Problema energético mundial - ESTUDO DE SOLUÇÕES PARA O CONSUMO DE ENERGIA

Na primeira parte deste artigo são analisados aspectos como: a distribuição do consumo da energia primária no ano de 2007 pelas várias energias primárias e pelas várias regiões do mundo; o aumento do consumo, face ao ano anterior, por tipo e por região; as reservas das principais energias primárias e a sua distribuição pelas várias regiões do mundo. Na segunda parte é realizado o estudo das soluções para mitigar as mudanças climáticas e o problema energético actual. O aumento da eficiência energética, a utilização de combustíveis e a produção de energia eléctrica com baixa ou nula emissão de GEE são a chave para mitigar os dois problemas.

Palavras-Chave: Consumo de energia primária, Crise energética, Alterações climáticas, Energias Renováveis, Energia Eólica, Energia Solar.

1› Estudo do problema energético no final da 1ª década do século xxii

1.1› INTRODUÇÃO

Desde sempre o homem necessitou de energia para as suas diversas actividades. Mas se inicialmente as energias que utilizava eram as que disponha na natureza: lenha; força motriz das águas dos rios e do vento, uma nova etapa iniciou com a utilização das energias fosseis como o carvão e o petróleo. A existência na natureza de grandes quantidades de energia de origem fóssil, inicialmente a preços reduzidos, criou segundo diversos autores, uma aceleração do desenvolvimento da actual sociedade humana, atingindo-se actualmente níveis nunca antes alcançados.

No final da primeira década do século XXI, atravessamos um problema energético complexo. Por um lado a procura crescente de energia por todas as economias e em espe¬cial pelas emergentes, provoca uma subida global dos preços internacionais das energias disponíveis. Por outro lado há cada vez mais evidências científicas, de que o modelo energético actual, incluindo as actuais tecnologias, por libertarem gases com efeito de estufa (GEE), para a atmosfera, está a provocar mudanças climáticas no nosso planeta, com implicações que actualmente já são visíveis, e que no futuro serão imprevisíveis, devido a estarem a provocar o aumento da temperatura da terra. Estas mudanças climáticas estão a provocar o aumento de fenómenos climáticos adversos como tempestades, secas e inundações. O aumento da temperatura na terra também está a provocar uma perda acelerada das suas massas de gelo conduzindo à subida do nível do mar, pondo em perigo as zonas costeiras e ilhas.

1.2› RECURSOS ENERGÉTICOS

1.2.1› Consumo mundial de energia primária

No ano de 2007, o consumo de energia primária foi de 11.099 milhões de toneladas de petróleo equivalente (TEP). Na Fig. 1.1 é apresentado o consumo mundial no ano de 2007, por tipo de energia primária e o correspondente valor percentual em relação ao total (BP, 2008).

Figura 1.1. Consumo mundial no ano de 2007 das principais energias primárias em milhões de TEP.

Como se pode ver no gráfico da Fig. 1.1, a principal energia primária consumida no ano de 2007 foi o petróleo com 3.953 milhõesde TEP, correspondendo a 36 % do consumo total. Em segundo lugar ficou o carvão com 3.178 milhões de TEP (29 %), em terceiro lugar, o gás natural com 2.638 milhões de TEP (24 %), em quarto a energia hidroeléctrica com 709 milhões de TEP (6 %) e por último a energia nuclear com 622 milhões de TEP (5 %).

A primeira conclusão que se pode retirar dos valores apresentados na Fig. 1.1 é que das cinco principais fontes de energia, as primeiras três correspondem a energias fósseis e por isso finitas, totalizando 89 % do consumo total, sendo as principais causadoras de GEE. A quarta, a energia hidroeléctrica, tem um carácter renovável e é neutra ao nível dos GEE. A última, a energia nuclear, não é fóssil, é finita e neutra do ponto de vista dos GEE.

Outro aspecto que também convém analisar é o crescimento das cinco principais fontes energéticas.

Na Tab. 1.I é apresentado o crescimento no ano 2007 face ao consumo verificado no ano de 2006 de energias primárias (BP, 2008). Em termos globais, o crescimento foi de 256 milhões de TEP, correspondendo a um crescimento e 2,4 %, face ao consumo veri¬ficado no ano anterior. O maior crescimento verificou-se no carvão, com um aumento de 136 milhões de TEP correspondendo a 53 % do aumento global de energia primária e 4,5 % face ao consumo do ano anterior. O se¬gundo maior crescimento foi do gás natural com 79 milhões de TEP correspondendo a 31 % do aumento global e 3,1 % face ao ano anterior. O terceiro maior crescimento foi do petróleo com um aumento de 42 milhões de TEP correspondendo a 16,3 e 1,1 %, respec¬tivamente ao aumento global e ao consumo do ano anterior desta energia primária. O último aumento de consumo verificou-se na energia hidroeléctrica com mais 12 milhões de TEP correspondendo a 4,7 % e 1,7 %. De assinalar também a diminuição da produção da energia nuclear em 13 milhões de TEP, correspondendo a um decréscimo de 2,0 %, face ao ano anterior.

