Energia solar espacial: A loucura do conceito na maré de trilhões e a verdade da indústria

Jornalista estagiário Yin Jingfei

O sector das fotovoltaicas espaciais está muito em alta, o que tem levado as empresas terrestres de fotovoltaicas, que se vêem “presas a excesso de capacidade e perdas de resultados”, a correrem para “subir aos céus” e contar histórias. O repórter do Securities Times realizou uma investigação aprofundada e descobriu que: a “fotovoltaica espacial” fica, na maioria dos casos, pelo PPT e pelo laboratório; rotas populares como HJT (célula solar de junção heterogénea) e perovskite “são viáveis em termos de princípio, mas quando chega ao espaço, fica inútil”; enquanto a PERC (tecnologia de emissor passivado na parte posterior da célula) é vista por especialistas como uma solução madura subvalorizada. Falta de validação, ecossistema industrial ainda longe de estar maduro — esta febre acelerada de “estrelas e vasto oceano”, talvez seja apenas uma celebração de conceitos.

Recentemente, as autoridades reguladoras já desferiram uma série de golpes pesados contra empresas cotadas que se aproveitaram de tendências mediáticas. Especialistas do sector apelam: só regressando à essência da engenharia e às leis do desenvolvimento industrial é que esta tecnologia pode verdadeiramente alcançar o “vasto universo”.

A especulação conceptual: atrai a investida das autoridades reguladoras

Tecnologias maduras, como os foguetes reutilizáveis, impulsionam a globalidade dos lançamentos para a era da produção em escala; além disso, a visão de computação no espaço proposta por Musk proporciona imaginações de um mercado de biliões de dólares para as fotovoltaicas espaciais. Em abril, com catalisadores positivos como a reunião de arranque do sindicato do IPO que a SpaceX realizará a 6 de abril, a ideia de fotovoltaica espacial voltou a ganhar dinamismo no curto prazo.

Desde o início deste ano, várias empresas cotadas na A-shares foram penalizadas por estarem envolvidas em especulação associada a “SpaceX, conceitos de航天 comercial e afins”. As empresas de fotovoltaico como Double-Liang Energies (600481) e Trina Solar Energy foram punidas, respetivamente, pela Comissão Reguladora de Valores Mobiliários de Jiangsu e pelo aviso de supervisão da Bolsa de Xangai, devido à publicação de informações vagas sobre parcerias com a SpaceX. Além disso, empresas como Guoke Junong, Hangxiao Steel Structure (600477), Woguang Electric (603773) e ECI Digital receberam igualmente avisos de supervisão por terem publicado informações relacionadas com航天 comercial de forma imprecisa ou incompleta.

O repórter do Securities Times constatou que, na maioria dos casos, as empresas cotadas que “aproveitam conceitos” apresentam as seguintes características: ou exageram a ligação a parcerias com empresas aeroespaciais como a SpaceX; ou apresentam planos tecnológicos aeroespaciais de forma vaga; ou usam etiquetas de moda para induzir o mercado a acreditar que são participantes centrais no domínio das fotovoltaicas espaciais.

O CEO da Jinzhen Shares, Qi Haishen, disse ao repórter do Securities Times que, devido ao calor das fotovoltaicas espaciais, algumas empresas seguem a tendência e especulam; é necessário distinguir de forma racional o negócio central de uma empresa e o grau de relação com a tendência. Algumas empresas têm, embora, planos de produtos relevantes, mas em dimensões e na proporção do negócio central há variações; não se devem exagerar palavras apenas por causa do “hype”. As fotovoltaicas espaciais são um novo cenário de aplicação com grande potencial, mas a libertação do mercado deve ser gradual, não devendo procurar crescimento explosivo.

Do ponto de vista da indústria, tanto a indústria como os investimentos devem encarar as fotovoltaicas espaciais de forma racional. Não se deve ter pressa nem esperar uma explosão no curto prazo; o desenvolvimento deve ser gradual e seguir as regras da própria indústria. A libertação do mercado das fotovoltaicas espaciais é mais exigente do que no mercado civil. Embora os recursos espaciais sejam limitados e a necessidade de as empresas disputarem capacidade de produção seja urgente, se a tecnologia não estiver à altura, não se pode avançar de forma precipitada, evitando desperdício de recursos e desordens no sector.

