III Workshop de Energias Alternativas

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1 III Workshop de Energias Alternativas
Energias Alternativas: Principais Desafios e Oportunidades para o Nordeste Saumineo da Silva Nascimento

2 1. INTRODUÇÃO O uso da energia nas atividades humanas vem sendo intensificado nas últimas décadas. Para o atendimento das necessidades energéticas crescentes, a humanidade tem recorrido às diversas fontes de suprimento, como petróleo, gás natural, carvão mineral, assim como às fontes renováveis: biomassa, energia hidráulica, energia eólica, energia solar, dentre outras.

3 Atualmente, o suprimento das necessidades brasileiras de energia provém, em sua maior parte, de fontes fósseis, onde prepondera o uso dos derivados do petróleo, com destaque para o óleo diesel usado nos transportes.

4 No entanto, ainda referindo-se ao uso de combustíveis líquidos, cabe destacar a importância do etanol e, mais recentemente, do biodiesel. Esses combustíveis diferenciam a matriz energética brasileira da maioria dos países, onde o uso de fontes renováveis é menos intenso.

5 No que se refere à geração de eletricidade, o Brasil também se destaca no cenário mundial por ter sua matriz de energia elétrica fortemente baseada em fontes renováveis, com preponderância da hidroeletricidade e da biomassa proveniente da cana-de-açúcar.

6 Mais recentemente, vêm ganhando destaque as fontes eólica e solar
Mais recentemente, vêm ganhando destaque as fontes eólica e solar. Como se depreende dos resultados dos leilões de compra e venda de energia, promovidos pela Agência Nacional de Energia Elétrica – Aneel, a energia eólica já é considerada atualmente a segunda fonte mais competitiva, sendo superada apenas pelas grandes usinas hidrelétricas.

7 Neste contexto, o Nordeste se destaca, em razão de seu elevado potencial eólico e de dispor de “jazidas” de ventos mais favoráveis do que em outras regiões à instalação de aerogeradores.

8 Quanto à energia solar, o preço médio de R$ 301,79 por MWh negociado no 8º. Leilão de Energia de Reserva, realizado em 28/08/2015 e destinado especificamente à fonte solar, denota que a tecnologia de geração solar ainda apresenta custos elevados, porém com tendência de queda, como observado nos últimos anos.

9 Ressalta-se que nesse leilão, o Nordeste sobressaiuse, em virtude de 24 projetos, dentre os 30 vencedores, serem localizados nessa Região. Por outro lado, a geração descentralizada para consumo próprio está se tornando competitiva ante os preços finais praticados pelas concessionárias de energia elétrica, possibilitando o surgimento de um mercado gigantesco no País para bens e serviços relacionados à energia solar. A legislação brasileira também tem evoluído nos últimos anos, ensejando maior segurança aos consumidores na geração de sua própria energia.

10 Como se sabe, toda a energia disponível na Terra provém das seguintes quatro fontes: a) Fissão nuclear no interior da Terra, que gera a energia geotérmica (calor da Terra). Vulcões e gêiseres (fontes termais) decorrem da ação dessa fonte de energia. b) Fusão nuclear no Sol, que gera os fótons. Esses chegam à Terra na forma de radiação eletromagnética (luz solar). Parte da luz solar se dissipa em calor ao atingir corpos materiais e parte é refletida, retornando ao espaço. Uma pequena fração da luz solar é transformada em biomassa. Quanto ao calor e à biomassa gerada a partir da luz solar, cabe destacar: • O calor gera o vento e é responsável pelo ciclo hidrológico, por meio do qual a água é “transportada” para áreas mais elevadas da Terra, dando origem aos rios e disponibilizando, em consequência, energia hidráulica;

11 • A biomassa, gerada pelo processo da fotossíntese, consiste na matéria orgânica que forma as plantas e os animais. As fontes fósseis (petróleo, gás natural, carvão mineral etc.) tiveram sua origem na biomassa existente em épocas remotas. c) Gravitação, que decorre do princípio da atração de dois corpos materiais. As marés, formadas pela atração gravitacional, principalmente entre a Lua e a Terra, são exemplos da ação dessa força da natureza. d) Minerais energéticos, dentre os quais o urânio.

12 Essas quatro “matrizes” energéticas dão origem às fontes primárias de energia, que são as encontradas na natureza, em sua forma direta. O petróleo, a madeira, o vento, a luz solar, o urânio, dentre outros, são exemplos de fontes primárias de energia existentes na natureza. As fontes primárias de energia são comumente agrupadas em fontes renováveis (que não se esgotam, a exemplo do sol e do vento) e em fontes não renováveis (que são finitas, tais como o petróleo e o urânio).

