O PROBLEMA ENERGÉTICO

 

Abril de 2001

 

 

ÍNDICE

 

Introdução

 

Produção de energia eléctrica

 

Energia fotovoltaica

 

Energia hidroeléctrica

Energia maremotriz

Energia das ondas

 

Energia eólica

 

Energia termoeléctrica

Centrais 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 extracção de petróleo

origem da Revolução Industrial, primeiro em Inglaterra e depois nos outros países. Com o desenvolvimento dos estudos sobre a electricidade aprendeu-se a produzir energia eléctrica e mais tarde a transformá-la em energia mecânica (motores), em química (electrólise), 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 facto de que os combustíveis fósseis, primeiro o carvão e depois o petróleo, tinham reservas limitadas. De facto, 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 eléctrica 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 eléctrica

 

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 (centrais hidroeléctricas), da energia química (centrais termoeléctricas) e da energia radiante (centrais fotovoltaicas).

 

 

Energia fotovoltaica

 

Central eléctrica fotovoltaica

As centrais fotovoltaicas transformam energia radiante recebida do Sol directamente em energia eléctrica. 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 electromagnética 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 hidroeléctrica

 

As centrais hidroeléctricas são um excelente processo de produzir energia eléctrica 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 hidroeléctrica

Em primeiro plano saída das linhas de alta tensão

 


Central hidroeléctrica

Interior : Sala dos alternadores

                                                               

 

 

Energia maremotriz

 

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

 

 

Energia das ondas

 

Uma outra solução hidroeléctrica é a que aproveita a energia das ondas. Foi inaugurada em Outubro de 2000 a central 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 eléctrica

No campo das transformações de energia mecânica em eléctrica 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 termoeléctrica

 

As centrais termoeléctricas transformam a energia do vapor ou gás sob pressão em energia eléctrica.

 

Centrais clássicas

 

Nas centrais clássicas são usados os combustíveis fósseis e nas nucleares usam-se combustíveis radioactivos. Estes tipos de centrais são actualmente os que maior quantidade de energia produzem, pelo facto 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 centrais termoeléctricas residem principalmente na obtenção das matérias-primas, normalmente não renováveis, e no facto de serem poluentes. No caso da energia nuclear acresce ainda o problema da eliminação dos resíduos radioactivos, muito perigosos durante largos períodos de tempo.

 

 

 

Energia geotérmica

 

Uma excepção nas centrais termoeléctrica clássicas, que utiliza energia renovável e gratuita, é o caso das centrais 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 centrais clássicas com algumas adaptações 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 forma controlada 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 facto 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 facto de que a energia nuclear actualmente 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 hidrogénio). Há decénios que vem sendo estudada a utilização desta forma de produção de energia eléctrica, 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 hidrogénio, 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 centrais nucleares por cisão. Há vários programas de pesquisas projectados para os próximos decénios nos EUA e na Europa, pelo menos para 2010 e 2020. Pensa-se que estas centrais 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, actualmente difícil, no tempo de cerca de 8 anos para a construção, nos perigos dos detritos radioactivos resultantes da sua laboração (problema que continua sem solução satisfatória), nas despesas inerentes à sua desmontagem após o termo 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 centrais 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 centrais em França e na Finlândia. A Finlândia possui já 4 centrais 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 aspecto.

 

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 reactores 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 objectivo 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 centrais consideradas com boa tecnologia e em plena laboração. A sua substituição por outras fontes irá decerto provocar alterações nos preços da energia que se reflectirão 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 adaptar 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 reacção 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 eléctrica.

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 electricidade 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 características dos veículos nestes domínios, visando optimizar a combustão, reduzir a massa dos veículos e melhorar o seu funcionamento mecânico.

Veículo eléctrico

 

 

Substituição da energia eléctrica

 

No que refere à substituição da energia eléctrica 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 eléctrica é preterida por outras formas de energia, isso tem a ver normalmente com custos ou capacidades de armazenamento (caso dos carros eléctricos) e não com as vantagens normais de utilização. Se for possível tornar mais económica a sua produção, estou certo que a energia eléctrica 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 ; hidroeléctrica ; nuclear ; geotérmica ; solar ; biocarburantes)

 

unidade : quadriliões de BTU (British Thermal Units)

 

Estados Unidos da América

Rússia

China

Arábia Saudita

Canadá

Reino Unido

Irão

Índia

Noruega

Venezuela

72,32

39,68

37,41

20,39

17,29

11,49

9,60

9,33

9,28

8,84

 


 


Maiores consumidores de energia primária - 1996

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

 

unidade : quadriliões de BTU

 

Estados Unidos da América

China

Rússia

Japão

Alemanha

Canadá

Índia

Reino Unido

França

Itália

93,87

37,04

25,98

21,37

14,44

12,20

11,55

10,05

9,87

7,63

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


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Situação dos EUA

 

Produção de energia - Distribuição por formas de energia - 1997

 

Quadriliões de BTU

 

Produção total - 72,32

 

Combustíveis fósseis

 

58,75

 

carvão

23,17

 

gás natural (seco)

19,47

 

petróleo

13,57

 

gás natural (líquido)

2,54

Energia nuclear

 

6,69

Energias renováveis

 

6,93

 

hidroelélectrica

3,72

 

geotérmica

0,37

 

biocarburantes

2,72

 

solar

0,08

 

eólica

0,04

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


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Algumas reservas aproximadas de petróleo e gás natural - 1997

 

 

Petróleo

Gás natural

biliões de barris

triliões de pés cúbicos

Mundo

1000

5000

Brasil

6

6

EUA

22

166

Médio Oriente

650

1660

Ex URSS

100

1950

 

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Países mais dependentes da energia nuclear 1997

 

 

Percentagem da energia total produzida

Lituânia

81,5

França

78,2

Bélgica

60,1

Ucrânia

46,8

Suécia

46,2

Bulgária

45,4

República Eslovaca

44

Suíça

40,6

Eslovénia

39,9

Hungria

39,9

 

Resumo da potência nuclear - 1997

 

 

 

Nº reactores

 

Potência

MW

em construção

Energia produzida

Total

Potência

MW

 

TWh

Percentagem

da energia total

Mundo

437

351 795

36

26 813

2 276,49

 

Brasil

1

626

1

1 245

316

1,09

 

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Algumas estatísticas de 1985

 

Maiores produtores de petróleo do Mundo

 

Posição

País

Produção

Reservas

1000 barris diários

milhões de barris

URSS

11981

61

EUA

10577

35,4

Arábia Saudita

3211

168,9

19º

Brasil

563

1,7

 

Produção no Brasil - 1985

 

Petróleo : 31 751 556 m3

Gás natural : 969 349 m3

 

 

 

GWh

 

Energia eléctrica

 

181 017

(a)

 

hidroeléctrica

172 052

 

 

termoeléctrica

8 965

 

 

(a) não inclui a produção de Itaipu

 

Potência da central hidroeléctrica de Itaipu (a maior potência hidroeléctrica do Mundo) : 12600 W

 

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