De assinalar também que o petróleo que foi a energia primária com maior consumo, 36 % do consumo total de energia primária, ver Fig. 1.1, só cresceu 16,3 %, ver Tab. 1.I, o que indicia uma retracção do aumento da procura devido ao seu preço nos mercados internacionais. Já o aumento do consumo do gás natural, cerca do dobro do aumento do petróleo, poderá ser devido à necessidade de diversificar os consumos e ao menor impacto ambiental que provoca a sua queima por menor contribuição em GEE. O aumento do carvão em 53 % justifica-se por ser a energia primária que existe em todas as regiões e também por ser a mais abundante. Como a queima de carvão provoca uma grande libertação de GEE é muito preocupante em termos ambientais, o aumento do consumo deste tipo de energia primária.

(a) - Aumento percentual em relação ao consumo do ano anterior

(b) - Percentagem do aumento global

Tabela 1.I. Crescimento das energias primárias no ano 2007 relativamente ao ano de 2006 em milhões de TEP.

1.2.2› Consumo mundial de energia primária nas várias regiões do mundo

Na Fig. 1.2 é apresentada a distribuição do consumo de energias primárias no ano 2007 por região de consumo (BP, 2008).

Figura 1.2. Distribuição por região do consumo mundial no ano de 2007 das principais energias primárias em milhões de TEP.

O consumo de energia primária no ano de 2007 pelas várias regiões do mundo foi variável, ver Fig. 1.2, e dependente do nível de industrialização e da evolução do crescimento económico dos vários países de cada região. Estão claramente destacadas três regiões onde o consumo correspondeu a 87% da energia primária total: Ásia e Pacifico (34 %), Europa e Eurásia (27 %) e América do Norte (26 %), que correspondem a regiões emergentes ou com maior nível de industrialização. No outro extremo encontram-se as restantes três regiões que consumiram somente 13 % do consumo global: América Central e Sul (5 %); Médio Oriente (5 %); África (3 %).

O crescimento do consumo de energias primárias no ano 2007 face ao ano 2006 por região também foi variável, como mostra a Tab. 1.II. Mas o aspecto mais importante que se pode retirar na mesma tabela, foi que 70,7 % do aumento global verificou-se na Ásia e Pacifico, 181,1 em 256,3 milhões de TEP de aumento global, e correspondendo a um aumento de 5% face ao consumo, da mesma região, no ano anterior.

Tabela 1.II. Crescimento das energias primárias no ano 2007 relativamente ao ano de 2006 por região em milhões de TEP.

Dado que o consumo de energia primária em três regiões representou 87% do consumo global, ver Fig 2, e o aumento verificado numa destas regiões representou 70,7 % do mesmo aumento global, ver Tab 1.II, justifica por si só uma análise mais fina, por tipo de energia primária, do que se verificou nestas três regiões. Na Tab.1.III são apresentados os aumentos verificados das energias primárias no ano 2007 relativamente ao ano de 2006, por tipo de energia primária, relativos às três regiões que representam 87% da energia primária consumida (BP, 2008).

(a) - Aumento percentual em relação ao consumo da região no ano anterior

(b) - Percentagem do aumento global

Tabela 1.III. Crescimento das energias primárias no ano 2007 relativamente ao ano de 2006, por tipo de energia, nas três regiões mais importantes em milhões de TEP.

A análise à Tab.1.III permite chegar às se¬guintes conclusões:

• Na região da Ásia e Pacifico onde se verificou o maior aumento de consumo de energia primária face a 2006, o aumento de carvão correspondeu ao maior aumento absoluto, 124,5 milhões de TEP, representando 91,7% do aumento global desta energia primária, o que é preocupante face ao impacto ambiental que provoca a sua utilização. O segundo maior aumento desta região, também absoluto, foi no petróleo em 26,6 milhões de TEP e que representa 63,5 % do aumento global desta energia primária. O terceiro maior aumento correspondeu ao gás natural em 24,3 milhões de TEP, ultrapassado só pela região da América do Norte com um aumento de 36,2 milhões de TEP, representando o primeiro aumento 30,6 % e o segundo 45,6 % do aumento global;
• Na região da América do Norte à que salientar a redução de produção de energia hidroeléctrica em 7,2 milhões de TEP;
• Na região da Europa e Eurásia à que salientar a redução de consumo de 19,6 milhões de TEP de petróleo e 11,6 milhões de TEP de energia nuclear.

