Energias renováveis: Materiais sintéticos compõem equipamentos

Materiais sintéticos compõem equipamentos e sistemas para geração de energia limpa

O Brasil tem posição privilegiada quando o assunto é energia oriunda de fontes renováveis, atualmente responsável por mais de 75% de sua matriz elétrica: em âmbito global, esse índice é pelo menos duas vezes menor.

É certo que o dado brasileiro inclui a enorme relevância da energia hidrelétrica, mas também avança rapidamente por aqui o aproveitamento das fontes eólica e solar, que já suprem quase 20% da energia elétrica disponível no país.

Há pelo menos duas perspectivas distintas na maneira como a indústria do plástico olha para essas modalidades de geração de energia: uma delas, como insumo de processos mais sustentáveis, hoje base de diversos anúncios de plantas abastecidas por energia eólica ou solar; a outra, como mercado já relevante e potencialmente ainda muito maior para seus produtos.

A energia eólica, especificamente, é um mercado importantíssimo para as resinas epóxi que, reforçadas com fibras, consolidaram-se como matéria-prima hegemônica na produção das pás responsáveis por captar a energia dos ventos.

“Resinas epóxi têm grande resistência mecânica, característica importante para as pás dos aerogeradores que hoje podem ter até cem metros de extensão e pesar 20 toneladas cada uma”, explica Marcos França, diretor de P&D da fabricante de resinas epóxi Olin.

Ainda existem, porém, empresas utilizando compósitos de poliéster na fabricação de pás eólicas, destaca Marcelo Gama, gerente de novos negócios da Novapol (multinacional do grupo colombiano IMSA, que no Brasil produz resinas de poliéster no município capixaba de Serra).

Materiais sintéticos compõem equipamentos e sistemas para geração de energia limpa ©QD Foto: iStockPhoto
Gama: poliéster é o preferido para formar nacelles e spinners

“E compósitos com resinas de poliéster insaturado predominam na produção de nacelles e spinners”, ressalta Gama.

Tanto nacelles quanto spinners, relata o profissional da Novapol, também vêm assumindo maiores dimensões (assim como as pás, e todo o conjunto das turbinas).

E são majoritariamente fabricados por infusão a vácuo, em detrimento de processos anteriores, como hand lay up e spray up.

“O processo de infusão permite a produção de peças mais leves e com maior resistência mecânica, pois possibilita melhor controle do consumo de resina e melhor compactação da fibra de vidro”, explica.

Por sua vez, a Covestro quer posicionar também o poliuretano como matéria-prima de pás eólicas, para as quais oferece soluções de PU de suas famílias de resinas e sistemas Baydur e Desmodur, além de coatings e filmes protetivos de TPU (termoplástico de poliuretano), entre outros itens.

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Novapol produz peças de compósitos por infusão a vácuo

Na Ásia, essa possibilidade é testada há alguns anos, em parceria com um fabricante local, em um parque composto por centenas de pás eólicas.

Embora possam ter custo absoluto superior, sistemas de PU, argumenta Rogerio Santos, gerente de marketing e vendas Covestro, apresentam diferenciais que favorecem sua relação custo/benefício na produção de pás.

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Santos: PU reduz consumo de energia na fabricação das pás

“Geram ganhos de eficiência e processamento, como baixa viscosidade e cura rápida, que propiciam ganhos relevantes em quesitos como consumo de energia”, especifica.

“Também permitem produzir pás maiores, com mais de 100 metros, e com dois anos a mais de vida útil”, acrescenta. Em média, pás eólicas duram perto de 25 anos.

Aproveitando o sol – Concebidos para gerar eletricidade a partir da luz do sol, os módulos fotovoltaicos – ou painéis solares, como são usualmente denominados – usam mais intensivamente plásticos em dois componentes: no encapsulamento das células de silício (feitos com filme de EVA) e no backsheet, painel traseiro que protege o conjunto contra agressões ambientais e atua como isolante térmico, que pode ser feito com diferentes resinas.

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Falcão: oferta nacional de painéis solares é pequena

“Depois de pronto, esse conjunto passa por um processo de laminação no qual é lentamente aquecido, para melhor selagem”, descreve Nelson Falcão, vice-presidente de cadeias produtivas da Absolar (Associação Brasileira de Energia Solar Fotovoltaica).

Nos backsheets, entre as soluções mais usuais aparecem os filmes de PVF (fluoreto de polivinila), que a DuPont fornece com a marca Tedlar (e protegem superfícies também em setores como construção, sinalização, transporte, entre outros).