13 As fontes secundárias de energia são as que resultam da transformação das fontes primárias, a exemplo da eletricidade, da gasolina e do carvão vegetal. Esse processo de transformação se dá mediante o emprego de tecnologias, que são utilizadas de acordo com a finalidade desejável.

14 A energia elétrica, por exemplo, pode ser gerada por meio de turbinas de uma hidrelétrica, acionadas pelo potencial hidráulico dos reservatórios d’água. Pode também ser gerada, dentre outras formas, por aerogeradores que se movem graças à ação do vento ou por células fotovoltaicas, que captam os raios solares pelo chamado efeito fotoelétrico. A Figura 1 ilustra a obtenção de energia útil às atividades humanas a partir de diversas fontes primárias e exemplifica as fontes renováveis e não renováveis

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16 São muitas as tecnologias que transformam a energia oriunda de fontes primárias em outras formas passíveis de atender alguma necessidade humana. No entanto, nem todas são competitivas.

17 No contexto mundial atual, as fontes primárias mais utilizadas são, pela ordem, o petróleo, o gás natural, o carvão mineral e o urânio que, em conjunto, representam 86,3% da matriz energética mundial (Gráfico 1). Portanto, no Mundo, a oferta global de energia provém basicamente de fontes não renováveis. Biomassa e hidroeletricidade participam, juntas, com 12,4%, ficando para outras fontes primárias, dentre as quais a solar e a eólica, 1,3% da oferta global de energia. Outras fontes primárias ou não estão disponíveis em determinados lugares ou não são competitivas, razões pelas quais são preteridas.

18 A matriz energética brasileira se diferencia da observada no Mundo, em virtude da expressiva presença das fontes renováveis, que representam 39,5% da Oferta Interna de Energia (OIE) de 305,6 Mtep, com destaque para os biocombustíveis e a hidroeletricidade.

19 Mesmo assim, a participação das fontes não renováveis é majoritária, somando 60,5% do total da energia ofertada no País. No contexto nacional, o suprimento de energia provém principalmente do petróleo (39,4%) e da biomassa (27,7%). Gás natural (13,5%), carvão mineral (6,3%) e urânio (1,3%) detêm participação na matriz energética brasileira substancialmente inferior à observa em nível mundial. Por outro lado, o Brasil se destaca no uso da hidroeletricidade, que representa 11,5% da matriz energética nacional ante apenas 2,5% no Mundo. A fonte geotérmica não é utilizada no Brasil, enquanto as fontes eólica (0,3%) e solar (0,0002%) ainda são inexpressivas.

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21 Para o futuro, a Empresa de Pesquisa Energética – EPE (2014) projeta crescimento médio na demanda de energia do Brasil de 2,2% a.a. entre 2013 e 2050, elevando-a de 267 para 605 milhões de toneladas equivalentes de petróleo (Mtep). De acordo com o cenário da EPE, a participação relativa do conjunto das fontes renováveis na matriz energética nacional pouco se alterará, elevando-se 1,6 ponto percentual, passando de 43,7% em 2013 para 45,3% em 2050 (Gráfico 2

22 Conforme as previsões da EPE (2014), haverá aumento na demanda de todas as fontes primárias elencadas, no entanto, com maior expressividade para o gás natural (230%) e a hidroeletricidade (220%). Embora o Brasil e, de modo particular, o Nordeste, possua enorme potencial para energia eólica e solar, o uso dessas fontes na matriz energética nacional será pouco significativo no horizonte até 2050 ante as fontes convencionais, caso se confirmem as previsões da Empresa de Pesquisa Energética.

23 Atualmente, o Brasil é importador líquido de carvão mineral, petróleo e gás natural. No entanto, a descoberta do Pré-Sal poderá reverter essa situação no futuro. Considerando a média do período de , a participação do Nordeste na produção brasileira por fonte de energia corresponde a 7,7% para o petróleo, 7,4% para o álcool, 23,5% para o gás natural e 13,1% para a geração elétrica.

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25 Impactos ambientais que provocam, particularmente a emissão de gases de efeito estufa, o Mundo e o Brasil, em particular, ainda dependerão muito dessas fontes energéticas nos próximos decênios, considerando as previsões da EPE (2014).

