Energias Renováveis


Energias renováveis

Actualmente, cerca de 95% da energia utilizada é proveniente de carvões minerais, petróleo e gás natural, isto é, de fontes de energia não renováveis. Torna-se cada vez mais claro que a produção de carvão, petróleo e gás natural não pode continuar indefinidamente, pelo que a necessidade de encontrar energias alternativas e renováveis é cada vez maior. Das alternativas possíveis, as mais estudadas são a energia solar, a eólica, a hidroeléctrica, a geotérmica e a das marés.

O termo energia solar refere-se geralmente à utilização directa dos raios solares na produção de energia. Os sistemas mais elaborados para utilizar este tipo de energia implicam a utilização de um colector solar. Estes colectores são normalmente painéis grandes, negros, recobertos por vidro ou outra superfície transparente. O calor captado no sistema pode ser transferido pela circulação de ar ou de um fluído líquido, que circula em tubos no painel. Os colectores solares são utilizados para aquecimento do ambiente interior e da água, para consumo doméstico ou comercial.

Este sistema é aplicável em zonas com grandes períodos de sol. Tem a vantagem de a energia solar ser gratuita mas o inconveniente de os colectores solares ainda constituírem um investimento elevado. Em Israel, por exemplo, cerca de 20% das casas são equipadas com algum tipo de dispositivo solar. A utilização crescente desta energia pode vir a verificar-se à medida que o preço dos combustíveis for subindo.

Outro tipo de colector solar utiliza células que captam a energia solar e a transformam directamente em electricidade. Actualmente é só utilizada em calculadoras e veículos espaciais. O futuro desta tecnologia é incerto, pois, além de ser relativamente ineficiente, as células são muito caras e são facilmente deterioradas.

A energia eólica já é utilizada há muitas centenas de anos como a forma de energia mais barata e também menos poluente. Era utilizada para extrair água dos poços e para produzir electricidade. Contudo, a abundância de petróleo que surgiu no fim da Segunda Guerra Mundial fez regredir muitíssimo esta utilização. A energia do vento faz girar turbinas, que por sua vez geram electricidade. O futuro da energia eólica é promissor, mas não é isento de dificuldades. Há muitos problemas técnicos para resolver na construção das turbinas.

As populações têm utilizado as quedas de água como uma fonte de energia já há muitos anos. A energia gerada pela queda de água é utilizada para movimentar turbinas e produzir electricidade. A energia hidroélectrica é uma energia renovável, mas as barragens construídas para a sua produção têm um tempo de duração limitado. Todos os rios transportam sedimentos que podem assorear o lago da barragem. Calcula-se que este processo demore entre 50 a 300 anos. Um exemplo de assoreamento é a barragem de Assuão, no Egipto, construída em 1960 e que se prevê que em 2005 tenha metade do reservatório preenchido por sedimentos transportados pelo Rio Nilo. A determinação de locais capazes é um factor limitante para o desenvolvimento em larga escala da produção de energia hidroeléctrica.

As primeiras termas da civilização romana são certamente o testemunho mais antigo da utilização da energia geotérmica, isto é, a energia contida sob a forma de calor natural no interior da Terra. Não sendo possível utilizar directamente a fonte de calor (geralmente uma câmara magmática), tem-se procurado aproveitar o calor que se liberta até à superfície sob a forma de vapor. Pode também ser aproveitado o calor absorvido pelas águas subterrâneas, de circulação resultante da água da chuva, que se infiltram e ficam em contacto com rochas a altas temperaturas.

A energia geotérmica tem sido utilizada para produzir electricidade e directamente no aquecimento, como acontece na cidade islandesa de Reiquiavique e em certos locais do Japão, da Rússia, da Nova Zelândia, do México, etc. O primeiro país a utilizar energia geotérmica foi a Itália, em 1904, seguido pela Islândia em 1928.

