6 de maio de 2018

Renovando energias

Por Marco Gonzalez



Composição de imagens de satélite coletadas à noite (por NASA/GSFC)

O carvão continua sendo utilizado na produção mundial de 40% da eletricidade, 70% do aço e 90% do cimento. De todos os veículos que circulam nas estradas do planeta, somente 0,2% são movidos a eletricidade. No entanto, aos poucos este cenário está mudando. Por exemplo, com o objetivo de reduzir os custos e as emissões que provocam aquecimento global, as principais empresas de mineração, e até mesmo alguns dos maiores fornecedores mundiais de combustível fóssil, têm procurado utilizar energia renovável cada vez mais. 

Em 2017, a capacidade mundial de energia renovável oferecida (157 gigawatts) foi maior que o dobro da capacidade líquida gerada por combustíveis fósseis (70 gigawatts). Além disso, os gastos globais em energia solar foram maiores do que qualquer outro tipo de energia.


Tipos de energia renovável

Energia renovável é aquela derivada de fontes renováveis. Essas fontes são obtidas a partir de recursos infinitos, como os provenientes do Sol e do vento ou a partir de recursos constantemente restabelecidos pela natureza.

Os principais tipos de energia renovável são:
  • Energia Eólica. É a energia gerada a partir do vento, através de turbinas eólicas que convertem energia cinética em eletricidade. 
  • Energia Solar. É a energia gerada a partir da energia do Sol que chega à Terra sob a forma de luz visível (luz solar), calor e outras formas de radiação eletromagnética. Essa energia pode ser convertida em eletricidade através de painéis fotovoltáicos, ou utilizada como um sistema de ar condicionado natural (inclusive para resfriamento), ou ainda como energia solar concentrada (Concentrating solar thermal power - CSP) para aquecer água ou gerar eletricidade.
  • Energia hidrelétrica. É a energia originada da força de quedas d'água (geralmente potencializada por barragens) através de turbina hidrelétrica para gerar eletricidade. Deve-se considerar os danos ambientais decorrentes da construção de barragens para esse fim.
  • Energia geotérmica. É a energia produzida pelo calor contido no interior da Terra encontrado em fontes como solo, água ou rocha, localizadas a poucos quilômetros abaixo da superfície. É geralmente utilizada em sistemas de aquecimento.
  • Energia dos oceanos. É a energia derivada do mar a partir de marés, de ondas, do calor oceânico, de correntes oceânicas, de ventos oceânicos ou de gradientes de salinidade.
  • Energia Nuclear. É a energia proveniente de reações nucleares controladas. Vale lembrar que neste tipo de energia podemos ter prejuízos maiores que os da energia fóssil, incluindo acidentes catastróficos, necessidade de eliminação de lixo prejudicial e altos custos, além dos riscos de proliferação da tecnologia nuclear para fins não pacíficos.
  • Bioenergia. É a energia disponibilizada a partir de materiais derivados de fontes biológicas, sendo usada para fornecer calor, eletricidade ou combustíveis gasosos, líquidos ou sólidos. É preciso considerar que esse tipo de energia, ao contrário dos outros citados, contribui para as emissões de dióxido de carbono e muitas vezes requer muito solo com recursos não infinitos.

Dificuldades

Em geral, as energias renováveis enfrentam obstáculos que são sintetizados a seguir:
  • Custo inicial. Ao contrário do baixo custo previsto ao longo da vida útil dos sistemas de energia renovável, o custo inicial é elevado. Em números de 2017, o custo médio da instalação de sistemas solares de larga escala é de pouco mais de US$ 2.000 por quilowatt; a instalação de um parque eólico tem um custo entre US$ 1.200 e 1.700 por quilowatt; e uma nova planta de gás natural custa aproximadamente US$ 1.000 por quilowatt.
  • Localização e transmissão. As energias eólica e solar têm modelo descentralizado, ou seja, geralmente têm geradoras espalhadas em grande área, dificultando a entrega da energia ao consumidor. A infraestrutura para a transmissão da energia, no caso das usinas hidrelétricas, também é complexa.
  • Mercado. As modalidades de energia renovável precisam competir com indústrias que se beneficiam de infraestrutura, conhecimento e políticas já existentes.
  • Equívocos de confiabilidade. A variabilidade do sol e do vento costuma ser utilizada como ponto negativo dessas fontes de energia, embora tal dificuldade seja amenizada pela previsibilidade cada vez mais precisa sobre as variações que ocorrem e pela grande área geográfica onde essas variações devem ser consideradas.

Benefícios

Entre os benefícios das energias renováveis, podem ser citados os seguintes:
  • Diminuição do aquecimento global. A maioria dos tipos de energia renovável produz pouca ou nenhuma emissão de gases para aquecimento global.
  • Saúde pública. A utilização de energia renovável contribui para diminuir a poluição do ar e das águas, associadas a dificuldades respiratórias, danos neurológicos e outros problemas graves.
  • Inesgotabilidade. Ventos fortes, céus ensolarados, matéria vegetal abundante, calor da terra e água em movimento são e serão sempre (espera-se) encontrados em diversas regiões do planeta.
  • Preços de energia mais estáveis. Sendo adotado um sistema que combine diversas fontes de energia, a variação de preços ao consumidor será muito provavelmente menor do que a dos combustíveis fósseis.
  • Preços de energia menoresEspecialistas fazem previsões de reduções no preço pago pelos consumidores, estimando que em 2020 a energia renovável será mais barata que aquela gerada pelos combustíveis fósseis.
  • Confiabilidade e resiliência. Os sistemas descentralizados das energias renováveis contribuem para um fornecimento praticamente constante, principalmente se combinadas diferentes fontes de energia em diferentes regiões.
  • Geração de empregos. Parques de produção de energia renovável geram vagas de trabalho para manutenção e, principalmente, instalação de sistemas e equipamentos. 
A tabela a seguir relaciona a quantidade de empregos (unidade = 1.000 empregos) diretos e indiretos, em 2016, nos principais países com tecnologia desenvolvida para energia renovável.