O director do Centro de Investigação em Engenharia Técnica de um certo grupo de energia solar na Região Sul, Liang Shuang (pseudónimo), que se dedica à investigação de fotovoltaicas espaciais há mais de vinte anos, disse ao repórter do Securities Times que, actualmente, no sector das fotovoltaicas espaciais, a informação “mistura conteúdos precisos, parcialmente precisos e conteúdos que desrespeitam o senso comum e são rumores de terceiros”. As principais empresas terrestres de fotovoltaico trocam e discutem frequentemente, mas dificilmente chegam a um consenso claro. A ideia de fotovoltaicas espaciais e de computação no espaço proposta por Musk, “apesar de ser rica em imaginação, está muito distante da realidade da engenharia”; especialistas na área aeroespacial dos EUA já apresentaram dúvidas públicas sobre a proposta.

Com uma supervisão estrita sobre comportamentos de especulação, as empresas cotadas de fotovoltaico com actividades nucleares relevantes disseram ao repórter do Securities Times que, actualmente, no sector, palavras associadas a fotovoltaicas espaciais como a perovskite são quase que evitadas.

Verdade técnica:

Fotovoltaicas terrestres não conseguem subir directamente aos céus

Como “posto de abastecimento” para satélites, as fotovoltaicas espaciais têm, sobretudo, três rotas tecnológicas: baterias de arsenieto de gálio, células HJT e células de perovskite. As baterias de arsenieto de gálio são a opção principal, mas com custo elevado; as baterias HJT e de perovskite, devido à falta de maturidade tecnológica, ainda não foram verdadeiramente aplicadas.

Enquanto as empresas fotovoltaicas “entram numa guerra de inovação” em terra, quem conseguirá garantir bilhete para o futuro das fotovoltaicas espaciais?

A maioria das empresas fotovoltaicas fica no laboratório, a fixar-se na eficiência de conversão fotoeléctrica; algumas empresas enviam as células fotovoltaicas para o espaço para verificação; e há também empresas que entram nesta via através de aquisições.

A empresa GCL Technology disse ao repórter do Securities Times que já concluiu, em 2023, a primeira experiência global de integração no espaço de módulos de perovskite. A empresa pretende, em 2026, conduzir testes de envio de amostras e verificação “near space” com o Instituto 811 do China Aerospace Science and Technology Corporation (000901). A Longi Green Energy, com as suas baterias HPBC, fez testes em órbita por duas vezes ao montar em voos da espaçonave Shenzhou e lançou uma bateria flexível em camadas com eficiência de 33,4%. A JinkoEnergy afirma que a eficiência em laboratório de baterias de perovskite em camadas atinge 34,76% e que, em conjunto com a Juntai Technology, construiu uma linha experimental de IA para acelerar o desenvolvimento. A empresa Junda Shares (002865) entra na área de desenvolvimento de baterias de satélite e de satélites completos através de vias como aquisições e cooperação.

O especialista consultor da Associação da Indústria Fotovoltaica Chinesa, Lü Jinbiao, disse ao repórter que a eficiência de conversão fotoeléctrica de perovskite anunciada em laboratório é, na maioria das vezes, apenas resultado de área pequena e em condições ideais. Falta saber se é repetível, se se consegue através de testes piloto e de produção experimental, se consegue industrializar-se — ainda há um longo caminho pela frente.

Liang Shuang afirmou directamente que a lógica de desenvolvimento e de testes das fotovoltaicas espaciais precisa urgentemente de ser ajustada. As fotovoltaicas terrestres focam-se mais no custo e na produção de electricidade. Actualmente, as empresas fotovoltaicas prestam atenção à eficiência de conversão fotoeléctrica, mas em satélites não se pode fazer manutenção nem substituir; quando a célula 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 do “hype”, será que as rotas HJT e de perovskite conseguem ser executadas?

Na perspetiva de Liang Shuang, o princípio da HJT é viável, mas a relação custo-benefício para o espaço é extremamente baixa.

Este especialista em fotovoltaicas espaciais afirmou que a HJT não é absolutamente impossível de ser usada no espaço, mas exige uma transformação abrangente dos materiais dos eléctrodos, dos processos de fabrico e das tecnologias de encapsulamento especificamente para o ambiente espacial. Após a modificação, surgem problemas como a diminuição de eficiência e o aumento de custos. As células HJT em terra não conseguem suportar as variações extremas de temperatura e a irradiação no espaço; produtos sem melhoria falham rapidamente em órbita. Após modificação, embora possam cumprir o uso a curto prazo (por exemplo, 6 meses), a fiabilidade e a estabilidade a longo prazo (mais de 5 anos) são insuficientes, e o custo-benefício global é muito inferior ao caminho antigo de baterias fotovoltaicas como a PERC. Os percursos de investigação do sector são, no essencial, semelhantes entre si: concentram-se em adaptar e otimizar o ambiente, e dificilmente haverá uma descoberta original revolucionária.

Liang Shuang revelou que há empresas que levam diretamente células HJT terrestres para o espaço, mas estas falham em poucos dias a poucos meses; no entanto, os envolvidos não divulgaram resultados de falha.

