O Brasil e a transição energética mundial

IKaro Chaves (*)

  1. Contexto

Ao longo da história da civilização, várias foram as transições energéticas pelas quais passou a humanidade, desde a utilização do fogo, passando pela domesticação e uso da tração animal, até a primeira revolução industrial, baseada no uso do carvão mineral e a segunda revolução industrial, ancorada no uso extensivo do petróleo e seus derivados.

Hoje o mundo se vê às voltas com a quarta revolução industrial caracterizada pelo desenvolvimento e pela disseminação da inteligência artificial, pela impressão 3D, pela “internet das coisas” e também por uma nova transição energética, cada vez menos dependente dos combustíveis fosseis e fazendo uso cada vez maior de fontes renováveis de energia.

É bom deixar claro que uma transição energética não necessariamente substitui completamente um energético por outro, mas apenas modifica a preponderância destes. O carvão, por exemplo, que foi o símbolo da primeira revolução industrial ainda no século XVIII, mesmo após a disseminação dos combustíveis a base de petróleo, continua sendo largamente utilizado até hoje, sendo responsável por mais de 30% da geração de eletricidade no mundo¹, mas não há dúvida de que já não é o energético principal do planeta, tendo sido sobrepujado pelos derivados de petróleo, sobretudo no setor de transportes.

A atual transição energética possui um aspecto bastante diferente da última, que foi do carvão para o petróleo. A atual transição energética não se dá com a substituição de uma substância por outra com maior poder energético. A densidade energética da gasolina, por exemplo, é quase duas vezes maior que a do carvão betuminoso, já a densidade energética de uma bateria de íon-lítio é 65 vezes² menor que a da gasolina. Ou seja, não é por conta da densidade energética que estamos deixando os combustíveis fósseis.

As fontes convencionais de petróleo encontram-se distribuídas entre poucos países e ao longo das décadas foram muitas as vezes em que houve graves crises de abastecimento causadas quase sempre por questões geopolíticas. Essa grande concentração das reservas mundiais, a atuação das nações produtoras na forma de cartel, guerras e disputas das grandes potências mundiais por conta desse energético levam as nações que não possuem grande disponibilidade do mesmo a buscar fugir dessa dependência e da volatilidade dos preços. Além disso, o petróleo é recurso não renovável e que tende a tornar-se cada vez mais escasso, sendo que as reservas de petróleo descobertas recentemente ou são de difícil extração, ou de difícil refino, ou causam graves danos ao meio ambiente, como é o caso das areias betuminosas no Canadá ou do petróleo extrapesado da faixa do Orinoco na Venezuela.

Mas talvez o principal motivador da atual transição energética mundial seja a tomada de consciência por parte das pessoas e também dos governos quanto aos riscos à sobrevivência da própria humanidade, devido ao aquecimento global. Há consenso na comunidade científica internacional de que a principal causa do atual aquecimento global é justamente o uso crescente de combustíveis fósseis e, portanto, a humanidade se vê diante de uma transição energética realizada muito mais por necessidade do que por conta de alguma descoberta científica ou avanço tecnológico. Pelo contrário, o que ocorre hoje é o esforço de governos, empresas e institutos científicos no desenvolvimento de fontes de energia que causem o menor impacto possível no meio ambiente.

Tomemos como exemplo as duas fontes energéticas renováveis que apresentam maior crescimento na matriz energética mundial na atualidade, a energia solar e a eólica. O efeito fotoelétrico, princípio fundamental das células fotoelétricas já é bem conhecido desde o fim do século XIX, com relação ao uso da energia eólica, esta já era usada para fazer girar moinhos há séculos. Os grandes avanços no uso dessas energias se deram principalmente com relação ao seu custo, tornando essas fontes competitivas quando comparadas aos energéticos tradicionais.

Figura 1. Tendência de custos anualizados da geração elétrica renovável (US$ 2010)

É um caminho sem volta. A necessidade de reduzir o uso dos combustíveis fósseis somada ao desenvolvimento e barateamento de fontes renováveis e com menos impactos ao meio ambiente levará o planeta, claro que em ritmos diferenciados a depender do país, a transitar de uma matriz energética não renovável e poluente a outra, renovável e mais amigável ao meio ambiente.

