Energia renovável.O que são, o potencial global, as melhores plantas

As enormes reservas de combustíveis naturais formadas durante a evolução do nosso planeta, sedimentadas nas profundezas da crosta terrestre e ali preservadas por milhões de anos, estamos queimando todas elas em um século.O petróleo, o carvão e o gás metano cobrem hoje 80% das necessidades energéticas mundiais;outros aproximadamente 6% são cobertos por material físsil (essencialmente

As enormes reservas de combustíveis naturais formadas durante a evolução do nosso planeta, sedimentadas nas profundezas da crosta terrestre e ali preservadas por milhões de anos, estamos queimando todos eles em um século.

Petróleo, carvão e gás metano cobrem hoje 80% das necessidades energéticas mundiais;outros aproximadamente 6% são cobertos por materiais físseis (essencialmente urânio 235, obtido a partir de urânio natural) em centrais nucleares.O que significa que nove décimos das necessidades globais de energia ainda são cobertas por fontes sujas, antigas e esgotáveis ​​e que apenas a parte restante já vem de fontes de energia renováveis ​​(hidroelétrica cerca de 6%, biomassa, geotérmica e eólica juntas cobrem cerca de 5%).As principais estatísticas energéticas mundiais divulgadas anualmente pela Iea – Associação Internacional de Energia – retorna os termos de uma questão que precisa ser considerada com certa urgência.O fontes fósseis eles estão destinados a acabar.Isto acontecerá num tempo relativamente curto, numa escala histórica, para dar espaço às energias renováveis.

Quanto tempo mais durarão os combustíveis fósseis antes de darem lugar às energias renováveis

Por exemplo, às taxas actuais, o carvão poderia durar mais um século.Talvez o metano para dois.Atualmente, espera-se que o pico de produção de petróleo chegará num prazo que varia de 5 a 30 anos, se ainda não tiver sido superado, após o qual seu preço começará a subir até se tornar economicamente insustentável.Para carvão e sobras de qualidade inferior betuminoso há tempos de abastecimento na ordem de um ou dois séculos mas com maiores problemas de desempenho energético e de emissões poluentes para a atmosfera que já são hoje escandalosamente problemáticos.

No mundo, o a demanda por energia está crescendo continuamente.Ao mesmo tempo, existe também uma necessidade crescente de reduzir o CO2, combater o efeito de estufa e reduzir as emissões para a atmosfera de substâncias nocivas à saúde e ao ambiente e que alteram o clima.Duas necessidades que parecem difíceis de conciliar.

Uma solução possível é a produção de eletricidade a partir de fontes renováveis.

Fontes de energia fóssil vs. Fontes de energia renováveis

Fontes de energia fóssil (petróleo, carvão, alcatrão, gás)	Fontes de energia renovável
• Limitado (os recursos presentes no mundo estão acabando)	• Ilimitado (sol, água, vento, geotérmicas são renováveis ​​e ilimitadas)
• Eles causam poluição do ar e Emissões de CO2 e gases de efeito estufa	• Não poluem, não emitem dióxido de carbono carbono/gases de efeito estufa
• Localizado em apenas alguns países (tensões e conflitos geopolíticos)	• Eles estão por toda parte:o sol brilha em todos os lugares o mundo
• Riscos durante o transporte (petroleiros, oleodutos…)	• Sem risco de transporte
• Eu sou o passado	• Eles são o futuro

O que são energias renováveis ​​e porque são importantes?

“A era dos combustíveis fósseis acabou.Está nascendo um regime energético capaz de canalizar a civilização para um caminho radicalmente novo”, diz Jeremy Rifkin, presidente da Fundação sobre Tendências Econômicas em Washington e professor da Wharton School.

É chamado energia renovável eletricidade produzida com todas as fontes alternativas aos combustíveis fósseis tradicionais (petróleo, óleo combustível, carvão).