“São produtos projetados para aumentar a produção de energia e a vida útil dos painéis”, destaca Mark Ma, gerente global de marketing dessa marca na empresa.

A DuPont, relata Ma, segue investindo em produtos que atendam a mais demandas desse mercado, tendo lançado um filme de Tedlar transparente para os módulos bifaciais que geram energia não só na parte frontal, mas também na traseira, cuja utilização é crescente.

“Também desenvolvemos filmes para a folha frontal dos painéis solares leves e flexíveis, bem como aplicações fotovoltaicas integradas a veículos automotores”, relata o gerente da DuPont.

Por sua vez, a BYD – multinacional sediada na China que produz módulos fotovoltaicos em Campinas-SP – utiliza um outro coating fluorado, o FFC, para recobrir backsheets (cujo miolo é feito de PET). Importa esses backsheets de FFC/PET/FFC, assim como os filmes de EVA com os quais faz o encapsulamento do silício.

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Franca: fábrica de Campinas da BYD opera 24 horas por dia

“A indústria brasileira não consegue fornecer isso no volume demandado pela BYD”, justifica Harison Franca, analista de P&D na divisão de módulos fotovoltaicos da BYD Brasil.

O EVA, detalha Franca, nos módulos fotovoltaicos, promove a adesão dos elementos e garante isolamento elétrico da parte ativa do circuito, enquanto o backsheet, além de reforçar o isolamento elétrico e proteger as células de fatores ambientais, viabiliza a “respiração” de seus elementos internos, ou seja, permite a saída do ácido acético gradualmente liberado pelo EVA.

“Além disso, todo backsheet possui uma taxa de transmissão de vapor de umidade”, complementa.

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Detalhe da produção de painéis solares da BYD, em Campinas

Em conjunto, encapsulante de EVA e backsheet correspondem a cerca de 13% do custo total de matéria-prima utilizada na produção de um painel fotovoltaico, estima o profissional da BYD, que no Brasil fabrica módulos fotovoltaicos mono e bifaciais, com potências variando entre 425 e 670 W (e aqui atua também em setores como produção de chassis de ônibus elétricos e de sistemas de armazenamento de energia).

“Nossa fábrica de painéis solares tem capacidade de produção de 500 mW/ano, e está operando 24 h, com três turnos”, ressalta.

Exigências e estudos – Fornecendo resinas de poliéster através da Novapol, o grupo IMSA atua no mercado de geração da energia eólica e em outros setores também por meio da Novaforma e da Nova Scott: respectivamente, uma distribuidora de insumos para PRFV (Plástico Reforçado com Fibra de Vidro) e uma joint venture com a inglesa Scott Bader, que no Brasil produz e comercializa gelcoats, adesivos e especialidades.

A Nova Scott, afirma Talita Barcelos, gerente geral da empresa, tem “forte presença” no mercado da energia eólica, que utiliza gelcoats e adesivos em nacelles e spinners.

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Talita: gelcoat ajuda a fazer peças mais leves e resistentes

“É um dos mercados hoje mais exigentes, com aplicações submetidas a condições extremas, demanda resinas e gelcoats capazes de conferir às peças redução de peso, resistência mecânica e às intempéries”, ressalta.

Claudecir Fraga, gerente comercial da Novaforma, vê a geração de energia eólica como grande fomentadora de inovações no uso de compósitos.

“Para esse setor, podemos fornecer, entre outras soluções inovadoras, materiais fabricados com PET reciclado e com menor emissão de VOC”, destaca Fraga.

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Fraga: PET reciclado pode ser usado para fazer compósitos

“Ainda há no Brasil muito potencial para crescimento na produção de energia limpa, solar e eólica. Inclusive, na geração de energia eólica offshore, ainda em fase de regulamentação pelas autoridades”, complementa o profissional da Novapol.

Também França, da Olin, visualiza grande campo para a expansão da indústria da energia eólica (e do uso de epóxi na produção das pás).

Afinal, ainda é pequena sua participação na matriz energética global e existem estudos visando aproveitar em sua geração, além dos ventos mais intensos e contínuos, também categorias de ventos ainda tidos como menos favoráveis.

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França: existem formas para reutilizar compostos de epóxi

“Mesmo no Brasil pode crescer muito a geração offshore, aqui ainda inexistente”, ressalta França.

As pás eólicas após o término de sua vida útil podem ser moídas para a queima dos resíduos, ou para uso em peças mais simples, como placas de sinalização, diz França.

Mas as empresas do setor pesquisam novas opções para agregar mais sustentabilidade a esses produtos: uma delas, o desenvolvimento de resinas epóxi que se desagregam de maneira mais controlada, soltando as fibras que podem ser reaproveitadas, e deixando um subproduto químico que também pode ser utilizado em outras aplicações.

