Resposta: é obvio que sim, embora ainda possam ser precisos alguns anos e muitos recursos para tanto. Contudo, o perigo ambiental crescente dos derivados de petróleo, carvão e energia nuclear mais os severos prejuízos e muitas mortes decorrentes das mudanças climáticas - em curso e com tendências de ampliar - apontam para grande clamor mundial por estas novas energias renováveis, o que muito mudará, progressivamente, a geografia econômica mundial, beneficiando o Brasil, talvez o País com maior potencial mundial para tanto (exclusive hidroelétricas, também devido à questão ambiental em muitos casos).
Assim, friamente, a gigante e recente revolução tecnológica das tecnologias acima muito pode prejudicar, em poucos anos, o futuro do pré-sal no Brasil mais do petróleo de xisto dos EUA e de outras fontes não-renováveis (inclusive o petróleo tradicional). Isto pode ocorrer tanto pelo uso direto e crescente do etanol e do biodiesel em motores do ciclo Otto e outros, como via indireta através de muito mais veículos e outras máquinas movidos a energia elétrica oriunda daquelas fontes renováveis. O meio ambiente e o futuro do homem também agradecem e muito.
Também, a caríssima energia gerada pelas termoelétricas e algumas hidroelétricas podem perder, rapidamente, a competitividade (desde que não tenham protecionismos). Apenas, a perigosíssima energia nuclear pode seguir adiante na competição (em termos de beneficio/custo), mas, a cada dia, menos usada.
EVOLUÇÃO DA OFERTA E DEMANDA ENERGÉTICA TOTAL NO MUNDO E BRASIL, EM ESPECIAL DE ENERGIA ELÉTRICA
Em 2012, a oferta energética brasileira total chegou a 296,2 mtep (milhões de t. em equivalente petróleo) segundo a ETE, isto para um consumo final efetivo de 260,2 mtep, ficando 36,0 de perdas elevadíssimas. No Brasil, da oferta total, cerca de 41,2% eram de energias renováveis, ante apenas 13,0% da média Mundial e míseros 8,1% da média OCDE.
Em 2013, segundo a EPE (vide apresentação ao final) o petróleo ainda respondia por 39,3% de nossa matriz energética total, seguida pela biomassa de cana (para etanol) com 16,1%; pela hidroeletricidade com 12,5%; pelo gás natural com 12,8%, pela biomassa tradicional – co-geração de cana e madeira - para gerar eletricidade com 8,3%; pelo carvão mineral com 5,6% e pela energia nuclear com 1,3%. As demais energias renováveis, exceto biomassas e incluindo a energia solar mais a eólica, somente respondiam por 4,2% do total.
Em termos de usos da energia total ofertada em 2013, 33,9% eram pelas indústrias; 32,0% pelos transportes; 10,0% pelo setor energético (auto-funcionamento); 6,3% por uso não-energético; 4,6% pelo Setor Serviços e 4,1% pela agropecuária. Em conjunto, a produção industrial mais o transporte de cargas e de pessoas consumiam 66,0% da energia total ofertada.
Em 2012, em termos somente de geração de energia elétrica no Brasil (parte da matriz total), 76,9% era produzida pelas hidroelétricas mais 7,9% pelo gás; 2,7% pela nuclear e 7,6% por outras fontes (inclusive solar e eólica).
No Mundo, 40,6% da energia elétrica produzida em 2010 era pela queima do carvão (altamente poluente), ante apenas 1,6% no Brasil, mais 22,2% pela queima de gás mais 12,9% nuclear mais 16,0% hidroelétrico e 3,7% de outras fontes (solar + eólica + biomassa)
Em termos de origem para atender nossa demanda total de eletricidade em 2012 – estimada em 132,6 GWh igual a 1.000 MWh – cerca de 85,4 GWh provinham da energia hidráulica; 13,6% do gás; 10,8% da biomassa (folhas e bagaço de cana e outras); 8,2% de importação (basicamente da Itaipu paraguaia); 7,5% de derivados de petróleo nas termoelétricas; 3,0% do carvão mineral; 2,1% eólica e 2,0% nuclear.
Em 2013, a capacidade instalada para geração de energia elétrica no Brasil, chegou a 126,7 GWh segundo a EPE (vide ao final), sendo 86,0 GWh pelas hidroelétricas mais 36,5 GWh pelas termoelétricas, 2,0 GWh pela energia nuclear e 2,2 GWh pelas eólicas. A capacidade ampliou +4,8% ante 2012, sendo que a capacidade eólica ampliou +16,5% e a térmica +11,4%. Praticamente, ainda não havia oferta de energia solar disponível para venda.
Em 2013, pelo segundo ano consecutivo segundo a EPE, devido às condições hidrológicas desfavoráveis observadas ao longo do período, houve redução da oferta de energia hidráulica. Em 2013 o decréscimo foi de -5,4% ante 2012. A menor oferta hídrica explica o recuo da participação de renováveis na matriz elétrica, de 84,5% em 2012 para 79,3% em 2013, apesar do incremento de 1.724 MW na potência instalada do parque hidrelétrico.