1.2.3› Reservas mundiais de energia primária

Petróleo

Na Fig. 1.3 são apresentadas as reservas mundiais de petróleo por região tendo por referência o consumo do ano de 2007 em anos.

As reservas mundiais existentes de petróleo, gráfico da esquerda da Fig. 1.3, tendo como referência o consumo do ano de 2007 para o seu cálculo, ultrapassa ligeiramente os 40 anos. Além destas limitadas reservas de petróleo, o facto dos poços superficiais estarem a ficar esgotados e por isso ser necessário, cada vez mais, procurar reservas a maior profundidade, provoca um aumento do custo da extracção e cria inevitavelmente uma grande pressão nos seus preços internacionais. Outro aspecto importante que se pode analisar, na mesma figura, é o aumento de reservas e a oscilação acima dos 40 anos das suas reservas mundiais, a partir do ano de 1986, devido às sucessivas descobertas de novos poços economicamente viáveis. Mas estas reservas não estão igualmente divididas pelas várias regiões, ver gráfico da direita da Fig. 1.3. As regiões em pior posição são a América do Norte e Ásia e Pacifico com reservas para sensivelmente 14 anos. No outro extremo está o Médio Oriente com reservas para sensivelmente 80 anos. É importante salientar que as duas regiões com maior consumo de petróleo, ver Tab. 1.III, têm as menores reservas da mesma energia primária. A UE também está numa posição difícil já que as reservas da região da Europa e Eurásia se localizam maioritariamente fora da UE, criando uma dependência crescente da sua importação.

Figura 1.3. Reservas de petróleo global (esquerda) e por regiões (direita) tendo por referência o consumo do ano de 2007 em anos (BP, 2008).

Gás Natural

As reservas mundiais existentes de gás natural, gráfico da esquerda da Fig. 1.4, tendo como referência o consumo do ano de 2007 para o seu cálculo, são de 60 anos, criando também alguma pressão nesta energia primária. Da mesma forma que o petróleo, a descoberta de novas jazidas permitiu fazer face ao consumo e aumentar as reservas até ao ano de 2000. A partir deste ano a descida das reservas é progressiva.

Figura 1.4. Reservas de gás natural global (esquerda) e por regiões (direita) tendo por referência o consumo do ano de 2007 em anos (BP, 2008).

A distribuição das reservas de gás natural pelas várias regiões é também, como o petróleo, diferente pelas várias regiões, ver gráfico da direita da Fig. 1.4. Repetindo a pior posição já existente em relação às reservas de petróleo, a América do Norte volta a ter a mesma posição, em reservas de gás natural, agora com reservas para sensivelmente 10 anos. A região da Ásia e Pacífico que teve o maior aumento de consumo em 2007, ver Tab. 1.III, as suas reservas estão ligeiramente abaixo dos 40 anos. As restantes regiões têm reservas acima dos 40 anos, destacando-se novamente o Médio Oriente onde ultrapassam os 200 anos.

Volta a ser importante salientar que a segunda e terceira região com maior consumo de gás natural, Ásia e Pacifico e América do Norte, ver Tab. 1.III, têm as duas menores reservas da mesma energia primária. A UE também está numa posição difícil, dado que está inse¬rida na região da Europa e Eurásia, que tem o maior consumo de gás natural (39 %), ver Tab. 1.III, mas as mais importantes reservas desta região localizam-se fora da UE. Esta situação da UE é preocupante pois cria um aumento crescente da sua importação de gás natural, agravada pelo aumento do seu consumo no ano de 2007, ver Tab. 1.III.

Carvão

Na Fig. 1.5 são apresentadas as reservas mundiais de carvão por regiões, tendo por refe¬rência o consumo do ano de 2007, em anos.

As reservas mundiais existentes de carvão, Fig. 1.5, tendo como referência o consumo do ano de 2007 para o seu cálculo, são enormes face às reservas das outras energias primárias já analisadas. A sua distribuição é muito desequilibrada, dado que três regiões têm reservas que ultrapassam os 250 anos e as restantes três regiões têm reservas muito baixas. Como se pode ver na Fig. 1.5, o Médio Oriente, onde se localizam as maiores reservas de petróleo e gás natural, ver Fig. 1.3 e 1.4, só existe reservas de carvão para pouco mais de um ano, caso se mantenha o ritmo de extracção actual. Outro aspecto muito importante a reter é o de as maiores reservas de carvão se localizarem nas regiões com menores reservas de petróleo e gás natural, ver Fig. 1.3 e 1.4, permitindo um aumento da extracção, como está a acontecer na região da Ásia e Pacifico.

