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Energias alternativas: há vida para além do petróleo

15 Março, 2018

Reduzir a utilização de combustíveis fósseis parece ser a tendência, se não mesmo o único caminho a seguir, mas esta descarbonização também apresenta os seus desafios. Conheça as energias alternativas que temos disponíveis, o seu potencial e o contributo que já estão a dar para o nosso dia-a-dia.


O que é a Energia e por que é tão importante?

O conceito de energia é um dos principais conceitos da ciência (física, química, biologia, entre outras). Em traços gerais, energia está muito associada à capacidade de produzir movimento. De facto, sem energia não haveria movimento e sem movimento jamais se poderia realizar um sem fim de atividades. Por outras palavras, sem energia a vida seria impossível.

Uma característica da energia em termos puramente físicos é que ela não se cria nem se pode destruir, mas apenas pode mudar de forma. A energia pode assim assumir várias formas: termal (calor), radiante (luz), cinética (movimento), elétrica, química (os alimentos que comemos, por exemplo), nuclear ou gravitacional.

De onde vem a energia que move a economia?

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Umas formas de energia são mais úteis do que outras para as nossas necessidades. A energia do sol só recentemente foi aproveitada para a geração de eletricidade, mas ao longo de milhões de anos foi acumulada pelo processo de fotossíntese, dando origem aos combustíveis fósseis que hoje alimentam a nossa sociedade industrial. A energia tem esta característica de poder ser armazenada para ser utilizada mais tarde na realização de “trabalho”. Podemos falar, assim, em energia potencial. A energia potencial dos combustíveis fósseis é muito superior à energia proporcionada pelos animais de tração ou pelo trabalho físico do Homem e, por isso, permitiu a Revolução Industrial e o florescimento das sociedades humanas tal como as conhecemos hoje.

As fontes de energia podem classificar-se como renováveis ou não renováveis. Os combustíveis fósseis, por exemplo, não se renovam ao ritmo a que são consumidos, por isso tendem a esgotar-se. As fontes de energia renovável são inesgotáveis. O sol é a origem de todas as fontes de energia renovável, com exceção da energia geotérmica.

Limitações e perigos dos combustíveis fósseis

Apesar da importância dos combustíveis fósseis – sobretudo o petróleo, mas também o gás natural e o carvão –  a sua utilização implica a emissão de gases de combustão como o CO2 (dióxido de carbono) e o CH4 (metano) que têm a capacidade de aumentar o efeito de estufa na atmosfera terrestre, elevando a temperatura e provocando uma série de perturbações geofísicas com riscos significativos para a Humanidade. Deste modo, é fundamental para a sobrevivência do Homem encontrar soluções alternativas em termos energéticos.

Energias alternativas: um caminho incontornável

Essas alternativas existem e podemos mesmo afirmar que o mundo está à beira de uma revolução energética comparável às que deram origem às várias revoluções industriais dos últimos três séculos. Pelo menos, é isso que a descarbonização dos sistemas energéticos exige, se quisermos evitar alterações climáticas fora de controlo.

Felizmente, existem condições técnicas e económicas favoráveis para alcançar tal objetivo. Contudo, o investimento necessário, público e privado, é avultado e requer uma grande capacidade de planeamento e execução.

Em termos globais, existem recursos energéticos renováveis – água, vento, sol, geotermia e oceanos – mais do que suficientes para responder às necessidades humanas. Dentro da comunidade científica há estimativas que apontam para 2,6 vezes!

Ainda assim, é preciso ter em conta que, mesmo as energias renováveis têm os seus custos (trade-offs). Por exemplo, as grandes barragens podem inundar áreas que ficam indisponíveis para a agricultura ou os equipamentos das eólicas, ao utilizar materiais raros (as chamadas terras raras) têm também os seus custos energéticos para a sua mineração e ambientais.

Como vimos, as energias renováveis agrupam-se em seis grandes categorias: bioenergia, energia solar, energia geotérmica, energia dos oceanos, energia eólica e hidroenergia. Vejamos com mais pormenor as potencialidades de cada uma.

Bioenergia: combustão de biomassa

A bioenergia resulta essencialmente da combustão de biomassa para produção de calor (tradicional lenha), eletricidade ou combustíveis líquidos. Esta biomassa pode ser resultante de culturas agrícolas ou da silvicultura (cana-de-açúcar, milho, celuloses, etc.) – o chamado bioetanol – ou de resíduos orgânicos (lixo doméstico) ou biogás (explorações pecuárias). Pode ainda ser resultante da produção de algas. Com exceção dos resíduos e do biogás, as outras formas de bioenergia levantam sérios problemas de sustentabilidade, uma vez que competem com outras necessidades humanas como a alimentação e podem colocar em risco a qualidade dos solos e dos nutrientes disponíveis.

Energia Solar: até 15 horas de energia térmica armazenada

O aproveitamento da energia solar tem realizado progressos assinaláveis. A energia solar térmica é captada por painéis solares e utilizada para aquecimento de águas sanitárias, piscinas, etc. A energia do sol é utilizada também para a produção de eletricidade, de forma descentralizada através de painéis fotovoltaicos instalados em habitações ou estabelecimentos comerciais, sobretudo para autoconsumo, ou de forma centralizada através de grandes extensões de painéis fotovoltaicos ou com recurso às centrais de concentração solar.

