Sol, vento e big data

As fontes de energia solar e eólica foram as que mais cresceram em potencial instalado de geração elétrica no planeta em 2013, e este acabou sendo o primeiro ano em que a capacidade instalada em 12 meses de fontes renováveis superou a das energias fósseis.

Mas a intermitência dessas fontes é um enorme desafio para sua expansão de forma ainda mais rápida e necessária. Como a incidência de sol e de ventos é inconstante e difícil de prever, os sistemas elétricos dos países e das empresas precisam contar com uma enorme capacidade de reserva para garantir a continuidade do fornecimento de energia. As principais fontes usadas para tal são as termelétricas e as hidrelétricas. Em ambos os casos, a manobra de regular o despacho de energia não pode ser feita de forma abrupta e instantânea.

No caso das termelétricas, isso significa mantê-las ligadas para poder, em caso de necessidade, responder rapidamente, gerando a energia suficiente para lidar com as variações de oferta nos sistemas eólico e solar.

Quando a parcela de energia eólica e solar é relativamente pequena, até 10% da energia gerada, este não é um grande problema, uma vez que as termelétricas e hidrelétricas estariam ligadas de qualquer maneira para atender a maior parte da demanda. Mas, quando este percentual sobe para 15% a 20% ou mais, manter as termelétricas ligadas para uma eventualidade passa a ser um fator de ineficiência significativo.

Para enfrentar este problema, engenheiros e climatologistas buscam constantemente formas de melhor prever as variações de radiação solar e vento para diminuir a incerteza da geração. Nos EUA, engenheiros de uma companhia elétrica e pesquisadores do Centro Nacional de Pesquisa Atmosférica (NCAR) passaram a coletar 24 horas por dia os dados reais de ventos que passam pelas milhares de unidades de aerogeradores da empresa e cruzam com as centenas de fontes de informações climáticas disponíveis no NCAR para gerar prognósticos de ventos sem precedentes, o que permite à empresa reduzir significativamente a necessidade de termelétricas ligadas como reserva.

A inciativa foi destacada recentemente pelo Massachusetts Institute of Technology (MIT) na lista anual que publica com as dez tecnologias mais disruptivas do ano. A atual capacidade de analisarmos um volume de dados colossal permite que os modelos sejam aprimorados ano a ano. Quanto mais cresce a instalação de energia eólica ou solar, mais cresce a precisão da previsão dos sistemas.

Este é mais um sinal de que a revolução das energias renováveis modernas veio para ficar.

Matriz Energética Global

Há mais de seis décadas, um dos gigantes da indústria energética, British Petroleum (BP), preparara relatório anual sobre o estado da produção, consumo e mercado de energia no planeta. No recém-lançado relatório de 2014, o destaque é a lenta desaceleração global da demanda energética, mais acentuada nos países em desenvolvimento.

Em 2013, a demanda de energia global aumentou cerca de 2%, pouco menos que a média dos últimos 10 anos. Na Europa, depois de dois anos em queda de 1% ao ano (2011 e 2012), em 2013 a demanda aumentou 1%. Por outro lado, nos países em desenvolvimento o crescimento da demanda vem desacelerando desde 2010, quando cresceu pouco mais de 7%, e em 2013 cresceu menos de 3%.

Entre 2000 e 2013, a demanda de energia cresceu 38% e foi acompanhada do crescimento do consumo das fontes fósseis na mesma proporção (3%), sendo o crescimento mais acentuado para o carvão (70%), em especial por causa da China, e menos acentuado para o petróleo (17%). As energias renováveis tiveram crescimento de 81% no mesmo período, com destaque para solar (+14.000%), eólica (+2.000%) ebiocombustíveis (622%).

A participação das energias renováveis subiu de 7% para 9,3%, mas a participação das fontes fósseis permaneceu estável em 86%, isso porque a oferta de energia nuclear caiu 4% e a proporção na matriz energética global caiu de 6,3 para 4,4%. Ou seja, na última década, as energias renováveis têm ocupado espaço da energia nuclear e ainda não têm sido capazes de reduzir o consumo das energias fósseis.

Fonte: compilado com dados do BP Energy Statistical Review 2014

Como consequência desta evolução, as emissões de gases de efeito estufa no setor de energia cresceram 38% entre 2000 e 2013, chegando a 35 GtCO2 ou mais de 65% das emissões globais. A partir de 2011, as emissões começaram a desacelerar, mas ainda crescem cerca de 2% ao ano.

A previsão da BP para 2035 e de aumento de 40% da demanda de energia e maior crescimento das fontes renováveis, embora aposte que as fontes fósseis ainda dominarão o mercado (afinal é uma companhia de petróleo.).

Um fenômeno importante acontece nos Estados Unidos que, apesar de terem reduzido o consumo de carvão (que vai sendo substituído por gás de xisto), vêm batendo recordes de aumento de produção de petróleo que passou a ser produto de exportação. Os EUA poderão se tornar exportadores líquidos de petróleo na próxima década.

