O que é energia renovável e de onde vem? Todos nós pensamos que sabemos e alguns de nós podem até ser capazes de nomear algumas das fontes mais importantes de energia renovável, mas realmente entendemos o propósito de cada tipo (como e onde é usado), quanta energia é consumida para produzi-la? Pode gerar benefícios econômicos mais amplos? Aqui, tentamos cortar o nevoeiro e fornecer um resumo claro e decisivo das informações atualmente disponíveis sobre energia renovável e em específico a energia solar. Simplificando, as energias renováveis são aquelas geradas a partir de fontes que não têm um fim finito ou aquelas que podem ser recicladas, geralmente a partir de fontes naturais (como energia solar, energia eólica e água). Estes são os exemplos em que mais pensamos quando ouvimos o termo “energia renovável”, mas eles não são as únicas fontes.
Usamos energia todos os dias de nossas vidas. Nossos dispositivos eletrônicos requerem eletricidade para poder funcionar, nossas luzes de rua precisam da mesma para iluminação, nossos veículos precisam de gasolina e etanol para andarem. Abastecemos nossas casas com óleo doméstico, propano ou eletricidade de uma rede nacional ou local para iluminação, aquecimento e alimentação de nossos dispositivos. Você está lendo este artigo em um site hospedado em um servidor que precisa de energia, assim como o computador com o qual você está visualizando o site. Os locais onde trabalhamos usam computadores, redes telefônicas, sistemas e servidores de segurança, assim como nossos shoppings, estacionamentos, estádios esportivos, carros, aviões e assim por diante. Todas essas coisas exigem energia para funcionarem.
O mundo está fazendo o possível para reduzir as emissões de carbono e limitar a mudança de temperatura média global com um novo acordo decidido em 2015 na Cúpula do Clima de Paris (ou COP21). Para avançar, também precisamos perceber que há muito que pode ser feito para limitar a produção de gases de efeito estufa, pois a população humana apenas aumenta e impõe mais demandas à nossa infraestrutura de energia. Para ajudar ainda mais o meio ambiente e garantir o futuro do planeta para nossos filhos e filhas, precisamos mudar nossa geração de energia para fontes renováveis.
A história de energia renovável
Pode ou não ser uma surpresa saber que antes da descoberta dos depósitos de carvão na época da Revolução Industrial, a maior parte da energia que usamos para iluminação e aquecimento era de fontes renováveis (com uma ou duas exceções). Então descobrimos o carvão, que alimentou a revolução industrial no mundo ocidental, e mais tarde ainda aprendemos a explorar o petróleo em maiores quantidades, levando a uma aceleração das tecnologias que nos levariam ao século XX. Durante a maior parte da história e pré-história humana, queimamos o que hoje seria conhecido como “biomassa”: material vegetal como madeira, grama, musgos e assim por diante, para alimentar nossas lareiras e, mais tarde, propriedades rurais. Tornou-se uma importante fonte de combustível, por isso a lareira e o fogareiro eram centrais para as casas até relativamente recentemente.
De uma perspectiva, a descoberta e utilização do fogo faz parte da história da civilização e uma história do uso de energia renovável. A humanidade continuou dessa maneira por muitos milhares de anos antes da descoberta de óleos (embora obviamente em quantidades menores que as posteriores) na antiguidade e da perfuração em massa de petróleo durante a era industrial. Outros usos de fontes renováveis na antiguidade incluem a energia animal (usando o gado para impulsionar arados ou transformar pedras de moinho) e o vento para a vela que impulsiona o comércio há cerca de 8.000 anos da história da humanidade. O uso de fontes de água, como a criação de barragens para aproveitar o poder do movimento fluido da água, também não é uma ideia nova.
Foi na década de 1970 que começamos a olhar para alguns desses métodos e tecnologias antigas para fornecer as fontes de energia do amanhã. O pico do petróleo e o pico do carvão foram teorizados desde a década de 1870. Surpreendentemente, mesmo durante a Revolução Industrial, alguns pensadores estavam teorizando e desenvolvendo conceitos de tecnologia solar para se preparar para um mundo pós-carvão. O motivo pode ter mudado, mas o pensamento não tem tantos desenvolvimentos modernos para um mundo pós-petróleo. Sabemos desde o início do processo de mineração em massa de carvão e petróleo que haveria um pico e uma época em que esses recursos acabariam. Teorias e investimentos em tecnologia solar duraram até o início da Primeira Guerra Mundial. Mesmo em 1912, um artigo da Scientific American levantou a hipótese de que em breve os combustíveis fósseis acabariam deixando a energia solar como nossa única opção.