1.3› CONCLUSÕES

A principal energia primária consumida no ano de 2007 foi o petróleo com 3.953 milhões de TEP, correspondendo a 36 % do consumo total. O consumo de petróleo, gás natural e carvão, no ano de 2007, totalizou 89 % do consumo global de energia primária. Esta situação é problemática por serem energias fósseis, e por isso finitas, e também por serem a principal fonte de GEE. O consumo da energia hidroeléctrica, única energia primária com alguma expressão e renovável, correspondeu a 6 % do consumo mundial e ficou em quarto lugar nas energias mais consumidas.

Figura 1.5 . Reservas mundiais de carvão por regiões, tendo por referência o consumo do ano de 2007 em anos (BP, 2008).

O consumo de energia primária no ano de 2007 cresceu 2,4 %, mais 256 milhões de TEP, face ao consumo verificado no ano de 2006. O maior crescimento verificou-se no carvão, correspondendo a 53 % do aumento global de energia primária e 4,5 % face ao consumo do ano anterior, o que é preocupante por ter a maior contribuição de GEE, das três principais energias primárias consumidas. O segundo maior crescimento foi do gás natural com 31 % do aumento global e 3,1 % face ao ano anterior, sendo positiva este aumento por ser das três principais energias primárias consumidas a que menos contribui para a emissão de GEE. O petróleo só cresceu 16,3 %, indiciando um menor crescimento da procura, já que é actualmente a energia primária com maior consumo.

No consumo por região estão claramente destacadas três regiões onde o consumo correspondeu a 87 % da energia primária total: a Ásia e Pacífico com 34 %; a Europa e Eurásia com 27 %; a América do Norte com 26 %. A região da Ásia e Pacifico foi a região que mais aumentou o consumo, face ao consumo do ano anterior (5 %). Mas este aumento correspondeu a 70,7 % do aumento global, identificando nesta região, um aumento de industrialização e do poder de compra das suas populações. O segundo maior incremento foi na América do Norte com um aumento de 1,6 % e de 17,4 %, respectivamente ao consumo do ano anterior e em relação ao aumento global. Outro aspecto relevante a salientar foi a diminuição do consumo na região da Europa e Eurásia em 0,7 %, face ao consumo do ano anterior.

As reservas mundiais de petróleo e gás natural, com base de referência o consumo do ano de 2007 para o seu cálculo, são respectivamente 40 e 60 anos. A região da América do Norte, onde se verifica o maior consumo de petróleo e o segundo maior consumo de gás natural, tem a pior posição quanto às reservas dos dois combustíveis, que são respectivamente de 14 e 10 anos. A UE também está numa posição difícil, já que a maioria das reservas dos dois combustíveis na região da Europa e Eurásia se localizam fora do seu território, obrigando a um aumento da importação de gás natural devido ao aumento de consumo. No caso concreto do petróleo a UE conseguiu diminuir o seu consumo em 2%, face ao ano anterior.

As reservas mundiais existentes de carvão, tendo como referência o consumo do ano de 2007, ultrapassam os 250 anos. A região do Médio Oriente, que tem as maiores reservas de petróleo e gás natural, tem a pior reserva de carvão, sendo de cerca de um ano. Por outro lado, as maiores reservas de carvão localizam-se nas regiões que têm menores reservas de petróleo e gás natural.

2› Estudo das soluções para mitigar as mudanças climáticas e o problema energético no final da 1ª década do século xxiii

2.1› INTRODUÇÃO

O homem na sua evolução de séculos utilizou diversos tipos de energia para as suas diversas actividades. Inicialmente aproveitou as energias que disponha da natureza: lenha; força motriz das águas dos rios e do vento. Mais tarde uma nova etapa iniciou com a utilização das energias fósseis como o carvão, o petróleo e o gás natural.

A existência de grandes quantidades de energia de origem fóssil, inicialmente a baixo preço e com um custo de extracção muito baixo, levou a uma concentração do consumo neste tipo de energias primárias. No final da primeira década do século XXI, atravessamos um problema energético e ambiental complexo. Por um lado a procura crescente de energia por todas as economias e em especial pelas emergentes e o esgo¬tamento dos recursos fósseis superficiais, implicando que a extracção do petróleo e do gás natural tenha que ser cada vez mais profunda, estão a provocar uma subida global dos preços internacionais das energias primárias. Por outro lado o modelo energético actual, com as tecnologias actuais, por libertar grandes quantidades de GEE, para a atmosfera, está a alterar a sua composição.