O significado das fontes renováveis

As fontes são chamadas de renováveis ​​porque são renovadas, têm a característica inerente de se renovarem, ou seja, de não se esgotarem devido à sua transformação da nossa parte em energia utilizável.Olhando mais de perto, o termo “energias alternativas” é injusto, visto que ao longo da história sempre foi a energia do vento que empurra os navios, a energia da água que gira os moinhos, a energia do sol que põe em movimento as nuvens, as chuvas e ventos, e a Terra para cultivar plantas e árvores para nossa alimentação e para construir casas e abrigos, para nos dar comida e lenha.

As energias renováveis ​​são fontes de energia generalizadas e dispersas, inerentes à força dos elementos, à água dos rios e oceanos, ao vento e ao sol.O calor do subsolo, as culturas agrícolas, as correntes subaquáticas e os ventos de grande altitude e as ondas do mar também são fontes de energia.São inesgotáveis, além de exigirem processos de geração de eletricidade com baixo impacto ambiental e que produzam mínima ou nenhuma emissão de CO2.

O desenvolvimento de plantas a partir de fontes renováveis permitiria reduzir a dependência dos países produtores de petróleo, deixar de gerar resíduos perigosos ou de difícil eliminação e esquecer os acidentes petrolíferos, as catástrofes marítimas, as quebras de plataformas, oleodutos e oleodutos.A presença generalizada de fontes renováveis ​​permite-nos pensar numa rede de geração distribuída, o que por sua vez nos permite reduzir os custos do transporte de energia, manter a riqueza da produção local e evitar a exportação de capitais para países distantes, no Médio Oriente ou , pior, em países que acolhem movimentos terroristas internacionais.

De acordo com as previsões da AIE, as energias renováveis ​​fornecerão 13,7% da energia primária do mundo até 2030.Se os governos implementarem formas de incentivos, estes atingirão 16%.

Energias renováveis ​​numa perspectiva global

À medida que exploramos o potencial e as inovações de fontes de energia renováveis ​​individuais, é fundamental olharmos também para o panorama geral.Globalmente, estamos a testemunhar uma expansão sem precedentes no domínio das energias renováveis.Um fato que emerge fortemente é o crescimento substancial da capacidade elétrica gerada por essas fontes.

Até ao final de 2023, espera-se que as adições anuais de capacidade de eletricidade renovável excedam os 440 gigawatts (GW), elevando o total global acumulado para aproximadamente 4.500 GW.Este progresso notável sublinha o crescente reconhecimento global da importância das energias renováveis ​​e do seu papel crucial na definição de um futuro energético sustentável.

O sol:fotovoltaica, solar concentrada, solar térmica

O sol é uma estrela G2 – um pouco maior que uma estrela média.No seu núcleo, a cada segundo, 700 milhões de toneladas de hidrogénio são convertidas em hélio através de reações de fusão nuclear, libertando energia equivalente a 386 mil milhões de mil milhões de megaWatts.

Em 2023, a energia fotovoltaica assumiu um papel ainda mais central no panorama das energias renováveis.Dois terços do crescimento global das energias renováveis ​​este ano são atribuídos à energia fotovoltaica.Este impressionante desenvolvimento é o resultado de uma combinação de fatores:a redução dos custos dos módulos fotovoltaicos, que tornou esta tecnologia mais acessível, e o aumento da difusão de sistemas distribuídos, que ampliaram o uso da energia fotovoltaica em diferentes contextos geográficos.Estes desenvolvimentos foram apoiados por políticas e incentivos nos principais mercados, que reforçaram a atratividade e a viabilidade da energia fotovoltaica como uma solução energética fundamental.De acordo com oAgência Internacional de Energia, esta tendência é evidente no aumento significativo de instalações fotovoltaicas em todo o mundo.

O sol poderia responder plenamente às necessidades energéticas da humanidade?“É claro – respondeu Hermann Scheer, o arquiteto da política energética alemã na Rádio LifeGate – que o sol projeta na terra todos os dias 15 mil vezes mais energia do que produzimos com a energia nuclear e outras fontes não renováveis”.

