O pragmatismo turco

Já tenho abordado a estratégia energética turca simplesmente porque é um dos concorrentes naturais do nosso país. Sabendo que a competitividade do custo da energia eléctrica é um factor de competitividade das empresas, também das exportadoras, é útil saber aquilo que andam a fazer os nossos competidores. Há umas semanas referi o projecto turco de construção de duas novas centrais nucleares em parceria com japoneses.

Agora o governo de Ankara juntou-se a sul coreanos para desenvolver duas novas centrais a carvão. O objectivo é reduzir a dependência do gás russo e iraniano. Antes de ser pró-nuclear sou anti-carvão mas consigo entender o ponto de vista, a ideia de independência energética é utópica mas a segurança energética deve ser uma preocupação primordial de um país, principalmente um situado numa região tão sensível.  Com as novas centrais nucleares e a carvão a Turquia pretende acompanhar a procura crescente por electricidade na economia turca e ao mesmo tempo reduzir de 50 para 30% o peso do gás no seu mix electroprodutor.

Custos ambientais das centrais termoeléctricas calculados

Indústrias que fazem 50% da poluição (com CO2) - EEA

Revela o jornal Público que o relatório da European Environment Agency (EEA) intitulado "Revealing the costs of air pollution from industrial facilities in Europe" (aqui) afirma que os custos ambientais decorrentes das actividades industriais na Europa cifraram-se, em 2009, entre os 102 e 169 mil milhões de euros.

Em Portugal, os custos variaram entre os 1432 e os 1986 milhões de euros, se estiverem incluídas as emissões de dióxido de carbono (CO2), ou entre 332 e 886 milhões de euros se ficarem de fora essas emissões.

Sectores mais poluidores (sem CO2) - EEA

Três quartos dos custos totais foram causados pela emissão de apenas 622 unidades fabris, ou seja, 6% do total. O sector que mais polui é evidentemente o sector eléctrico como é patente no diagrama ao lado que não inclui o CO2 que não é um gás poluente.

Voltando a excluir o CO2, segundo o relatório, o Top20 das unidades industriais mais poluidoras da Europa é preenchido por centrais termoeléctricas como se pode ver no quadro abaixo.

Da lista completa de 622 indústrias, 12 estão em Portugal. As indústrias que mais custos causaram foram a Central Termoeléctrica de Sines (entre os 296 e os 357 milhões de euros), a Central Termoeléctrica do Pego (entre 102 e 114 milhões de euros), a Refinaria de Sines (entre os 96 e os 175 milhões de euros) e a Central Termoeléctrica do Carregado (entre 73 e 76 milhões de euros). Como se pode ver no mapa, a Central de Sines está no quadro das indústrias que contribuem para 50% da poluição industrial europeia. 

Tentando ser o mais justo possível com estes dados vou admitir que dos €332M de custos ambientais em Portugal sem CO2, €250M são responsabilidade das termoeléctricas ordinárias.

Diagrama produção eléctrica por fonte (REN)

2009 foi um ano de hidraulicidade média (ver diagramas ao lado) e portanto com uma produção renovável e não emissora de poluentes média. Creio por isso que se pode admitir que foi um ano típico. A produção termoeléctrica ordinária neste ano foi de 23.708 GWh (ver abaixo).

Um reactor nuclear de 1.650MW de potência com uma produtividade de 0,85 produziria cerca de metade deste valor (12.286 GWh) o que significa que permitiria uma poupança de €150M/ano em custos ambientais directos (talvez mais porque acabava produção com carvão) já que tem um impacte ambiental praticamente nulo. Como custaria entre 5 e 7 mil milhões de euros estaria pago ao fim de 30/45 anos só em poupanças ambientais directas (contra um tempo de vida de 60 anos). Podia-se acrescentar os custos indirectos da obtenção e transporte dos combustíveis fósseis.


Produção eléctrica por fonte (REN)

E a alternativa renovável? Prescindir de 24.000 GWh de produção térmica ordinária com PRE renovável seria praticamente impossível do ponto de vista técnico como analisei aqui, para além de ruinoso do ponto de vista financeiro. Também não podemos contar com as novas barragens dado que estas vão acrescentar apenas 3,3% de capacidade de produção líquida ao parque electroprodutor nacional.

