Uma gigafábrica de baterias

Esta é o tipo de ação radical de que precisamos para uma economia de baixo carbono!

Há alguns dias, a Tesla - fabricante de carros elétricos fundada pelo visionário empreendedor sul africano Elon Musk – anunciou a implementação da maior fábrica de baterias do mundo a ser construída nos EUA e que deve entrar em operação em 2017.

Não é à toa que ela foi batizada de Gigafábrica (Gigafactory): quando estiver operando a plena capacidade em 2020, anualmente produzirá baterias com capacidade de armazenamento de 50 mil MW. Isto é, mais do que a capacidade atual de todas as fábricas de bateria do mundo somadas (34 mil MW/h).

Para ilustrar bem o significado prático de toda esta capacidade, basta imaginar que as baterias produzidas pela gigafábrica, em um ano, poderiam armazenar toda energia necessária para atender a demanda média de energia elétrica no Brasil inteiro, por quase uma hora, ou armazenar a energia gerada por todas as usinas eólicas em um dia.

A Gigafábrica será autossuficiente em energia a partir de um parque eólico e outrosolar anexos, que serão construídos ao lado da fábrica.
A estimativa dos empreendedores é baixar em, pelo menos, 30% o custo das baterias para veículos e todo o tipo de equipamentos como computadores.

Os sinais que esta iniciativa aponta são, no entanto, mais profundos. Ela representa uma aposta de US$ 5 bilhões (investimento estimado) na eletrificação do mundo e na real possibilidade de transformar o armazenamento de energia em um sistema distribuído na nuvem, similar ao que já acontece com processamento e armazenamento de dados.

A Tesla estima que produzirá mais de 500 mil carros elétricos por ano, até 2020 (em 2013 foram 30 mil, contra 2 mil dois anos antes). A bateria dos automóveis (de qualquer equipamento eletrônico) poderá conversar com a rede e ser utilizada para armazenar e despachar energia de acordo com a demanda do sistema elétrico integrado(smartgrid). Em larga escala, este sistema inteligente permitirá muito mais flexibilidade e estabilidade para fontes renováveis, mas intermitentes de energia como a solar e a eólica. O limitante para um sistema assim funcionar era a disponibilidade de grandes quantidades de bateria. Em pouco tempo, já não será mais.

É este tipo de movimento desruptivo, de larga escala e grande impacto que é necessário para produzirmos as mudanças urgentes rumo à economia de baixas emissões de gases de efeito estufa (GEE).

E atenção! Elon Musk, o empreendedor por trás da Gigafábrica é um visionário, mas não é um aventureiro. Entre os empreendimentos que colocou de pé, além da Tesla, estão o PayPall (maior sistema de pagamentos pela internet), a Space X (que, com menos de 10 anos de vida, já é a única empresa privada a suprir a estação espacial internacional) e a SolarCity (maior empresa de energia solar fotovoltaica nos EUA).

Veja documento divulgado pela Tesla para saber mais detalhes da Gigafábrica.

Publicado em Blog do Clima / Planeta Sustentável em 10-03-2014

À espera de novo acordo climático global, legislações nacionais avançam

Na última semana de fevereiro, durante a Conferência Global de Legislação sobre Clima realizada em Washington (EUA), foi lançado o mais abrangente estudo sobre legislações relacionadas com mudanças climáticas, envolvendo 66 países que, juntos, representam mais de 88% das emissões globais de gases de efeito estufa (GEE).

Esta é a quarta edição do estudo produzido pelo Globe* (organização global de parlamentares) em parceria com a London School of Economics*. Foram revisadas quase 500 legislações. Dos 66 países estudados, 62 possuem legislações que dão claro embasamento para políticas de mudanças do clima.

Em 61 países, já existe legislação doméstica para promover fontes de energia limpaou eficiência energética, e 52 países dispõem de legislação e políticas para aumentar a resiliência aos impactos causados pelas alterações do clima.

