Pergunta :

Quero informações sobre o panorama atual da crise energética no país e no mundo, se possível com fotos. Quero saber quais estudos alternativos estão sendo realizados para a substituição da energia elétrica.

 

 

Resposta :

 

Março de 2001

 

A questão posta é muito abrangente e a resposta um pouco extensa para se tornar compreensível, servindo também como introdução aos processos de produção de energia elétrica.

 

 

O PROBLEMA ENERGÉTICO

 

 

ÍNDICE

 

Introdução

 

Produção de energia elétrica

 

Energia fotovoltaica

 

Energia hidrelétrica

Energia maremotriz

Energia das ondas

Energia eólica

 

Energia termelétrica

Usinas clássicas

Energia geotérmica

 

Energia nuclear

Cisão nuclear

Fusão nuclear

A substituição da energia nuclear

O caso da Finlândia

Suécia : um caso paradigmático

O caso da Alemanha

 

O ouro verde : biocarburantes

 

Economias de energia

 

Epílogo

 

 

 

Estatísticas

 

Situação mundial

Maiores produtores de energia primária 1996

Maiores consumidores de energia primária 1996

 

Situação dos EUA

Produção de energia 1997

 

Reservas de petróleo e gás natural 1997

Países mais dependentes da energia nuclear 1997

Potência nuclear 1997

 

Maiores produtores de petróleo do Mundo 1985

Produção no Brasil 1985

 

 

 

 

Introdução

 

A grande diferença entre a nossa civilização e as anteriores é a capacidade de transformar e utilizar energia de forma sistemática. Tudo começou com a máquina a vapor, que transforma energia química em mecânica e que esteve na

Poço de extração de petróleo

origem da Revolução Industrial, primeiro em Inglaterra e depois nos outros países. Com o desenvolvimento dos estudos sobre a eletricidade aprendeu-se a produzir energia elétrica e mais tarde a transformá-la em energia mecânica (motores), em química (eletrólise), em radiante (lâmpadas), etc.

A chamada crise energética resulta naturalmente da utilização crescente de matérias-primas cuja transformação permite obter energia. No princípio ninguém se preocupou com o fato de que os combustíveis fósseis, primeiro o carvão e depois o petróleo, tinham reservas limitadas. De fato, estes materiais fósseis são renováveis, mas o tempo de formação é de milhões de anos e o seu consumo é cada vez mais rápido, razão por que se consideram não renováveis, pois a capacidade natural de os repor pode tornar-se insuficiente. Da crescente

demanda de energia, resultou o alargamento da utilização dos combustíveis fósseis ao gás natural, hoje bastante utilizado.

Instalação industrial

Grande parte da energia elétrica produzida é consumida na indústria, sendo também largamente utilizada noutras aplicações não industriais. As razões da sua grande utilização derivam da facilidade de a produzir, de a transportar, de a transformar e de a utilizar. Além disso, é não poluente, inodora e sem ruído.

 

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Produção de energia elétrica

 

Para a produzir utilizam-se todos os processos conhecidos. A maioria deles resulta de três formas básicas de transformação de energia : a partir de energia mecânica (usinas hidrelétricas), da energia química (usinas termelétricas) e da energia radiante (usinas fotovoltaicas).

 

 

Energia fotovoltaica

 

Usina elétrica fotovoltaica

As usinas fotovoltaicas transformam energia radiante recebida do Sol diretamente em energia elétrica. Este processo foi pensado como uma boa solução, já que a matéria-prima é grátis, mas tem vários problemas. Um deles é o custo das instalações. Outro é a limitação da energia disponível por unidade de área, que não é possível aumentar, o que limita o volume global de produção. Outro ainda, importante, é o rendimento baixo das fotopilhas, o que limita o aproveitamento da energia (utilizam de 15 a 26 % da energia eletromagnética disponível). Por fim, contrariamente à primeira impressão de ser um processo não poluente, os seus componentes são dificilmente recicláveis, quando atingem o fim da sua vida útil.

 

 

 

Energia hidrelétrica

 

As usinas hidrelétricas são um excelente processo de produzir energia elétrica a partir da energia cinética das massas de água em rios e das marés, já que é totalmente não poluente e completamente renovável. É uma fonte importante largamente utilizada em todo o mundo e de que a barragem de Itaipu, no Brasil, é um bom exemplo. Os únicos problemas são os custos das instalações e a limitação à existência de condições naturais.

