Fósseis versus renováveis: estoques versus fluxos

Meus amigos, é muito bom quando vocês chegam em casa e podem subir os dez andares de elevador, abrir a porta do apartamento, ligar a luz, ir na geladeira, beber uma cerveja gelada, tomar um banho quente no chuveiro elétrico, esquentar a refeição no forno de microondas, ir ver um bom filme no vídeo, sentar no computador e ficar navegando na internet e, ao final, dormir sossegados no bem bom do aparelho de ar condicionado.

Contudo, para que vocês possam desfrutar dessas maravilhas modernas é necessário que haja um sistema extremamente complexo que permita que, no momento em que vocês ligarem qualquer dos aparelhos eletrodomésticos citados no parágrafo anterior, seja gerada e transportada instantaneamente a energia elétrica que vocês precisam.

Na medida em que a energia elétrica não pode ser estocada em grandes volumes, não tem jeito, a sua geração, o seu transporte e a sua utilização têm que ocorrer simultaneamente.

Vamos supor que para atender tudo o que vocês podem demandar de eletricidade, eu precise gerar e transportar um fluxo de 100 Watt (W). Isto significa que eu tenho que ter uma capacidade instalada de 100 W de geração e transporte.

Pois bem, agora vamos imaginar que vocês mantenham todos esses aparelhos ligados ao longo de todas as 24 horas do dia. Isto implica que durante este período vocês irão consumir um total de 2.400 Watt hora (Wh). Em suma, durante o período de um dia vocês demandam um fluxo de intensidade de 100 W (potência) por 24 horas (tempo) seguidas e consomem 2.400 Wh (energia).

Trocando em miúdos, além da capacidade instalada de 100 W de geração, para satisfazer vocês eu tenho que ter uma fonte de energia que eu possa usar nesta planta que me permita produzir os 2.400 Wh que vocês consomem.

Essa fonte pode ser um estoque ou um fluxo.

Se a nossa fonte for um estoque (óleo combustível, por exemplo), eu só preciso ter uma quantidade dela armazenada que corresponda a 2.400 Wh, para ir usando-a ao longo do dia e, dessa forma, gerar toda a energia que vocês precisam.

Notem que nessa solução, assegurar que vocês tenham a energia que vocês necessitam é mais fácil, já que eu tenho a capacidade instalada (100 W) e o insumo energético estocado (2.400 Wh de óleo combustível).

Em termos de segurança de suprimento de energia elétrica, essa configuração é bem mamão - com- açúcar. Saiu disso, já começa complicar.

Vamos imaginar que a nossa fonte não seja mais um estoque, como o óleo combustível, e passe a ser um fluxo.

Nesse caso, se vocês vão continuar demandando um fluxo de energia elétrica com uma intensidade de 100 W durante todo o dia, eu vou ter que ter que arrumar uma fonte que me garanta um fluxo de intensidade de 100 W durante todo este período. Se isto não acontecer, vocês vão ficar sem energia para as suas necessidades.

O problema é que as fontes que se apresentam como fluxo – hidráulica, eólica, solar – não são tão bem comportadas como gostaríamos.

É possível que durante uma parte do tempo simplesmente não chova, não vente, não faça sol. E aí? O que é que a gente faz?

Bom. Algumas dessas fontes a gente pode armazenar -como é o caso da energia hidráulica. Assim, a gente constrói um reservatório, de tal forma que quando a intensidade das chuvas for maior do que aquela que a gente precisa, a gente armazena a água para usar quando essa intensidade for menor. Enfim, guarda-se a água dos momentos de abundância para usá-la nos momentos de escassez. Quanto maior a nossa capacidade de armazenamento, maior a nossa capacidade de regularização do fluxo, portanto, menor a nossa dependência imediata de São Pedro.

Contudo, não se iludam. A água que entra no nosso reservatório continua vindo das chuvas, portanto, estamos condenados, de um jeito ou de outro, a ter que prever o comportamento delas. Ou seja, querendo ou não querendo, no final das contas a gente tem que manjar de São Pedro.

Meus amigos, se vocês acham que isto é fácil, esqueçam. Nós lidamos com isso desde que a Light no início do século XX começou a construir as primeiras grandes barragens no Brasil, lá se vão mais de um século, porém, continuamos apanhando. Para constatar isso basta ver o post anterior deste blog. Ali vocês vão poder ver que rapadura é doce, mas não é mole não.