A troca de produção a carvão por produção a gás diminuiria a factura ambiental mais de metade do seu valor. Mas as únicas formas de reduzir efectivamente a poluição no sector eléctrico é substituir produção térmica por nuclear ou hídrica. A produção hídrica tem os limites impostos pela natureza para além de outros impactes ambientais que importa contabilizar.

A União Europeia acha que existem mais duas vias, a aplicação de Carbon, Capture and Storage (CCS) às centrais térmicas e a eficiência energética. A primeira é uma delírio sem razoabilidade técnica nem interesse prático como reforçarei no próximo post deste blog. A segunda tem limites que se ultrapassados deixa de ser eficiência energética e passa a ser não produção.

Tenho defendido que seja cobrado às centrais termoeléctricas europeias taxas que traduzam os seus reais custos para o ambiente e saúde. Desta maneira poder-se-á evidenciar o mérito da produção nuclear e sonhar em viabilizar economicamente a produção eólica e solar não subsidiada.

Testes alemães em CCS adiados

Unidade alemã de teste de CCS

O Bundesrat, representante dos 16 estados federais alemães, chumbou um projecto de lei do governo central para permitir o teste da captura e armazenamento de dióxido de carbono no subsolo, em inglês carbon capture and storage (CCS), emitido pelas centrais termoeléctricas.

As reservas do Bundesrat prendem-se com as consequências nefastas de uma possível fuga de gás armazenada, ainda por cima nas concentrações que o CCS naturalmente vai gerar. O medo do Bundesrat faz sentido. O CCS, também testado nos EUA, mas ainda não industrializado, é a esperança europeia, mas também chinesa, para a continuação da utilização de centrais termoeléctricas para produção eléctrica. Na minha opinião, como detalharei oportunamente noutro post, o CCS é uma das mais grosseiras e idiotas soluções tecnológicas das últimas décadas. É uma fuga desesperada à evidência de que a energia nuclear é incontornável em países desenvolvidos.

A Alemanha é um dos países mais interessados no sucesso do CCS. Porque se encerrar as suas centrais nucleares em 2022 vai precisar de incrementar proporcionalmente o seu parque termoeléctrico. E porque o único combustível fóssil de que tem reservas apreciáveis é o bastante poluidor carvão castanho.

Mina de carvão castanho na Alemanha

Sem CCS, a produção de electricidade com carvão deixará de ser comercialmente competitiva, em virtude da necessidade de adquirir créditos de carbono. Pode até deixar de ser legalmente possível se a emissão de créditos continuar a ser reduzida a ponto de não existir suficiente quantidade no mercado para transaccionar.

Sem carvão e sem nuclear a Alemanha fica perigosamente dependente do gás natural vindo da Rússia, nomeadamente através do recém-inaugurado gasoduto Nord Stream, e do futuro gás shale polaco. Mas aparentemente isso é menos preocupante do que os perigos de uma indústria que nunca matou nenhum alemão, ao contrário da bastante mais popular agricultura biológica. 

Ambiente não é prioridade para Obama

Tal como todos os entusiastas do utópico ambientalismo, a narrativa verde de Barak Obama termina quando chega a hora de tomar decisões concretas e com verdadeiro impacto na melhoria do ambiente. A Administração norte-americana está obrigada, pelo Clean Air Act, a rever os limites de emissão de poluentes no país todos os 5 anos. A última foi em 2008 e a próxima está agendada para 2013. Mas a Environmental Protection Agency (EPA) pediu a antecipação da redução dos limites de smog já em 2011.

O smog é essencialmente ozono formado ao nível do solo, consequência da libertação de NOx na queima de combustíveis fósseis. A Administração Obama não só recusou a sugestão da EPA como se prevê que novas revisões não aconteçam antes de 2016. A debilidade económica é apontada como a razão para não se colocar restrições à emissão de poluentes para a atmosfera. Essa diminuição só seria concretizada penalizando os emissores, nomeadamente as centrais térmicas a carvão.