O conceito de pico de petróleo na década de 1950 deu início a um novo impulso em direção às energias renováveis. Solar, hidro e outros foram aproveitados por ambientalistas e industriais. Ambos estavam igualmente preocupados com o crescimento exponencial da população humana, no consumo de petróleo e perceberam que é um recurso finito e que acabará, independentemente do tamanho da oferta atual. Um movimento ambiental crescente, o desenvolvimento das ciências ambientais e um impulso contra a poluição (como a Lei do Ar Limpo nos EUA e equivalentes em outros países, a maioria aprovada na década de 1960- 1970) significavam que, mais do que nunca, a energia renovável se tornava não apenas uma inovação científica para o futuro, mas uma necessidade.
Desde então, houve debates sucessivos sobre se atingimos o pico do petróleo. Muitos especialistas concordam que isso aconteceu por volta de 2008 (8). Novos bolsões de petróleo estão ficando cada vez com menos quantidades do material, cada vez menores. Surpreendentemente, a demanda ultrapassou a oferta desde 1986, incentivando economistas, pesquisadores científicos e ativistas ambientais a acelerar seu fim, fazendo campanha para que o que está no chão permaneça no chão. A instabilidade nos países produtores de petróleo levou a flutuações, principalmente desde os anos 90, e isso trouxe outra questão à atenção do mundo; a famigerada segurança energética.
A segurança energética tem sido uma grande preocupação para os líderes mundiais desde o final do século XX, mas ainda mais desde o início do século XXI. O termo refere-se ao vínculo entre a segurança nacional de cada país e a disponibilidade desse país com recursos para produção e consumo de energia. Se um país perde ou acha que tem acesso restrito ao petróleo e outros recursos, é provável que haja instabilidade quando a energia é racionada. A segurança energética pode ser o resultado de um conflito armado ou instabilidade política nos países produtores de gás ou petróleo, ou provindo de um país comprador com acesso restrito quando um país produtor deliberadamente corta um suprimento.
Energia renovável: os números
Segundo um relatório da Agência Internacional de Energia, o aumento da quantidade de eletricidade produzida a partir de fontes renováveis aumentou de pouco mais de 13% em 2012 para 22% no ano seguinte. Eles também preveem que esse número deve atingir 26% até 2020. Em termos de geração total, as energias renováveis representam 19% do nosso uso atual. Porém, é necessário fazer isso com mais clareza pelas razões indicadas abaixo, mas esses números são encorajadores da perspectiva do uso de energias renováveis por conta própria. A maioria dos modelos de previsão de longo prazo prevê que o uso triplicará entre 2012 e 2040, com uma quantidade maior caso o planeta atinja níveis alarmantes de aquecimento.
Podemos detalhar ainda mais esses números e observar a divisão entre os tipos de energia renovável. Esses são:
9% da biomassa
2% como energia térmica sem biomassa
8% da geração de energia elétrica
2% da eletricidade gerada a partir de energia geotérmica, biomassa, eólica e solar
Ainda há muito o que fazer; entre 2000 e 2012, a maior área de crescimento em termos de recursos foi o carvão (facilmente a forma mais suja de combustível fóssil). O recurso mais utilizado em meio a preços flutuantes, juntamente com o que agora entendemos ter sido superprodução há vários anos, foi o petróleo.
No mercado interno, os EUA produzem pouco mais de 13% de sua eletricidade a partir de fontes renováveis. Como um dos maiores consumidores de energia do mundo (a 11,4kw por pessoa por ano) e consumindo cerca de 25% da produção mundial a cada ano, a situação nos EUA é imediata. O crescimento exponencial da produção na China e o crescimento exponencial igual na mineração de carvão não devem ser permitidos superar o uso de fontes renováveis e parece que estamos vencendo essa batalha em particular. Um relatório da ONU concluiu em 2015 que a tecnologia renovável está sendo produzida em escala industrial.
Por que precisamos de energia renovável?
A primeira e principal razão pela qual governos e empresas desejam mudar para energias renováveis o mais rápido possível é que os combustíveis fósseis são um recurso finito. Podemos ou não ter atingido o pico do petróleo (o ponto em que a demanda supera a oferta) e, segundo os números atuais, muitos especialistas parecem concordar que o fizemos por volta de 2008 com apenas fatores externos criando flutuações na demanda, dificultando a previsão precisa de quando. acabar. Esse é outro debate inteiramente discutido por nossos políticos e economistas por décadas e continuará a argumentar por muitos anos. Seja como for, os combustíveis fósseis acabarão eventualmente e levará cerca de 10 milhões de anos para reabastecer o que usamos em cerca de 150 anos.