2.2› CLIMA

2.2.1› Caracterização do Clima

O clima é um sistema constituído pela atmosfera, superfície terrestre, neve e gelo, oceanos e outras massas de água. Pode-se caracterizar o clima como sendo a média da variação da temperatura, precipitação e vento ao longo de um período de tempo que classicamente se define de 30 anos (IPCC, 2007).

Na Fig. 2.1 é apresentada a variação da temperatura global registada por termómetros desde o ano 1860 até ao ano 2000. Como se pode observar na Fig. 2.1, a variação da temperatura da superfície da terra, registada por termómetros no período considerado, foi aproximadamente de 0,8º. Nos últimos 40 anos do século XIX, a variação da temperatura não teve uma tendência clara, mas as oscilações foram sempre acima do primeiro valor. É possível dividir o século XX em três períodos distintos: o primeiro período corresponde aos primeiros trintas e oito anos; o segundo período corresponde aos anos entre o primeiro e último período; o último período corresponde aos últimos vinte e dois anos. No primeiro e último período a tendência foi sempre no sentido de aumento, tendo aumentado 0,4º em cada período. No segundo período a variação da temperatura não teve uma tendência clara, mas as oscilações foram sempre abaixo do primeiro valor.

Figura 2.1. Variação da temperatura da superfície da terra de 1860 ao ano 2000 em graus centígrados (EREC, 2008).

O sistema climático é dinâmico e por isso evolui no tempo devido a factores provenientes da sua própria dinâmica interna ou também devido a factores externos ao clima, como por exemplo erupções vulcânicas ou variações da actividade solar.

Nos últimos dois séculos o homem tem contribuído para a alteração da composição química da atmosfera, com a emissão de gases libertados na queima de combustíveis fósseis, proces¬sos industriais e agrícolas.

2.2.2› Mudanças Climáticas

A emissão de gases, provocados pela queima de combustíveis fósseis, processos industriais e agrícolas, particularmente os GEE, está a provocar um aumento do efeito de estufa, acar¬retando uma maior retenção de calor e consequentemente um aumento de temperatura da superfície da terra. Se por um lado a existência de GEE na atmosfera é fundamental para que a terra possa reter o calor necessário para manter a temperatura indispensável para que a terra seja habitável, por outro lado, o aumento deste tipo de gases intensifica esse efeito, provocando um aumento da retenção de calor. Este calor em excesso está a provocar a subida da temperatura na superfície da terra, ver Fig. 1. Em consequência deste aumento estão já a manifestar-se com mais severidade fenómenos climáticos, que poderão indiciar o início de mudanças climáticas.

Actualmente, e segundo a opinião da maioria dos investigadores da área do clima, as mudanças climáticas já se iniciaram e não são imputáveis a factores naturais mas sim a actividade humana. Os efeitos destas mudanças climáticas já são perceptíveis, dado que fenómenos climáticos extremos como tempestades, secas e inundações estão, nos últimos anos, a aumentar de frequência a uma escala global. Outro aspecto preocupante e resultante do mesmo aumento da temperatura da terra é a subida do nível do mar resultante do degelo que se esta a verificar nas massas de gelo existentes em todo o planeta.

Caracterizada a causa que está a provocar as mudanças climáticas, “os GEE”, é impor¬tante estudar as possíveis soluções para a sua mitigação e que passa naturalmente pela redução da emissão deste tipo de gases. Sendo um problema global é importante que todos os países reduzam as suas emissões. Para tentar estabilizar o problema das mudanças climáticas, foi assinado pela maioria dos países “o Protocolo de Quioto”, definindo metas na redução dos GEE.

2.3› SOLUÇÕES PARA MITIGAÇÃO DOS PROBLEMA ENERGÉTICO E DAS MUDANÇAS CLIMÁTICAS

A existência no início do século XX de grandes reservas de energias fósseis a preços acessíveis, levou a uma concentração do consumo neste tipo de energia primária. Após o primeiro choque petrolífero, que ocorreu na década de setenta do século passado, e que provocou um aumento acentuado do preço do petróleo, foi necessário encontrar outras fontes de energia primária para que fosse possível diversificar e por isso amenizar as possíveis consequências de um novo choque. Por outro lado, a associação das mudanças climáticas aos GEE devido à queima das mesmas energias fósseis aumentou a premência de encontrar soluções que abrandassem os seus efeitos. As possíveis soluções passam naturalmente por energias neutras ou com baixo nível de GEE. As energias renováveis estão em boa posição, pois respondem às várias exigências necessárias para resolver os dois problemas. Outra solução que está a ser equacionada é o aumento de eficiência energética, permitindo reduzir o consumo e consequentemente a dependência energética, assim como também a redução da produção de GEE.

A União Europeia (UE) e os Estados Unidos da América (EUA) têm uma grande dependência de petróleo e de gás natural, importando actualmente uma grande parte do seu consumo, devido às suas reservas dos dois combustíveis serem muito diminutas (BP, 2008).