O carvão ainda é a principal fonte primária de electricidade dos EUA e os recentes estímulos concedidos pelo Presidente ao sector das energias renováveis foram um claro fracasso na alteração desse paradigma. Naturalmente a concretização de uma franca redução de criação de smog nos EUA só será atingida quando se trocar o carvão pela única forma capaz de gerar energia eléctrica de base em larga escala, a cisão nuclear.

Já existem indícios de que isso poderá acontecer no maior (talvez já não seja) consumidor de electricidade do mundo o que poderá significar boas notícias para as exportações portuguesas. Em todo o caso a exploração de shale gas aconselha a refrear os ânimos em relação à possibilidade de os EUA voltarem a apostar francamente no nuclear. Contudo isso não invalida que, à semelhança de todos os países no mundo incluindo Alemanha ou Japão, só uma aposta clara na energia nuclear permitirá à humanidade ter a veleidade de cumprir os objectivos ambientais que se vai impondo em voluntariosos protocolos internacionais.

Todas as fontes de electricidade são inesgotáveis

Um dos argumentos usados pelos apoiantes das energia renováveis é que estas são inesgotáveis e portanto renováveis. Esta perenidade de recursos pode ser vista de uma forma mais ou menos pragmática. Os defensores das renováveis afirmam que ao retirarmos os combustíveis fósseis do subsolo estamos a alterar o normal equilíbrio da Terra. É verdade, mas ao instalarmos painéis solares fotovoltaicos também estamos a alocar materiais em locais não naturais. É um facto que o desequilíbrio provocado pelo uso de recursos naturais se traduz inevitavelmente em poluição. Mas isso acontece com todas as formas de produzir electricidade. As 270 toneladas que pesa uma turbina eólica de 2 MW são resultado maioritariamente de aço que usa matéria-prima natural e tem um processo de fabrico bastante intensivo em energia. Também se pode especular sobre o aumento de entropia terrestre que a queima de combustíveis fósseis provoca mas o Universo caminha para um estado de máxima entropia e a influência humana nesse processo é insignificante.

Mina de urânio

Mais pragmaticamente, a única vantagem do carácter renovável das energias ditas renováveis é não nos termos de preocupar em desenvolver futuras formas de obtenção de energia eléctrica. Mas isso é altamente improvável, as sociedades vivem em competição constante na procura de formas mais eficientes de produzir riqueza e bem-estar. Com esta premissa e os exemplos históricos pode-se especular quanto tempo o Homem leva a introduzir novas tecnologias. Parece-me que 100 anos é uma almofada razoável para renovação tecnológica. Isto é, creio ser razoável afirmar que daqui a 100 anos as formas de produção eléctrica estarão reinventadas e nessa altura o Homem não precisará dos combustíveis que hoje consideramos essenciais. Desta forma, é lícito afirmar que qualquer recurso natural que dê para ser explorado durante um século é inesgotável ou equiparado a renovável.

As reservas naturais podem categorizar-se, grosso modo, em economicamente exploráveis, tecnicamente exploráveis, provadas e existentes. O tamanho das reservas vai aumentando da primeira para a última. à medida que se caminha para a maturação de uma tecnologia existe a tendência de todas tenderem para o mesmo valor quer pelo aumento das primeiras quer pela diminuição das últimas através do consumo. A grande incógnita é saber-se que percentagem das reservas existentes são conhecidas e isso coloca alguns problemas na previsão do tempo que restará de exploração. Existem muitos estudos sobre as reservas mundiais de petróleo, carvão, gás natural e urânio.

Petróleo
Prevê-se que o petróleo tenha reservas provadas que dão para o explorar até à segunda metade do presente século. Trata-se de um problema para o sector dos transportes pois actualmente não existe alternativa economicamente viável ao petróleo. O sector eléctrico já pouco depende de derivados de crude para a produção.

Central termoeléctrica a gás natural

Carvão
O carvão continua a ser a fonte mais usada e é também o combustível fóssil para o qual são apontadas reservas mais duradouras. A produção de carvão deverá atingir o pico em 2030 e as reservas devem durar cerca de 150 anos. Este valor sofrerá alterações consoante a evolução da procura mundial nas próximas décadas.