À medida que a população humana aumenta, nossa taxa de consumo desses combustíveis fósseis também aumenta. Geólogos e outros cujo trabalho é localizar e acessar esses bolsões de petróleo estão encontrando cada vez mais dificuldade em localizar e extrair novas fontes. Quer tenhamos 1 ou 100 anos restantes de petróleo, muitos argumentam que o que resta deve permanecer no solo porque não é sustentável. Acabará eventualmente e, portanto, devemos nos preparar para um mundo pós-combustível fóssil agora.
O problema mais imediato, principalmente à luz do acordo COP21 de 2016, e as mudanças que vimos no clima nos últimos 150 anos, são as mudanças climáticas e as emissões de carbono que as estão forçando. Nos últimos anos, especialmente, grande parte do mundo foi afetada pelas condições climáticas extremas. A maioria dos continentes registrou altas temperaturas recorde no verão, baixas mínimas no inverno e maior frequência de tufões e furacões, períodos de seca, seca e inundações. Não há dúvida de que essas condições climáticas esquisitas estão afetando todos os países.
A maioria das fontes de energia renováveis e a tecnologia usada para aproveitá-las são de baixa emissão de carbono. Na maioria dos casos, uma vez instalados, eles têm uma produção mínima ou inexistente de carbono e ainda podem fornecer nossas necessidades de energia. Nunca podemos ser totalmente neutros em carbono, pois são necessários recursos para fazer um painel solar, construir uma barragem e assim por diante, mas é uma redução crítica e significativa de nossa produção de carbono. O que precisamos fazer é tomar as medidas possíveis para reduzir nossa pegada de carbono para regulamentações internacionais, ajudar as pessoas no mundo em desenvolvimento e nos proteger contra o clima extremo. Também sabemos que as calotas polares estão derretendo e o nível do mar está subindo, o que cria escassez de alimentos e instabilidade nacional, além de ser uma situação cara para nossa segurança.
Segurança energética
A segurança energética é relativamente recente para a percepção do público quando consideramos a maior necessidade de energia renovável. O início desta década viu instabilidade no Oriente Médio. A Primavera Árabe varreu a Argélia, Tunísia, Líbia, Egito e Síria, levando a manifestações pró-democracia. Existem problemas em andamento na Síria com o aumento e a disseminação do ISIS. Por que essas questões políticas em outras partes do mundo incentivaram o resto do mundo a pensar em seu plano de energia?
O Oriente Médio é um dos maiores fornecedores de petróleo do mundo. A América do Sul também produziu petróleo, a América do Norte e a América do Sul fornecem carvão e o Reino Unido, a Rússia e outras potências atlânticas europeias exploram gás. Novas tensões entre a Rússia e o Ocidente, primeiro sobre a Ucrânia e depois sobre a Síria, levaram a uma crescente desconfiança entre as potências mundiais. Estar dependente de outros países para o nosso suprimento de energia é problemático por si só, mas quando as relações internacionais entre fornecedor e suprimento são azedas, o aumento dos preços no atacado que ameaça desestabilizar a economia é o mínimo que poderia acontecer. Se um suprimento for cortado, poderá ocorrer um desastre. Por esse motivo, precisamos de capacidade não utilizada e várias vias de aquisição de energia.
A segurança energética se tornará um fator muito maior à medida que os combustíveis fósseis começarem a diminuir. Mais do que nunca, a demanda por suprimento de energia geralmente ultrapassa a oferta da produção convencional, forçando os preços a subir. Espera-se que o aumento da tensão sobre a aquisição e a proteção de recursos possa levar a conflitos globais. Alguns já estão argumentando que a crise na Síria é menos uma campanha pela reforma da democracia em uma grande potência do Oriente Médio e mais um resultado da atual crise climática regional. Ex-agricultores que fugiram para a Europa, citaram a seca como o principal catalisador da guerra civil no país.
O preço do petróleo flutuou bastante nos últimos 10 a 15 anos (de uma alta histórica de 2012 a 2013 a mínimos recordes de 2015 a 2016). Os preços do petróleo afetam a economia quando estão no extremo e levam a protestos. Devemos lembrar que o petróleo é uma mercadoria e, quando os preços são irregulares, afetam empregos em todo o mundo.