Tipo
Global
China
Brasil
EUA
Índia
Ja-pão
Ban-gla-desh
Ale-ma-nha
Fran-ça
UE*
solar¹
3.095
1.962
4
242
121
302
140
32
16
67
bio²
1.724
51
783
284
35
3
23
22
48
eólica
1.155
509
32
103
61
5
0,3
143
22
165
solar³
828
690
43
13
14
1
10
6
20
bio
723
180
80
58
45
50
238
biogas
333
145
7
85
15
45
4
15
hidro
211
95
12
9
12
5
7
4
35
geo⁶
182
35
2

17
38
62
CSP⁷
23
11
5



1
3
Total
8.274
3.643
874
778
386
313
160,3
323
162
653
hidro⁸
1.519
312
183
28
236
18

6
9
46
Total⁹
9.793
3.955
1.057
806
622
331
160,3
329
171
699
Quantidade de empregos (cada valor em unidade de 1.000 empregosdiretos e indiretos (fonte)
1. fotovoltáica; 2. biocombustível líquido; 3. aquecimento/resfriamento; 4. biomassa sólida;
5. hidroelétrica de pequena escala; 6. geotérmica; 7. energia solar concentrada; 
8. hidroelétrica de grande escala; 9. incluindo hidroelétrica de grande escala; 
*. União Européia, exceto Alemanha e França

Evolução

investimento em capacidade de energia renovável foi aproximadamente o dobro daquele destinado aos combustíveis fósseis em 2016. Neste mesmo ano, a geração de eletricidade a partir de fontes renováveis (excluindo as grandes hidrelétricas) aumentou de 10,3% para 11,3%, o que evitou a emissão de cerca 1,7 gigatoneladas de dióxido de carbono.

Evolução da capacidade mundial de alguns tipos de energia renovável (fonte)


A capacidade mundial de energia renovável acrescentada no ano de 2016 foi maior do que todas as outras formas de energia.

Capacidade mundial de energia acrescentada em 2016 (fonte)

No gráfico a seguir pode ser verificado que 61% da capacidade de energia global acrescentada em 2017 veio de fontes renováveis. Considerando a capacidade global de energia disponível em 2017, 19% está relacionada à energia renovável. E 12,1% da energia global gerada em 2017 foi do tipo renovável.


Evolução da energia renovável comparada com o total de energia no mundo (fonte)


Energia hidrelétrica

No Brasil, a primeira usina hidrelétrica foi inaugurada no século XIX e desde então nosso país construiu um histórico importante relacionado a esse tipo de energia. As hidrelétricas geram atualmente cerca de 90% da eletricidade produzida no Brasil. 


Capacidade instalada de energia hidrelétrica, no final de 2016, por país (fonte)

Em 2017, Brasil e China contribuíram com a maior parte da expansão de energia hidrelétrica: 12,4 gigawatts (60% de toda a capacidade mundial acrescentada no ano).

Setor de transporte: um termômetro

O setor de transporte é um termômetro importante para medir a evolução e as perspectivas da energia renovável.


 Países com obrigações de uso de biocombustível no setor de transporte (fonte)

A conscientização das nações com respeito a problemas ambientais fica visível através das políticas públicas que estabelecem em seus territórios.

Metais para energia renovável

A utilização de fontes de energia renovável ​​(assim como a fabricação de veículos elétricos) deverá crescer à medida que nos esforçamos para reduzir as emissões de gases que provocam aquecimento global. Essas tecnologias dependem de um conjunto de metais essenciais, alguns com pequeno ou praticamente nenhum aproveitamento até os dias de hoje.


metal
eólica¹
solar²
bate-rias³
alumínio
👍
👍
👍
chumbo
👍
👍
👍
cromo
👍
cobalto
👍
cobre
👍
👍
ferro
👍
👍
gálio
👍
índio
👍
lítio
👍
manganês
👍
👍
molibdênio
👍
👍
neomídio
👍
níquel
👍
👍
👍
prata
👍
zinco
👍
👍
Metais importantes em algumas tecnologias para energia renovável (fontes: banco mundial e carbonbrief)
1. em turbinas para geração de energia a partir de fonte eólica
2. em painéis fotovoltaicos para captação de energia solar
3. em baterias para armazenamento de energia elétrica

Da tabela acima, destacam-se os seguintes metais:
  • Lítio e cobalto são essenciais como componentes de baterias de íons de lítio (utilizáveis em veículos elétricos, por exemplo).
  • Níquel e manganês também são componentes necessários em baterias.
  • Cobre é usado como condutor em sistemas de energia eólica.
  • Metais de terras raras são usados em conversores catalíticos e ímãs em turbinas eólicas.
  • Índio e gálio são usado em revestimentos de filmes fotovoltaicos.
Portanto, a geologia e a mineração têm importante contribuição a dar para renovarmos energias.

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