  1. Uma difícil jornada.

O caminho rumo à sustentabilidade energética não tem sido feito, entretanto, sem percalços. Entre o ideal de uma economia eficiente e descarbonizada e a realidade dependente dos combustíveis fósseis há um longo e tortuoso caminho pelo qual algumas nações podem passar de maneira mais tranquila que outras.

Apesar do grande esforço rumo à descarbonização, ou seja, à substituição dos combustíveis fosseis por energias renováveis, os resultados globais têm sido tímidos. A figura abaixo mostra que existe uma relação muito forte entre crescimento do PIB (Produto Interno Bruto) dos países e a emissão de CO2 na atmosfera e consequentemente a utilização de combustíveis fosseis.

Figura 2. PIB Mundial (US$ 2010)(eixo principal) e emissões totais de CO2 (eixo secundário)

Na realidade os fenômenos mais notáveis até agora têm sido a gradual substituição do carvão e do petróleo pelo gás natural, como pode ser visto no gráfico abaixo. Ademais, se é verdade que em alguns países verificou-se certa diminuição da emissão de CO2 nos últimos anos, como por exemplo EUA, Reino Unido e Alemanha, essa redução se deveu muito mais ao deslocamento de indústrias intensivas em energia, como a do aço e do alumínio, para outras partes do globo, ou seja, as sociedades desses países continuam demandando a geração da mesma quantidade de CO2, só que dessa vez fora de suas fronteiras³.

Figura 3. Consumo de energia global primário (%) 1965-2016

A Alemanha é um bom exemplo de como a transição energética pode ser um caminho tortuoso. O governo alemão adotou a transição energética, chamada por lá de Energiewende, como política de estado e buscou desde o início assumir a liderança no que se refere à descarbonização da matriz energética. A geração de energia elétrica alemã é historicamente muito dependente do carvão e também, desde meados do século XX da energia nuclear. Pois uma questão que veio a complicar ainda mais a já difícil tarefa de descarbonizar a matriz energética alemã foi a decisão, derivada de forte pressão popular e de grupos de defesa do meio ambiente, de abrir mão da geração de origem nuclear no país, principalmente depois do incidente de Fukushima em 2011.

Na Alemanha de hoje 35% da energia elétrica já é produzida por fontes hidrelétrica, solar e eólica, nesse último caso a um preço menor do que a energia gerada com combustíveis fósseis. Entretanto, apesar desse grande sucesso no que se refere à descarbonização, a Energiewende custou mais de 160 bilhões de Euros nos últimos cinco anos e por conta do incentivo às fontes renováveis, com tarifas feed-in para a energia solar, o preço da energia na Alemanha subiu muito mais do que em outras economias industrializadas da Europa e da América do Norte, colocando em xeque a própria eficácia da política energética alemã⁴.

Em termos gerais a transição energética mundial se dá em diferentes ritmos e de diferentes formas nos diversos países. A Europa, pobre em petróleo e por conta de forte pressão popular e de acordos internacionais avança na descarbonização, mas não sem percalços; A China,  país onde mais cresce o aproveitamento de fontes renováveis, motivada principalmente pelos altíssimos níveis de poluição nas cidades, causados pelas termelétricas a carvão e os EUA, relegam a descarbonização para segundo plano, aproveitando a condição de auto-suficiência baseada no shale gas.

  1. Experiência brasileira.

E no Brasil? Como se dará a transição energética por aqui? Na verdade se o parâmetro principal da transição energética for a descarbonização e da ampliação da participação de fontes renováveis, o Brasil já passou por sua transição energética há bastante tempo. As dimensões continentais, os grandes e caudalosos rios de planalto e regimes hidrológicos diversificados no território deram ao Brasil as condições ideais para tornar-se um dos maiores produtores de hidroeletricidade do mundo. Desde o início da eletrificação do país a hidroeletricidade teve papel central e a escassez de reservas de hidrocarbonetos (até meados da primeira década do século XXI o Brasil não era autossuficiente em petróleo e o carvão brasileiro é considerado de baixa qualidade), os choques do petróleo no século XX incentivaram o país ainda mais a investir no aproveitamento de seu potencial hidrelétrico e até mesmo em programas de biocombustíveis.