A superfície da Terra é atingida por 170.000 TW (1 TeraWatt = 1 milhão de milhões de Watts) de energia solar.

Destes 170.000 TW:

– 50.000 TW são refletidos nas camadas superiores da atmosfera;

– 30.000 TW são absorvidos pela atmosfera;

– 90.000 TW atingem a superfície da Terra.Destes 90.000 TW, a maior parte é refletida na superfície ou absorvida e reemitida.Em vez disso, uma parte é transformada:

– 400 TW elevam a água do mar até às nuvens,

– 370 TW põem o vento em movimento,

– 80 TW são transformados pela fotossíntese das plantas.

Em suma, um imenso fluxo de energia envolve a Terra, modifica e transforma.Coletar essa fonte de energia renovável é o desafio, aprendendo a interceptar pelo menos parte dessa cascata dourada.

Da radiação solar à eletricidade

Hoje existem pelo menos quatro sistemas para fazer isso.

• fotovoltaico, em que a radiação solar é transformada diretamente em energia elétrica por meio de “células solares de silício”.
• solar térmico, para aquecer um líquido quer directamente (os painéis de aquecimento de água muito difundidos nos países mediterrânicos) quer com uma bomba de calor;
• solar concentrado, termoelétrico-dinâmico, com espelhos que concentram o calor em caldeiras que vaporizam a água, enviando-a para o turbogerador;
• solar passiva, na arquitetura, com a racionalização das formas, estrutura, materiais e orientações dos edifícios para captar e reter a maior quantidade de luz solar e calor, ou regular o calor e o frio.

Estão a caminho novas centrais solares concentradas, células fotovoltaicas mais eficientes, versáteis e coloridas, módulos solares fotovoltaicos transparentes para incorporar nas janelas e vidros dos edifícios.

 

O potencial da energia fotovoltaica para a produção global de energia

De acordo com a Cooperação Transmediterrânica em Energias Renováveis, 4% da superfície do Sahara coberta com painéis fotovoltaicos cobriria o consumo de energia de todo o globo.

 

O vento:energia eólica e eólica offshore

Temos 5,2 milhões de bilhões de toneladas acima e ao redor de cada um de nós.É ar.Uma quantidade inimaginável de ar que se move, circula, aquece e arrefece continuamente, numa perpétua relação de troca dinâmica com os oceanos e as terras emersas.

O vento é apenas isso.É o movimento das massas atmosféricas que giram incessantemente em nível planetário entre diferenças de nível (o "gradiente"), de campos de alta pressão para campos de baixa pressão.

A ferramenta para transformar a “força do vento” em energia elétrica (cujos fatores são a densidade do ar, a área interceptada pelo vento, a velocidade instantânea do vento) é a turbina eólica:a turbina eólica.Existem pequenos, de meio metro de diâmetro (que podem gerar 20W, como o Marlec 500) e grandes, até gigantescos (um modelo Vestas que libera 1.650 kW tem rotor de 120 metros de diâmetro, além de um modelo da Repower alemã).

 

O progresso no projeto de turbinas eólicas dos últimos vinte anos permitem-lhes operar mesmo com velocidades de vento mais baixas, aproveitando uma maior quantidade de energia e recolhendo-a a maiores alturas, aumentando a quantidade de energia eólica explorável e reduzindo a velocidade de rotação, o ruído e o impacto paisagístico.Muitos territórios poderiam ser utilizados para gerar energia eólica em áreas pouco povoadas, regiões ventosas como as grandes planícies da América do Norte, noroeste da China, Sibéria Oriental e regiões argentinas da Patagônia, além do enorme potencial das usinas offshore.Um dos principais cientistas ambientais do mundo, Lester Brown, está convencido de que o próximo futuro energético é dele:“o vento é abundante, barato, inesgotável, amplamente distribuído, não prejudica o clima e é limpo”.