Entre as várias informações e análises apresentadas no extenso estudo, há uma classificação simples (verde, amarelo, vermelho) da evolução da legislação sobre clima em 2013, período que, no caso brasileiro, indica como avanço positivo a aprovação donovo código florestal, o que é, no mínimo, questionável.

Outro ponto interessante é a análise da cobertura da legislação sobre diversos aspectos e setores, que chama a atenção para o fato de que, em 27 países, já existe legislação que trata da precificação do carbono, incluindo países desenvolvidos, emergentes e em desenvolvimento. Entre os BRICS, apenas o Brasil não possui legislação associada a essa precificação.

O mapa interativo mostra países incluídos no estudo de legislações sobre mudanças climáticas

Publicado em Blog do Clima / Planeta Sustentável - 06-03-2014 

Uma Itaipu por ano

A Itaipu Binacional, com suporte e financiamento do BNDES, anunciou que planeja construir uma fábrica de painéis solares que poderia produzir anualmente, a partir de 2017, cerca de 640 MW em painéis solares, o que permitiria, nas palavras de um diretor da empresa, “gerar uma Itaipu em 20 anos e, aí sim, poderemos dizer que o Brasil faz parte da geopolítica solar fotovoltaica mundial".

Anúncio digno de aplauso. Porém, o nível de ambição em relação à energia solar expresso nos planos da estatal acabam servindo para sublinhar o descompasso do Brasil em relação à revolução energética em curso no planeta.

Somente em 2013 a China aumentou a sua capacidade instalada de energia solar fotovoltaica em 12 mil MW, ou o equivalente a quase a capacidade da usina hidrelétrica de Itaipu, a maior do mundo. Mais da metade desta capacidade foi instalada em geração distribuída (telhado das casas e construções).

Para se ter uma ideia, isso é quase o dobro de toda a potência instalada no Brasil em 2013, incluindo todas as fontes (termoelétricas, hidrelétrica e eólicas). Ou seja, o que o Brasil pretende fazer entre 2017 e 2037 a China faz atualmente em um ano.

Em 2013 a China aumentou em 100 mil MW a capacidade de geração de energia elétrica no país. Ainda que as termoelétricas a carvão (39%) sejam a principal fonte do aumento de capacidade, quase 60% vieram de fontes renováveis, com destaque para hidroelétricas, eólicas e solar. Estas duas últimas sequer faziam parte do sistema elétrico chinês no início da década passada. 

A China tanto é causa como efeito do processo em curso no mundo. Até o ano 2000, a capacidade global instalada de energia elétrica de fonte solar e eólica combinadas chegava a 18.400 MW (1.400 solar e 17.000 eólico). Em 2005 saltou para 64.400 MW e em 2013 os números preliminares apontam quase 450 mil MW instalados em todo o mundo. Em 13 anos o potencial instalado de geração eólica multiplicou por 25, e solar fotovoltaica multiplicou por 100. Em 2013, em média, a cada dez dias se adicionou a capacidade solar fotovoltaica acumulada globalmente até o ano 2000.

No Brasil o primeiro leilão para energia eólica aconteceu só no fim de 2009 e em 2012 já era uma das mais competitivas fontes de energia. A energia solar fotovoltaica não é sequer considerada no Plano Decenal de Energia. É um contrassenso para um país que sofre picos de demanda energética justamente por excesso de sol.

Em metáfora carnavalesca, já tem gente na Apoteose enquanto o Brasil ainda decide a fantasia na concentração.

Publicado em O Globo em 26-02-2014

Antecipando pontos de ruptura e mudanças abruptas

Durante incêndio em um edifício, ao mesmo tempo em que tentam apagar as chamas, resgatar as pessoas e proteger as edificações vizinhas, os bombeiros ficam atentos para qualquer sinal que possa indicar colapso da estrutura, que leve ao desabamento. Pode ser um som, fumaça ou uma movimentação na estrutura. É muito difícil acertar se e quando a construção vai colapsar, mas é possível se distanciar e se proteger dessa situação com antecipação à medida que se fica atento e se percebe os sinais.