Barragem hidrelétrica Em primeiro plano saída das linhas de alta tensão

 

Usina hidrelétrica Interior : Sala dos alternadores

                                                              

 

Energia maremotriz

 

O aproveitamento da energia das marés (energia maremotriz) foi iniciado em La Rance, na França, em 1966. A usina tem uma potência de 240 MW, produzindo energia nos dois sentidos da corrente. Existem poucos lugares no Mundo onde seja rentável a instalação destas usinas, havendo poucas mais usinas construídas, além desta. Por outro lado, desistiu-se da construção de uma segunda usina em França, por se considerar mais rentável a solução nuclear. Prevê-se que não será construída nenhuma usina deste tipo no Mundo nos próximos 10 anos.

 

Energia das ondas

 

Uma outra solução hidrelétrica é a que aproveita a energia das ondas. Foi inaugurada em Outubro de 2000 a usina Limpet na Escócia, com uma potência de 500 kW (capacidade para alimentar 400 habitações). Pode ser um recomeço promissor. Já antes havia sido tentado outro tipo de solução, mas foi abandonada por não ser rentável.

 

Energia eólica

 

Campo eólico de produção de energia elétrica

No campo das transformações de energia mecânica em elétrica refira-se a energia eólica que é cada vez mais utilizada, mas cujos valores de produção são naturalmente baixos, de acordo com a energia disponível, o que limita também os locais disponíveis às condições mínimas de produção. Existem situações de pequena produção em locais mais ou menos ermos em que as produções a partir de energia fotovoltaica ou da eólica podem ser vantajosas, já que precisam duma assistência mínima e dispensam as instalações de transporte de energia a partir de outras redes. Um caso particular é o de pequenas ilhas. A produção eólica apresenta alguns problemas relacionados com a manutenção, devido aos locais altos onde normalmente são instalados os geradores e ao peso das hélices, e também, no caso de grandes campos eólicos, com a extensa área que ocupam.

 

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Energia termelétrica

 

As usinas termelétricas transformam a energia do vapor ou gás sob pressão em energia elétrica.

 

Usinas clássicas

 

Nas usinas clássicas são usados os combustíveis fósseis e nas nucleares usam-se combustíveis radioativos. Estes tipos de usinas são atualmente os que maior quantidade de energia produzem, pelo fato de ser possível produzir energia em qualquer local e em qualquer quantidade, ao contrário dos casos anteriores que estão limitados geograficamente e no volume de produção. É natural que, apesar disto, são escolhidos os locais mais vantajosos, como sejam os que estão na proximidade de cursos de água e os que têm facilidade de acesso de matérias primas, por via terrestre ou marítima. Os problemas das usinas termelétricas residem principalmente na obtenção das matérias-primas, normalmente não renováveis, e no fato de serem poluentes. No caso da energia nuclear acresce ainda o problema da eliminação dos resíduos radioativos, muito perigosos durante largos períodos de tempo.

 

 

 

Energia geotérmica

 

Uma excepção nas usinas termelétrica clássicas, que utiliza energia renovável e gratuita, é o caso das usinas geotérmicas que utilizam energia térmica existente nas entranhas da terra em regiões vulcânicas, como acontece em Itália e nos Açores (Portugal). O processo de funcionamento é análogo ao das restantes usinas clássicas com algumas adatações às condições particulares de obtenção do vapor sob pressão. Naturalmente que os locais onde é possível este tipo de aproveitamento estão limitados apenas a algumas regiões.

 

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Energia nuclear

 

Cisão nuclear

 

As grandes quantidades de energia obtidas a partir da transformação da matéria em energia foram deduzidas teoricamente por Einstein e aplicadas na prática de uma formacontrolada por Fermi, numa primeira pilha atómica experimental. A maior "facilidade" de produzir energia de uma forma não controlada e a existência de uma guerra em curso, levou à sua primeira utilização em bombas, com consequências devastadoras. A sua utilização pacífica na produção controlada de energia levou mais algum tempo e afigurou-se como uma esperança para a humanidade, pelo fato de resolver os problemas energéticos de uma forma mais económica. No entanto dois problemas se põem em relação a esta forma de energia. Um deles já foi referido, o da eliminação dos resíduos e o outro tem a ver com o fato de que a energia nuclear atualmente obtida, por cisão nuclear, utilizar combustíveis também não renováveis.