Naqueles fluxos, como é o caso da energia dos ventos, que não se tem como fazer regularização, a gente depende inteiramente do comportamento da sua intensidade. E aí não tem meu – pé – me - dói: se venta, tem energia, se não venta, não tem energia.

Em função disso, não tem jeito, no período em que não ventar, outra central, que use outra fonte de energia, terá que cobrir a energia que não está sendo gerada pela planta eólica.

Agora, o problema é que para definir como vai se dar essa cobertura eu tenho que saber muito bem qual é o comportamento dos ventos, de forma a armar o esquema que vai garantir o suprimento de energia final. Enfim, adotando o sincretismo religioso, tenho que manjar de Iansã, a rainha dos ventos.

Assim, meus amigos, a gente pode ter três plantas com a mesma capacidade instalada de geração (100 W) – uma térmica, uma hidráulica e uma eólica – que, de fato, geram quantidades de energia completamente diferentes – térmica: 2400 Wh; hidráulica: 1200 Wh; eólica: 720 Wh -; em função das disponibilidades diferentes ao longo do tempo dos insumos energéticos que as movem – térmica: 100 %; hidráulica: 50 %; eólica: 30 %, por exemplo.

Desse modo, usar energias renováveis para gerar eletricidade é bom, mas exige uma configuração de segurança que não tem nada de simples. No final das contas, eu sempre vou ter que ter uma térmica velha de guerra que cubra as indisponibilidades naturais desse tipo de fontes. O seu papel é o daquele jogador que compõe a última linha de defesa é que cobre as falhas dos outros jogadores.

A montagem dessa última linha de defesa exige que eu saiba muito bem como jogam os jogadores que eu tenho que cobrir. Esse conhecimento é fundamental, caso contrário, eu posso ter excesso de defesa, que torna o sistema de segurança muito caro, ou falta dela, que torna meu sistema vulnerável. O primeiro caso aumenta a tarifa e quando a conta chega a casa de vocês é a maior chiadeira. O segundo faz com que vocês tenham que subir os dez andares de escada porque faltou luz e aí a chiadeira é maior.

Em suma, a nossa matriz de geração elétrica é uma das mais limpas do mundo. Usar fontes renováveis e intermitentes é um troço que a gente manja. Afinal, já fazemos isso há mais de um século. Por isso mesmo sabemos das dificuldades envolvidas nesse uso.

Nesse sentido, introduzir mais fontes renováveis na nossa matriz torna a gestão do nosso sistema e a segurança do suprimento mais complexas, e não mais simples. Isto significa que o papel das térmicas vai se tornar cada vez mais decisivo. Isto já está acontecendo com as dificuldades crescentes para a construção de novas hidrelétricas e com a redução do tamanho dos seus reservatórios e vai aumentar com a introdução de fontes como a eólica e a biomassa.

Portanto, há uma grande distância entre o discurso politicamente correto de aumentar de forma significativa a participação das energias renováveis na nossa matriz elétrica e as dificuldades e os custos reais de fazê-lo. Principalmente, quando a referida matriz já tem uma participação extremamente elevada de energias renováveis e, portanto, intermitentes.

Desse modo, adotar simplesmente o discurso dos países desenvolvidos, que têm matrizes de geração elétrica muito menos renováveis do que a nossa, sem levar em conta as nossas especificidades, pode ser muito bom para sair bem na foto, mas em termos de compromisso com a garantia do suprimento da energia necessária para o nosso desenvolvimento econômico e o bem-estar da nossa gente é muito pouco efetivo e esconde os custos e as dificuldades reais dessa proposta.

Isto não significa que eu seja contra a incorporação das chamadas novas renováveis na nossa matriz elétrica, mas, apenas que isso seja feito a partir de uma visão que privilegie todo o conjunto de recursos naturais que nós dispomos, que seja levada em conta toda a diversidade da nossa dotação natural.

Este é o nosso grande desafio e para ele não existem receitas prontas e acabadas, apenas um longo e difícil processo de aprendizado técnico, organizacional e institucional.

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1 - Diversificação de política energética.