 

O vento, das fontes renováveis ​​à eletricidade

Os muito diferentes tipos de parques eólicos correspondem às necessidades de adaptação ao território:

• Parques eólicos terrestres, com fileiras de turbinas em terra e cristas ligeiramente elevadas
• parques eólicos offshore, para os quais a atenção se desviou porque o vento no mar é mais intenso e menos turbulento do que em terra, com efeitos vantajosos tanto na energia produzida, que é o aspecto mais importante, como na vida útil das turbinas. .. E as perspectivas futuras prevêem nos próximos anos instalações assentes no fundo do mar até algumas centenas de metros de profundidade (hoje atinge algumas dezenas de metros) e, posteriormente, parques eólicos em plataformas ancoradas no fundo do mar
• miniturbinas, arquitetonicamente integradas em edifícios ou estruturas portuárias (nas quais trabalharam grandes arquitetos de Dubai a Londres, de Philippe Starck a Renzo Piano).

 

O potencial da energia eólica para a produção global de energia

De acordo com especialistas do World Watch Institute, os ventos terrestres explorados de forma sistemática e estratégica por si só já poderiam fornecer energia equivalente a quatro vezes as necessidades energéticas globais.

Ou seja, o vento, sozinho, pode dar ao mundo toda a energia que consumimos hoje, e sobraria três vezes mais.Sem falar nos ventos offshore, que são ainda mais fortes, estáveis ​​e promissores.

Num estudo para quantificar os recursos globais de energia eólica denominado Wind Force 12, a Associação Europeia de Energia Eólica conclui que o potencial global de energia que pode ser gerada a partir do vento seria o dobro da procura global de eletricidade prevista para 2020.

 

 

A água:hidrelétrica e mini-hidrelétrica

A água cobre 71% da superfície terrestre e ocupa um volume enorme, impossível até de imaginar.Um bilhão e meio de quilômetros cúbicos.

Todas as águas do planeta, dos oceanos, dos rios, do subsolo e da atmosfera, estão interligadas.Por toda parte as águas circulam e se renovam com o tempo.Os tempos médios desse fluxo são muito diferentes.Uma única molécula de água permanece nos aquíferos subterrâneos mais profundos durante milénios, em média;nos oceanos dura centenas de anos;na atmosfera não excede 4 dias.

A complexa dinâmica que conecta todos os 1.400 bilhões de quilômetros cúbicos de água do planeta é chamada ciclo hidrogeológico.

É chamado em vez disso ciclo hidrológico a dinâmica apenas das águas que circulam na atmosfera - aproximadamente 577 mil km3, não mais que 0,000041% da hidrosfera total, mas suficiente para cobrir todo o globo, para determinar as condições meteorológicas, o clima e a vida na Terra.

As águas atmosféricas são totalmente renovadas a cada ano 40 vezes.

Do ponto de vista macroscópico, é esse impulso envolvente, inquieto e poderoso - desencadeado pela radiação solar que impede a estagnação da água - que é canalizado para os rios, riachos, chuvas, evaporações, que deve ser aproveitado para a sua transformação em energia.É o movimento perpétuo da água que transforma.

Uma indicação resumida do seu potencial no mundo pode ser vista no mapa das águas superficiais, ou seja, nas massas de água em circulação e em movimento devido à precipitação anual.

– América do Norte:18.300 km3

– América do Sul:28.400 km3

– Europa:8.290 km3

– África:22.300 km3

– Ásia:32.200 km3

– Austrália:7.080 km3

Cada continente possui milhares de quilômetros cúbicos de água em movimento, apenas na forma de chuva.Destes, o escoamento (ou seja, a água que resta, que não volta à circulação por evaporação) varia de 45% na América do Norte e na Ásia a 20% em África (onde a taxa de evaporação é mais elevada).

 

Água, das fontes renováveis ​​à energia hidrelétrica

Uma usina hidrelétrica é definida como o sistema de engenharia-construção constituído pelo conjunto de obras hidráulicas, máquinas e equipamentos com os quais a energia potencial da água é transformada em energia elétrica.

