Investigação sobre a realidade e a ilusão da energia fotovoltaica espacial: a loucura conceitual e a verdade da indústria sob a maré de trilhões

Organização de dados: Yin Jingfei / Fonte da imagem: gerada por IA

Repórter estagiária Yin Jingfei

O sector das fotovoltaicas para o espaço está em alta e é muito disputado — isto faz com que as empresas de fotovoltaica no terreno, que se veem “presas ao excesso de capacidade e a perdas de desempenho”, corram a “subir ao céu” para contar histórias. O repórter do Securities Times, após uma investigação aprofundada, descobriu que: a “fotovoltaica para o espaço” na maioria dos casos fica-se por apresentações em PowerPoint e por experiências em laboratório; rotas populares como a HJT (célula solar de junção heterogénea) e o perovskite (“calcium titanat”, etc.) são “viáveis em termos de princípio, mas depois, quando vão para o espaço, é inútil”; e a PERC (tecnologia de emissor passivado e célula posterior) é vista por especialistas como uma solução madura subestimada. Falta de validação, ecossistema industrial ainda muito imaturo — este aquecimento a toda a força de “estrelas e mar sem fim”, talvez seja apenas uma festa de conceitos.

Entretanto, recentemente os órgãos de supervisão já desferiram uma série de golpes contra empresas cotadas que andaram a aproveitar temas em alta. Especialistas da indústria apelam: só regressando à essência da engenharia e às regras do sector é que esta tecnologia pode verdadeiramente chegar a “um vasto universo”.

A especulação com conceitos: atrai fortes medidas de supervisão

Tecnologias já maduras como os foguetes reutilizáveis impulsionam a escala global de lançamentos, e, além disso, a proposta de “computação espacial” apresentada por Musk dá asas à imaginação de um mercado de biliões para a fotovoltaica no espaço. Entrando em abril, com catalisadores favoráveis como a reunião de arranque do sindicato do IPO marcada para 6 de abril pela SpaceX, o conceito de fotovoltaica para o espaço voltou a ganhar dinamismo no curto prazo.

Desde o início deste ano, várias empresas cotadas na A-share foram punidas por terem estado envolvidas em especulação relacionada com “SpaceX, conceitos de navegação comercial, etc.”. Empresas de fotovoltaico como Liangyou Jieneng e Trina Solar foram sancionadas por a divulgação de informações vagas relacionadas com colaboração com a SpaceX ter constituído uma manobra de aproveitamento do tema em alta; cada uma foi punida pela CSRC de Jiangsu e alvo de um aviso de supervisão pela bolsa de Xangai. Além disso, empresas como Guoke Junong, Hangxiao Steel Structure, Voger Optoelectronics e ECT Digital receberam avisos de supervisão por envolvimento em publicações de informações sobre navegação espacial comercial que estavam imprecisas ou incompletas.

O repórter do Securities Times constatou que a maioria das empresas listadas que “aproveita conceitos” apresenta as seguintes características: ou exagera a ligação da sua colaboração com empresas aeroespaciais como a SpaceX; ou faz um planeamento tecnológico aeroespacial pouco claro; ou utiliza etiquetas de temas em alta para induzir o mercado a acreditar que é um interveniente central na área de fotovoltaica para o espaço.

O CEO da Jincheng Co., Ltd., Qihai Shen, disse ao repórter do Securities Times que, com a febre da fotovoltaica para o espaço, algumas empresas seguem a corrente e fazem especulação; é necessário distinguir com racionalidade o negócio central de cada empresa e o grau de ligação ao tema em alta. Algumas empresas, embora tenham planeamento de produtos relacionados, variam em escala e na proporção do negócio central, pelo que não se pode exagerar com palavras. A fotovoltaica para o espaço é um novo cenário de aplicação, com grande potencial; mas a libertação do mercado tem de acontecer de forma gradual, sem procurar crescimento explosivo.

Do lado industrial, tanto a indústria como o investimento devem encarar a fotovoltaica para o espaço de forma racional: não se pode ter pressa para “ter sucesso rápido” nem esperar um “boom” no curto prazo; o desenvolvimento deve ser gradual e seguir as regras do sector. A libertação do mercado da fotovoltaica para o espaço exige padrões mais rigorosos do que a do mercado civil. Embora os recursos espaciais sejam limitados e a procura das empresas por capacidade seja urgente, quando a tecnologia não está pronta não se pode avançar sem cuidado, para evitar desperdício de recursos e desordem no sector.