No entanto, Qi Haishen diz que este tipo de situação é um evento probabilístico. O ambiente espacial é complexo; já existem várias possibilidades de falha inerentes ao funcionamento dos satélites em órbita. Não se pode negar o potencial de adaptação da HJT ao espaço apenas porque alguns testes apresentaram problemas.

Quanto às baterias de perovskite, o seu princípio adapta-se ao espaço, mas é necessária uma reconstrução completa da rota.

Liang Shuang disse ao repórter do Securities Times: “Do ponto de vista do princípio científico, 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 o mercado terrestre. Porém, as rotas tecnológicas actuais não conseguem avançar. A vantagem central está na resposta a baixa luminosidade e na evasão da degradação por água e oxigénio em ambiente de vácuo; teoricamente, o desempenho é superior ao do silício cristalino, e a longo prazo é possível substituir as baterias de arsenieto de gálio. Mas a limitação fatal também é evidente: a perovskite em terra não consegue passar testes de variação cíclica de temperatura alta/baixa no espaço, nem testes sob forte radiação ultravioleta e irradiação; os componentes orgânicos tendem a decompor-se e sublimar. O armazenamento a alta temperatura por algumas horas faz com que falhe.”

Ele assinalou que, em termos de caminho de desenvolvimento, é necessário abandonar a ideia de “substituir o silício cristalino em terra” e virar para o desenvolvimento de tecnologia especializada para o espaço, atacando os problemas de estabilidade e de resistência à radiação. Espera-se que, num horizonte de cerca de 5 anos, seja possível chegar a uma rota viável.

A bateria PERC é a rota tecnológica principal das fotovoltaicas espaciais que tem sido subestimada no sector, podendo ainda vir a ter uma “segunda juventude”.

Liang Shuang explicou que, como a rota tecnológica das fotovoltaicas mais madura, o mercado tende a considerar a PERC como capacidade atrasada. Mas no domínio do espaço, é uma solução madura validada a longo prazo. “Antes de 2010, todos os satélites no mundo usavam maioritariamente baterias de silício monocristalino/PERC. A maturidade tecnológica e a fiabilidade foram verificadas durante décadas em órbita; a vida útil no espaço pode facilmente satisfazer necessidades de 10 a 20 anos.” Ele previu que as fotovoltaicas terrestres também podem vir a regressar gradualmente à PERC devido a problemas de degradação em estações HJT. As actuais linhas TopCon conseguem ser compatíveis com a produção de PERC; o sector não precisa de eliminar completamente capacidade de produção, bastando reiniciar a optimização tecnológica.

Realidade industrial:

“O dilema da validação” e “a dificuldade do ecossistema”

No meio da agitação do mercado de capitais, as fotovoltaicas espaciais enfrentam uma prova severa, passando de “conceito” para “engenharia”. Apesar de o futuro ser promissor, o próprio sector enfrenta, na prática, dificuldades como falta de sistemas de validação, desalinhamento de rotas tecnológicas e custos que constituem um fosso.

O primeiro é o “dilema da validação”. Pessoas relacionadas com a empresa Muwei Shares (300751) admitiram ao repórter do Securities Times que, quer seja HJT ou perovskite, embora em teoria seja viável, em geral o sector carece de dados empíricos em órbita.

A falta destes dados resulta do caos e das deficiências do processo de validação. Li Ran (pseudónimo), um responsável pelo desenvolvimento de painéis solares de um instituto aeroespacial, apontou ao repórter do Securities Times que actualmente recebem pedidos de muitas empresas de fotovoltaicas terrestres para validação no espaço, mas “não estão no mesmo canal”. Por exemplo, muitas empresas testam directamente com baterias tipo N, sem perceber que baterias tipo P são mais adaptadas ao ambiente espacial; e, em casos mais graves, “nem sequer entraram ainda na base” do que deveria ser feito em termos de validação e melhorias na fase terrestre.

Além disso, parte da chamada “validação” é apenas formalidade. Li Ran revelou que há empresas fotovoltaicas que, embora enviem as baterias para o espaço, não geram electricidade. Liang Shuang afirmou que enviar amostras das empresas fotovoltaicas para instituições como institutos aeroespaciais é apenas o ponto de partida para a validação. É necessário passar por um processo longo, incluindo testes em terra, integração em órbita e recolha de dados de telemetria. O tempo é de 2 a 3 anos no mínimo, ou 5 a 8 anos no máximo, para alcançar aplicação comercial, e também é necessário passar por uma validação a nível de sistema de satélite, não sendo suficiente enviar para inspecção.

