Pequena metáfora sobre combustíveis e energia

Imagine que está com fome e lhe oferecem uma maçã já descascada, outra por descascar e ainda uma outra na árvore por apanhar. Por qual começaria? A descascada evidentemente, igual proveito, consumo imediato e menos trabalho.

Agora imagine que está sedento de energia, o que vai fazer? Explorar as fontes mais fáceis e imediatas. Há cem anos isso queria dizer fazer um furo na terra e deixar jorrar petróleo. Um dia este petróleo imediatamente acessível acabará como você acabará de comer a sua mação descascada. E depois? Depois pegará numa faca e descascará a outra maçã que lhe deram. O hydraulic fracking é a faca que permite descascar combustíveis fósseis que não jorram através de um furo. Eles estão lá para suprir as nossas necessidades energéticas, apenas exigem mais algum trabalho na sua recolha.

Depois de comer as duas maçãs terá de se esforçar um pouco mais, subir à árvore e apanhar a terceira. A obtenção de combustíveis fósseis sofrerá a mesma evolução. Teremos de de desenvolver métodos cada vez mais evoluídos para obter o que precisamos. 

Mas e se acabarmos com todas as maçãs da macieira? Comeremos bananas, pêras ou laranjas. A comida não acaba, existe sob diversas formas. O mesmo se passa com a energia, ela não vai acabar, apenas existe em diversos formatos e sabores. As preocupações com o peak oil ou peak de outra coisa qualquer não fazem sentido e revelam apenas ignorância. Se por acaso um tipo de energia primária acabar simplesmente usaremos energia primária armazenada de outra forma. Mais difícil de usar certamente, mas a história humana já mostrou que a nossa espécie se desvencilha muito bem e encontra forma de sobreviver e desenvolver.

Mega reserva de shale oil na Austrália

A companhia australiana Linc Energy crê ter descoberto uma mega reserva de shale oil no sul da Austrália. A sua exploração irá exigir uma  joint-venture técnica e financeira igualmente vasta mas o potencial é enorme. A previsão é que estejam aprisionados 233 mil milhões de barris de petróleo no solo australiano.

Esta quantidade coloca a Austrália no topo dos países com maiores reservas ao lado do Canadá ou Arábia Saudita. E coloca mais um prego no caixão da teoria do peak oil e, em geral, na ideia de que a energia armazenada na planeta é insuficiente para alimentar o modo de vida moderno. Seja o Homem capaz de a extrair e utilizar, a energia à nossa disposição debaixo dos nossos pés dará para milhões e milhões de anos.

Defender nuclear em Portugal é uma uphill battle

Defender a energia nuclear em Portugal é aquilo a que os ingleses designam de uphill battle. A maioria dos portugueses tem um medo inexplicável e não justificado em relação à energia nuclear. Vou admitir que seja a maioria pois começo a achar que existe uma grande minoria silenciosa que não é anti-nuclear. Atribuo esse medo ao desconhecimento. Mas a questão é que mesmo pessoas aparentemente informadas sobre o sector energético são incapazes de serem objectivos quando se fala de energia nuclear. Se os especialistas não são capazes de ser objectivos como se pode esperar que a maioria da população seja?

Um bom exemplo foi dado no programa Olhos nos Olhos 18 da passada terça-feira 31 de Janeiro. Ainda que não seja um especialista em energia nuclear Agostinho Pereira de Miranda é um advogado que há muitos anos trabalha com empresas no sector petrolífero. Prova do seu conhecimento do sector é dado no video acima quando, revelando dados interessantes sobre as reservas e o custo de exploração de tar sands no Canadá, desmonta a ideia do peak oil.

Mesmo não sendo um especialista em energia nuclear Agostinho Miranda não se furtou a comentar sobre ela. Ironicamente é precisamente com um argumento de peak uranium que Agostinho Miranda afasta a viabilidade desta forma de energia para solucionar o fornecimento de energia eléctrica numa escala mundial. E se Agostinho Miranda vê como desactualizada a teoria do peak oil qualquer pessoa minimamente entendida em energia nuclear sabe que Agostinho Miranda está redondamente enganado em relação ao nuclear. Os equívocos começam no minuto 7:00 deste segundo filme:

Primeiro argumento: Impacte ambiental. Começa por mencionar o custo ambiental do ciclo de vida de uma central nuclear. O custo ambiental de uma central nuclear tem de ser vista em relação à energia que ela produz. Como esta produz quantidades enormes de energia eléctrica a partir de pequenas quantidades de urânio a pegada ambiental por MWh produzido é das mais baixas (só comparável à hídrica) de todas as fontes de energia eléctrica conhecida.

Segundo argumento: o custo elevado. França tem a energia eléctrica mais barata da Europa. A Alemanha com a paragem das centrais nucleares viu o preço da electricidade aumentar. Os países com mais renovável tem as energias mais caras da Europa. Ouço muitos detractores do nuclear usar a segurança como razão mas o preço da electricidade? Éuma ideia ainda mais gasta do que o peak oil.

Terceiro argumento: o tempo de construção. Per si não é um impedimento, requer planeamento estratégico de longo prazo. Em Portugal onde isso não existe pode considerar-se uma desvantagem. O grande inconveniente do prazo de construção alargado de uma central nuclear está nos custos decorrentes de derrapagens na construção. Ainda assim esse inconveniente não detém vários países de apostar fortemente na construção de centrais nucleares.