O mesmo tipo de dilema vive a defesa civil quando tem de tomar decisões com base no risco de desabamento de uma encosta ou do rompimento de uma barragem, em meio a tempestades.

As mudanças climáticas elevam este dilema à escala global, com impactos em múltiplos locais e potencialmente com efeitos multiplicadores. A subida do nível dos oceanos pode levar ao rompimento de diques de contenção em regiões baixas. Até o rompimento, a situação está sob controle, mas pode se modificar radicalmente em poucos minutos. A mudança de temperatura pode provocar o abortamento de florações inteiras, de plantios de frutas, inviabilizando sua produção ou ainda romper o controle natural da população de insetos que se tornam pragas como no caso do pine bettle nas florestas temperadas (leia O besouro comeu a floresta).

O problema central é que, diferente do combate ao incêndio – onde o histórico de eventos permite compor um bom cardápio de indicadores empíricos sobre o risco de ruptura -, no caso das mudanças climáticas, ainda estamos começando a entender seus impactos e as relações de causa e efeito.

É preciso correr contra o tempo. O entendimento e antecipação na detecção de potenciais impactos abruptos das mudanças climáticas é um dos grandes desafios da ciência do clima e este será um dos temas fundamentais da 2ª. parte do Relatório do IPCC (AR5 – Parte 2 – Impactos, Adaptação e Vulnerabilidade), que será divulgado na última semana de março.

A Academia Nacional de Ciências dos Estados Unidos publicou, em dezembro de 2013, uma revisão do estado da arte do conhecimento sobre o potencial de impactos abruptos das mudanças climáticas nos oceanos, na atmosfera, nos ecossistemas e nos polos,  identificando as principais demandas de pesquisa e monitoramento.

Tal relatório indica que os seres humanos e os animais verão as condições climáticas –às quais se adaptaram ao longo do tempo – se alterar rapidamente e precisarão também se mover ou se adaptar às novas condições, em geral mais inóspitas.

O mapa abaixo, baseado em um dos cenários do IPCC, mostra a velocidade em que as condições climáticas se distanciariam daquela originalmente tida como normal no final do século. A velocidade em Km/ano indica a distância que deveria ser percorrida a cada ano para encontrar as condições climáticas anteriores.

O referido relatório sugere, ainda, que sejam estabelecidos sistemas de alerta para antecipar os sinais de possível ruptura de forma a reduzir os seus impactos e os custos associados.

A 2ª parte do relatório do IPCC trará a mais extensa revisão sobre os impactos das mudanças climáticas, as nossas vulnerabilidades e as necessidades de adaptação. Atentar para suas recomendações será fundamental para preparar o planeta e minimizar os impactos que vêm por aí.

Big brother das florestas

 

Entrou no ar ontem o portal Global Forest Watch, que reúne informações sobre acobertura florestal global, organizado pelo World Resourses Institute (WRI) em parceria com líderes governamentais, empresariais e da sociedade civil como o Pnuma, o Google Earth, a Universidade de Maryland e o Imazon (Instituto do Homem e Meio Ambiente da Amazônia), organização brasileira com sede no Pará que monitora o desmatamento nessa região.

Com ele, qualquer pessoa do planeta tem acesso à base de dados sobre perda e ganho de cobertura florestal desde 2000 a 2013, com atualizações mensais. Usando a plataforma de análise de imagens de satélite, dados espaciais e mapas desenvolvida pelo Google em parceria com diversas instituições de pesquisa – que já divulgamos aqui no Blog do Clima –, o portal oferece a possibilidade de análises sobre todos os cantos da Terra, incluindo cálculo estimativo de desmatamento ou de reflorestamento. O usuário pode indicar a área sobre a qual tem interesse e gerar informações. O calculo é feito em segundos.

Os dados disponíveis no site ainda podem ser baixados gratuitamente e utilizados em pesquisas e outras iniciativas. No futuro, o sistema permitirá a inserção de outras camadas de informação que permitirão a criação de novos mapas.