Gás natural
A reservas de gás natural têm aumentado nos últimos anos devido aos avanços nas técnicas de exploração de depósitos não convencionais de gás. Apesar de se estimar que o consumo de gás natural aumente bastante à medida que for substituindo o carvão como principal fonte de geração eléctrica as reservas convencionais e não convencionais darão para mais de 100 anos de exploração.

Urânio
As reservas de Urânio com o padrão de consumo actual chegam para 80 anos. No entanto, as centrais nucleares actuais só consomem cerca de 5% do urânio natural e isso está preste a alterar-se com a introdução, na próxima década, das centrais nucleares de 4ª geração e do tório como combustível alternativo.

Evocar o desaparecimento de matérias-primas para justificar a aposta no vento e no sol para produção de energia eléctrica não é rigoroso uma vez que as reservas de carvão, gás natural e urânio dão para mais de um século de utilização tornando-as por isso pragmaticamente inesgotáveis. Esse não é o caso do petróleo cujas reservas podem acabar em metade do tempo e ainda não existe verdadeira alternativa.

O flagelo ambiental do carvão

Central termoeléctrica a carvão

O Público noticiou que no passado dia 10 de Agosto os níveis de ozono no ar nas zonas de Palmela, Almada e Barreiro ultrapassaram os limites legais. A formação de ozono ao nível do solo é potenciada pela emissão para a atmosfera de óxidos de azoto (NOx). Os óxidos de azoto são alguns dos produtos libertados para a atmosfera pela queima de carvão em centrais termoeléctricas. Portugal não foge a este flagelo dado que, em média, 20% da nossa electricidade é produzida recorrendo a esse combustível fóssil.

Não estou a insinuar que a presença destes valores elevados de ozono na atmosfera da margem sul é culpa exclusiva da central a carvão que opera em Sines mas também não se pode escamotear o contributo decisivo que ela tem.

Produção eléctrica portuguesa 2009 e 2010 (REN)

O carvão é, de longe, a fonte de energia eléctrica mais poluidora mas também a mais usada no mundo. Erradicá-la da face da Terra devia ser o primeiro desígnio no combate da humanidade contra o seu impacto no ambiente. Mas não é, em nenhuma parte do mundo. Nem mesmo na Europa, auto-proclamada pioneira na defesa do meio ambiente.

O compromisso europeu de combate às alterações climáticas e políticas energéticas é conhecido como metas “20-20-20”:

- 20% de redução de consumo de energia primária através de eficiência energética

O objectivo reúne consenso mas a meta é algo utópica e dificilmente será atingida. Se vier a acontecer acredito que será mais um mérito de contracção da actividade económica do que de ganhos substanciais de eficiência no consumo. A redução do consumo eléctrico é uma das grandes apostas dos defensores das renováveis simplesmente porque as energias renováveis sozinhas não serão capazes de cobrir a procura.

- 20% de redução de emissão de gases de efeito de estufa face a níveis de 1990

O efeito de estufa antropogénico é o menos  perigoso dos efeitos provocados pela libertação de gases na produção energética. Ainda assim, para o sector eléctrico, podia deduzir-se que isso representaria o phase out das centrais a carvão. Isto porque as centrais a carvão emitem o dobro dos gases de efeito de estufa (GEE) do gás natural. As restantes fontes são quase neutras na emissão de GEE. Por arrasto haveria redução de todos os outros danos para a saúde pública associados à queima do carvão, tal como o já discutido aumento dos níveis de ozono  ao nível do solo. Mas em 2009 ficámos a saber que a EU vai perseguir esse objectivo desenvolvendo a captura e armazenamento de CO2 (CCS) nas centrais termoeléctricas. Porém esta é uma técnica que está longe de estar tecnologicamente dominada, que coloca sérias questões ambientais de estanquicidade dos depósitos de CO2 e que aniquila a competitividade económica das centrais termoeléctricas. A energia nuclear é neutra em emissão de gases, segura, economicamente competitiva e amplamente dominada. Não existirá aqui algum tipo de contradição? Quer-se apostar numa tecnologia não confirmada e mais cara do que uma que é mais eficaz e barata a obter os resultados e que já deu provas disso. 