O director de um centro de investigação técnica de engenharia solar do sul da China, Liang Shuang (nome fictício), trabalha na investigação de fotovoltaica para o espaço há mais de vinte anos. Disse ao repórter do Securities Times que, no momento, as informações no sector da fotovoltaica para o espaço “se misturam com conteúdos ‘correctos’, ‘semi-correctos’ e contrários ao senso comum, além de coisas que se ouve por aí”. As empresas de topo no terreno trocam frequentemente opiniões e discutem, mas dificilmente existe um consenso claro. Mesmo com a proposta de Musk para a fotovoltaica para o espaço e a visão de computação espacial, “embora a imaginação seja rica, a distância face à realidade da engenharia é enorme”; especialistas do sector aeroespacial dos EUA já levantaram críticas públicas.

Com supervisão rigorosa por parte dos órgãos reguladores contra comportamentos de especulação, empresas de fotovoltaico de base relevantes do sector disseram ao repórter do Securities Times que, hoje, dentro da indústria, termos relacionados com perovskite e com a fotovoltaica para o espaço são evitados tanto quanto possível.

Verdade técnica:

A fotovoltaica no terreno não pode ir directamente para o espaço

Como “posto de abastecimento” para satélites, a fotovoltaica para o espaço tem essencialmente três vias tecnológicas: baterias de arsenieto de gálio, células HJT e células de perovskite. As baterias de arsenieto de gálio são a corrente principal, mas têm custos elevados; a HJT e as baterias de perovskite, por ainda não estarem tecnologicamente maduras, ainda não foram verdadeiramente aplicadas.

Enquanto as empresas fotovoltaicas “competem até à exaustão” no terreno, quem vai conseguir o bilhete para o futuro da fotovoltaica para o espaço?

A maioria das empresas fotovoltaicas ou permanece em laboratório, fixada na taxa de conversão fotoeléctrica; algumas empresas enviam as suas células fotovoltaicas para teste no espaço; e há também empresas que entram nesta via através de aquisições.

No caso da empresa GCL Technology, ao repórter do Securities Times, foi dito que a empresa concluiu em 2023 o primeiro teste global de integração de módulos de perovskite no espaço. Pretende, em 2026, conduzir testes de envio de amostras e validação de “quase espaço” em conjunto com a Instituição 811 do China Aerospace Science and Technology Group. A Longi Green Energy (Longi) com baterias HPBC já efectuou duas vezes a integração em missões Shenzhou para completar medições reais no espaço e lançou células flexíveis em camadas com uma eficiência de 33,4%. A JinkoSolar diz que a eficiência em laboratório de células empilhadas de perovskite atinge 34,76% e que, em conjunto com a empresa JingTai Technology, construiu uma linha experimental de IA para acelerar o desenvolvimento. A GCL? (Junda Shares) entra no domínio de baterias de satélite e no desenvolvimento de satélites completos através de vias como aquisições e cooperação.

O especialista consultor do Comité da Indústria Fotovoltaica da China, Lü Jinbiao, disse ao repórter que a eficiência da conversão fotoeléctrica de perovskite anunciada no laboratório é muitas vezes apenas um resultado de pequena área em condições ideais, sendo uma questão se é repetível; se é possível passar por ensaios de pequena escala e de média escala; e se é possível industrializar — há ainda um longo caminho a percorrer.

Liang Shuang afirmou directamente que a lógica de desenvolvimento e de testes da fotovoltaica para o espaço precisa com urgência de ser ajustada. A fotovoltaica no terreno dá mais ênfase ao custo e ao volume de geração. Actualmente as empresas fotovoltaicas concentram-se na eficiência de conversão fotoeléctrica, mas o satélite não pode ser reparado nem substituído; quando a bateria falha, o satélite fica inutilizado. A fiabilidade é o primeiro indicador; a eficiência é apenas uma referência secundária. A lógica de concepção é completamente diferente.

Além da especulação, será que as vias de HJT e de perovskite conseguem avançar?

Na perspectiva de Liang Shuang, a HJT tem princípios viáveis, mas a relação custo-benefício para o espaço é extremamente baixa.

Este especialista em fotovoltaica para o espaço disse de forma directa que a HJT não é absolutamente impossível para uso no espaço, mas exige uma reforma completa dos materiais dos eléctrodos, dos processos de fabrico e das tecnologias de encapsulamento, adaptados ao ambiente espacial. Após a reforma, surgirão problemas de diminuição de eficiência e aumento de custos. Os eléctrodos HJT do terreno não suportam variações extremas de temperatura e irradiação no espaço; produtos não melhorados perdem rapidamente eficácia em órbita. Depois da reforma, podem satisfazer o uso a curto prazo (por exemplo, 6 meses), mas a fiabilidade e a estabilidade a longo prazo (mais de 5 anos) são insuficientes; em termos de relação custo-benefício global, ficam muito atrás das rotas antigas das baterias fotovoltaicas como a PERC. As linhas de investigação no sector são muito semelhantes entre si, todas giram em torno da optimização de adaptação ao ambiente, pelo que dificilmente haverá avanços originais disruptivos.