O aumento do consumo final de eletricidade no país em 2013, de +3,6%, com destaque para os setores residencial e comercial, foi atendido a partir da expansão da geração térmica, especialmente das usinas movidas a carvão mineral (+75,7%), gás natural (+47,6%), bagaço de cana (+19,2%), cujas participações na matriz elétrica, na comparação de 2013 contra 2012, cresceram de 1,6 para 2,6%, de 7,9 para 11,3%, e de 4,2 para 4,9%, respectivamente.
Em 2013, as emissões antrópicas totais de gases associados à matriz enérgica brasileira chegaram a 459,0 MtCO2-eq., sendo 46,9% pelos transportes mais 19,4% pelas indústrias, 3,9% pelas residências e 29,7% por outros setores (inclusive agropecuária).
Contudo, produzindo e consumindo energia, cada brasileiro emitia, em média, 8 vezes menos do que o norte-americano e 3 vezes menos do que um europeu ou um chinês. A emissão “per capita” de C02 era de 16,9 t. CO2-eq./hab. nos EUA, de 7,0 t na União Européia, de 5,9 t na China e apenas de 2,1 t no Brasil.
Evolução dos Carros Elétricos (multi fontes), inclusive já com uso compartilhado no Brasil, mais de suas baterias, cada vez mais, inovadoras e potentes –
As grandes empresas mundiais de automóveis e de energias estão pesquisando, intensamente, carros elétricos cada vez com maiores autonomias e menores consumos.
Recente, até a poderosa Samsung também se prepara para entrar no mercado de carros elétricos ao comprar uma empresa de baterias. Também, na semana passada, as ações da gigante “Apple” dispararam com o anuncio de que ela também vai produzir carros elétricos. A estas se juntam empresas não menos gigantes como a GM, Ford, Nissan e a Tesla (com um modelo a seguir descrito)
Assim, elas parecem vislumbrar a derrocada próxima das energias não-renováveis, sobretudo dos derivados de petróleo.
Além de produzirem veículos revolucionários, as grandes empresas desenvolvem baterias especiais recarregáveis, capazes de abastecer uma casa por até uma semana após a recarga (vide a seguir).
Adicionalmente, já há uma enorme diferença real. Conforme estudos da UFSC, um automóvel ao consumir apenas 01 kWh pode rodar 6,25 km e, assim, teria um consumo diário em torno de 160 kWh para rodar 1.000 km, igual a produção potencial de apenas 15 m2 de telhado com placas solares.
Em outra comparação pela UFSC, apresentada no Senado Federal, enquanto 01 hectare de cana produz etanol suficiente para um carro “flex-fuel” rodar 43.800 km, se instalássemos placas solares na mesma área (100 m2) um outro carro elétrico poderia rodar 1.500.000 km com a energia solar gerada em área igual, ou seja, 34 vezes mais do que por etanol.
A evolução recente dos veículos elétricos, boa parte ainda não disponíveis no Brasil -
Vejamos alguns modelos e casos de sucesso recentes.
O Toyota Mirai do Japão utiliza uma célula de combustível de hidrogênio e que pode ser reabastecida nas residências. Tal bateria revolucionária também pode alimentar uma residência por uma semana sem necessitar de recargas.
O veiculo Tesla Roadster dos EUA 3.0 utiliza baterias especiais e que permitem autonomia de 550 km, com velocidade máxima de 250 km/h. O Tesla deverá utilizar essas melhorias para outros modelos, a exemplo do Tesla S (com autonomia para 420 km). Recente notícia revela que depois dos aprimoramentos o “Roadster 3.0 foi capaz de fazer uma viagem entre San Jose e Los Angeles com uma única carga. A distância entre as duas cidades fica em torno de 540 quilômetros. Nos EUA, o Tesla Model S – um SUV que porta uma bateria com 590 kg no piso – custa US$ 71 mil e já vendeu 32 mil unidades em 2014. Também, a Empresa vai lançar em 2017 o “Model Tree”, um veiculo popular por US$ 35 mil e com 320 km de autonomia. Em 2020, espera estar fabricando 500 mil veículos por ano, todos com o diferencial de não poluírem, não terem ruído e de poderem ser carregados rapidamente em casa a partir de células solares no teto.
Na Europa, o Audi R8 2.0 elétrico tem autonomia de 450 km. A bateria em forma de T é estruturalmente integrada no túnel central e na parte de trás da célula dos ocupantes, isto é, na posição ideal para o carro. Ele suporta a dinâmica. A Audi está produzindo pela primeira uma bateria de alta tensão do R8 e-tron, com base em uma tecnologia de lítio recém-desenvolvido que foi especialmente concebida para uma unidade de veículo puramente elétrico. Em comparação com a primeira plataforma de tecnologia, a capacidade da bateria cresceu de 49 kWh para cerca de 92 kWh. A densidade de energia foi aumentada de 84 Wh/kg para 154 Wh/kg e houve algumas outras modificações no carro. O motor elétrico do carro esportivo é de alto desempenho e tem o “Sistema Combinado de Carregamento (CCS)” a bordo, o que permite o carregamento com corrente contínua e alternada. Usando este sistema, é possível carregar totalmente a bateria em menos de 02 horas.