No sentido de resolver o problema da dependência energética, mas também o problema ambiental, o Parlamento Europeu elaborou a Directiva 2001/77/CE definindo metas a atingir pela EU, no tocante à produção de energia a partir de fontes de energia renovável. Nesta directiva é definida a meta de 12 % do consumo nacional bruto de energia primária a substituir por fontes renováveis, para o ano de 2010. Para a electricidade produzida a partir de fontes de energia re¬nováveis foi definida a meta de 22,1 % do consumo total de electricidade da UE para o mesmo ano de 2010 (PA, 2001). Esta Directiva foi crucial para que houvesse uma definição de objectivos enquadrados numa estratégia única para os 27 membros que compõem actualmente a UE.

2.3.1› Energias Renováveis

As fontes de energias renováveis são o sol, o calor do interior da terra e a gravidade. As energias renováveis renovam-se continuamente na natureza, ou seja, são inesgotá¬veis, com excepção do sol que não terá uma duração infinita. Por outro lado, a distribuição das energias renováveis pelas regiões do planeta é mais ou menos uniforme, de¬pendendo naturalmente do tipo de energia renovável.

A energia renovável que sempre foi explorada, à semelhança das energias fósseis, foi a energia hidroeléctrica que no ano de 2007 representou 6 % do consumo mundial de energia primária (BP, 2008). A energia eólica é a energia renovável actualmente mais promissora, pois já esta a ser explorada a uma escala que se pode comparar às energias clássicas. As energias renováveis que se prevê em breve crescerem de importância são a energia solar, a biomassa e os biocombustíveis. Outras energias renováveis com grandes potências disponíveis na natureza, mas com níveis tecnológicos mais atrasados na sua conversão, são as energias das ondas, das marés e das correntes oceânicas. Mais localizada é a energia geotérmica, mas também com grandes potências disponíveis para serem exploradas.

Energia eólica

A energia eólica tem uma distribuição mais ou menos uniforme no planeta, ou seja, todos os países têm energia eólica, mas nem todo o recurso eólico tem características para viabilizar economicamente a sua exploração. Geralmente o recurso eólico depende das características do relevo do terreno ou da proximidade ao mar.

Em Portugal a maioria dos parques eólicos já construídos ou a construir nos próximos anos estão localizados em terrenos com cotas acima de 1000 metros. Nestes casos, o relevo do terreno concentra o recurso eólico, havendo por isso, ventos mais fortes e constantes, o que viabiliza economicamente estes parques eólicos. Na zona de Lisboa e Sul de Portugal, os parques eólicos localizam-se junto à costa, onde existem ventos com características necessárias para que o seu aproveitamento seja viável.

A energia eólica é a energia renovável que está numa fase de desenvolvimento tecnológico mais avançada, permitindo já competir no custo do MWh de energia eléctrica produzida com as tecnologias tradicionais. Para este avanço muito contribuiu a evolução dos aerogeradores que chegam actualmente aos 5 MW de potência unitária e a níveis de fiabilidade que ultrapassam os 90 %.

Actualmente os parques eólicos são quase exclusivamente construídos em terra (onshore) numa escala que já atingiu as centenas de MW de potência instalada. Na UE, principalmente no norte, está a haver uma aposta nos parques offshore, construídos no mar, que aproveitam ventos com características muito superiores aos onshore, e prevê-se que nas próximas décadas possam ultrapassar um GW de potência instalada.

Na Fig. 2.2 é apresentada a situação mundial da potência instalada de energia eólica no ano de 2007 (GWEC, 2007).

Figura 2.2. Situação mundial da potência instalada de energia eólica no ano de 2007 em GW.

Como se pode ver na Fig. 2.2, no fim do ano de 2007, a UE liderava com 50,2 GW de potência instalada, correspondendo a 54% dos 93,9 GW instalados em todo mundo. A liderança da UE provém de uma aposta clara para inverter a sua situação de grande de¬pendência da importação de energia primá¬ria, que no ano de 2007 e face ao consumo de 2006, conseguiu reduzir as importações de energia primária (BP, 2008).

Na Fig. 2.3 é apresentada a previsão para a evolução da potência instalada para o período entre o ano de 2007 e 2012 (GWEC, 2007). Como se pode observar na Fig. 2.3, prevê-se que a potência instalada em todo mundo cresça 250 % em 5 anos. Este crescimento dará resposta á necessidade actual de procura de energias limpas, com contri¬buição nula de GEE.

Figura 2.3. Previsão para a evolução da potência instalada para o período de 2007 2012 (GWEC, 2007).