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Comentário de n almeida em 13 julho 2009 às 4:03
Prezado professor,

Pelo jeito, o que vai virar fóssil será esse modelo de civilização. Ela é baseada em combustão, e sobre isto Robert Kurz fez uma observação precisa: esta sociedade baseada em queima é uma sociedade combustível, vai terminar se consumindo em chamas. Seu prazo de validade é determinado pelos limites de exploração dos materiais combustíveis, acumulados na natureza e finitos como sabemos.
No cenário Tendências Globais, que está em ( http://blogln.ning.com/group/temasgerais/forum/topics/tendencias-globais-traducao-e ) fiz observações ao conteúdo de duas assertivas do relatório quanto ao futuro de exploração das fontes de energia:

"Todas as tecnologias atuais são inadequadas para substituir a matriz energética tradicional, na escala necessária"

"Um estudo recente do setor energético revelou que leva em média 25 anos para que uma nova tecnologia de produção seja amplamente instalada"

Elas expressam um cenário dramático do futuro da extração de energia da natureza pela sociedade, na medida em que as fontes de materiais fósseis mostram seus limites.

Cabem observações a sua postagem: As renováveis são as fontes de energia do futuro. Acrescento ao quadro apresentado a energia solar. Nós já a aproveitamos na forma de biomassa, que são assim acumuladas. A diminuição dos reservatórios é um equívoco quanto ao uso de renováveis. Os reservatórios poderiam ser poupados em horas e estações favoráveis de vento, seriam muito úteis na exploração do potencial eólico. No caso brasileiro contamos com os alísios, ventos de boa regularidade.
Comentário de Ronaldo Bicalho em 13 julho 2009 às 15:03
Prezado Almeida,

O seu comentário é muito bom porque aborda pontos essências do debate que muito vezes não são explicitadas.

O mais importante deles é sobre a sustentabilidade do padrão de consumo de energia inaugurado pela Revolução Industrial e mantido desde então pela nossa civilização ocidental.

As fortes tensões entre usos e recursos que esse padrão gerava são ampliadas agora a partir da incorporação de parte significativa da população mundial que sempre ficou fora dele; como aquela presente nos chamados BRICs, em particular, os chineses.

Nesse sentido, a discussão não se limitaria às mudanças no lado da oferta, mas envolveria a necessidade de mudanças radicais na demanda, que implicariam na própria mudança do padrão do consumo.

Esse é um tema muito mais difícil de ser levado a frente, em termos políticos, do que a questão das renováveis. Tanto isto é verdade que o próprio plano de energia do Obama, embora avance na questão das renováveis, fala muito pouco sobre mudança de padrão de consumo. Em suma o que se diz é que as pessoas manterão seu padrão perdulário de consumo, só que serão atendidos por outras fontes. No limite, mesmo quando se aborda a questão da conservação, mantém-se a idéia de que as necessidades energéticas permanecerão nos atuais patamares; com fontes renováveis e com maior eficiência em toda a cadeia, porém, com a mesma quantidade de energia útil, no final das contas.

Em suma, como sempre, a grande aposta da política energética americana é no avanço tecnológico. Ou seja, continuaremos fazendo as mesmas coisas, só que com o uso menor de recursos; graças ao avanço tecnológico.

Com relação às fontes energéticas do futuro, mais uma vez aqui temos uma boa discussão. Eu sinceramente não sei se as renováveis serão estas fontes. Posso imaginar que a nuclear seja a única fonte que tenha condições de sustentar o atual padrão de consumo intensivo, dada a sua brutal concentração energética. Se avançar nas questões de segurança e de tratamento dos seus resíduos, é muito difícil imaginar o futuro sem ela. Contudo, essas são apenas digressões, não sabemos, de fato, como essas coisas irão se desenvolver. Afinal, com relação ao futuro, cada um tem o seu, e é bom que seja assim.

Finalmente, muito bom o seu comentário sobre a complementaridade dos usos das fontes; contudo, cabe chamar a atenção sobre as dificuldades da sua implantação. Mesmo quando a gente contempla a complementaridade das térmicas com as hidráulicas, em tese uma complementaridade muito mais fácil do que aquela entre hidráulicas e eólicas, as dificuldades têm-se demonstrado significativas, tanto em termos operacionais quanto em termos econômicos e institucionais.

Quando se observa a proposta de incorporação significativa da eólica feita pelo Obama, constata-se que ela envolve uma mudança custosa e radical do sistema de transmissão americano.