Na Alemanha, o Porsche elétrico terá 480 km de autonomia. A Porsche está trabalhando no desenvolvimento de um carro elétrico para competir com os modelos da Tesla. De acordo com informações da revista inglesa “Car”, o modelo deverá ter 480 quilômetros de autonomia por carga completa de bateria. As baterias do carro ficarão no assoalho, em posição plana, uma solução complicada, mas que permite melhor aproveitamento do espaço e a redução de peso.
A Nanoflowcell, de Liechtenstein e Zurich, surpreendeu o mercado no inicio de março de 2015, ao divulgar que projeta um veiculo elétrico à baixa voltagem, o Quantino, com autonomia para rodar 1.000 km com uma carga (considerada a distância máxima de 01 dia de jornada rodoviária normal) e capaz de atingir 200 km/hora. Tudo indica que será uma van, pois o veiculo carregará 2 tanques químicos com 175 litros cada, sendo 01 com o liquido ânodo e outro com o liquido cátodo. A recarga elétrica será como nos demais veículos.
Como se vê, a cada ano, os veículos elétricos conseguem maiores autonomias por recarga e menores consumos por km rodado, exatamente igual ao que aconteceu no inicio dos motores ciclo Otto a derivados de petróleo. No momento, o único fator impeditivo para a sua maior disseminação ainda é o elevado preço.
As baterias recarregáveis e seus múltiplos usos -
Além das citadas acima, uma novidade são as novas baterias Li-Air (lítio + oxigênio). Esta bateria usa lítio, mas não precisa de um oxidante interno, podendo utilizar o oxigênio filtrado do ar. Isso significa que uma Li-air pode armazenar até 10 vezes mais energia por grama do que uma bateria comum, o que possibilita grande autonomia e baixo peso.
Contudo, uma bateria Li-Air custava em 2009 cerca de US$ 1.200 por kWh, esperando-se que reduza para US$ 250 até 2020, segundo a Tesla, uma grande compradora de tais baterias nos EUA.
No Brasil, a empresa BYD da China está concluindo uma fabrica de ônibus solares em Campinas (SP), portando baterias de fosfato de ferro.
A novidade do aluguel ou Compartilhamento de veículos elétricos no Brasil (“car sharing”)
Pelos cálculos, cada carro compartilhado retira entre 6 e 20 veículos das ruas.
Recife foi a primeira cidade brasileira a oferecer tal conforto, economia e correto uso ambiental. O sistema foi inspirado em projetos existentes na França, na China e nos Estados Unidos. A primeira fase do projeto começou em dezembro de 2014. A empresa de carros elétricos escolhida foi a chinesa Zhidou, com os modelos ZD e ZDI, que têm capacidade para dois passageiros e são 100% elétricos, mas que ainda possuem autonomia para rodar até 100 Km. A maior dificuldade atual é implantar os freios ABS e os “airbag” que são exigidos no Brasil, mas não na China.
Já no Rio de Janeiro (RJ), um Consórcio, que envolve a montadora chinesa BYD e a brasileira Dirija, venceu concorrência para desenvolver um projeto diferenciado, similar ao usado para bicicletas. O Programa está previsto para começar em 2016 e com frota estimada de 300 veículos. A BYD inicialmente importaria os modelos E-6 (para cinco passageiros) e E-3 (compacto) dos Estados Unidos. O grupo pretende investir US$ 400 milhões no Brasil até 2018. O projeto também será voltado à integração dos veículos elétricos com os modais de transporte existentes na cidade, como metrô, trens e barcas.
EVOLUÇÃO DAS COMPETIVIDADES ISOLADAS E GRUPAIS DAS ENERGIAS RENOVÁVEIS - TENDÊNCIAS
Sobre as competitividades entre elas e do grupo - em termos de benefícios/custos socioeconômicos e ambientais - façamos uma pequena analise parcial de Porter (Oportunidades e Ameaças), principalmente para o futuro do Brasil.
EVOLUÇÃO E TENDÊNCIAS PARA A ENERGIA SOLAR MAIS DOS ÔNIBUS E CARROS SOLARES
Potencial Solar -
Pesquisas apontam que o setor deverá crescer 20% em todo o mundo com expectativa de que mais de 46 gigawatts (GWh) sejam adicionados à oferta atual.
Em 2020, a china deve atingir a produção de 80,5 GWh de energia solar. Contudo, ainda está bem abaixo do incremento anual da demanda total de 90 GWh, assim precisando também do incremento da energia nuclear e da energia eólica, as três consideradas “carbono zero”.
Em 2013, a China bateu o recorde mundial de instalação de projetos fotovoltaicos, que somaram 12 GW e para 2014 planeja instalar mais 14 GW. O Japão, agora o segundo país com maior instalação solar do mundo, pode chegar a 10,5 GW em 2014. Já os EUA devem instalar de 5 a 6 GW, o que o torna o terceiro na lista.
O Brasil é o décimo colocado entre os maiores produtores mundiais de energia solar, embora possuindo condições bastante favoráveis para a utilização deste tipo de energia (talvez a maior do Mundo). Além da alta incidência do sol, o País detém as matérias primas utilizadas na fabricação de equipamentos como cobre, silício, alumínio, aço inoxidável, vidro e termoplásticos.