Liang Shuang revelou que há empresas que enviam directamente as baterias HJT do terreno para o espaço; em poucos dias até vários meses, falham. No entanto, as partes envolvidas não divulgaram os resultados das falhas.

Ainda assim, Qihai Shen disse que esta situação se enquadra em eventos probabilísticos. O ambiente espacial é complexo, e o funcionamento em órbita de um satélite já tem várias possibilidades de avarias; não se deve negar o potencial de adaptação da HJT ao espaço apenas porque alguns testes apresentam problemas.

Quanto às baterias de perovskite, em princípio adaptam-se ao espaço, mas é necessário reconstruir completamente a rota.

Liang Shuang disse ao repórter do Securities Times: “Em termos de princípios científicos, as baterias de perovskite são mais adequadas para aplicações em satélites do que o silício cristalino; e os satélites toleram muito mais o custo das baterias do que no terreno. Contudo, a actual via tecnológica não consegue avançar. A principal vantagem está na resposta a baixa luminosidade e na evasão da degradação por água e oxigénio no ambiente de vácuo; o desempenho teórico é superior ao do silício cristalino e, a longo prazo, poderá substituir as baterias de arsenieto de gálio. Mas a falha fatal também é evidente: as perovskites no terreno não conseguem passar testes de variação de temperatura elevada e baixa no espaço nem testes de forte radiação ultravioleta e de irradiação; componentes orgânicos decompõem-se e sublimam com facilidade, e o armazenamento a alta temperatura durante algumas horas leva à falha.”

Ele apontou que, em termos de rota de desenvolvimento, é necessário abandonar a ideia de “substituir o silício cristalino no terreno” e mudar para o desenvolvimento de tecnologias específicas para o espaço, superando as dificuldades de estabilidade e resistência à radiação. Em cerca de 5 anos, espera-se que se chegue a uma via viável.

As baterias PERC são a via tecnológica principal para o espaço que o sector subestimou, e talvez encontrem uma “segunda juventude”.

Liang Shuang explicou que, como a via tecnológica fotovoltaica mais madura, o mercado considera geralmente a PERC como capacidade ultrapassada; mas no contexto do espaço, trata-se de uma solução madura que foi validada a longo prazo. “Antes de 2010, a maioria dos satélites a nível global utilizava predominantemente baterias de silício monocristalino/PERC; a maturidade tecnológica e a fiabilidade foram verificadas por dezenas de anos em órbita, e a vida útil no espaço cumpre facilmente a necessidade de 10 a 20 anos.” Ele prevê que a fotovoltaica no terreno também possa regressar progressivamente à PERC devido a problemas de degradação em estações HJT. As actuais linhas de produção TopCon conseguem ser compatíveis com a produção de PERC; a indústria não precisa de eliminar completamente a capacidade, bastando retomar a optimização tecnológica.

Realidade industrial:

“O dilema da validação” e “as dificuldades do ecossistema”

Na agitação do mercado de capitais, a fotovoltaica para o espaço enfrenta um teste severo, passando de “conceito” a “engenharia”. Apesar de um futuro promissor, dentro da indústria existem dificuldades reais como a falta de sistemas de validação, desencontro das rotas tecnológicas e barreiras de custo.

Em primeiro lugar está o dilema da validação. Fontes relacionadas com a empresa MWEI (迈为股份) admitiram ao repórter do Securities Times que, quer a HJT quer a perovskite, teoricamente são viáveis; porém, de forma geral, a indústria carece de dados empíricos em órbita.

A ausência desses dados tem origem em várias confusões e fraquezas na fase de validação. Li Ran (nome fictício), ligado ao desenvolvimento de asas solares de um determinado instituto aeroespacial, disse ao repórter do Securities Times que, actualmente, recebem muitos pedidos de validação em que empresas fotovoltaicas solicitam que se enviem equipamentos para o espaço; mas “não estão no mesmo canal” entre as duas partes. Por exemplo, muitas empresas fazem testes directamente com baterias tipo N, sem saber que baterias tipo P são mais adequadas para o ambiente do espaço; e, em casos ainda mais extremos, a “validação e melhorias” que deveriam ser feitas na fase do terreno “nem sequer foram iniciadas”.

Mais do que isso, parte das assim chamadas “validações” acaba por ser mera formalidade. Li Ran revelou que, em alguns casos, embora as empresas fotovoltaicas enviem as baterias para o espaço, não ocorre geração de energia. Liang Shuang apontou que enviar amostras de empresas fotovoltaicas para instituições como institutos aeroespaciais é apenas um ponto de partida para a validação; é necessário passar por um longo processo que inclui testes no terreno, integração em órbita e recolha de dados de telemetria. Em termos de tempo, em média, são necessários 2 a 3 anos, ou no máximo 5 a 8 anos para se alcançar comercialização. Além disso, é necessário passar por uma validação a nível sistémico do satélite; não basta simplesmente enviar para teste.