Apesar de este ser um cenário cruel, com contínuo aumento do consumo absoluto de combustíveis fósseis, existe um universo em transformação. As energias renováveis já superaram as fontes fósseis na capacidade instalada anual em 2013 e a proporção de energia elétrica na matriz continua a crescer anualmente, aproximando-se de 20% (nos inicio dos anos 80 era 10%).

Como não podemos nos comprometer com mais emissões, pois teremos que fazer redução drástica antes da metade do século, precisamos trabalhar para aumentar rapidamente a participação da energia elétrica na matriz global e continuar aumentando a participação das fontes renováveis. Esta inclusive é a aposta dos principais cenários de baixo carbono descritos no V Relatório do IPCC.

Publicado em Blog do Clima / Planeta Sustentável em 24.06.2014

Vai sobrar petróleo - parte II

Na semana passada, sugeri em minha coluna no jornal O Globo que, nas próximas décadas, a demanda vai cair e vai sobrar petróleo e que, portanto, o imenso investimento que o Brasil faz nesta fonte de energia, no momento, poderia se tornar um mico.

Recebi vários e-mails comentando o artigo com perguntas e solicitações de mais elementos para sustentar minha “previsão”. Em geral, os leitores acharam que fui otimista demais, quase fazendo uma aposta.

Não sou futurólogo, mas apenas observo as evidências de transformação em curso. O mundo está se eletrificando porque é a forma mais eficiente de gerar, transportar, distribuir e consumir energia. De 1973 a 2011, a proporção da energia elétrica na matriz energética global dobrou, passando de 9% para 18% do uso de energia no planeta. No mesmo período de 30 anos, a participação do petróleo da geração de energia elétrica caiu de 24% para 4,5% e cresceu a participação das energias renováveis, do carvão e do gás. O uso do petróleo na geração de energia elétrica está se tornando marginal.

O principal uso do petróleo é no transporte, seguido do uso industrial e, por fim, sua utilização em prédios e construções (residenciais ou comerciais). Quase 60% do petróleo produzido no mundo é consumido pelo setor de transportes. Esse setor passa por transformações importantes nos padrões de eficiência, que já começam a surtir efeito no consumo de combustível, inclusive no país do automóvel – os EUA. Lá, o consumo de combustíveis para automóveis vem caindo desde 2009. Por outro lado, esse consumo para transporte nas economias emergentes continua a crescer.

Mas a principal revolução em curso no setor de transporte são os carros elétricos. Nos últimos dois anos, os avanços na produção dos veículos elétricos se mostrou super desrruptiva, quebrando vários tabus. Os carros elétricos da última geração são melhores que os automóveis a gasolina/diesel/álcool, em praticamente todos os aspectos: segurança, desempenho , economia, conforto, espaço etc. Mesmo no quesito autonomia, os veículos elétricos já estão se aproximando dos veículos a combustão e, dentro de poucos anos, já os suplantarão. Da mesma forma que não faz sentido comprar um carro que não seja flex no Brasil (uma invenção com pouco mais de 10 anos), em 15-20 anos não fará sentido não comprar carros elétricos, que vão dominar o mercado de carros novos.

Este mesmo fenômeno vai chegar ao transporte rodoviário de carga e de passageiros. Deve demorar um pouco mais, mas é inexorável pois os custos serão significativamente menores que os meios atuais e esta será a opção óbvia para os sistemas públicos e privados de transporte.

No caso da indústria, segundo maior usuário energético do petróleo, está em curso uma enorme transformação por conta do gás de xisto, que apresenta custos extremamente competitivos. As emissões de gases de efeito estufa (GEE) nos EUA estão caindo justamente por conta da substituição de petróleo e carvão por gás. A produção de gás de xisto avança também na Europa e no Canadá e começa a ser considerada em outras partes do mundo.

Resta a indústria petroquímica, especialmente de fertilizantes, plásticos e matérias-primas para indústria química. Este é o campo onde a revolução ainda não chegou, embora dezenas de bem sucedidas experiências avancem, como os plásticos produzidos a partir de biomassa (cana de açúcar) ou as biorefinarias.

No comércio e nas residências (terceiro principal uso do petróleo como energético), o mais importante fator de transformação é a penetração da energia solar que avança de forma galopante num ritmo sequer imaginado há 10 anos. Com a contínua queda de preços dos painéis fotovoltaicos e a chegada de novas tecnologias como os vidros semitransparentes fotovoltaicos – previstos para serem lançados comercialmente em larga escala dentro nos próximos anos -, a bola de neve vai se tornar uma avalanche.

Existem vários outros sinais, mas talvez um dos mais interessantes seja a enormidade de investimentos em curso no Oriente Médio em energia solar e eólica, bem como sistemas de armazenamento e gestão da distribuição de energias renováveis. Eles já visualizaram que o futuro está no domínio destas fontes.

E, assim, volto ao ponto levantado no primeiro artigo: por razões ambientais, sociais, tecnológicas e econômicas, a demanda por petróleo será reduzida e isso tem consequências importantes para o debate das prioridades de investimento no desenvolvimento do Brasil. Investir quase 1 trilhão de dólares na indústria do petróleo, e ainda a milhares de metros de profundidade no oceano, pode sim se transformar num tremendo mico.

Publicado em Planeta Sustentável - 04/02/2014