Atualmente, existem no Brasil vários pequenos projetos em curso para o aproveitamento da energia solar, sobretudo por meio de sistemas fotovoltaicos para geração de eletricidade, cuja aplicação busca atender às comunidades isoladas da rede de energia elétrica e o desenvolvimento regional. No entanto, este mercado ainda é incipiente, produzindo cerca de 2 megawatts (MW) anuais em projetos-pilotos.
Segundo estudos da UFSC, o potencial de energia solar na área mais ensolarada da Alemanha ainda é 40% menor do que o potencial da área menos ensolarada do Brasil.
Calcular o potencial solar teórico no Brasil é uma operação extremamente complicada e até possivelmente incerta, pois, praticamente, 30% das áreas brasileiras são elevadamente propícias para o uso da energia solar, conforme o mapa solar da CEPEL/ELETROBRAS. Tais áreas mais propícias ocorrem em todo o oeste da PB (as melhores), seguidas por um corredor central com cerca de 2.900 km de comprimento por um mínimo de 600 km de largura (do norte de MG ao sul de TO) e um máximo de 1.000 km de largura (do leste de AL ao sul do PI) e que vai deste o norte do PI e CE até o oeste do MS e parte sul do MT, passando por todos os Estados do Nordeste mais GO, DF, noroeste e oeste de MG e parte norte de SP. Também, cerca de 60% de RR é altamente propício.
Somente a titulo comparativo e conforme estudos da UFSC, se todos os 1.350 km2 do lago de Itaipu fossem cobertos com placas solares – com apenas 8% de eficiência global - seria possível gerar 108 GWh de eletricidade, igual a mais que 70% da demanda elétrica brasileira em 2012 (132,6 GWh, conforme a ETE). Comparativamente, a usina hidroelétrica de Itaipu gera hoje 14,0 GWh.
Enfim, as chamadas tarifas “Feed-in” (geração caseira de energia solar) chegaram ao Brasil, embora timidamente -
As chamadas tarifas “feed-in” são cada vez mais reconhecidas como um tipo de política eficiente para se promover energias renováveis, sobretudo a solar: trata-se de um mecanismo que garante que o produtor de energias renováveis possa vender energia a um preço fixo garantido por contrato e por um período de tempo determinado (geralmente 5, 10, 15 ou 20 anos).
Atualmente, cerca de 50 países possuem algum tipo de tarifa feed-in. Na Alemanha, muitos imóveis praticam esta tarifa. Na China, o grande incremento da produção recente de energia solar também se deve a adoção das tarifas “feed-in”. Na Austrália, todo mundo que tem um quintalzinho nos fundos produz energia fotovoltaica para consumo próprio e vender o excedente para a rede pública. No Brasil, segundo autores, o lobby do setor elétrico tem feito de tudo para que isso não seja possível.
A produção particular de energia solar pelos australianos é tão alta que as grandes distribuidoras de eletricidade estão tendo problemas com o excesso de carga nas suas redes. Afinal, foram construídas para distribuir, não para sugar tanta energia.
No Brasil, até o inicio de 2014, as residências (casas, prédios, shoppings, estádios, estacionamentos etc..) não podiam captar energia solar para venda a distribuidora de energia local, mas apenas captá-la para uso próprio. Recente, contudo, a Resolução 482 da ANEEL permitiu que sistemas fotovoltaicos e outras formas de geração de energia, a partir de fontes renováveis com “até 1 megawatt de potência” instalados em residências e empresas, se conectem à rede elétrica de forma simplificada.
É muito pouco (parece até que ainda protegendo o mercado para formas energéticas altamente poluidoras), mas já é um inicio.
Nestes casos, os imóveis captadores solares, além de atenderem o consumo local, podem injetar o excedente na rede, gerando créditos de energia e praticamente zerar a conta de luz com o uso da energia solar, pagando apenas o custo de disponibilidade da rede.
Por outro lado, também pelo Lobby, há um sério problema de tributação a resolver no Brasil. “Hoje, se o proprietário de um sistema solar consome 200 kWh de energia e injeta um excedente de 100 kWh na rede, ele paga o imposto em cima de 300 e não dos 200 que ele consumiu. Minas Gerais resolveu adotar uma regra própria e cobrar o tributo apenas sobre a diferença por um prazo de cinco anos, colocando o Estado na liderança dos projetos de sistema solar do País: são 80 ante 43 de São Paulo.”
O governo promete melhorar as regras até julho de 2015, além de abrir linhas de financiamento para a instalação de sistemas solares particulares.
Projeta-se um custo inferior a R$ 15.000,00 para um sistema residencial - com placas da China, Coréia ou Japão - capaz de fornecer até 500 kWh por mês, que equivale ao consumo de uma família de classe média. Esse custo poderia ser amortizado em menos de 10 anos. Como a vida útil de um sistema de energia solar fotovoltaica é de 25 anos, a ABES - Associação Brasileira de Energia Solar afirma que: “Vencidas as barreiras do financiamento e da tributação, vale muito a pena. Depois de recuperar o investimento, o proprietário vai gerar durante 15 a 20 anos energia quase que de graça.” Também, projeta-se que tal elevado custo de R$ 15.000 por 500 kWh (materiais importados) pode reduzir para até R$ 5.000,00/500 kWh quando fabricado a partir de células solares inteiramente nacionais (possíveis em mais 2 a 3 anos).