As centrais solares concentram a energia do sol num foco, atingindo temperaturas até 1.000ºC, provocando o aquecimento de um fluido (óleos ou água) cujo vapor é depois canalizado para uma turbina associada a um gerador elétrico. Estas tecnologias de concentração solar atingiram já grande maturidade e permitem armazenar energia térmica até 15 horas, respondendo assim ao problema da energia solar não estar disponível durante todo o dia.

Energia Geotérmica: o interior da terra como fonte de energia

A energia geotérmica aproveita as fontes de calor provenientes do interior da Terra. As fontes de energia geotérmica podem ser de alta entalpia (alta temperatura), superiores a 150ºC cujo aproveitamento é a produção de energia elétrica, ou de baixa ou muita baixa entalpia. Estas últimas são utilizadas, respetivamente, para aquecimento de águas, nomeadamente em zonas termais, ou para aquecimento/arrefecimento de instalações com recurso a bombas de calor, aproveitando as diferenças de temperatura entre o solo e o ar.

Energia dos Oceanos: um longo caminho ainda por percorrer

A energia dos oceanos aproveita essencialmente a energia das marés e das ondas. Pode ser realizada junto à costa em centrais fixas ou através de dispositivos colocados off-shore, em mar alto. A maior parte destas tecnologias ainda não atingiu a maturidade.

Energia eólica: a mais competitiva

A energia eólica atingiu uma progressão significativa nos últimos anos na produção de eletricidade, sendo uma tecnologia madura e economicamente competitiva. A energia eólica é utilizada em terra (on-shore) e no mar (off-shore). Os aerogeradores atingem dimensões que podem chegar aos 100 metros de altura e de amplitude do rotor, prevendo-se para os próximos anos aerogeradores que podem ter a altura aproximada da Torre Eiffel, cerca de 300 metros, com rotores de 250 metros.

A energia do vento apresenta o problema da intermitência que pode ser minorado com a integração de espaços cada mais vastos (ligação das redes elétricas ao nível continental), de modo a que zonas com menor vento possam ser compensados por outras com mais vento num dado momento. A complementaridade da energia eólica com as barragens hidroelétricas reversíveis pode contribuir também para resolver o problema da intermitência do vento.

Energia Hidroelétrica e as barragens reversíveis

A hidroeletricidade é outra grande fonte de energia renovável, aproveitando a energia gravítica da água acumulada nas albufeiras ou a energia cinética das barragens de fio de água – que funcionam apenas quando há fluxo de água no rio – para acionar as turbinas ligadas a geradores de eletricidade.

As barragens reversíveis têm a vantagem de funcionar como “baterias” para a produção em excesso das eólicas. Relembre-se que, a todo o momento, a oferta de eletricidade tem que ser igual à sua procura, caso contrário poderá haver “blackouts”. Assim sendo, qualquer excesso de produção ou é exportado ou terá que ser armazenado. Tratando-se de eletrões, a tarefa não é simples. As barragens reversíveis permitem utilizar o excesso de produção das eólicas (usualmente, à noite) bombeando água armazenada na albufeira para outra barragem a montante, permitindo turbinar novamente nas horas de maior consumo.

Energia nuclear: grande potencial com grandes riscos associados

Para além das energias renováveis descritas, podemos ainda contar com a energia de fissão nuclear, uma fonte não renovável cuja tecnologia já é madura há décadas. A energia nuclear tem a vantagem de produzir cargas de base (“base load”) elevadas e previsíveis, conferindo estabilidade à rede. No entanto, os riscos de um acidente e o manuseamento dos seus resíduos comportam custos elevados. Além disso, mesmo a energia nuclear tem a sua volatilidade. As centrais nucleares precisam de sistemas de arrefecimento e, por isso, é comum reduzirem a atividade em dias de muito calor.

Energias alternativas cada vez mais principais

Como demos conta, a redução da utilização de combustíveis fósseis (petróleo, carvão e gás) é o caminho a seguir. Todavia, esta descarbonização apresenta desafios diferenciados consoante a utilização final que se vai dar à energia (iluminação, aquecimento e arrefecimento, transportes, processos industriais, etc).

À partida, a descarbonização do setor elétrico para os usos tradicionais como a iluminação levantará menos problemas, na medida em que já hoje a contribuição das energias renováveis para a geração de eletricidade é significativa em muitos países. Basta pensarmos nas grandes barragens hidroelétricas e nos grandes parques eólicos. No entanto, substituir os atuais usos do petróleo, gás e carvão, utilizados sobretudo nos transportes e para fins de aquecimento/arrefecimento de edifícios envolve um grande investimento na eletrificação destes sistemas.

É claro que os desafios da descarbonização energética são complexos. Também não há dúvidas de que existe vida para além do petróleo e que as energias alternativas vão ser cada vez mais principais. Não é uma questão de fé. É uma questão de tempo.

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