Energia solar
Podemos ser pedantes e apontar que o sol não é renovável, que tem um fim. Mas o fato de ter cerca de 4,5 bilhões de anos de vida ainda não é um motivo importante ou imediato de preocupação. A energia solar é sem dúvida uma das fontes de energia renováveis mais conhecidas e muitos argumentam que a energia solar deveria ter sido mais comum muito antes do que era. O interesse começou no século 19 com as mesmas pessoas que entendem que o carvão acabaria por acabar. O investimento pesado em combustíveis fósseis significou que ele não foi desenvolvido até o final da década de 1970, quando a instabilidade do suprimento de petróleo recomeçou (embargo de 1973 e Crise de 1979). Além disso, o aumento da conscientização ambiental e a importância do pico do petróleo significaram que precisamos novamente procurar energias mais limpas. Existem dois tipos básicos de energia solar:
Fotovoltaica: Essa é a forma mais comum e sempre foi, mas o novo tipo de energia solar que está em desenvolvimento desde o ano 2000-2005, e a que agora é cada vez mais comum em nossas casas, usam a mesma tecnologia básica usada nas décadas de 1970 e 1980. Cada célula converte a luz do sol em energia elétrica, que pode ser usada para alimentar dispositivos elétricos.
Energia Solar Concentrada (CSP): se você já viu um painel solar usando um grande número de painéis curvos, provavelmente é esse tipo de tecnologia. Eles podem parecer semelhantes ao fotovoltaico, mas funcionam de maneira diferente, pois atraem um feixe concentrado de luz solar, refletindo-o através de um sistema de espelhos. O calor resultante gerado pelo processo ativa uma turbina que produz eletricidade através de um gerador convencional. Onde o fotovoltaico produz energia a partir da luz, a energia solar concentrada produz energia a partir do calor.
Quais são as vantagens da energia solar?
A vantagem mais óbvia é que durará o quanto o sol durar (bilhões de anos contra o máximo de 70 a 80 anos que acreditamos ser a vida útil restante de nosso suprimento de petróleo e contra as várias décadas de gás e carvão). É uma fonte de energia muito flexível e não apenas pode gerar eletricidade, mas também pode ser usada para aquecer a água diretamente e é uma fonte de luz.
O segundo é a economia de custos do sistema. Muitas pessoas estão preocupadas com o custo do desembolso inicial, mas hoje são muito mais baratas do que na década de 1980 e muito mais eficientes, representando investimento e economia a longo prazo. Eles são silenciosos e funcionam o tempo todo também. Além disso, se você usar seus painéis solares de acordo com sua grade local ou nacional, poderá economizar muito dinheiro usando energia solar. Em alguns casos, você poderá alimentar essa energia de volta ao suprimento, vendendo-a efetivamente e ganhando dinheiro no processo. Uma vez instalados, eles são de baixa manutenção e com muito pouca poluição em comparação com outras formas de combustível.
Como será uma forma importante de nosso suprimento de energia nos próximos anos, ela está constantemente em desenvolvimento. O investimento em melhores tecnologias provavelmente levará a sistemas mais eficientes no futuro.
Quais são as desvantagens da energia solar?
Existem três grandes desvantagens para a energia solar. Em primeiro lugar, sua eficiência cai durante os dias mais nublados, durante o inverno, quando geralmente há menos luz solar e durante tempestades. Embora os sistemas fotovoltaicos de hoje sejam muito mais eficientes do que costumavam ser, ainda há um caminho a percorrer. Se você vive em climas mais quentes e ensolarados (como Califórnia, Texas, Arizona e assim por diante), é provável que obtenha um uso mais eficiente deles do que viveria nos estados do norte ou em lugares do mundo onde há menos sol.
A segunda desvantagem é que você precisa considerar uma colocação cuidadosa. A rotação da Terra não precisa ser explicada aqui, além do entendimento de que o sol não permanece no mesmo lugar o dia todo. Nasce no leste e se põe no oeste. A menos que você tenha um sistema caro pelo qual girar seus painéis, ou painéis em todas as inclinações do seu telhado, para capturar a luz solar em todas as fases do dia (e a maioria não o faz porque ambos os sistemas seriam caros), seus painéis fotovoltaicos serão menos eficientes em determinados momentos do dia.
O terceiro é o que fazer com toda essa energia e potência para obter o uso eficiente máximo da energia que os painéis fotovoltaicos capturam. Você pode comprar baterias para impedir que toda a energia seja desperdiçada, mas elas podem ser caras, mesmo que sejam eficientes em termos energéticos. O que a maioria das pessoas faz é usar a energia gerada a partir de fontes solares durante o dia e usar a energia da rede à noite – para a pessoa ambientalmente consciente, isso pode ser contraproducente para o que está tentando alcançar.