Também, mesmo lutando com os fortes lobbies contrários, a partir de outubro de 2015 já será possível vender energia solar em um leilão público, havendo um leilão produto específico para esta fonte (deverá ser a oferta mais barata – alias muito mais barata - de todas as energias à venda nos leilões públicos de compra (“mercado regulado”), o que assusta a muitos, sobretudo as termoelétricas e as gigantes hidroelétricas). Agora não mais haverá retornos, o que implantará a energia solar em definitivo no Brasil. Investidores do setor acreditam que o Governo Federal poderá contratar pelo menos 100 megawatts médios de energia solar no leilão de reserva, o equivalente a 500 e 600 megawatts (MW) de potência instalada em novas usinas solares no país.
A produção e a operacionalização dos revolucionários ônibus solares no Brasil -
A empresa BYD da China (onde tem 11 fábricas) está montando uma fabrica de ônibus solares em Campinas (SP) e já testa alguns em Goiânia (GO) e no Rio de Janeiro (RJ). Ao todo, a BYD pretende produzir entre 500 e 1.00o ônibus especiais por ano. A fabrica de Ônibus será a terceira fora da China, sendo 2 na Califórnia (EUA).
Conforme o conceito TOTAL, que vimos em apresentação, além do ônibus captar energia solar própria (principalmente no teto e laterais), futuramente, as suas estações especiais também captarão tal energia no teto e laterais e a concentrarão em baterias especiais. Quando o ônibus acessar e conectar-se com tais estações, a carga de energia acumulada da estação será transferida, rapidamente, para a bateria do ônibus, como num grande choque elétrico.
Portando moderníssimas baterias de fosfato de ferro, o ônibus não emite nenhum tipo de poluente e possui autonomia entre 200 quilômetros e 250 quilômetros por carga. A recarga atual das baterias é realizada durante a noite ou o dia, na garagem. A comercialização dos ônibus deve ter início em 2016.
No Brasil, também está sendo testado outro modelo de ônibus com diferentes baterias. É o “E-Bus”, da empresa brasileira Eletra, com sede em São Bernardo do Campo no ABC Paulista, em parceria com a japonesa Mitsubishi. O ônibus que circula entre a capital paulista e a cidade de Diadema, no ABC, é de modelo articulado, com capacidade para 120 passageiros. Com 14 baterias, a autonomia é também entre 200 quilômetros e 250 quilômetros.
O trecho Diadema - São Paulo (Terminal Metropolitano Diadema e Estação Morumbi da CPTM) tem 11 quilômetros de extensão. A operação foi planejada para permitir, ao longo do dia, quatro recargas rápidas (cada uma com duração de quatro minutos) no Terminal Diadema, totalizando diariamente 160 km de rodagem (incluindo deslocamentos entre a garagem e o terminal). Além disso, o ônibus receberá cargas lentas (com duração de duas a três horas) na garagem da Concessionária Metra durante a noite e em horários de baixa demanda de passageiros.
A urgente e necessária implantação de fábrica de placas e componentes solares no Brasil ("wafer"), o País detentor das maiores reservas de quartzo natural do Mundo -
O silício (do latím sílex = sílica) foi identificado pela primeira vez por Antoine Lavoisier em 1787 e posteriormente considerado como elemento por Humphry Davy em 1800.
O seu efeito fotovoltaico foi descoberto pela primeira vez em 1839 por Edmond Becquerel. Entretanto, só após 1883 que as primeiras células fotoelétricas foram construídas, por Charles Fritts, que cobriu o selênio semicondutor com uma camada extremamente fina de ouro de modo a formar junções.
Ao conjunto de células fotoelétricas chama-se placa fotovoltaica, cujo uso hoje é bastante comum em lugares afastados da rede elétrica convencional. Existem placas de várias potências e tensões diferentes para os mais diversos usos. Em residências rurais, algumas empresas concessionárias de distribuição usam placas de 75 W de pico e 12 V para acumular energia em baterias de 100 Ah. Este sistema fotovoltaico gera energia suficiente para iluminar uma residência com 3 lâmpadas de 9 W e uma tomada para rádio ou TV de 6".
Os painéis solares baseados em silício não são os mais eficientes. O melhor material para tal é composto de arsenieto de gálio. Porém, o silício é muito mais viável economicamente, já que o gálio é um elemento muito escasso na Terra.
Assim, chips e células solares são feitos à base de silício. Para consegui-lo, é necessário retirar o oxigênio da sílica, um tipo de areia no seu estado mais puro. A sílica é misturada com carbono e aquecida em um forno a uma temperatura que ultrapassa os 2.000 °C. O carbono reage ao oxigênio da sílica, gerando dióxido de carbono e silício, que fica no fundo da fornalha. Esse silício então é tratado com oxigênio para reduzir o cálcio e outras impurezas, tornando-se o que chamam de “silício metalúrgico”.
“Feito tudo isso, o silício está quase pronto para ser manipulado. O cilindro que saiu como resultado do último processo é analisado e tem a sua pureza testada. Depois de preparado, para ter mais espaço para a fabricação dos chips, ele é fatiado em diversos discos. Esses discos são chamados de "wafer" por se assimilarem ao alimento. "Wafer" é um biscoito (ou massa) muito fina, e o feito de silício é parecido pela sua espessura”.