A preponderância da hidroeletricidade na matriz elétrica brasileira era tão grande que em 2009, 84% da energia elétrica produzida no Brasil foi de origem hidrelétrica, 16% térmica e 0,9% eólica, fazendo do Brasil um dos países com a matriz elétrica mais limpa e renovável do mundo. Em 2018 a hidroeletricidade representou 65% da energia consumida no país, e a soma de energia eólica e solar saltou para 9,0%, já a participação das térmicas saltou para 27%. É preciso considerar que no Brasil a irregularidade do regime de chuvas faz com que os números da matriz elétrica sofram variações importantes ano a ano, mas há claramente uma tendência de diminuição da participação da hidroeletricidade na matriz elétrica brasileira, ao mesmo tempo em que ganha relevância a geração eólica e mesmo a solar e térmica. Além disso, parte significativa da geração termoelétrica ainda é proveniente de fonte nuclear (2,5%) ou biomassa (8,5%)⁵.

Figura 4: Participação das fontes de geração no Brasil. (FONTE: Balanço Energético Nacional 2019)

Claramente há um aumento da dependência da geração termoelétrica de origem fóssil no Brasil (em especial proveniente do gás natural), mas também um grande aumento da geração eólica. Levando em conta que o potencial eólico brasileiro é estimado em 143 GW⁶, dos quais apenas 10% são atualmente aproveitados e que o potencial solar do país é enorme e apenas uma ínfima parte é aproveitado, é de se imaginar que o Brasil não deve encontrar dificuldades em manter uma matriz elétrica limpa, renovável e relativamente barata.

Há que se atentar para um detalhe importante: o setor elétrico precisa não só de capacidade de geração, mas também capacidade de armazenamento. Os sistemas elétricos são complexas redes onde a quantidade de energia gerada precisa acompanhar exatamente a demanda dos consumidores em tempo real, ou seja, a quantidade de energia disponibilizada pelos geradores varia conforme a demanda e caso isso não aconteça a todo instante o sistema pode entrar em colapso, gerando os conhecidos blackouts.

  1. Particularidades do setor elétrico: Produzir e estocar.

Aqui aparece um importante desafio para a transição energética da maneira com que ela vem se dando na maioria dos países. Como garantir que um sistema baseado em fontes renováveis, limpas, porém intermitentes como a energia eólica e solar possam garantir que a quantidade de energia produzida possa suprir exatamente a demanda a todo instante? Em um sistema elétrico baseado em combustíveis fósseis como petróleo, carvão ou mesmo gás natural basta que haja estoques dessas commodities para as usinas que gerarão mais ou menos energia de acordo com a demanda.

Há uma série de estratégias que podem ser usadas para amenizar esse problema, como por exemplo a interligação dos sistemas elétricos das regiões e mesmo de países, visando otimizar o despacho de energia de acordo com a disponibilidade, certamente isso ajuda, mas ainda assim não seria o suficiente para proporcionar a segurança necessária.

Outra abordagem é a de desenvolver meios para o armazenamento da energia produzida pelas fontes intermitentes. Baterias, mesmo as mais modernas de ion-lítio, ainda possuem uma densidade energética muito baixa e um custo muito alto, sendo atualmente uma boa solução para veículos elétricos, mas não para armazenar energia para países inteiros. Talvez o desenvolvimento de acumuladores de grafeno ou alguma outra tecnologia possa tornar essa abordagem viável, mas hoje para grande escala ainda não há uma solução capaz de competir com os combustíveis fósseis em termos de custo, flexibilidade e densidade energética.

A Própria Alemanha é um bom exemplo de como a questão do armazenamento, ou da disponibilidade, é importante. De fato, os alemães conseguiram reduzir sua dependência dos derivados de petróleo, porém como optaram por descomissionar também, ainda que de forma gradual, as usinas nucleares que lhes forneciam energia firme, precisaram aumentar a produção das usinas movidas a carvão⁴ para dar estabilidade ao sistema cada vez mais dependente de fontes intermitentes.

Talvez a melhor solução para os alemães no momento seja aumentar o uso do gás natural russo, ou mesmo recorrer à importação de energia elétrica de seus vizinhos, muitas vezes produzida por usinas nucleares iguais àquelas que eles estão agora rejeitando.

Vários países estão recorrendo a abordagens diferentes. Os EUA apostam no seu gás de xisto, apesar de seus altos custos econômicos e ambientais. Na China, tomando por base o ano de 2017, 70% das adições líquidas à capacidade de energia global vieram de fontes renováveis⁷. Entretanto, para garantir estabilidade ao seu sistema elétrico os chineses apostam em um mix de soluções como a importação de gás natural da Rússia e a construção de mais usinas nucleares. De qualquer forma a China possui hoje as maiores capacidades instaladas de energia hidrelétrica, eólica e solar do mundo.