 

 

 

Fusão nuclear

 

Outra esperança , sempre adiada, reside na energia nuclear obtida por fusão nuclear, já experimentada também em bombas (de hidregénio). Há decénios que vem sendo estudada a utilização desta forma de produção de energia elétrica, mas dificuldades, até agora inultrapassáveis, têm impedido a sua aplicação. Estas dificuldades têm a ver com a necessidade de atingir 50 milhões de ºC num plasma e, próximo deste, ser necessária uma temperatura próxima de -270ºC para os ímanes supercondutores. Uma grande vantagem da fusão nuclear será a utilização de um combustível inesgotável, barato e não poluente, o hidregénio, na forma dos seus isótopos deutério e trítio abundantes nos oceanos. Esta forma de energia resolveria, pensa-se, o problema energético. Um grama da mistura deutério / trítio pode produzir tanta energia como 60 gramas de urânio, combustível das usinas nucleares por cisão. Há vários programas de pesquisas projetados para os próximos decénios nos EUA e na Europa, pelo menos para 2010 e 2020. Pensa-se que estas usinas não existirão antes de 2050.

 

A substituição da energia nuclear

 

Apesar das suas vantagens, os riscos da energia obtida pela cisão nuclear têm levado à tentativa da sua substituição, mesmo antes do terrível desastre de Chernobyl em 1986. Os problemas da energia nuclear residem também nas enormes somas necessárias para o seu financiamento, atualmente difícil, no tempo de cerca de 8 anos para a construção, nos perigos dos detritos radioativos resultantes da sua laboração (problema que continua sem solução satisfatória), nas despesas inerentes à sua desmontagem após o terme do seu tempo de vida útil de cerca de 30 anos. Além disso, a matéria-prima é não renovável.

As vantagens resultam de o preço da energia ser muito competitivo e de não contribuir para o efeito de estufa, como acontece com as usinas térmicas clássicas. O custo do kWh em França é de 20 a 21 cêntimos para o nuclear e de 19 a 28 cêntimos para o gás, sendo o preço do kWh do nuclear menos dependente de flutuações do custo do combustível do que no caso do gás.

 

O caso da Finlândia

 

O futuro do nuclear é incerto. Na Europa apenas é previsível a instalação de novas usinas em França e na Finlândia. A Finlândia possui já 4 usinas nucleares de tipo soviético e outras fontes de energia como o gás russo. A opção nuclear tem a ver com o elevado consumo necessário à sua importante indústria de produção de papel. Para a sua laboração precisa de estabilidade dos preços e o nuclear é mais seguro que o gás, neste aspeto.

 

Suécia : um caso paradigmático

 

Os suecos votaram em referendo de 1980 a paragem da produção de energia nuclear no País até 2010, mas em 2001 só 1 dos 12 reatores parou. A energia nuclear representa metade de toda a energia produzida na Suécia. Para satisfazer as necessidades de energia seria preciso diminuir o consumo e aumentar a produção por uso de outras energias. Verificando não ter alternativas à situação existente, aquele objetivo inicial foi interrompido.

 

O caso da Alemanha

 

Em 1998 a Alemanha decidiu abandonar a opção nuclear. Sendo um país com uma indústria importante e, por isso, com grandes necessidades de energia, será interessante observar a evolução da concretização desta decisão nos próximos anos, que implica o encerramento de usinas consideradas com boa tecnologia e em plena laboração. A sua substituição por outras fontes irá decerto provocar alterações nos preços da energia que se refletirão na competitividade da indústria alemã.

 

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O ouro verde : biocarburantes

 

Biocarburantes são os carburantes obtidos a partir duma matéria-prima vegetal. Dois motivos levaram ao seu desenvolvimento : a alta dos preços do petróleo, verificada primeiramente em 1973 e a poluição gerada pelos gases de escape resultantes da utilização dos carburantes clássicos. O Brasil desempenhou um papel pioneiro neste domínio quando o governo lançou em 1975 o programa "Proalcool", com a utilização de combustíveis contendo 22% de etanol obtido da cana de açúcar. Em França produz-se etanol a partir de trigo. Existem duas vias de pesquisa na área dos biocarburantes. Uma delas refere-se ao etanol e ao ETBE (EtilTertioButilEter) e a outra aos óleos vegetais e seus derivados. Em certas regiões agrícolas dos EUA é utilizado o "gasohol", carburante com 10 % de etanol. A sua grande vantagem é poder ser usado nos motores convencionais sem qualquer modificação destes. Existem alguns problemas com esta solução, nomeadamente em presença de água, daí a via do ETBE, obtido da mistura de etanol com isobuteno, que tem muitas vantagens técnicas, económicas e anti-poluição. Por isso, a produção mundial em 2000 aproxima-se já das 3 milhões de toneladas por ano.