O maior problema para a expansão deste tipo de energia é que são limitadas as zonas onde as águas subterrâneas e as rochas a elevadas temperaturas ou os magmas se encontram em conjunto. Alguns peritos admitem que futuramente a energia geotérmica poderá satisfazer cerca de 20% das necessidades energéticas mundiais.

Com a prevista diminuição da produção de petróleo, tem sido dedicada grande atenção à energia que pode ser obtida aproveitando as marés oceânicas. A obtenção de energia das marés começa pela construção de um açude na entrada de uma baía ou de um estuário, numa costa onde a variação das marés seja significativa. As variações das marés implicam variações no nível da água. O forte vai-vém do fluxo da água pode ser utilizado para mover turbinas e geradores eléctricos. A estimativa potencial da energia das marés está calculada em 635 000 gigawatts, o equivalente a mais de um milhar de milhões de barris de petróleo.

 

Biomassa

A fileira da biomassa deve ser encarada como uma área estratégica de interesse nacional que merece um planeamento global integrado, de forma a garantir o seu devido escoamento, incluindo os usos para fins energéticos, numa posição de são equilíbrio entre a oferta e a procura deste tipo de resíduos.

No que respeita à classificação do recurso, adoptou-se a definição de Biomassa constante da Directiva 2001/77/EC de 27 de Setembro de 2001, isto é: “a fracção biodegradável de produtos e resíduos da agricultura (incluindo substâncias vegetais e animais), da floresta e das indústrias conexas, bem como a fracção biodegradável dos resíduos industriais e urbanos”.

Convirá desde já estabelecer uma distinção entre a biomassa proveniente da agricultura, da pecuária, do sector urbano e da floresta em Portugal, face às diferentes estratégias – ou à sua inexistência actual – no que concerne à sua consideração como combustíveis endógenos e alternativos, capazes de minorar o efeito de estufa e, simultaneamente, diminuir a aquisição ao exterior dos combustíveis fósseis utilizados. Note-se aqui a importância da biomassa florestal, em que 38% da área do território nacional é coberto pela floresta, levando à disponibilidade de materiais ligno-celulósicos directamente da sua gestão e, ainda, os resíduos e desperdícios obtidos do sector de transformação da madeira que não possam ser sujeitos a outro tipo de valorização.

 

Biogás

O biogás é um gás combustível, constituído em média por 60% de metano e 40 % de CO2, que é obtido pela degradação biológica anaeróbica dos resíduos orgânicos. Em Portugal, uma questão que naturalmente se põe em relação ao biogás é a avaliação da sua potencial importância no contexto das energias renováveis. Actualmente, a geração de biogás provém exclusivamente da degradação dos resíduos da nossa civilização. Há outros dois factores suplementares que ditam a importância do aproveitamento do biogás: a redução da energia consumida no tratamento dos resíduos e, além disso, a queima do metano que faz com que não ocorra o seu lançamento na atmosfera onde é fortemente nocivo em termos de efeito de estufa. As áreas potenciais principais de produção de biogás são as do Sector agro-pecuário, da Indústria agro-alimentar, das ETAR’s municipais e dos Resíduos Sólidos Urbanos (RSU).

 

Mini-Hídrica

Em 1988, a publicação do Decreto-Lei n.º 189/88, de 27 de Maio, e Portarias Regulamentares n.º 445/88, de 8 de Julho, e n.º 958/89, de 28 de Outubro, abriu a actividade de produção independente de energia eléctrica a pessoas singulares ou colectivas de direito público ou privado, desde que o estabelecimento industrial de produção de energia não ultrapasse a potência aparente instalada de 10 MVA.

O referido Decreto-Lei sofreu posteriores alterações através do Decreto-Lei n.º 313/95, de 24 de Novembro, e Decreto Lei n.º 168/99, de 18 de Maio.