Na essência, meu caro Almeida, eu só estou chamando a atenção que a incorporação das renováveis na matriz de geração elétrica aumenta de forma significativa a complexidade técnica, organizacional e institucional do sistema elétrico. Este fato demanda um aumento significativo da coordenação do setor elétrico nessas três dimensões. E isto, para o setor, sempre é um baita desafio. Nem sempre fácil de ser superado.
Comentário de n almeida em 13 julho 2009 às 23:06
Prezado professor,

Concordo plenamente que a incorporação de renováveis acarreta maior esforço de coordenação. Vou mais adiante, diria que é esforço de cooperação, ao contrário da camisa de força ideológica de concorrência imposta nos últimos anos. Quem deveria usar tal camisa são esses ideólogos, não o setor de energia. Não existe concorrência perfeita nesse setor, não se pode deixar uma usina falir. A sociedade precisa de todas, da mais e da menos eficiente. Ora, se não há falência, não há concorrência, o setor é forçadamente cartelizado pela sua natureza, principalmente onde predomina um parque de usinas ultra diferenciadas e sujeitas a sazonalidades, como é o caso das renováveis.

Essa é uma discussão. Outra é a que exponho: energias não renováveis são por definição esgotáveis, dado o caráter finito do mundo de onde as extraímos, logo o futuro pertence aquelas que não dependem de recursos esgotáveis. O futuro é das renováveis. Quanto mais um país apostar no desenvolvimento dessa energias, mais está se preparando para o futuro. Os imensos depósitos de energia armazenada nos fósseis serão sacados uma única vez na história. A próxima oportunidade será daqui a cinquenta milhões de anos.

Os recursos em urânio no mundo também são finitos. Se multiplicarmos por dez a atual capacidade nuclear, teríamos apenas a geração de metade da energia primária consumida, e esgotaríamos as reservas em doze anos. Não há soluções técnicas no horizonte, informa o documento que citei. Se elas aparecessem hoje, só daqui a vinte cinco anos começarão a ter algum efeito. São fatos de natureza grave que devem fazer parte da agenda de quem discute a questão energética.

Um abraço.
Comentário de RatusNatus em 15 julho 2009 às 18:18
Ronaldo, acho que a solução já foi apresentada mas não implementada como um todo.
Falta apenas o investimento em fontes renováveis.

A idéia do "seguro" de térmicas movidas a gás(isso ainda tem que mudar) funciona.
Mas como você mesmo disse, em seu artigo anterior, isso virou um problema pois o que era para ser um seguro virou parte da matriz a um custo elevadíssimo.

Apesar disto, a idéia permanece válida.

Deveríamos trabalhar para cuprir a meta de 20% da matriz provenientes de fontes renováveis e manter, desligadas, o nosso "seguro" a gás. Isso para nem entrar no mérito de plantas nucleares, que contam com meu total apoio.

Abraço
Comentário de Ronaldo Bicalho em 16 julho 2009 às 3:32
Grande Ratus,

É sempre bom trocar idéias contigo.

Um bom ponto para começar é essa questão da complementaridade.

Se eu montar a defesa com hidráulica e eólica, ela fica marcando em linha. Ou seja, se você marca o lado esquerdo do campo e eu marco o lado direito, isto significa que se você falhar eu não tenho como cobrir você e vice-versa. Ou seja, é necessário um terceiro cara que cubra você e eu. Ou seja, um cara que fique na sua e na minha sobra.

Esse cara é a térmica.

A complementaridade explica bem quando você faz a linha com as hidráulicas e as eólicas, por exemplo, com as primeiras para o período úmido e as segundas para o período seco. Seria uma complementaridade baseada na sazonalidade. A mesma que você poderia encontrar no caso de hidráulica e térmica a bagaço de cana, em cima da safra, que cai justamente no período seco.

Mas o problema de não ter um bom regime de ventos ou uma boa safra segue pedindo um terceiro cara.

É nesse sentido que as térmicas com combustíveis fósseis levam vantagem. Em função da segurança que elas dão e da própria versatilidade, já que elas podem jogar tanto na linha quanto na cobertura.

Se você se lembrar do ano passado, o problema maior foi justamente no período úmido. Na verdade, o jogo hoje não é jogado no período seco, mas no período úmido, que cada vez é mais decisivo.

O problema hoje é o seguro, como você faz e quanto é que custa. Neste sentido, as eólicas não resolvem. Podem perfeitamente compor a linha, mas não jogam na cobertura. E aí é que está o problema hoje.

Ou seja, o problema não é o da complementaridade que compõe a linha, nesta a eólica pode entrar, ajudando a compor o time, com as vantagens ambientais que ela dispõe, mas o da complementaridade no sentido de garantia da segurança, da cobertura da linha, nesta a eólica não ajuda; pelo contrário, pede mais cobertura.

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