26 Neste contexto, há espaço para o desenvolvimento de novas tecnologias ou mesmo aprimoramento das existentes, tanto para as fontes convencionais de energia, a exemplo do petróleo, da biomassa, do gás natural e da hidroeletricidade, como também para fontes não convencionais, dentre elas a eólica e a solar que, embora ainda incipientes, apresentam enormes perspectivas de crescimento face o paulatino aumento de sua competitividade

27 Para o uso humano, as fontes primárias (e às vezes as secundárias) são transformadas, mediante o emprego de tecnologias, em formas úteis de energia, dentre as quais se destacam: • Combustível para transportes • Eletricidade • Calor

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29 No Brasil, o setor de transportes demanda 86,3 Mtep de combustíveis, representando 28,2% da Oferta Interna de Energia, com destaque para a participação do óleo diesel (16,3%). A energia elétrica consumida no País corresponde a 45,7 Mtep, representando 15,0% da OIE, sendo 11,5% proveniente da fonte hídrica. O calor é utilizado principalmente em processos industriais. A Figura 2 ilustra a origem e o destino dos dois principais insumos energéticos da matriz energética brasileira: os combustíveis para transportes e a eletricidade. Diferentemente do que se observa para grande parte dos países, o Brasil se destaca no uso de eletricidade e de combustíveis provenientes de fontes de energia renováveis.

30 Olhando para o futuro, as fontes solar, eólica e biomassa se destacam como as mais promissoras no Nordeste, visando ao aproveitamento de potencialidades energéticas da Região. A fonte hidráulica, apesar de preponderante atualmente para a geração elétrica, tem o seu potencial economicamente viável praticamente esgotado na Região. Petróleo e gás natural, embora existentes no Nordeste, são mais abundantes em outras regiões do País. Considerando essa realidade, são apresentadas a seguir, as potencialidades e perspectivas de desenvolvimento tecnológico das fontes solar e eólica, com ênfase no Nordeste.

31 3. ENERGIA SOLAR De acordo com o Atlas Brasileiro de Energia Solar (Pereira et al., 2006), o Semiárido nordestino está entre as áreas do País que apresentam os melhores parâmetros técnicos de insolação. Este fato per se faz dessa Região uma candidata natural a receber investimentos em projetos de geração de energia elétrica a partir da fonte solar, a exemplo do que já se observa para a fonte eólica (Figura 3). Também se vislumbra o aumento do uso de tecnologias solares para aquecimento de água e uso em processos industriais.

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33 O potencial de utilização da energia solar para geração elétrica é gigantesco no Nordeste. Essa Região apresenta vantagens em relação às demais regiões brasileiras, graças à maior intensidade da radiação solar e à maior média diária de luminosidade existente em parte expressiva de sua área, notadamente no Semiárido (Figura 1). Em virtude dessas características da Região, o primeiro projeto de geração solar com fins comerciais, com potência instalada de 1 MWp, foi implantado no Ceará, no município de Tauá.

34 O uso da energia solar para geração de energia elétrica é relativamente recente. Assim, como é natural para qualquer tecnologia nova, vislumbra-se haver espaço para aprimoramentos ao longo do tempo, principalmente ao se considerar que a eficiência dos painéis comercializados atualmente é da ordem de 15%. Visando baratear o custo do watt gerado, empresas do mundo inteiro pesquisam novas tecnologias e o aprimoramento das existentes, face à abundância desse recurso energético.

35 No Nordeste brasileiro, existem diversos grupos de pesquisa empenhados em desenvolver tecnologias alternativas de geração solar. As células solares poliméricas e as células solares orgânicas são dois exemplos de tecnologias novas que têm sido objeto de pesquisa, inclusive por pesquisadores sediados no Nordeste. Paralelamente a isto, têm sido desenvolvidos equipamentos e dispositivos cada vez mais eficientes no consumo de energia elétrica, a exemplo das lâmpadas de led, possibilindo atender as necessidades de iluminação com equipamentos alternativos, com soluções individualizadas.

36 Apesar do enorme potencial existente no Nordeste, a geração solar ainda possui escala de custos superior à de outras fontes, haja vista o seu insucesso nas concorrências dos leilões da Agência Nacional de Energia Elétrica – Aneel. Essa falta de competitividade ante às demais fontes ficou evidente no 8º. Leilão de Energia de Reserva, realizado em 28/08/2015 e destinado exclusivamente à fonte solar, conforme referido na introdução deste documento, no qual a energia elétrica foi comercializada ao preço médio de R$ 301,79 por MWh, muito superior ao observado em outros leilões.