A raiz deste dilema está num desvio de percepção sobre as “diferenças entre céu e terra”. Liang Shuang enfatizou que produtos de fotovoltaica no terreno não podem ser usados directamente no espaço a 100%, existindo diferenças essenciais entre ambos. Em primeiro lugar, há a diferença extrema de temperatura: o espaço exige suportar variações de ±80℃ a ±120℃. Para satélites em órbita baixa, o ciclo diário chega a 15 vezes; no terreno, apenas se consegue de +80℃ a -20℃, com ciclo diário inferior a 1 vez. Em segundo lugar, há ambiente de forte radiação: radiação ultravioleta no espaço e irradiação por partículas de alta energia degradam materiais de forma extremamente destrutiva, e o terreno não dispõe de condições de simulação correspondentes. Em terceiro lugar, há barreiras de processo: a taxa de falha é muito elevada quando técnicas de soldadura e encapsulamento do terreno são aplicadas no espaço, sendo necessário usar processos específicos para satélites.

Lü Jinbiao disse ao repórter do Securities Times que o desenvolvimento da fotovoltaica para o espaço não pode apenas focar-se na própria tecnologia de células; é preciso considerá-la no contexto de toda a cadeia de abastecimento e do ecossistema comercial. A premissa de que a fotovoltaica para o espaço é realmente viável é que toda a procura do mercado se torne realidade — por exemplo, existem milhares de satélites que precisam de electricidade, e esses satélites têm objectos e modelos de serviço comerciais claramente definidos.

É evidente que o gargalo da capacidade de lançamento e a “incerteza” da computação no espaço limitam a adopção em grande escala da fotovoltaica para o espaço. Liang Shuang disse que, de acordo com a capacidade actual de lançamento, o projecto de Musk de um milhão de satélites levaria 100 anos a concluir-se. E, ao mesmo tempo, componentes como “GPU para o espaço” e memória têm custos extremamente altos e tendem a falhar facilmente em órbita; a materialização de forma comercial está longe de ser uma realidade. Ao mesmo tempo, o custo é também um grande “obstáculo” à comercialização da fotovoltaica para o espaço. Liang Shuang calculou: mesmo que a SpaceX reduza o custo de lançamento para 2000 dólares por quilograma, enviar um sistema de 1 GW para órbita ainda exige centenas de milhares de milhões de dólares.

A compatibilidade da cadeia industrial também é questionada pelo mercado. Do lado a montante dos materiais, há falta de capacidade de produção de materiais ultra-leves, resistentes à radiação e a altas temperaturas que se adaptem ao ambiente espacial; do lado da produção a meio, a capacidade de produção customizada de módulos de nível aeroespacial é rara, e a maioria das empresas ainda se baseia em produção em pequena escala em laboratório; do lado a jusante da manutenção e operação, robôs em órbita e equipamentos de reparação no espaço quase não existem. Perante isso, Lü Jinbiao afirmou que materiais aeroespaciais resistentes a altas temperaturas e capacidade de produção de módulos customizados serão impulsionados pela concorrência no mercado depois de a procura comercial se tornar clara, e não se deve primeiro construir a cadeia e depois esperar pela procura.

Diante da febre, é necessário voltar à racionalidade, reconstruir as prioridades tecnológicas e o ritmo industrial.

Liang Shuang disse: “Primeiro, as prioridades tecnológicas precisam de ser reconfiguradas: a fotovoltaica para o espaço deve abandonar o ‘fetiche pela eficiência em laboratório’, centrando-se no pragmatismo; deve resolver em primeiro lugar questões de fiabilidade, adaptação ao ambiente e vida útil em órbita, e a eficiência deve ser apenas um indicador auxiliar. Segundo, as rotas devem ser diferenciadas: HJT deve focar-se em cenários no terreno; PERC deve manter a sua posição como tecnologia principal no espaço; e a perovskite deve mudar para o desenvolvimento especializado para o espaço. As três devem fazer o que lhes compete, evitando uma competição cega entre cenários. Terceiro, o ritmo industrial deve abrandar: as empresas fotovoltaicas devem planear com racionalidade, encarando a fotovoltaica para o espaço como uma reserva tecnológica de longo prazo, de mais de 10 anos, e não como um ponto de crescimento de desempenho no curto prazo.”

Por fim, ele reforçou: “Na febre da fotovoltaica para o espaço, só regressando à essência da engenharia e às regras do sector, e afastando-se da financeirização da especulação e da condução unilateral da opinião pública, é que esta tecnologia pode realmente caminhar para a utilidade prática, em vez de ficar presa em histórias de ficção científica e de histórias de capital.”

(Editor: Liu Chang )

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