No âmbito da Directiva 2001/77/CE, os Estados-Membros comprometem-se a atingir objectivos nacionais no que concerne à parcela de consumo de electricidade que será garantida por fontes renováveis em 2010. Para Portugal, o objectivo fixado é de 39%. Nestas fontes está também incluída a grande hidroelectricidade. Admitiu-se que a contribuição de pequenas centrais hidroeléctricas, que hoje é de cerca de 800 GWh/ano, subirá em 2010 para 1600 GWh/ano.

Eólica

Um dos sectores onde as energias renováveis podem desempenhar um papel mais importante no controlo dos problemas ambientais associados à utilização das fontes energéticas, designadamente o efeito de estufa, é o da geração de electricidade. A incorporação de fontes renováveis, reduzindo o peso das centrais térmicas no sistema produtor eléctrico, é uma medida de grande importância na prossecução do objectivo de reduzir as emissões gasosas, visando o cumprimento do estabelecido em Quioto.

Através dos grandes aproveitamentos hídricos, as energias renováveis, constituem já uma parcela significativa dos recursos utilizados na geração de electricidade em Portugal. Apesar disso, o aumento dos consumos e os problemas associados à utilização de outras fontes, apontam desde há muito para a necessidade de promover o reforço dessa contribuição.

Os problemas associados à construção dos grandes aproveitamentos hidroeléctricos, fazem com que não se possa esperar desse lado uma evolução significativa. De entre as outras opções com viabilidade técnica e maturidade suficiente para poderem ser utilizadas em escala que ultrapasse a da demonstração da tecnologia, surgem a mini-hídrica e a eólica.

A Directiva Comunitária para a promoção da electricidade gerada a partir de fontes renováveis de energia transformou em objectivos concretos algumas das ideias que vinham desde há muito sendo debatidas, estabelecendo metas concretas para os Estados-Membros e diferenciando as contribuições esperadas das grandes hídricas e das outras fontes renováveis. Alguns dos problemas apontados à construção das grandes hídricas surgem também no caso das mini-hídricas pelo que, apesar de se esperar que também esse sector possa conhecer novos e interessantes desenvolvimentos, é da energia eólica que se espera o maior incremento da contribuição das fontes renováveis na convergência para os objectivos da Directiva.

 

Solar Fotovoltaico

Os sistemas fotovoltaicos produzem energia eléctrica com elevada fiabilidade, e a sua manutenção é baixa, limitando-se essencialmente ao sistema de acumulação de energia no caso dos sistemas autónomos. São também conhecidas as vantagens ambientais deste tipo de sistemas, que não emitem gases de efeito de estufa e não produzem ruído. As instalações de sistemas fotovoltaicos, tipicamente descentralizadas, poderão também contribuir para a criação de novos postos de trabalho, especialmente ao nível local (electricistas, instaladores, equipas de manutenção), pelo que o seu impacto social é relevante. O custo actual de instalação é da ordem dos 10 Euro (2000$00) por Wp para sistemas isolados da rede eléctrica e de cerca de 6 Euro (1200$00) por Wp para sistemas ligados à rede eléctrica, o que se traduz num custo do kWh produzido no tempo de vida do sistema (tipicamente 20-30 anos) de cerca de 4 a 6 vezes a tarifa praticada actualmente para a venda de electricidade em baixa tensão. As despesas de operação e manutenção são desprezáveis. Na Figura 1 mostra-se o custo do kWh fotovoltaico produzido em função do investimento inicial na instalação e da produção anual por kW de pico instalado, conjuntamente com os valores propostos pelo novo Programa E4 para as tarifas da energia fotovoltaica fornecida à rede.