37 Contudo, projetos de energia solar apresentam vantagens ante os grandes projetos centralizados de geração, por se situarem próximos dos pontos de consumo, diminuindo perdas técnicas e evitando outros problemas nos sistemas. De fato, como salientado pela Aneel (2014, p. 9),

38 Incentivos à geração distribuída justificam-se pelos potenciais benefícios que tal modalidade pode proporcionar ao sistema elétrico: a postergação de investimentos em expansão nos sistemas de distribuição e transmissão; o baixo impacto ambiental; a redução no carregamento das redes; a redução de perdas e a diversificação da matriz energética, entre outros. Acrescente-se o fato de que alguns tipos de geração descentralizada podem ser instalados nos próprios telhados de edificações, dispensando custos associados à aquisição ou arrendamento de terrenos.

39 Atualmente, as principais tecnologias empregadas para aproveitamento da energia proveniente do Sol são: • Heliotérmica (fototérmica ou termossolar) • Fotovoltaica

40 A tecnologia heliotérmica consiste no processo de uso e acúmulo do calor proveniente dos raios solares. Uma das formas de aproveitar essa energia é mediante o emprego de espelhos que são usados para refletir a luz solar e concentrá-la num único ponto, onde há um receptor.

41 Dessa forma, grande quantidade de calor é acumulada e usada tanto para processos industriais que demandam altas temperaturas como para gerar eletricidade. Apesar de ser competitiva em diversas aplicações, notadamente no aquecimento de água, as tecnologias heliotérmicas são relativamente pouco utilizadas no Nordeste, havendo espaço para ampliar substancialmente o seu emprego, tanto em substituição ao chuveiro elétrico como também para o uso em processos industriais.

42 A tecnologia fotovoltaica consiste em um processo que converte a radiação solar diretamente em eletricidade com o uso de células solares. Essa tecnologia tem reduzido de forma expressiva o preço do Watt-pico (Wp) nas últimas décadas. Enquanto em 1977 as células fotovoltaicas custavam US$ 76,67/Wp, em 2013 eram comercializadas a US$ 0,74/Wp, o que representa uma redução de mais de 100 vezes (Figura 4). Embora não tenha participado com sucesso nos leilões da Aneel, a geração solar apresenta perspectivas favoráveis para o futuro próximo.

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44 Apesar do enorme potencial solar existente no Brasil e, de modo particular, no Nordeste, é fato que as iniciativas de desenvolvimento tecnológico para o aproveitamento dessa fonte energética têm sido tímidas, comparativamente a outros países.

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47 4. ENERGIA EÓLICA Ao longo do tempo, a energia elétrica consumida no Nordeste tem sido gerada basicamente a partir da fonte hidráulica, destacando-se o Rio São Francisco como o seu principal provedor. No entanto, em anos recentes, outras fontes têm ocupado espaço mais relevante na matriz de geração elétrica da Região, sendo promissoras as perspectivas para um paulatino aumento da participação da fonte eólica. Com efeito, além das fontes térmicas, utilizadas com maior intensidade apenas quando ocorre escassez pluviométrica e diminuição expressiva do nível d’água dos reservatórios, cada vez mais a fonte eólica ganha espaço na matriz de geração elétrica do Nordeste, já tendo, inclusive, elevado a sua participação de 0,6% em 2009 para 7,8% em 2014 (Gráfico 1).

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50 Cabe destacar que estão localizadas na Região nordestina as “jazidas” de vento que apresentam as melhores condições de aproveitamento para fins de geração de energia elétrica (Figura 1). Por esta razão, a maioria dos projetos que participaram dos leilões de energia da ANEEL está situada nessa Região. Em função de sua competitividade na geração eólica, o Nordeste é candidata natural a receber vultosos investimentos previstos para os próximos anos nessa fonte energética.

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52 O elevado potencial eólico do Nordeste, associado à competitividade dessa fonte energética nos leilões de compra e venda de energia elétrica, atraiu fabricantes de componentes de aerogeradores para a Região, já tendo sido instaladas diversas fábricas, em vários estados nordestinos

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54 5. CONSIDERAÇÕES FINAIS O potencial e a competitividade do Brasil e, de modo particular, do Nordeste nas fontes de energia solar e eólica credenciam o País e a Região a criar tecnologia própria para o aproveitamento dessas alternativas energéticas e, dessa forma, não ficar permanentemente dependente de tecnologias estrangeiras.

55 No entanto, para que isso se torne realidade, são necessários investimentos em recursos humanos, laboratoriais e a criação de mecanismos financeiros que estimulem os pesquisadores da Região materializar boas ideias nessa e em outras áreas com elevado potencial de crescimento.