Aliás, no caso chinês a transição energética é assunto urgente. A economia que mais cresce no mundo há quatro décadas precisa colocar, em termos de capacidade de geração, o equivalente à metade da capacidade brasileira a cada ano⁹. Os chineses são os maiores geradores de energia hidrelétrica do mundo, mas mesmo assim, para uma economia do tamanho da chinesa essa capacidade não é suficiente. A China possui a terceira maior reserva de carvão mineral do planeta, porém, o país vem empreendendo um grande esforço para diminuir o uso dessa fonte, não só por conta de seus compromissos internacionais com o combate às mudanças climáticas, mas principalmente para reduzir o preocupante nível de poluição atmosférica de suas cidades.

  1. Perspectivas para o futuro do setor elétrico no Brasil

O Brasil possui a vantagem de ser o terceiro maior gerador de energia hidrelétrica do mundo e de ter ainda a capacidade de dobrar a capacidade instalada atual, porém certamente a hidroeletricidade não poderá continuar cumprindo o mesmo papel no sistema elétrico brasileiro que cumpre hoje. Apesar de grande, o potencial hidrelétrico restante está localizado em sua maioria (70%) na região amazônica, território com muitas restrições ambientais e cuja topografia não favorece a construção de grandes reservatórios de acumulação.

O fato é que cada vez mais a capacidade de acumulação da nossa grande bateria, que são os reservatórios das hidrelétricas, irá diminuir. O gráfico abaixo⁸, onde EARmax é a Energia Armazenada Máxima, demonstra bem isso.

Figura 5. EARmax/Capacidade instalada no SIN (meses)

Diante disso o país terá que reformular o modo como gerencia seu sistema elétrico. No passado, até o ano 2000, o trabalho se resumia basicamente a gerenciar os estoques dos reservatórios. Após o grande racionamento de 2001 partiu-se para a interligação de todo país, visando aproveitar as complementariedades hídricas do território aliada a uma forte expansão da capacidade instalada de geração termoelétrica e a partir de 2007 o estado voltou a investir na construção de grandes hidrelétricas, porém dessa vez com muito baixa capacidade de armazenamento.

O resultado disso é que o país aumentou a dependência das fontes térmicas movidas a combustíveis fósseis. Devido à dependência do regime de chuvas (inconstante por natureza) e à própria diminuição da capacidade de armazenamento, a quantidade de energia térmica produzida varia a cada ano, variando também o impacto dessa energia mais cara no bolso dos consumidores. Porém, mesmo que as usinas térmicas não sejam despachadas, ainda assim, precisam ser remuneradas pela sua disponibilidade. Esse é, sem dúvida um dos motivos do crescimento persistente do custo da energia no Brasil.

Uma opção é manter essa tendência, despachar a energia proveniente dashidrelétricas, eólicas e outras fontes renováveis, mas manter como lastro, ou seja, para garantir a segurança do sistema, cada vez mais termoelétricas movidas a combustíveis fósseis. Essa opção trará além da elevação ainda maior dos custos, o aumento da emissão de Gases causadores de Efeito Estufa (GEE), diminuindo um dos grandes trunfos que o Brasil possui hoje do ponto de vista ambiental.

A outra alternativa consiste numa aposta ainda maior na descarbonização da nossa matriz energética. Em primeiro lugar é preciso encarar de forma científica e sem preconceitos a construção de reservatórios de acumulação de água no Brasil. Se é verdade que as próprias condições topográficas não permitem a construção de grandes reservatórios como no passado, ainda assim é possível agregar capacidade de armazenamento ao nosso sistema. É preciso encarar os reservatórios não apenas como grandes acumuladores de água para a geração de energia, mas como reservatórios de usos múltiplos, para irrigação, abastecimento humano, navegação e até o turismo.

É preciso ampliar ainda mais a geração eólica e solar. O ritmo de crescimento da energia eólica no Brasil tem sido bastante acelerado, mais ainda há capacidade de multiplicar várias vezes o tamanho da nossa capacidade instalada dessa fonte. No caso da energia solar, que hoje corresponde a 0,5% do consumo, há também um espaço enorme para crescimento, seja com “fazendas” solares, inclusive sobre os reservatórios das hidrelétricas, seja na geração distribuída pelos telhados do país.