Essas pesquisas já geraram uma classe de produtos, ainda em desenvolvimento, denominados Vitrimer.

“São resinas termofixas que talvez não possam ser novamente utilizadas em pás eólicas, mas podem ser moldadas em outras aplicações; e após o uso, ao serem aquecidas retornam a uma forma liquefeita, e podem ser reutilizadas em novas peças”, relata o profissional da Olin.

As pesquisas sobre reaproveitamento dos compósitos, ele ressalta, decorrem não apenas de sua presença na indústria da energia eólica, mas também por seu crescente uso em outros setores.

“Entre eles, a produção de veículos elétricos, que precisam de materiais mais leves e têm o suporte das baterias – ou seja, praticamente toda parte inferior – feita de compósitos”, observa França.

A DuPont, diz Ma, não fornece filmes de PVF diretamente para produtores brasileiros de módulos fotovoltaicos, até porque a maioria dos fabricantes desses módulos está situada em outras regiões (na Ásia, principalmente).

“Mas muitos painéis solares vendidos para o Brasil usam backsheet baseado em filme Tedlar”, diz.

“Filmes à base de flúor tem sido usado na indústria de energia solar desde o início, para garantir que os painéis possam durar mais de 25 anos em campo, inclusive em condições climáticas adversas”, finaliza.

Geração própria – Ao final do primeiro semestre deste ano, informa levantamento da Absolar, a energia eólica e a energia solar fotovoltaica já respondiam, respectivamente, por 10,8% e 8,1% da matriz elétrica brasileira (o índice da energia solar inclui uma importante participação de geração própria em indústrias, estabelecimentos comerciais e de serviços, e até em residências).

Nessa matriz, são hoje superadas apenas pela energia hidrelétrica.

Essas duas fontes energéticas evoluem velozmente.

A geração de energia eólica cresceu mais de 105% a partir de 2016, até chegar aos mais de 22 GW em junho último, informa a ABEEólica (Associação Brasileira de Energia Eólica e Novas Tecnologias).

E também a energia solar expandiu-se mais de 100%, e em um período bem menor, passando de cerca de 8 GW, em 2020, para os 16,4 GW ao final do primeiro semestre deste ano (dados da Absolar).

Responsáveis pela maior parte do financiamento dos parques eólicos, os bancos estatais exigem que eles contenham percentuais mínimos de conteúdo nacional, razão, observa Sandro Yamamoto, diretor técnico da ABEEólica, para que as turbinas eólicas sejam quase integralmente produzidas Brasil, onde se estabeleceu um parque bem consolidado de fornecedores, havendo a importação de alguns poucos componentes, como o gear box (caixa multiplicadora) e alguns rolamentos.

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Yamamoto: turbinas eólicas têm mais de 80% de conteúdo local

“Pelo menos 80% da turbina eólica – torre, aerogerador e pás – é feito no Brasil. Em alguns casos, até mais que isso”, ressalta.

No mercado da energia solar, em contrapartida, cerca de 95% dos módulos fotovoltaicos utilizados no país vêm da Ásia, estima Falcão, da Absolar.

“A oferta nacional ainda é limitada em volume, e o custo de um painel montado no exterior é mais baixo que a soma dos custos de seus componentes no Brasil devido à carga de impostos sobre os insumos ser bem superior à do produto acabado importado”, justifica.

Essa situação pode mudar, ao menos se depender de Fredmann Luiz Fávaro, diretor comercial e administrativo da Balfar, empresa que hoje produz, em Paranavaí-PR, uma média diária de 400 painéis de 400 kW, e que ainda este ano inaugura outra planta, com capacidade quatro vezes superior a essa, de painéis também maiores.

“Estamos montando também uma nova unidade de produção em João Pessoa-PB”, diz Favaro.

“Nosso plano é ter, daqui a um ano, painéis com preços similares aos dos importados”, afirma.

Por enquanto, a Balfar importa praticamente todos os componentes de seus painéis, inclusive as peças plásticas, como backsheets e encapsulantes; mas também as células fotovoltaicas de silício – que convertem a luz em energia –, os vidros temperados especiais, e as molduras de alumínio.

Até porque, pondera Fávaro, por falta de escala, e consequentemente também de expertise, ainda é difícil encontrar quem os forneça no Brasil.

“Mas a energia solar é um mercado gigante e vai crescer muito mais. Com a expansão de nossa fábrica, e novas fábricas surgindo nos próximos anos, logo teremos fornecedores desses insumos em nosso país”, projeta.

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