As usinas hidrelétricas podem ser de dois tipos:água corrente, quando exploram diretamente o caudal de um curso de água;ou acumulação, quando exploram uma bacia coletora a montante da usina que permite canalizar o fluxo de água desejado.

De um dossiê apresentado pelo Istituto Ambiente Italia consta que existem 50.000 grandes barragens no mundo (aquelas com mais de 15 metros de altura), 67% das quais estão concentradas na China, Turquia, Irão e Japão.Devido a estas barragens, entre 40 e 80 milhões de pessoas foram forçadas ao êxodo forçado, mais de 35 milhões só na Índia.Praticamente uma nação maior que a Itália foi evacuada e destruída;na verdade, submerso.A solução para obter energia hidrelétrica não é a de grandes barragens, mas a construção de “mini-hidrelétricas”, pequenas turbinas colocadas nas margens dos rios que permanecem livres para fluir.

 

O potencial da água para a produção global de energia

As barragens e os desvios de rios são hoje operações muito problemáticas e por vezes inaceitáveis ​​do ponto de vista social e ambiental.Mas água também pode significar energia proveniente de ondas, marés, correntes subaquáticas.Vários sistemas estão sendo estudados - pontes suspensas na costa que balançam, colunas metálicas inseridas no mar como barômetros gigantescos, bombas, bóias, bacias, escorregadores parabólicos para intensificar os jatos de água - para explorar o movimento das ondas que, sendo contínuo e inquieto movimento, acredita-se que gere energia utilizável.Depois, há enormes massas de água que se movem a velocidade constante no fundo do mar:o Estreito de Messina, o Estreito de Bonifácio, o Estreito de Gibraltar... Os noruegueses e os ingleses realizaram algumas experiências, simplesmente afundando na água turbinas eólicas modificadas para resistir à corrosão, mas uma pá derivada da aeronáutica certamente não é adequada para o objetivo:as hélices navais são significativamente diferentes das aéreas.Aqui estamos lidando com enormes fluxos de água que correm em baixa velocidade;exatamente o oposto da energia eólica, onde o fluido (ar) tem baixa densidade e alta velocidade.E, para as marés, no norte de França, na Bretanha, no estuário do rio Rance, perto de Saint Malò, foi construída uma grande central de energia das marés, inaugurada em 1966.O primeiro do mundo.Neste local o elevado desnível atingido pelas marés permite a queda – de alguns metros – de grandes massas de água, permitindo assim que a energia cinética das marés se transforme em energia eléctrica.

 

A terra:geotérmico

Se conseguíssemos perfurar um poço de 6.400 km de profundidade em direção ao centro da Terra, encontraríamos um núcleo de ferro e níquel de cerca de 6.000°C.Aqui está, o calor das águas termais e dos gêiseres.O termo geotérmico deriva do grego “gê” e “thermòs”:o significado literal é, portanto, calor da Terra.Energia geotérmica significa aquela contida, na forma de “calor”, na terra.

A origem deste calor está relacionada com a natureza íntima e oculta do nosso planeta e com os processos físicos que aí ocorrem.Um calor presente em quantidades enormes, incalculáveis, inesgotáveis.

O calor interno se propaga regularmente em direção à superfície da Terra, que emana calor para o espaço que pode ser quantificado em uma corrente térmica média de 0,065 Watts por metro quadrado.O gradiente térmico, ou seja, este escalar progressivo de temperatura, é em média 3°C a cada 100 m de profundidade, ou seja, 30°C a cada km.Se você perfurar um quilômetro, lá embaixo será 30°C mais quente.

Das camadas mais profundas, um calor lento e contínuo sobe à superfície.A sua camada superficial fértil alimenta culturas agrícolas cuja utilização para fins energéticos se tornou hoje um desafio, por vezes problemático.