Um dos mais importantes usos deste tipo de ferramenta é a possibilidade de acompanhar, em escala global, a evolução das mudanças de uso da terra e a estimativa das emissões de gases de efeito estufa (GEE) derivadas dessas mudanças.

Publicado em Planeta Sustentável - 21-02-2014

Mudança Climática? Quanto, onde?

Mapas interativos mostram variação de temperatura e aumento do nível do mar em todo o planeta

Compilando informações da NASA, a equipe da revista New Scientific lançou mapa interativo que permite visualizar a variação da temperatura desde 1850, em qualquer localidade no planeta. É possível comparar diferentes períodos como, por exemplo, a média de temperatura de 1994 a 2013 com a média de 1950 a 1980.

Com base nele, observamos que a temperatura média tem subido em todo o planeta e mais intensamente no extremo do Hemisfério Norte.

No Brasil, o local com maior aumento de temperatura é o meio do sertão nordestino, entre os estados do Ceará e do Piauí. Enquanto a média global de aumento foi de 0,8ºC, nesta região chegou a quase 2ºC.

Com dados e método desenvolvido pelo Potsdam Institute for Climate Impact Research, da Alemanha, a New Scientific produziu outro mapa interessante, também interativo, que revela o aumento dos oceanos em todo planeta, até 2100, em dois cenários: otimista (menos aumento) e pessimista (maior aumento). No Brasil, o mar pode subir entre 40 e 80 cm nesse período.

Abaixo, compare a diferença no nível dos oceanos em 2100, no “melhor” (mais claro) e no pior cenários:

Publicado em Planeta Sustentável em 17/02/2014

Não tem chuva, vamos de sol!

O Brasil voltou a conviver com o risco de apagões. Entre os diversos fatores que poderiam explicar o aumento de risco três são claros:

- (i) a baixa precipitação no período em que se espera mais chuva tem levado a rápida redução do volume de água nos reservatórios, especialmente na região centro-oeste, sudeste e nordeste;
- (ii) para compensar a baixa nos reservatórios, o sistema de termoelétricas de reserva está acionado em capacidade total e grande volume de energia e precisa ser transmitido a longas distâncias, especialmente da região Norte para as regiões sudeste e centro-oeste, provocando estresse dos limites de segurança de operação do sistema de transmissão;
- (iii) os recordes de calor têm provocado sucessivos picos recordes de demanda de energia para acionamento de sistema de refrigeração.

No curto prazo, não há solução fácil. São fundamentais medidas como a contenção da demanda (ex. regramento de uso, contenção de desperdícios, racionamento) e o aumento da capacidade de suporte do sistema de transmissão.

No lado da oferta, todas as termoelétricas do sistema de reserva foram colocadas em operação 24h por dia, gerando, em janeiro, cerca de 11 mil MWh médio, o que resultou em enorme aumento de custos da energia (ultrapassa R$ 1 mil por MWh). Projeções oficiais conservadoras apontam para a necessidade de repasse de, pelo menos, R$ 10 bilhões na conta do desenvolvimento energético, apenas em 2014.

Outra consequência é o aumento das emissões de gases de efeito estufa (GEE) do setor elétrico. As emissões da energia gerada e distribuída por meio do SIN – Sistema Integrado Nacional saltaram de 10,7 milhões de tCO2 em 2009 para 51 milhões tCO2 em 2013, ou seja, cresceram mais de quase 500%.

Uma das caraterísticas mais marcantes dos picos de demanda de energia neste verão é o seu deslocamento para o meio da tarde. Se antes os picos de energia se concentravam entre 17h e 22h (é o chamado horário de ponta na terminologia do Operador Nacional do Sistema Elétrico), agora os recordes de demanda ocorrem entre 14h e 16h, auge do calor. A única região que continua com recorde de pico no período noturno é a região norte, justamente a que mais exporta energia para as regiões sudeste, centro-oeste e nordeste.