“A placa então é dividida e seus semicondutores servem como base para os processadores. Quanto maior o wafer, maior a quantidade de processadores que poderão ser produzidos. Quando pronta, a placa remete ainda mais ao seu nome: ao vermos os vários processadores, a aparência é a de um grande biscoito redondo e de metal, por causa do seu padrão quadriculado.Os "wafer" têm, normalmente, 300 mm de diâmetro, mas empresas como a NVIDIA já planejam usar placas de 450 mm, já que com elas é possível tornar mais ágil a manufatura de um número maior de processadores.”
A fonte de silício é a sílica, nas suas diversas formas naturais, tais como o quartzo e ortocuarcita.
Os maiores recursos mundiais de grandes cristais de quartzo naturais são encontrados no Brasil, e em menor grau nos Estados Unidos. O Brasil, em média produz cerca de 6.000 toneladas/ano, enquanto os Estados Unidos têm uma produção de 450 toneladas/ano. As reservas brasileiras estão localizadas principalmente no estado de Minas Gerais, que é o maior produtor.
Assim, o Brasil, mesmo detendo as possíveis maiores fontes de sílica de alta pureza do Mundo (há jazidas em Cristalina-GO com até 99,8% de pureza), o País sequer tem uma fábrica de placas solares. O silício grau metalúrgico precisa de pelo menos 98,0% de pureza.
Segundo a UNICAMP, o Brasil já tem totais condições de desenvolver a sílica vítrea de alta qualidade. No período de janeiro a julho de 2013, o Brasil gastou US$ 3,1 bilhões com a importação de semicondutores, 10% a mais do que no primeiro semestre de 2012, segundo dados da Associação Brasileira da Indústria Elétrica e Eletrônica (ABINEE). O total de importações do setor eletroeletrônico, até julho de 2013 ficou em US$ 25,2 bilhões, ante exportações, pelo mesmo setor, de US$ 4,1 bilhões. As importações totais do Brasil, no semestre, somaram US$ 117,5 bilhões.
“A sílica vítrea é um vidro altamente puro”. “E, quanto mais puro o vidro, mais elevado é o ponto de fusão”, que ultrapassa os 1.500º C. Isso faz com que o material seja usado em fornos industriais e em recipientes para a fusão do silício, material que vai dar origem a chips de computador e a células de conversão de energia solar. A sílica vítrea também possui alta transmitância em comprimentos de onda do ultravioleta médio, o que a torna ideal para lâmpadas que emitem luz nessa faixa de freqüência”.
“Tradicionalmente, para a UNICAMP/FEM, o quartzo brasileiro na forma de lascas tem sido um insumo básico de grande importância na fabricação da sílica vítrea. Entretanto, nestes últimos anos, um novo insumo (pó de sílica) tem sido desenvolvido por processo sol-gel chegando a um grau de pureza extrema (< 0.1 ppm DD total de impurezas metálicas); e o mais importante, a sua produção independe da matéria-prima quartzo natural”.
Assim, até o momento, o Brasil não tem nenhuma fábrica de placas solares e componentes solares ("wafer"), havendo algumas experimentais ou em projetos. Obviamente, Isto muito dificulta a ampliação da demanda da energia solar no Brasil, vez que a maioria das placas têm que ser importada, de forma muito cara, principalmente da China, Alemanha, Japão, EUA e Coréia do Sul.
Contudo, há umas 4 fábricas em planejamento, sendo a primeira, a Global Brasil Painéis Solares, com inauguração prevista para março/2015 em Valinhos (SP). A capacidade de produção inicial será de 580 mil painéis por ano e com eficiência enérgica de 17,6% a 17,8%.
A segunda está prevista para Alagoas (Pure Energia) e que será acompanhada por uma usina fotovoltaica de 1 megawatt de capacidade. Como o processo de fabricação das placas consome muita energia considera-se como fundamental ter-se, no mesmo local ou próximo, uma usina solar mínima, de forma a se ter auto-suficiência energética e ambiental.
A terceira fábrica está prevista para Luziânia (GO) e a quarta em Cristalina (GO), ambas nas proximidades de Brasília.
Assim, projeta-se que o elevado custo atual de R$ 15.000 por um sistema para 500 kWh - para uma casa solar no Brasil, a partir de células importadas da China, Coréia, Japão ou Alemanha - poderá reduzir para até R$ 5.000,00/500 kWh, quando fabricado a partir de células solares inteiramente nacionais (possíveis em mais 2 a 3 anos).
EVOLUÇÃO E TENDÊNCIAS PARA A ENERGIA EÓLICA
Potencial eólico -
Considera-se que o potencial de geração eólica no Brasil chegava a 143,5 GWh em 2012 medido numa altura de 50 metros e integrante do mapa solar da CEPEL/ELETROBRÁS, lembrando que a demanda elétrica total do País em 2012 foi de 132,6 GWh, segundo a ETE). A Região Nordeste liderava o potencial com possíveis 75,0 GWh, seguida pela Sudeste com 29,7 GWh, pela Sul com 22,8 GWh, pela Norte com 12,8 GWh e pela Centro-Oeste com 3,1 GWh.