A complementariedade da geração solar e eólica com a geração hidrelétrica não se dá apenas com relação aos picos de produção durante o ano. Ora, se o grande problema da geração eólica e solar é a intermitência e imprevisibilidade, o Brasil pode aproveitar o fato de ter um enorme sistema interligado para controlar em tempo real a alternância do despacho de energia solar, eólica e hidrelétrica. Dessa forma as hidrelétricas funcionariam como buffers aumentando ou diminuindo o despacho de acordo com a disponibilidade de energia eólica ou solar. As nossas usinas hidrelétricas atuariam muito mais como acumuladores de energia do que como fonte principal de geração, sendo que esse posto poderia ser ocupado justamente pela energia eólica e solar.

Para quem acha irreal que o Brasil seja abastecido principalmente por energia eólica e solar, é bom lembrar que a Alemanha, país pouco maior que o estado de Goiás e muito menos ensolarado que o Brasil, em alguns momentos chega a gerar toda a energia consumida através do sol e do vento.

A construção de mais usinas nucleares, fontes de energia que também não emite GEE, da qual o Brasil domina a tecnologia e possui abundantes reservas de combustível, também seria de grande valia para atuar na base, dando segurança ao sistema.

Dessa forma poderíamos deixar nossas reservas de gás natural e de outros hidrocarbonetos para o atendimento comercial, industrial e para a exportação.

Hoje, grande parte da energia consumida (32,7%)⁵ é utilizada no setor de transporte, entretanto a necessidade de reduzir a emissão de GEE e o desenvolvimento de baterias cada vez mais baratas e eficientes vem levado ao aumento considerável no uso de veículos elétricos. Muitos países europeus já estabeleceram data para o fim da comercialização de carros com motores à combustão e o aumento da frota de veículos elétricos aumentará ainda mais a demanda por eletricidade, tornando o sistema elétrico ainda mais essencial e estratégico do que já é.

  1. O Papel da Eletrobras

Nesse contexto a Eletrobras continuará jogando papel fundamental no sistema elétrico brasileiro. Hoje, a Eletrobras é responsável por 1/3 da energia gerada no país, em sua maioria de origem hidrelétrica. É responsável também por quase metade do sistema de transmissão, responsável pela interligação energética do país e controla nada mais nada menos que 52% da água acumulada nos reservatórios das hidrelétricas brasileiras. Ou seja, a Eletrobras é responsável por cuidar da maior parte da “bateria” do sistema elétrico brasileiro.

Num modelo com aumento substancial de fontes intermitentes, ainda que nossas hidrelétricas não consigam mais armazenar a energia para vários meses de consumo, como ocorria no passado, elas continuarão tendo a função de acumular a energia para aqueles períodos do dia em que a oferta de energia eólica e solar diminuir. Além disso a Eletrobras, até por exigência constitucional, é e continuará sendo a responsável pela operação e pela expansão das nossas usinas nucleares, que também atuam na base do sistema, com energia firme.

Se uma das características da atual transição energética é a geração distribuída, com milhares, talvez milhões de players, país nenhum do mundo pode abrir mão de grandes usinas que garantam estabilidade ao sistema. O Brasil por possuir um sistema interligado, com predomínio da geração hídrica não pode abrir mão de uma grande empresa como a Eletrobras para operar, manter e garantir a expansão desse que é e continuará a ser o pivô do sistema elétrico brasileiro.

  1. Conclusão.

No que se refere à necessária transição energética mundial o Brasil esteve na vanguarda, devido não apenas as condições naturais do território, mas a própria engenhosidade dos brasileiros. A construção de políticas públicas visionárias no passado nos colocou como exemplo para o mundo, porém novos desafios se colocam ao país e caberá à atual geração de brasileiros encontrar as melhores soluções, colocando o interesse da população e do meio ambiente como prioridade, sem sucumbir a interesses desse ou daquele setor econômico específico.

Bibliografia:

(*) Ikaro Chaves é engenheiro e dirigente sindical do Sindicato dos Urbanitários no DF (STIU-DF).

Obs: Este texto foi publicado originalmente no site do Jornal GGN

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