Também é possível utilizar misturas com etanol, para o que é preciso adatar os motores. Há no Brasil 4,5 milhões de veículos assim equipados, verificando-se resultados ecológicos positivos. Há, no entanto, quem seja de opinião que, embora emitindo menos gases prejudiciais como os óxidos de carbono, o uso generalizado de biocarburantes pode produzir outros efeitos perigosos, nomeadamente os relacionados com a reação brônquica.

 

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Economias de energia

 

Uma das vertentes do problema energético é a gestão racional da utilização da energia, ou seja, a satisfação das necessidades com o mínimo consumo. A resolução deste desiderato abrange diversas áreas, sendo importante a definição de políticas convergentes.

 

Sendo que os grandes consumos se verificam na indústria, é aqui que novas soluções são mais prementes.

 

É o caso da indústria siderúrgica, um motor da economia, grande sorvedora de energia, quer sob a forma de combustíveis fósseis quer sob a forma de energia elétrica.

Desde o primeiro choque petrolífero de 1973 o consumo de energia desta indústria baixou praticamente para metade devido aos progressos técnicos verificados e à alteração dos procedimentos de fabrico.

 

Também na indústria do vidro se tem baixado o consumo específico de energia (consumo energético por cada tonelada de vidro produzida) e as emissões de anidrido carbónico, com o melhoramento dos fornos e a reciclagem do vidro.

Casa solar

Os consumos domésticos também não são negligenciáveis (em França são cerca de 30 % da eletricidade consumida). Novas técnicas de construção garantindo melhores isolamentos, novos materiais, novos processos de aquecimento e de gestão de energia, têm permitido diminuir os consumos.

Outros grandes consumidores de energia e poluentes do ambiente são os veículos automóveis. Os melhoramentos no conforto e a eficiência energética são contraditórios. Estudos estão a ser feitos para melhorar as caraterísticas dos veículos nestes domínios, visando otimizar a combustão, reduzir a massa dos veículos e melhorar o seu funcionamento mecânico.

Veículo elétrico

 

 

Substituição da energia elétrica

 

No que refere à substituição da energia elétrica por outras formas de energia, não se me afigura desejável pelas razões já apontadas e enquanto não se conhecer outro processo melhor. Sempre que a energia elétrica é preterida por outras formas de energia, isso tem a ver normalmente com custos ou capacidades de armazenamento (caso dos carros elétricos) e não com as vantagens normais de utilização. Se for possível tornar mais económica a sua produção, estou certo que a energia elétrica fará notar ainda mais as suas vantagens.

 

 

 

 

Epílogo

 

Na minha opinião, a crise energética é um conceito de civilização, de tanto que nos habituámos aos confortos da utilização de energia. Penso que o Homem irá arranjando soluções para este problema, encontrando formas de rentabilizar a utilização da energia e novas formas de produção. Se, por absurdo, não o conseguir, o pior que nos pode acontecer é passarmos a viver numa sociedade menos consumidora de energia, como já aconteceu, sem os confortos de hoje, mas talvez com melhor qualidade de vida. Seja como for, daqui a milhões de anos a energia do Sol esgotar-se-á e a vida na Terra, tal como a conhecemos, não será mais possível, não se pondo o problema energético que hoje tanto nos aflige ... Mas ainda falta muito tempo ...

 

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Estatísticas

 

Situação mundial

 

Maiores produtores de energia primária - 1996

(Energia primária : petróleo ; gás natural ; carvão ; hidrelétrica ; nuclear ; geotérmica ; solar ; biocarburantes)

 

unidade : quadriliões de BTU (British Thermal Units)

 

 

Maiores consumidores de energia primária - 1996

(Energia primária : petróleo ; gás natural ; carvão ; hidrelétrica ; nuclear ; geotérmica ; solar ; biocarburantes)

 

unidade : quadriliões de BTU

 

 

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Situação dos EUA

 

Produção de energia - Distribuição por formas de energia - 1997

 

Quadriliões de BTU

 

Produção total - 72,32

 

 

 

 

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Algumas reservas aproximadas de petróleo e gás natural - 1997

 

 

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Países mais dependentes da energia nuclear 1997

 

 

Resumo da potência nuclear - 1997

 

 

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Algumas estatísticas de 1985

 

Maiores produtores de petróleo do Mundo

 

 

Produção no Brasil - 1985

 

Petróleo : 31 751 556 m3

Gás natural : 969 349 m3

 

 

(a) não inclui a produção de Itaipu

 

Potência da usina hidrelétrica de Itaipu (a maior potência hidrelétrica do Mundo) : 12600 W

 

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