Parque eólicos -
O Governo brasileiro inaugurou no inicio de março/2015 um parque eólico gigante, bi-nacional, em Santa Vitoria do Palmar (RS) na divisa com o Uruguai. Ao todo, o Projeto “Campos Neutrais” terá capacidade para produzir 583 MWh e exigirá investimentos de R$ 2,1 bilhões (inclusive na distribuição), sendo o maior da América Latina. Na primeira fase do Projeto (parque eólico de Geribatu igual a 44% do total), o Governo brasileiro já investiu R$ 347 milhões para gerar 258 MWh.
Quando finalizado o campo, o Brasil dobrará sua capacidade eólica chegando a 4.888 MWh, mas ainda somente igual a 3,7% da matriz energética do País, amplamente dominada pela energia hidroelétrica com 66% do total.
Para 2015, espera-se a instalação de parques eólicos capazes de produzir mais 3.267 MWh de energia para o desenvolvimento do País.
A revolução dos aerogeradores, cada vez mais produtivos -
Em fevereiro de 2015, a “GE Power & Water” (do poderoso Grupo GE dos EUA) entregou a ELETROSUL os primeiros aerogeradores eólicos especialmente desenvolvidos para o Brasil (para o parque eólico Hermenegildo em Chui-RS com capacidade para gerar 181 MWh).
O principal componente é a “nacelle”, totalmente projetada para as condições brasileiras, junto ao “Hub” (nariz do aerogerador) agora também nacional. A “nacelle” é um compartimento instalado no alto da torre dos aerogeradores eólicos que abriga todos os componentes essenciais para a produção de energia – como o gerador, a caixa de velocidades e o sistema de transmissão. Seu funcionamento é essencial para a operação das pás do aerogerador e para garantir as taxas adequadas de geração de energia.
Tal nacionalização destes equipamentos iniciais foi um passo gigante (superação de um grande desafio nacional) e será fundamental para o Brasil, pois a mesma GE está desenvolvendo nos EUA turbinas eólicas gigantes capazes de produzir 10 MWh (vide à pagina 100 do link ao final sobre geração offshore de energia eólica). A envergadura das pás atinge 180 metros, igual ao comprimento de 3 aviões Airbus, cada um com 73 metros. Só a plataforma com 4 pés para sustentar tal aerogerador gigante terá 40 metros de altura.
Só para se ter idéia comparativa do potencial de tal aerogerador gigante, uma PCH de médio porte produz cerca de 15 MWh no Brasil e uma termoelétrica média a base de cavacos de madeira gera 30 MWh.
EVOLUÇÃO E TENDÊNCIAS PARA A ENERGIA DA BIOMASSA MAIS ETANOL
(“O POSSÍVEL ERRO DOS CARROS FLEX-FUEL”, EM QUE SÓ AS MONTADORAS GANHAM”)
A possível falácia dos carros “flex-fuel” no Brasil, bem mais consumidores de combustíveis (gasolina ou etanol) do que os a “puro etanol” ou “pura gasolina” -
Para os críticos, em especial para o Setor sucro-alcooleiro, o Brasil não pode mais errar como fez ao desenvolver os carros “flex” que consomem bem mais combustíveis, do que os motores isolados (só a gasolina ou só a etanol). Hoje, 86,6% dos carros nacionais vendidos são flex. Autores afirmam que o carro flex brasileiro ainda rende 32% menos do que o carro somente a gasolina comum ou a etanol hidratado. Assim, os atuais veículos flex são considerados grandes “beberrões” e de ambos combustíveis e isto é fato notório e conhecido por todos.
Teriam sido os carros “flex-fuel do Brasil” apenas uma grande jogada automotiva mundial de marketing exportador e ambiental pelo Brasil??
Embora possa parecer o contrário, o Setor Sucro-alcooleiro saiu muito prejudicado com os motores “flex” (embora entusiasmo erroneamente no inicio), sendo esta talvez a principal causa da elevada e ampla crise financeira e de desemprego Setorial atual. Embora, consumidores individuais de carros a puro etanol tenham grande economia financeira com seus veículos consumindo bem menos combustível por km do que nos seus atuais carros flex, o grande oferta de carro flex, e de créditos incentivados somente para comprá-los, quase que obriga tais consumidores a se abastecerem mais com gasolina (pois a paridade do etanol nunca cai abaixo dos 70% necessários pelo quase tabelamento dos preços no varejo e não com base nos custos setoriais) reduzindo muito a demanda interna por etanol e matando todo o Setor. Adicionalmente, obviamente, com um atrativo para compra de mais veículos a puro etanol (por exemplo: liberdade para comprar e financiar veículos bem menos consumidores de etanol por km rodado e sua total disponibilidade no mercado) também muito aumentaria a demanda por tais veículos e, assim, a demanda interna por etanol.
Até 2009, o Uno Mille da Fiat do Brasil tinha um motor somente a etanol cuja performance chegava a 17 km/litro de etanol. Em março de 2009, o piloto de competição e jornalista do setor automotivo, Sr. Celso Ferlauto, fez um teste para comprovar na prática se o “Fiat Uno Mille Fire Economy” era realmente o carro mais econômico do Brasil. No teste de estrada entre Curitiba (PR) e Porto Alegre (RS), o veiculo consumiu em média de 17,84 km/l de etanol numa velocidade média de 82,8 km/h, mas, em razão das obras na rodovia, numa extensão de mais 300 km, houve trechos que tivemos que andar em velocidades inferiores a 30 km/h, com muitas paradas e arrancadas. Mesmo assim, a média alcançada foi excelente” – finalizou o jornalista Celso Ferlauto.(vide
http://carplace.uol.com.br/jornalista-dirige-fiat-mille-fire-economy-por-1800-km-para-testar-consumo/).