Fonte: Operador Nacional do Sistema

Este deslocamento pode ser visto como uma oportunidade para implantação maciça de geração de energia solar fotovoltaica distribuída. O pico da demanda coincide com o pico de insolação nas regiões demandantes de energia, em especial no horário de verão. Segundo estudo publicado em 2012 pela própria EPE, um m2 de painel solar instalado no Brasil pode gerar de 1260Wh a 1420Wh de energia, quase 30% a mais do que o mesmo painel na Alemanha, maior produtor de energia solar europeu.

A instalação de painéis solares em grande escala é uma estratégia que pode atacar vários problemas ao mesmo tempo e preparar o Brasil para os próximos verões. A instalação de sistemas solares distribuídos é rápida (alguns meses) e não exige sistemas de transmissão, pelo contrário: reduzem a demanda de energia no sistema integrado a medida que a geração acontece localmente. Além disso, reduzem drasticamente a emissão de gases de efeito estufa – estes, aliás, agravadores dos problemas climáticos como prolongamento dos períodos de estiagem.

Como são geradores de energia individual, esses painéis podem ser montados com sistemas de financiamento direto ao consumidor residencial ou comercial, reduzindo verdadeiramente o custo de energia. O estudo da EPE mostra que, levando em conta os valores de 2011, mesmo com todos os custos indiretos (praticamente não existe incentivos tributários), o custo da energia solar (cerca de R$ 500 a 600/MWh) era competitivo em relação ao preço da energia para o consumidor final praticado por 28 de 63 concessionárias em todo Brasil. Atualmente o custo da energia solar é mais baixo: caiu para R$ 300 a 400/MWh.

O custo da energia solar distribuída é menos da metade do custo das termoelétricas de emergência, agora acionadas. Ou seja, cada mil MWh de energia termoelétrica substituída por solar pode significar economia de cerca de R$ 500 mil.

O preço de instalação para o consumidor final é de R$ 6 mil/KW de potencial de geração (sem incentivos, o custo do sistema está em torno de R$ 4,5 mil/KW aqui no Brasil). Para uma geração de 1 mil MW, nas horas de sol, seria necessário investimento de R$ 6 bilhões (metade do que está indo pelo ralo em um ano para cobrir a conta das termoelétricas). Assumindo uma operação média de 8 horas/dia e 40% de aproveitamento, seriam 3,2 mil MWh a menos demandados do sistema integrado e de termoelétricas, possibilitando economia de R$ 2 milhões/dia ou R$ 600 milhões/ano, com menos demanda sobre o sistema de transmissão, o que contribui para evitar sobrecarga, com menos emissões.

Fonte: Germany Eletricity Generation/Wikipédia 

Pode parecer muito ambicioso, mas é uma proposta até tímida quando se compara ao que vem sendo feito, por exemplo, na Alemanha onde a capacidade instalada alcançou, ao final de 2013, impressionantes 36 mil MW. Apenas em 2012 foram instalados mais de 7 mil MW de potencial de energia solar em sistemas fotovoltaicos distribuídos. Embora constituam apenas 3% da geração anual do país, a energia solar cumpre papel fundamental nos momentos de pico de demanda do verão europeu, chegando nestes momentos a gerar até 40% da demanda como mostra o gráfico abaixo.

Além dos telhados das casas, existem inúmeras possiblidades de espaço ocioso para instalação dos painéis solares como coberturas de postos de gasolinas, galpões de fábricas, armazéns, granjas (que estão viradas para a face norte!), estacionamentos (neste caso, os painéis ainda podem prover sombra para veículos), entre outros.

Com os incentivos corretos, o Brasil pode entrar de cabeça na revolução solar e transformar a ameaça em oportunidade, que nos permita economizar água, reduzir emissões das termoelétricas e trazer segurança e economia energética para o país, em especial para o usuário domestico e comercial.

Publicado em Blog do Clima / Planeta Sustentável - 12-02-2014