 

Solar Térmico

As tecnologias de conversão da energia solar em energia térmica têm desenvolvimentos distintos em função das gamas de temperatura necessárias. Para as aplicações que requerem baixas temperaturas (até 90ºC), tipicamente para aquecimento de água, existe uma tecnologia bem desenvolvida e madura – colectores estacionários, planos ou do tipo CPC de baixa concentração. Também está bem desenvolvida a tecnologia associada aos depósitos de armazenamento de água quente e existem regras de arte bem precisas para o dimensionamento e instalação de sistemas solares destinados a estas aplicações. Desde os anos 70 que se desenvolveram os métodos necessários para a caracterização em laboratório dos equipamentos, não só quanto ao seu comportamento térmico, mas também nos aspectos relativos à verificação de requisitos mínimos de segurança e qualidade. Em 2000 foram aprovadas as Normas Europeias de requisitos e ensaio de sistemas solares térmicos e seus componentes que vão ser a base para a certificação destes produtos. Nas temperaturas médias (90ºC a 150ºC) podem considerar-se dois tipos distintos de aplicações:

• industriais;

• condicionamento de ar (aquecimento e arrefecimento) recorrendo a máquinas frigoríficas.

Os colectores solares utilizados nestas gamas de temperatura podem ainda ser colectores estacionários mas torna-se necessário que integrem mecanismos de redução de perdas térmicas como o vácuo e/ou a concentração (do tipo CPC, ainda inferior a 2). Temperaturas superiores têm interesse em aplicações industriais e até na produção de energia eléctrica por via térmica mas as tecnologias utilizadas estão actualmente em fase de desenvolvimento e/ou demonstração. Verificando-se que o mercado de colectores solares térmicos tem, em Portugal, uma dimensão muito inferior à de outros países, em alguns casos até com um recurso energético muito inferior ao nosso, coloca-se a questão de saber se existe em Portugal tecnologia ao nível dos outros países para dar uma boa resposta às solicitações e se existe um potencial de aplicação de colectores solares térmicos e qual é. Sendo a resposta às questões anteriores muito positiva, resta saber quais as barreiras que mesmo assim existem que limitam o desenvolvimento deste mercado e se estas barreiras podem ser reduzidas ou eliminadas através de acções concretas e quais as mais adequadas.

SITUAÇÃO ACTUAL

O trabalho realizado pelo Grupo Temático “Solar Térmico Activo” permitiu mostrar que o solar térmico activo, em particular o aquecimento de água com colectores solares, é uma forma de aproveitamento para a qual Portugal dispõe de um recurso energético de grande abundância - entre os maiores a nível europeu. Verifica-se também que Portugal dispõe de tecnologia, pelo menos ao mesmo nível do resto da Europa dos 15, existindo inclusivamente produtos inovadores no âmbito europeu. Verifica-se, no entanto, que o mercado actual é muito pequeno e que as empresas que trabalham no sector são de um modo geral pequenas empresas com capacidades financeiras limitadas. Sente-se ainda a necessidade de formação de pessoal especializado em quantidade para desenvolver o mercado. Foi feito um trabalho de levantamento do potencial de aplicação de sistemas solares térmicos activos em diferentes sectores: doméstico, indústria e serviços.

 

Geotermia

A geotermia é o conjunto das ciências e técnicas que estudam e exploram o calor terrestre. O aproveitamento deste calor pode ser realizado directamente, sempre que temperatura do fluído obtido seja inferior a um determinado limiar (entre 90 e 150ºC), para aquecimento ambiente, de águas, piscicultura ou mesmo em processos industriais ou na produção de energia eléctrica, quando a temperatura excede aquele limiar. A balneoterapia, com longa tradição em Portugal, permanece como a utilização mais conhecida desta forma de energia. Em Larderello, Itália, os primeiros ensaios para produção de energia eléctrica remontam a 1904. A utilização ideal da energia geotérmica é em cascata, a temperaturas progressivamente mais baixas, até cerca dos 20ºC. Este esquema de utilização está contido no Diagrama de Lindal, que o concebeu, em 1973, na sequência do primeiro choque petrolífero. Mais modernamente a geotermia tem alargado os seus domínios com a utilização de bombas de calor, no caso das utilizações directas, e com a utilização de ciclos binários, no caso da produção de energia eléctrica.