“Recente, a britânica Ricardo desenvolveu um motor V6 3.2 movido a etanol que, segundo a empresa, tem rendimento semelhante ao de um motor 6.6 turbo diesel, com uma diferença: o ciclo é Otto. O conceito EBDI (“Ethanol Boosted Direct Injection”) une turbo-compressor, injeção direta, comando variável de válvulas e um sistema de tratamento de gases EGR de alta carga, refrigerado. Assim, na forma “flex”, ele rende, com etanol, até 85% acima do que renderia com gasolina, enquanto os “flex” atuais conseguem rendimento ao redor de 70% abaixo da gasolina, em média”.
Segundo a revista RIT Inovação Tecnológica, em 2012, a PSA Peugeot/Citroen e a FAPESP fecharam um acordo para a criação de um centro de pesquisa em engenharia para o desenvolvimento de motor a etanol de nova geração no Brasil. Na verdade, a PSA e a FAPESP querem criar um motor a etanol que seja tão eficiente quanto um a gasolina. Assim, o novo motor será desenvolvido para ser exclusivamente movido por etanol e deverá ter comandos variáveis de válvulas e injeção direta de combustível. Provavelmente o sistema de ignição será do tipo com pré-aquecimento, tornando as partidas mais rápidas.
Para o Sr. Waldyr Luiz Ribeiro Gallo, professor da Faculdade de Engenharia Mecânica da Unicamp e coordenador do projeto: “Acreditamos que um motor dedicado totalmente ao etanol poderia ter desempenho e eficiência substancialmente maiores do que o
flex fuel”. De acordo com Gallo, uma das limitações do motor
flex fuel é ter que funcionar bem tanto com etanol, como com gasolina. Os combustíveis apresentam diferenças significativas em relação, por exemplo, à resistência à detonação (capacidade de ser comprimido sob altas temperaturas na câmara de combustão). Por causa disso, o motor “flex fluel” não pode ser otimizado para rodar com etanol porque diminuiria seu desempenho e eficiência ao ser movido a gasolina e vice-versa. Segundo Gallo, apesar de já ter melhorado muito nos últimos anos em razão dos avanços na eletrônica, o motor “
flex fuel” existente hoje ainda não é otimizado para o etanol.
Adicionalmente, Estudos como a dissertação de mestrado de Sandro Guimarães Souza, da Escola de Engenharia de São Carlos da USP, mostram que motores movidos exclusivamente a etanol podem ter câmaras hemisféricas com velas centrais, o que ajuda na formação da mistura ar-combustível, ou câmaras otimizadas para injeção direta, que permitiriam uma vaporização mais adequada do etanol.
No caso da gasolina, segundo a revista britânica Autocar, a entrada e aprovação dos KERS nos automóveis, mais as novas regras de emissões na União Européia mais o uso do EBDI e EGR (vide acima) irão forçar os fabricantes a alcançarem uma meta de consumo de combustível de até 37,3 km/litro de etanol (106 mpg). Junto com a redução do consumo, a União Européia pretende que os novos carros tenham emissões de apenas 95 g/km CO2 – bem abaixo das atuais 130 g/km.
Energia da Biomassa -
Estima-se que a energia da biomassa no Brasil possa ampliar até 15% em 2015. Em 2014, as usinas de cana geraram 20,8 GWH, 21% mais do que em 2013.
Segundo a Thymos Energia, a co-geração tem potencial de passar dos atuais 4,0% da matriz para 12,0%, mas isto dependerá de melhores preços de equalização pelo Governo, assim como de construções de mais redes coletoras/distribuidoras.
Em 2014, a eletricidade da co-geração já foi capaz de abastecer 11 milhões de residências ou 52% do que a hidrelétrica no Rio Xingu, no Pará, deverá produzir em 2019, quando for concluída. Afinal, o cultivo de cana, o bagaço e a palha representam 80% de toda a biomassa usada para produzir energia. Aliás, cada tonelada de cana gera de 250 kg a 270 kg de bagaço e mais 200 kg de palha para co-geração.
Complemento -
1) Estudo completo sobre energias em:
http://www.cresesb.cepel.br/download/casasolar/casasolar2013.pdf
2) Estudo completo da UFSC apresentado no Senado Federal:
http://www.senado.leg.br/comissoes/cma/ap/AP20100316_UFSC_Ruther.pdf
3) Balanço Energético Nacional março/2014 pela EPE – Empresa de Pesquisa Energética
https://ben.epe.gov.br/downloads/S%C3%ADntese%20do%20Relat%C3%B3rio%20Final_2014_Web.pd
4) Ônibus Elétrico recarregando no terminal de Diadema (SP)
http://www.stm.sp.gov.br/index.php/noticia-sc-2/4254-governo-do-estado-testa-o-e-bus-o-primeiro-onibus-eletrico-movido-totalmente-a-bateria