A potência instalada em Portugal no fim do 1º semestre de 2008 totalizava 2.244 MW, correspondendo a 16 % da potência instalada do Sistema Eléctrico Nacional (SEN). O sistema produtor eólico português produziu, no mesmo período, 2.742 GWh correspondendo a 11 % do consumo do SEN (REN, 2008). Em termos mundiais Portugal, no fim do ano de 2007, era o décimo país com mais potência instalada eólica com 2.150 MW (GWEC, 2007). Portugal tem o objectivo de atingir os 5.100 MW de potência instalada eólica no ano de 2012, permitindo que 20 % da ener¬gia eléctrica consumida seja produzida por esta via.

Energia solar

A energia solar é uma energia universal, ou seja, todos os países têm energia solar. A sua distribuição não é uniforme, aumentando o número de horas solares e o nível de radiação quanto mais nos aproximamos do equador. Naturalmente que também é variável com a época do ano e com as condições atmosféricas. A energia solar, a seguir à eólica, é a energia renovável mais promissora para atingir níveis que possam competir com as energias tradicionais.

O aproveitamento de energia solar mais vulgarizado, actualmente, é o solar térmico, para aquecimento de águas sanitárias e também para o aquecimento central, naturalmente, complementado por um sistema de caldeira convencional para apoio nos dias de insuficiente ou nula radiação solar.

Uma outra maneira de aproveitar a energia solar é na produção directa de energia eléctrica. As células fotovoltaicas convertem directamente a energia solar em energia eléctrica de corrente contínua. A célula fotovoltaica tem uma estrutura bastante simples, cuja construção assenta na tecnologia dos semicondutores. Actualmente está a ser construída a maior central solar fotovoltaica (FV) do mundo, em Amareleja, Alentejo, com uma potência instalada de 46,41 MW pico, ver Fig. 2.4. Ocupa uma área de 250 hectares e em Março de 2008 começou a produzir com os iniciais 2,5 MW de potência instalada. Prevê-se uma vida útil de 25 anos. Este tipo de central não reúne o consenso da comunidade cientificada dado que ao concentrar a produção em parques com uma escala de dezenas de MW têm necessariamente de ser ligada ao escalão de alta tensão ou mesmo muito alta tensão do sistema eléctrico de energia (SEE). Se se localizar a mesma potência em micro ou média produção, seria possível injectar a mesma energia eléctrica produzida mais perto das cargas, com assinalável redução nas perdas associáveis, melhorando desta forma a eficiência energética do SEE.

Figura 2.4. Central FV de Amareleja.

A produção de energia eléctrica a partir da energia solar através de FV, a seguir á eólica, é a mais promissora dado a localização de Portugal, sul da Europa, com mais horas solares. O potencial da energia solar é muito grande como se pode verificar por uma simples simulação que passo a descrever.

Na Tab. 2.I é apresentada a simulação do potencial teórico disponível para instalar aproveitamento FV nos telhados, em Portugal.

Este estudo parte da análise do número de clientes de energia eléctrica da EDP (EDP, 2007). Em primeiro lugar foi definida uma potência eléctrica a instalar por cada cliente EDP. Para os clientes BTN foi utilizada a potência de 3,68 kW, definida pelo decreto-lei 363/700 de 2007, como limite para o regime bonificado (MEI, 2007).

Como se pode ver na Tab. I, o maior potencial teórico disponível localiza-se nos clientes BTN, pois mesmo com uma potência unitária que se pode considerar baixa, a existência actualmente de praticamente 6 milhões, deste tipo de clientes, cria uma potência te¬órica disponível de 21,9 GW pico. Este valor é teórico porque em diversas situações não é possível instalar na sua totalidade, que é o caso dos prédios ou zonas de sombra. O segundo maior potencial teórico é de 11,3 GW pico, e localiza-se nos clientes MT, ver Tab. I. Este valor é devido a existirem em gran¬de número, 22.518 clientes, e pela definição de 0,5 MW de potência a instalar em média em cada instalação. Dependendo do espaço disponível poderá nuns casos ser maior e noutros ser menor. Como exemplo desta possível variação encontra-se a central FV que está a ser instalada no Mercado Abastecedor de Lisboa (MARL) com uma potência instalada de 6 MW pico (MARL, 2008). Está nova central já é considerada a maior central FV a ser instalada em ambiente urbano, do mundo.

Tabela 2.I. Simulação do potencial teórico disponível para instalar aproveitamento FV usando os telhados, em Portugal.