-  20% de integração de fontes renováveis na geração de energia

Esta meta signfica essencialmente integração de energia eólica na produção eléctrica e biocombustíveis no sector dos transportes. Qual é o maior inimigo da saúde pública? Qual é o maior emissor de GEE? Qual é a fonte de energia que mais radioactividade emite? O carvão. Não faria sentido que a terceira meta fosse reduzir em 20% o contributo desta fonte? E não faria sentido trocar a mais nociva das fontes de electricidade de base pela mais benigna delas? Se faz, a energia nuclear devia ser a aposta. As fontes renováveis, como não me canso de dizer, pela sua intermitência e incontrolabilidade, não asseguram produção fiável de electricidade de base. Não são alternativa ao carvão.

As metas "20-20-20" são na sua génese um compromisso, não de combate à poluição, mas de integração de energias renováveis. É esse o grande objectivo que lhe está subjacente. Só que a descarbonização da Europa só será possível com recurso à energia nuclear. Quanto mais tempo os europeus levarão a tomar plena consciência disso é difícil prever.

Nuclear é energia concentrada

A energia nuclear é incontornável se a humanidade quiser obter a sua energia de forma ambientalmente sustentável. As energias renováveis não garantem produção em quantidade e estabilidade satisfatórias. As alternativas com combustíveis fósseis são demasiado poluidoras. A energia nuclear é a única que concilia abundância de produção com ausência de emissão de poluentes. Durante este século o Homem será capaz de dominar e industrializar a fusão nuclear e replicar na Terra a forma como se gera a energia nas Estrelas. Nessa altura a sustentabilidade energética da humanidade estará praticamente resolvida. Enquanto não chegamos lá, os avanços que se estão a fazer em tecnologia de centrais de fissão nuclear irão melhorar a sua eficiência e minimizar os defeitos que lhes são apontadas.
 

Uma das grandes vantagens da energia nuclear sobre todas as outras formas de produção de energia, mesmo o petróleo, é a sua extraordinária densidade. Seja densidade de área usada se quisermos comparar com as renováveis ou densidade do combustível se quisermos comparar com combustíveis fósseis. A densidade na energia é eficiência e a eficiência é limpa.

Densidade energética de área usada

Hinkley C (3.300 MW)

Este é um desenho da futura central nuclear Hinkley C em Inglaterra. Ela será constituída pela EDF e contará com dois reactores Areva EPR de 1.650 MW de potência. Terão uma potência combinada de 3.300 MW. Quando a obra estiver concluída a central vai ocupar 67 ha de terreno, um bem cada vez mais escasso e precioso. Se aplicarmos o factor de capacidade de 0,85 típico destas centrais esta terá uma densidade de 4,18 kW/m2.

Com um factor de capacidade de 0,28 seriam precisos 10,02 GW de potência eólica instalada para replicar, com vento, a mesma energia produzida pela central Hinkley C. Para se ter uma noção ,este valor representa cerca de 2,5 vezes o parque eólico português. Em número de turbinas traduz-se em 5008 unidades de 2 MW. Embora existam diferenças na densidade de produção de parques eólicos de acordo com a localização e tipo (onshore/offshore) é lícito assumir um valor de 2,7 W/m2 para um parque eólico onshore. Com uma densidade destas, um parque eólico que fornecesse a mesma energia anual que Hinkley C precisaria de 1.222 km2 cerca de 1/4 da superfície do Algarve (5.412 km2). Essa área (122.200 ha) daria para construir 1.823 centrais nucleares Hinkley C. Estas centrais seriam capazes de produzir anualmente 44.794 TWh, ou seja, mais do dobro do consumo mundial de electricidade em 2010 (aproximadamente 18.000 TWh).