Quarto argumento: falta de reservas de urânio. Agostinho Miranda afirma que para que a energia nuclear fornecesse toda a energia do planeta seriam precisos 8.000 reactores nucleares ao invés dos actuais 450 (6%) e que para isso não existe combustível necessário. Os números estão correctos mas a argumentação é descabida. Primeiro, provavelmente apenas de carvão existem reservas para se pensar numa planeta com uma única fonte de energia. Depois Agostinho Miranda sabe que é tecnicamente inviável nas próximas décadas substituir o petróleo por electricidade no sector dos transportes. Fazer cenários de 100% de energia de origem nuclear é inútil e só revela parcialidade intelectual.

Mais, se o mundo decidisse apostar de forma tão decidida em centrais nucleares a investigação e desenvolvimento teria um enorme incremento de financiamento. Muito mais rapidamente a 4ª geração de centrais e a utilização de tório como combustível seria industrializado. Com estas inovações que se perspectivam a existência de reservas de combustível nuclear torna-se um problema inexistente. O peak uranium de Agostinho Miranda coloca-se tanto como o peak oil que o próprio afasta.

Logo de seguida cita Churchil para afirmar que o futuro está na diversificação de fontes. Afasta a energia nuclear por esta não ser capaz de fornecer toda a energia que o mundo precisa mas as renováveis fazem sentido num cenário de diversificação de fontes. Objectivamente Agostinho Miranda não consegue eliminar a solução nuclear e fá-lo esgrimindo entraves absurdos, entraves que não coloca a outras fontes de energia.

Defender o nuclear em Portugal é não só esclarecer quem tem preconceitos infundados sobre o assunto mas também contrariar argumentos inconsistentes de pessoas supostamente informadas. É um duplo desafio, uma uphill battle!

Sobre a geração eléctrica açoriana

Central geotérmica da Ribeira - São Miguel

Já me têm perguntado e pedido para comentar sobre a produção eléctrica nas regiões autónomas dos Açores e Madeira. Tenho abordado mais a perspectiva mundial e o panorama de Portugal continental mas faço um pequeno comentário sem grande conhecimento do caso açoriano devo admitir.

Os Açores têm o mesmo problema, à escala, da Austrália e do Japão (dois casos que já comentei no blog). Como se tratam de ilhas não têm possibilidade de equilibrar a intermitência das renováveis solar e eólica com importação/exportação. A integração destas renováveis está por isso mais limitada. Por outro lado têm a sorte de ter potencial geotérmico. Depois da geotérmica e da hídrica (sinceramente não sei até que ponto o potencial de ambas está explorado), biomassa e solar são melhores do que a eólica pois a sua produção está mais ajustada ao consumo. Marés ainda é uma incógnita.

Mas a grande questão é o facto de 70% da electricidade da região vir de queima de derivados de crude o que devia diminuir a bem do ambiente e do custo futuro. Tal como em todo o mundo a energia de base devia originar primordialmente em centrais nucleares. Por exemplo, uma hipótese seria equacionar, nas ilhas de maior consumo, mini-centrais nucleares flutuantes como a que mencionei aqui. E terá de haver sempre disponibilidade térmica para assegurar pontas de consumo.

Em resumo, a diversificação de fontes de electricidade na Região Autónoma dos Açores é possível e desejável. Dada a latitude dos Açores a solar tem potencial. Dada a exiguidade de espaço nas ilhas, impacte visual e custo a aposta tem de ser bem ponderada e comedida. Como forma de proteger o preço da electricidade da flutuação dos preços do crude e diminuir a poluição provocada pela geração eléctrica, a prioridade devia ser dada a instalar capacidade nuclear para assegurar a base do diagrama de produção/consumo.

Os empregos verdes...

... não estão aqui como sonhou a Administração Obama mas no petróleo e no gás como mostra o Wall Street Journal neste artigo e do qual retiro alguns parágrafos mais interessantes:

So President Obama was right all along. Domestic energy production really is a path to prosperity and new job creation. His mistake was predicting that those new jobs would be "green," when the real employment boom is taking place in oil and gas.

While Washington has tried to force-feed renewable energy with tens of billions in special subsidies, oil and gas production has boomed thanks to private investment. And while renewable technology breakthroughs never seem to arrive, horizontal drilling and hydraulic fracturing have revolutionized oil and gas extraction—with no Energy Department loan guarantees needed.

The oil and gas rush has led to a jobs boom. North Dakota has the nation's lowest jobless rate, at 3.5%, and the state now has some 200 rigs pumping 440,000 barrels of oil a day, four times the amount in 2006. The state reports more than 16,000 current job openings, and places like Williston have become meccas for workers seeking jobs that often pay more than $100,000 a year.

Shale gas - North Dakota

Se alguém tem dúvidas que os EUA não vão ratificar prolongamento do Protocolo de Kyoto em Durban deve perde-las depois de ler este artigo.

Se alguém tem dúvidas que o gás natural será a fonte de energia eléctrica a crescer mais no mix global nas próximas décadas também terá de rever as suas ideias.

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.

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.