitadas após a atualização da tecnologia existente e a formação continuada dos recursos humanos, como o Centro Brasileiro de Energia Eólica da UFPE. (b) Desenvolvimento de projetos para produção de ímãs de terras raras: a crescente fabricação de equipamentos eólicos no Brasil acarreta em uma demanda ascendente por ímãs permanentes de terras raras utilizados nos geradores eólicos. Atualmente, a China detém o monopólio de produção e exportação das terras raras, influenciando fortemente o seu preço de comercialização mundial. Dessa forma, seria importante acompanhar o desenvolvimento do recente projeto de parceria público-privada para a criação de um Laboratório Fábrica para produção industrial de terras raras no país. Esse projeto tem como finalidade garantir o fornecimento de terras raras para a produção de geradores eólicos no Brasil, além de reduzir a influência chinesa sobre a produção e o controle de preço desses insumos. (c) Estreitamento de laços entre Instituições Científicas e Tecnológicas (ICTs) e fabricantes de aerogeradores: os fabricantes WEG e IMPSA pretendem utilizar a própria equipe de engenheiros nos projetos de desenvolvimento tecnológico nacional em parceria com centros de pesquisas e universidades no Brasil que já estejam trabalhando nas áreas temáticas da energia eólica. Com o aumento da demanda por projetos de pesquisas por parte das empresas, pode-se promover determinadas áreas científicas, induzindo, assim, a formação de recursos humanos nos ICTs (e.g. por meio da disponibilização de equipamentos para aulas práticas ou estudos científicos). (d) Áreas de conhecimento correlatas ou complementares: diversas áreas de conhecimento têm o potencial de contribuir com o desenvolvimento dos projetos eólicos nacionais, como, por exemplo: (e) Aeronáutica: aproveitamento do conhecimento acumulado em aerodinâmica e na aplicação de materiais mais leves e resistentes; Meteorologia: utilização do conhecimento sobre ciclos e padrões de ventos; Engenharia mecânica, naval e petroquímica: áreas de excelência no Brasil em técnicas de projeto e de fabricação; Engenharia elétrica: uso de técnicas de controle e de potência. Disponibilização de recursos não reembolsáveis para investimentos de alto risco tecnológico ou de longo prazo: Para que os fabricantes e os ICTs possam realizar investimentos em pesquisas com tecnologias disruptivas de alto risco ou de longo prazo 5

10 seria necessário um maior aporte de recursos públicos não reembolsáveis pelas instituições de fomento no Brasil. Estes recursos poderiam ser usados, por exemplo, para o financiamento de laboratórios público-privados como vistos em países como a Alemanha, considerando que os prazos de maturação tecnológica são geralmente longos. É importante ressaltar que esses investimentos também deveriam estar em sintonia com outras políticas relacionadas como, por exemplo, a de nacionalização dos subsistemas dos aerogeradores implantada pelo BNDES. Conclusões Embora importante para o efetivo desenho, implantação, monitoramento e avaliação de políticas, independentemente do sistema de governança escolhido e da maior ou menor participação social nas decisões que irão influenciar a evolução do setor, parece fundamental um monitoramento dos pontos (a-e) identificados aqui como necessários para viabilizar ou potencializar a consolidação do país na terceira fase de inovação no desenvolvimento de aerogeradores nacionais. Um movimento nessa direção reforçaria, ainda, a vocação do Brasil para a utilização de fontes renováveis em sua matriz elétrica, bem como a determinação de garantir o abastecimento de energia de forma confiável, a baixo custo e de maneira sustentável, gerando desenvolvimento, competitividade e qualidade de vida a seus cidadãos. Agradecimentos A elaboração deste sumário político-executivo em energia eólica teve a ajuda dos colaboradores do CGEE: Marcelo Poppe e Ceres Cavalcanti. Agradecimentos também aos entrevistados Paulo Alexandre Ferreira (Gerente Comercial, IMPSA), Eduardo Werninghaus (Chefe da Área Comercial de Eólicas, WEG), Caio Mazzi (Departamento de Energia e Tecnologias Limpas, FINEP), Lucas Lucena (Credenciamento BNDES/Finame), Máximo Luiz Pompermayer (Superintendente de Pesquisa e Desenvolvimento e Eficiência Energética SPE, Aneel), Frederico Rodrigues (Superintendente de Estudos do Mercado SEM, Aneel), Rui Guilherme Altieri Silva (Superintendente de Regulação dos Serviços de Geração SRG, Aneel), Antônio Carlos de Andrada Tovar (Chefe do Departamento de Energias Alternativas, BNDES), José Carlos de Miranda Faria (Diretor de Estudos de Energia Elétrica, EPE) e Élbia Melo (Presidente da Abeeólica). 6

11 Referências Associação Brasileira de Energia Eólica Abeeólica. Boletim Mensal de Dados do Setor Eólico Público, novembro de Disponível em: < Publico.pdf> Agência Nacional de Energia Elétrica - Aneel. Chamada no. 017/2013. Projeto estratégico: Desenvolvimento de tecnologia nacional de geração eólica. Brasília, Disponível em: < Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social - BNDES, 2013a. Disponível em: < tos/credenciamento_aerogeradores.html> Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social BNDES, 2013b. Panorama do setor de energia eólica. Revista do BNDES. Disponível em:< ev3906.pdf> Centro de Gestão e Estudos Estratégicos - CGEE. Análises e percepções para o desenvolvimento de uma política de CT&I no fomento da energia eólica no Brasil Brasília, Disponível em: < Centro de Referência para Energia Solar e Eólica - CRESESB. Atlas do Potencial Eólico Brasileiro. Brasília, Disponível em: < Empresa de Pesquisa Energética - EPE. Balanço Energético Nacional. Relatório Síntese. Ano base Rio de Janeiro, Disponível em: < Global Wind Energy Council - GWEC. Global Wind Report. Annual market update Brussels, Disponível em: < Godoi, M. País sofre com a falta de novas hidrelétricas com reservatórios. Canal Energia, Disponível em: < International Energy Agengy. Technology Roadmap. Wind energy Disponível em: < Kim, L. Da imitação à inovação: a dinâmica do aprendizado tecnológico da Coréia, Clássicos da inovação (traduzido por Maria Paula G. D. Rocha). Editora da Unicamp, Campinas, SP, Maciel, A. Brasil tem 3º menor custo para geração eólica. Jornal da Energia, Disponível em < Melo, E. Fonte eólica de energia: aspectos de inserção, tecnologia e competitividade. Estudos Avançados, 27 (77), Disponível em: < Snieckus, D. Leilão tira Brasil do limbo, diz GLGH. Recharge Brasil, Disponível em: < Totaro & Associates. Reduction of cost of energy through innovation. Patent landscape analysis helps define wind turbine technology trends, Disponível em: < hnology.pdf> WEG, Disponível em: < 7