As contas são simples mas elucidativas. O terreno, em terra, que um parque eólico precisa de ocupar para gerar tanta electricidade quanto um reactor Areva EPR de 1.650 MW daria, caso ele fosse preenchido de reactores, para abastecer o mundo de electricidade. Sem aumento de poluição ou custo da electricidade.

Densidade energética do combustível

Comboio transporte carvão

Aqui também a vantagem do nuclear é óbvia. O núcleo do urânio isótopo U235  ao ser quebrado nas centrais nucleares liberta uma energia com uma densidade de 4,7TWh/l. O isótopo U235 constitui apenas 3% do combustível nuclear actual que é maioritariamente o isótopo "natural" U238. Os dois reactores de Hinkley C vão produzir cerca de 24,57 TWh/ano, ou seja, vão precisar de cerca de um garrafão de 5 litros de urânio U235 todos os anos. Na prática, 166l de urânio (97% U238 + 3% U235). Destes, cerca de 160l ficam como resíduos. As futuras centrais nucleares vão consumir U238 pelo que precisarão de muito menos combustível para além de poderem consumir os resíduos das actuais.

A densidade energética do diesel (10,94 kWh/l), carvão (6,28 kWh/l) ou gás natural liquefeito (7,2 kWh/l) são simplesmente de ordens de grandeza diferentes das do urânio na fissão nuclear. É por isso que se, figuradamente uma central nuclear podia ser alimentada à colher, uma central a carvão precisa de uma linha de comboio.

Supertanque GNL

Naturalmente as proporções mantêm-se na dimensão e consumos energéticos necessários para a extracção e distribuição dos combustíveis. Num mundo dominado por energia nuclear as imagens de supertransportadores GNL e superpetroleiros seriam muito mais raras.

O filme seguinte da autoria do excelente blog Brave New Climate ilustra bem porque razão o mundo não pode passar sem energia nuclear. Para o assunto específico deste post, peço atenção para o minuto 2:10 em que se compara a energia contida numa bola de golfe de urânio para fissão (a quantidade de energia que uma pessoa precisa durante toda a sua vida) com uma manada de 800 elefantes que é o equivalente energético em carvão.

Utopia ecológica

Diz um curioso artigo do público que o abandono da energia nuclear na Alemanha está nas mãos de pessoas como Sascha Samadi. Isso deve ser uma preocupação, para os alemães e para todos os ambientalistas. Este investigador não só não tem a mínima noção de como se conseguirá substituir nuclear por renováveis como ainda deixa claro que a desactivação das centrais nucleares alemãs implicará a construção de novas centrais termoeléctricas e aumento de emissão de gases de efeito de estufa. E acrescenta que tal já está a acontecer neste momento “Hoje estamos a usar mais carvão e gás natural, importado da Rússia, do que no ano passado, com mais emissões de dióxido de carbono [CO2] no sector da electricidade” apesar de metade dos reactores estar a operar.

Analistas já previram que, com esta política, a Alemanha produzirá mais 380 milhões de toneladas anuais de CO2 do que os seus objectivos para 2020. Esta opção também compromete definitivamente os objectivos alemães do protocolo de Kyoto. Samadi está consciente e confessa que o abandono do nuclear na Alemanha torna "mais improvável a União Europeia adoptar uma posição mais ambiciosa, aumentando de 20 para 30 por cento as suas metas de redução do CO2 até 2020”, uma ambição da UE e, em particular, dos ambientalistas alemães.

Samadi refere que a partir de 2030 o sequestro de CO2 na indústria e nas centrais termoeléctricas permitirá baixar a emissão deste gás de efeito de estufa. Samadi não refere é que a energia nuclear emite quantidades reduzidas de CO2 e por isso não precisa de o sequestrar posteriormente. Nem refere que em 2030 já as centrais nucleares de 4ª geração estarão a gerar electricidade e estas aproveitam muito melhor o combustível que consomem e produzem muito menos resíduos. O aproveitamento é de tal ordem elevado que a escassez de combustível não se coloca, o que faz delas fontes de energia renovável.

No fundo Samadi tem razão quando defende que o futuro da produção eléctrica alemã passa por exploração de fontes renováveis. Só erra na fonte.