A raiz deste dilema está no desvio de percepção sobre a diferença entre “céu e terra”. Liang Shuang enfatizou que produtos fotovoltaicos terrestres não podem ser utilizados 100% directamente no espaço; entre ambos existem diferenças essenciais. Em primeiro lugar, o diferencial extremo de temperatura: no espaço, é necessário suportar variações de ±80°C a ±120°C; satélites em órbita baixa têm até 15 ciclos diários, enquanto na terra se consegue apenas de +80°C a -20°C, com menos de 1 ciclo por dia. Em segundo lugar, o ambiente de forte radiação: a radiação ultravioleta do espaço e a irradiação por partículas de alta energia destroem materiais de forma extremamente severa; não há condições de simulação correspondentes no ambiente terrestre. Em terceiro lugar, barreiras de processo: a taxa de falha é muito alta depois de, em terra, fazer a soldadura e a encapsulação e “levar para o espaço”; é necessário usar processos especializados para satélites.

Lü Jinbiao disse ao repórter do Securities Times que o desenvolvimento de fotovoltaicas espaciais não pode focar-se apenas na tecnologia de baterias em si, devendo ser considerado no contexto de toda a cadeia industrial e do ecossistema comercial. O pré-requisito para as fotovoltaicas espaciais terem viabilidade real é que a procura do mercado exista — por exemplo, haver milhares de satélites que precisam de electricidade, e que esses satélites tenham objectos de serviços comerciais e modelos de negócio claros.

Está claro que o estrangulamento na capacidade de lançamento e a “incerteza” da computação no espaço limitam a disseminação em escala das fotovoltaicas espaciais. Liang Shuang disse que, de acordo com a capacidade de lançamento existente, a visão de Musk de um milhão de satélites precisaria de cem anos para ser concluída. E, além disso, os custos de dispositivos como GPU e memória no espaço são muito elevados e tendem a falhar facilmente em órbita, o que torna a implementação comercial distante. Ao mesmo tempo, o custo é também um dos maiores obstáculos à comercialização das fotovoltaicas espaciais. Liang Shuang fez uma conta: mesmo que a SpaceX reduza o custo de lançamento para 2000 dólares por quilograma, enviar para a órbita um sistema de nível 1 GW ainda exigirá várias dezenas de milhares de milhões de dólares.

A compatibilidade ao longo da cadeia industrial também é questionada pelo mercado. Do ponto de vista dos materiais a montante, falta capacidade de produção de materiais ultraleves, resistentes à radiação e a altas temperaturas que se adaptem ao ambiente espacial. Do lado da fabricação a meio, faltam capacidades de produção sob encomenda de módulos de grau aeroespacial; a maioria das empresas ainda depende de produção em pequenas quantidades no laboratório. Do ponto de vista da operação e manutenção a jusante, robôs em órbita (300024) e equipamentos de reparação no espaço quase não existem. Quanto a isto, Lü Jinbiao afirmou que materiais aeroespaciais resistentes a altas temperaturas e capacidades de módulos personalizados serão fornecidos pelo mercado, impulsionados pela competição, assim que a procura comercial ficar clara — em vez de primeiro construir toda a cadeia e só depois esperar pela procura.

Perante a vaga de entusiasmo, é preciso regressar à racionalidade, reconfigurar as prioridades tecnológicas e o ritmo industrial.

Liang Shuang disse: “Em primeiro lugar, as prioridades tecnológicas precisam de ser reconfiguradas: as fotovoltaicas espaciais devem abandonar o ‘culto à eficiência em laboratório’, e adoptar o pragmatismo como núcleo, resolvendo primeiro os problemas de fiabilidade, adaptação ao ambiente e vida útil em órbita; a eficiência é apenas um indicador auxiliar. Em segundo lugar, as rotas devem ser diversificadas: a HJT deve focar-se em cenários terrestres; a PERC deve manter a posição de tecnologia principal para o espaço; a perovskite deve orientar-se para o desenvolvimento especializado para o espaço. As três devem cumprir as suas funções, evitando uma competição cega entre cenários. Em terceiro lugar, o ritmo industrial deve abrandar: as empresas fotovoltaicas devem planear de forma racional, tratando as fotovoltaicas espaciais como uma reserva tecnológica de longo prazo de mais de 10 anos, e não como um ponto de crescimento de resultados no curto prazo.”

No fim, ele enfatizou: “No meio do entusiasmo das fotovoltaicas espaciais, só regressando à essência da engenharia e às regras da indústria, e abandonando a especulação de financeirização e a orientação unilateral da opinião pública, é que esta tecnologia pode verdadeiramente tornar-se utilizável, em vez de ficar presa a histórias de ficção científica e de capital.”

(Director da edição: Zhang Yang HN080)

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