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Energia abundante

Transição para energia solar pode ser viável nos Estados Unidos

 Clássicos de Scientific American: A Alvorada da Energia Solar
Por Richard Perez

Nota do editor: A seguir está a introdução de uma publicação eletrônica especial chamada A Alvorada da Energia Solar. Publicada em agosto de 2013, a coleção traz artigos dos arquivos de Scientific American.

Nós já avançamos muito no caminho para domar a caótica energia do sol desde esforços no século 19 para criar um motor solar. Atualmente podemos aquecer água e prédios de maneira eficiente e até gerar quantidades consideráveis de energia transportável a partir dessa vasta fonte de luz.

Nossa capacidade de fazer uso dessa fonte de energia se manifesta de duas maneiras distintas.

Primeiro, temos sistemas finitos e localizados: os aquecedores solares de água, o aquecimento solar passivo e coisas do tipo, onde a energia solar deve ser usada ou armazenada no local de produção, para não ser perdida.

Segundo, nós desenvolvemos tecnologias mais universais, que geram eletricidade. Esses sistemas incluem fotovoltaicos – a conversão direta da luz do sol em eletricidade através de semicondutores – e enegia solar concentrada – a produção de eletricidade através de turbinas de vapor de alta temperatura ou motores termodinâmicos. Todas as tecnologias solares cresceram de maneira constante nas últimas décadas, mas o progresso foi realmente notável com fotovoltaicos: um avanço de mais de mil vezes desde o final dos anos 80 que continua a um ritmo robusto.

A energia solar é o recurso energético mais abundante no planeta Terra.

Mesmo levando-se em conta a variação climática, a energia solar média recebida apenas pelos continentes chega a 23 milhões de gigawatts. Em comparação, uma usina nuclear padrão produz um gigawatt.

A energia solar eclipsa todas as outras fontes de energia renovável juntas – incluindo as energias eólica, hídrica e geotérmica – e o equivalente a um ano de energia solar excederia em muito as reservas finitas de recursos energéticos (nucleares e fósseis) mesmo se contados recursos não-convencionais, como o xisto, o petróleo e o metano do fundo do mar.

Infelizmente, ao contrário do que acontece em países como a relativamente nublada Alemanha, o Sol como fonte de energia ainda é bastante ignorado nos Estados Unidos, onde o recurso ainda é visto como marginal por muitas pessoas com poder de decisão. Em particular, existe uma percepção amplamente sustentada de que:

- O recurso solar exige muito espaço para ser explorado.

- A energia solar é muito cara.

- A intermitência provocada pelo clima, pelos ciclos de dia-e-noite, e por estações climáticas é limitante.  

Se comparada a muitas outras fontes energéticas, a solar exige relativamente pouco espaço para gerar energia.

Para colocar esse recurso em perspectiva, considere que paineis fotovoltaicos cobrindo menos da metade da área ocupada pelos lagos artificiais das usinas hidrelétricas dos Estados Unidos geraria toda a energia consumida pelo país (a energia hidrelétrica só responde por 6,5% da eletricidade da nação).

Outro argumento importante é  que com a tecnologia atual, usar cerca de 0,4% da superfície da Terra seria suficiente para produzir toda a energia (transportes, prédios, indústrias, eletricidade, e assim por diante) consumida pelo planeta inteiro. Considerando que áreas urbanas já ocupam mais espaço que isso e que tecnologias solares são altamente adequadas para uso em ambientes urbanos e suburbanos – como telhados – espaço não deve ser problema.

Sem o contexto adequado, a energia solar parece cara para muitos, por exemplo, quando comparada ao carvão. E frequentemente a conversa para aí.

Esse argumento, porém, ignora dois fenômenos importantes.

Um é a queda estável e substancial de custos da energia solar, sem fim à vista. O segundo é o valor líquido obtido da energia solar. Ela substitui a energia gerada de maneira convencional, junto com seus custos financeiros e ambientais diretos. E faz isso enquanto fornece um bom atendimento para picos de demanda elétrica, e enquanto reduz o risco de blecautes provocados pela demanda.

Também age como limitador contra flutuações de preço de commodities energéticas. Adicionalmente, ajuda a abastecer o desenvolvimento econômico ao criar mais empregos por unidade energética do que a geração convencional.

Finalmente, fornece benefícios de longo prazo para a sociedade, porque sistemas de energia solar bem construídos duram muitos anos além de seu ciclo econômico e continuam a levar energia limpa para a sociedade no futuro. 

Sem dúvida existe um custo inicial para a energia solar – o de adaptação da infraestrutura e operação da rede para lidar com quantidades cada vez maiores de energia solar intermitente.

Quando o contexto completo é incluído e os valores líquidos são comparados, porém, a energia solar pode muito bem ser a opção mais barata para gerar eletricidade.

De maneira mais fundamental, a saúde econômica de longo prazo da tecnologia solar reside no fato de que ela é um reprodutor natural de energia que pode sustentar uma economia em desenvolvimento no longo prazo. Durante sua vida, um painel solar gerará muitas vezes a energia necessária para sua produção.

Talvez a intermitência seja a maior restrição percebida.

Nuvens passageiras, padrões climáticos, noites e mudanças de estação claramente são problemas a serem superados. Mas eles têm soluções, e essas soluções não anularão o valor chocante da energia solar. Elas incluem o posicionamento inteligente, novas capacidades de previsão que permitirão uma administração de demanda eficiente, armazenagem de energia, interconexões de longa distância e combinação com outros recursos renováveis, como a energia eólica.

Pessoalmente, vejo os desafios de se adequar à demanda e ao recurso mais abundante do planeta como uma incrível oportunidade para o desenvolvimento tecnológico e econômico. Aproveitar, por exemplo, o crescimento de novos setores de demanda de energia elétrica, como os transportes elétricos, abrirá as portas para novas maneiras de pensar e novas invenções em administração de cargas e custos de eletricidade.

Um país parece ter percebido isso e está pondo essas soluções em prática agora mesmo. Com um recurso solar consideravelmente menor que o dos Estados Unidos, a Alemanha planeja produzir 80% de sua eletricidade, até 2050, a partir de renováveis, e a energia solar será uma grande parte dessa transição. A Alemanha já produz 22% de sua energia a partir de fontes renováveis, saindo de 3% em 1990. Os Estados Unidos têm uma tarefa muito mais fácil: mais sol, mais espaço e uma demanda por eletricidade – elevada substancialmente pelo ar-condicionado – que está bem de acordo com o recurso solar. Os Estados Unidos poderiam facilmente tentar alcançar os 100%. Assim como muitos outros países.