Uma terceira aplicação da energia solar, com crescente aplicação na produção de energia eléctrica, é nas centrais termo solares. A energia solar é aproveitada para aquecer a água ou um fluido, até temperaturas que podem ultrapassar os 500º. As centrais utilizadas são iguais às centrais térmicas a vapor, evitando-se desta forma a queima de combustível. Este tipo de aproveitamento de energia solar tem muito interesse por ocupar áreas que não têm utilidade, como desertos. Actualmente, está em construção a central termo solar de Solana, localizado no Orizona, USA, com uma potência eléctrica instalada de 280 MW (Abengoa, 2008). Dado a disponibilidade de desertos quase em todos os continentes é de esperar que em breve possam mesmo ser ultrapassado 1 GW de potência instalada.

2.4› CONCLUSÕES

Actualmente há claras evidências científicas que provam que as mudanças climáticas são fruto de actividade do homem e são atribuíveis à emissão de GEE, principalmente produzidas pela utilização de energias fosseis. Os efeitos destas mudanças climáticas já se fazem sentir a nível global e é urgente tomar medidas que possam no mínimo estabilizar os seus efeitos.

As energias renováveis são a chave para a mitigação das mudanças climáticas e do problema energético, desde que do ponto de vista dos GEE sejam neutras ou possuam baixo nível de emissão. A energia eólica é, neste momento, a mais importante, por estar mais avançada em termos tecnológicos, por ter uma alta fiabilidade e por os parques eólicos já atingirem as centenas de MW. Por estas razões, a energia eólica permite já competir no custo do MWh de energia eléctrica produzida com as tecnologias tradicionais. No fim do ano de 2007 estavam ins¬talados 93,9 GW, estando 54 % localizada na UE. Em 2012 prevê-se chegar aos 240 GW de potência instalada.

A energia solar é muito promissora, mas dado o custo unitário por kW instalado ainda não é competitiva. Foi efectuada uma simulação que aponta uma disponibilidade de recurso solar em 33,6 GW pico para instalar aproveitamentos FV nos telhados, em Portugal. Prevê-se na próxima década uma redução substancial do custo do kW pico instalado, viabilizando economicamente este tipo de aproveitamento energético.

Outras energias renováveis como a biomassa, as energias das ondas, das marés ou correntes oceânicas, irão ter nas próximas décadas um grande incremento dado existir grandes disponibilidades em todo mundo e haver um grande interesse no desenvolvimento das necessárias tecnologias para o seu aproveitamento.

O aumento da eficiência energética em toda a cadeia energética, desde a produção até ao consumo de energia eléctrica também é extremamente importante, pois permitirá reduzir o consumo de energia primária.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

— ABENGOA SOLAR. Projects in USA 2008. Disponível em: . Acesso em: 16/11/2008.

— BP. BP Statistical Review of World Energy June 2008. Disponível em: . Acesso em: 16/11/2008.

— ENERGIAS DE PORTUGAL (EDP). EDP Distribuição em Números 2007. Disponível em: . Acesso em: 16/11/2008.

— EUROPEAN RENEWABLE ENERGY COUNCIL (EREC). Renewable Energy – The solution to climate chan¬ge. Disponível em: . Acesso em: 16/11/2008.

— GLOBAL WIND ENERGY COUNCIL (GWEC). Global Wind 2007 Report. Disponível em: . Acesso em: 16/11/2008.

— INTERGOVERNMENTAL PANEL ON CLIMATE CHANGE (IPCC). Climate Change 2007: Synthesis Report. Dispo¬nível em: . Acesso em: 16/11/2008.

— MERCADO ABASTECEDOR REGIÃO DE LISBOA (MARL). MARL recebe a maior Central Fotovoltaica do mundo em ambiente urbano. Disponível em: . Acesso em: 16/11/2008.

— MINISTÉRIO DA ECONOMIA E DA INOVAÇÃO (MEI). Decreto-lei n.º 363/2007 de 2 de Novembro. Disponível em: . Acesso em: 16/11/2008.

— PARLAMENTO EUROPEU (PE). Directiva 2001/77/CE de 27 de Setembro de 2001. Disponível em: . Acesso em: 16/11/2008.

— REDES ENERGÁTICAS NACIONAIS (REN). A energia Eólica em Portugal – 1º Semestre 2008. Disponível em: www.centrodeinformacao.ren.pt . Acesso em: 16/11/2008.

i Este trabalho foi apresentado na II Jornada Luso-Brasileira de Ensi¬no e Tecnologia de Engenharia – JLBE 2009, que decorreu de 10 a 13 de Fevereiro de 2009 no ISEP.

ii Este trabalho foi apresentado na II Jornada Luso-Brasileira de En¬sino e Tecnologia de Engenharia – JLBE 2009, que decorreu de 10 a 13 de Fevereiro de 2009 no ISEP.

AUTOR: António C. Andrade - Instituto Superior de Engenharia do Porto