A Terra está coberta de florestas, dá origem a plantas que nos alimentam e nos dão materiais para construir.Isso nos dá calor.Um ambiente vital que produz e reproduz, há milhões de anos, plantas, árvores e vida.Mas só uma utilização muito mais cuidadosa, racional, inteligente e “destilada” destes recursos poderá garantir um futuro sustentável.

As usinas geotérmicas transformam esse calor em eletricidade de diversas maneiras, que podem ser resumidas no processo de empurrar o vapor para a geração de turbinas.

 

O calor da Terra:de fontes renováveis ​​ao aquecimento doméstico

Hoje existem muitas centrais geotérmicas de dimensões significativas em 22 países ao redor do mundo - para uma potência total de quase 10.000 MW, com uma produção de eletricidade superior a 50 TWh.Em posições de liderança estão os EUA, Nova Zelândia, Itália, Islândia, México, Filipinas, Indonésia e Japão.

Para uso voltado à produção de energia elétrica, o potencial é estimado em 10 vezes maior que o atual.

No entanto, a energia geotérmica traz consigo a necessidade de sistemas de engenharia complexos e de alto impacto.Também aqui a solução parece estar na palavra mini.A tecnologia de bombas de calor e de aquecimento urbano poderia levar água quente e calor doméstico às casas em muitos países em todo o mundo, evitando a necessidade de caldeiras, sistemas de aquecimento e de ar condicionado.O potencial energético da água quente para usos térmicos é muito grande e está difundido na Europa, Ásia, América Central e do Sul.Ou seja, para além da produção de electricidade, dependendo da temperatura do fluido geotérmico, são possíveis diversas utilizações, estufas na agricultura (38 – 80 °C), aquecimento urbano (80 – 100 °C), utilizações industriais (pelo menos 150 °C), térmico.

Existe energia geotérmica apenas onde sopram gêiseres ou campos boracíferos?Não.A temperatura da Terra aumenta com a profundidade, independentemente da localização.Trata-se de ter um sistema para trazer esse calor à superfície.O calor acumulado no solo pode ser “levantado” com uma bomba de calor, para o interior das casas, como aquecimento.

Várias unidades residenciais podem ser ligadas a uma bomba de calor.Quanto mais edifícios estiverem ligados ao mesmo sistema, mais se dividem os custos da bomba (cujo tamanho deve ser escolhido em função do número de pessoas que a utilizam) e mais se poupa, no “terreno-água”. caso, nos custos de perfuração da sonda que é enviada para o subsolo até 30/50 metros, onde as temperaturas são constantes.

Olhando para o futuro:energia renovável na Europa e na Itália

No contexto europeu, assistimos a um aumento significativo da dependência das energias renováveis.A Europa, através de iniciativas como a Plano REPowerEU, está a tomar medidas decisivas para reduzir a sua dependência do gás natural e de outros combustíveis fósseis.O plano REPowerEU representa um elemento-chave nesta estratégia, visando substituir uma parte significativa do consumo anual de gás por energias renováveis.Esta mudança de paradigma não só sublinha o compromisso da Europa com a sustentabilidade, mas também destaca o papel vital das energias renováveis ​​na segurança energética do continente.

Em Itália, o governo está a incentivar ativamente esta transição energética.Vários decretos e incentivos foram introduzidos para promover a utilização de energias renováveis, incluindo o fim do mercado protegido e incentivos à autoprodução de energias renováveis.Uma iniciativa particularmente significativa é o desenvolvimento de parques eólicos flutuantes, com o governo que identifica áreas marítimas estatais adequado para infraestruturas eólicas offshore.No entanto, apesar destes esforços, a Itália ainda tem de alcançar outros países europeus, especialmente no que diz respeito à autorização de projectos de energias renováveis.

Estes desenvolvimentos na Europa e em Itália representam um passo importante para um futuro mais sustentável.À medida que enfrentamos os desafios das alterações climáticas e da segurança energética, as energias renováveis ​​surgem como uma solução fundamental, oferecendo um caminho para um futuro mais verde e resiliente.