COMBUSTÍVEIS ECOLÓGICOS: TERMOELÉTRICAS SUPERSÍNCRONAS.

Acabou a galinha, acabou o resguardo.


Com raras exceções, toda forma de energia, a ser utilizada em larga escala no mundo todo, passará de uma forma ou de outra, pela queima de algum combustível. Produzir energia através de combustível se tornou a alternativa preferencial de todos os países diante dos custos elevados de outras formas de produção e a maior evidência da abundância desse recurso é o preço seja petróleo ou similar.
Nos países industrializados, a queima direta de petróleo é a forma natural de evitar os elevados investimentos em energia nuclear, imprópria para fins de aquecimento. Nos países em desenvolvimento a utilização de termoelétricas é a forma preferencial de evitar o custo ambiental e os elevados investimentos em grandes usinas hidroelétricas e linhas de transmissão. Nem a energia nuclear -- esperança do futuro -- escapa das limitações impostas pelo segundo princípio da termodinâmica, assim como a energia hidroelétrica não escapa do processo físico da transformação em regime de baixas velocidades. As limitações decorrem de princípios físicos que regem a transformação: “processo termodinâmico” no primeiro caso e “regime de velocidades” no segundo. Não há como violar estes princípios básicos sem aumento de custos, nos dois casos.
A classificação “renovável” atribuída à energia potencial hidroelétrica, em contraposição ao combustível como recurso limitado, não leva em conta o fato de que são grandezas distintas. Uma, o petróleo, é um estoque de energia, cujo montante é desconhecido, enquanto a energia potencial é uma parcela atual de energia, renovada continuamente, mas cujo montante, bem determinado, se esgota rapidamente com a utilização dos saltos potenciais disponíveis. Não é acumulável e nem comporta acréscimos, o que torna a energia potencial um recurso muito mais limitado que o combustível. Não leva em conta tambem o fato de o combustível ser tambem uma forma de energia que pode ser “renovada” pela ação do homem em quantidade expressiva, limitada apenas à quantidade de terra disponível. Ao cultivar plantas energéticas como cana e florestas artificiais o homem exerce um efeito benéfico sobre o meio ambiente, repondo, de certa forma, aquilo que foi subtraído pela sua ação predatória do passado. Isto mostra que o combustível é uma fonte infinitamente mais abundante que a energia potencial disponível e a maior evidência desse fato é o preço atual dos combustíveis, tanto petróleo como combustível alternativo.
Outro fator não considerado nas análises de alternativas se relaciona ao custo ambiental e econômico propriamente dito. Não leva em conta, por exemplo, que o combustível cultivado é muito menos agressivo ao meio ambiente do que hidroelétricas pela garantia antecipada de saldo negativo de emissão de gases do efeito estufa. No aspecto econômico a vantagem da utilização do combustível em termoelétricas é muito mais significativa em razão do “regime de velocidade” em que a transformação se processa. Apesar de menos eficiente no aspecto termodinâmico, esta desvantagem é largamente compensada pela transformação em rotação padrão de 60 Hertz. As demais fontes potenciais disponíveis, inclusive eólicos e de marés não têm limitação física, mas estão sujeitas aos custos elevados da transformação sob regime de baixíssimas rotações, da ordem de 1 a 4 Hertz.
Fundamentos:
A maneira mais eficaz de produzir calor é através da queima direta de combustível e, não por coincidência, o aquecimento é a maior demanda dos países industrializados de clima frio (58% nos Estados Unidos). Portanto, é de se esperar que o consumo de petróleo pelos países industrializados continue elevado. Não há nada de errado em utilizar combustível barato para fins de aquecimento (petróleo e combustível líquido). O irracional seria utilizar energia nuclear e alternativa mais cara inadequadamente. Protelar alternativas caríssimas é uma atitude coerente.
O modo mais barato de produzir trabalho mecânico é através da utilização dos potenciais hidroelétricos e a energia de acionamento é a maior demanda dos países em desenvolvimento (50%). Não é, por acaso, que os últimos potenciais inexplorados se encontrem nos países em desenvolvimento (700 GW). Portanto, é de se esperar que o consumo de combustível pelos países em desenvolvimento continue elevado. Não há nada de errado em utilizar combustível barato em termoelétricas para fins de acionamento. O grande perigo é incorrer nos mesmos erros do passado quando foram feitos vultosos investimentos centrados em grandes projetos hidroelétricos.
O transporte, maior consumidor de combustível, é a segunda maior demanda dos países industrializados (34%) e a primeira dos países em desenvolvimento (50%). No entanto, o mundo todo continua utilizando o motor à explosão, um meio bastante ineficiente de produzir energia de acionamento. Ironicamente, o aquecimento solar direto, que é, sem dúvida, a melhor forma de produzir calor, não está plenamente disponível para os que dele mais precisam: os países de clima frio. Nos países tropicais, é desnecessário.
Os fatores determinantes do custo da energia são o “processo termodinâmico” e o “regime de velocidade” em que as transformações se processam. O primeiro rege a transformação de calor e o segundo rege a energia de acionamento. Vejamos como as diferentes formas de suprimento se comportam perante estes dois fatores:
Em primeiro lugar, quase todos os potenciais hidroelétricos no mundo todo já foram utilizados, em razão da sua evidente economicidade. Passaram pelo processo de “seleção natural” e, hoje, são raridade. A usina de Três Gargantas, em construção na China talvez seja uma das últimas hidroelétricas de baixo custo em todo o mundo. Com 185 metros de altura e rotação de 9 Hertz, tem custo inferior a qualquer usina brasileira. Jupiá, uma das mais caras, com queda de 20 metros e frequência de três Hertz, é visivelmente lentíssima.
No Brasil as possibilidades são ainda mais remotas. Os potenciais da Bacia Amazônica, vistos como promissores, devem analisados com cautela, pois são potenciais de baixa queda e grande vazão, característicos das regiões de planície, altamente hostis ao meio ambiente e com os altos custos inerentes (cerca de 3000 US$ /kW), em tudo semelhantes àqueles de Jupiá e jusante, no Rio Paraná.
As hidroelétricas atuais são limitadas fisicamente pelo relevo, tanto do ponto de vista econômico como ambiental e as termonucleares são custosas devido ao processo de transformação (cerca de 3000 e 6000 US$/ kW respectivamente).

São condições geográficas que determinam o fraco desempenho dos grandes potenciais da região amazônica, tanto do ponto de vista ambiental como econômico. Pequenos desníveis criados para geração de energia elétrica implicam em grandes reservatórios, agressivos ao meio ambiente. Do ponto de vista econômico, a transformação se opera em regime de baixas velocidades, o que implica maiores custos de barragens e vertedores, alem do maior custo dos equipamentos, turbina e gerador e extensas linhas de transmissão.

O fato de termos construído, no passado, as custosas usinas hidroelétricas do Rio Paraná, pelas quais pagamos alto preço, não constitui motivo para incorrer nos mesmos erros. As condições se repetem de maneira inteiramente semelhante às dos anos 80 quando os recursos financeiros dos países pobres do mundo estavam sendo transferidos para os industrializados. Em 80 as transferências ocorriam por conta das dívidas sobrevalorizadas, agora são nossas reservas que correm risco. Mas não somos obrigados a cair na mesma cilada das altas taxas de juros e baixo preço das comodities, incluindo petróleo e etanol.
Em segundo lugar: termonucleares podem ser discutíveis por motivos de segurança, mas o processo inicial em si é eficiente e limpo, inclusive para destruir, infelizmente! Mas sua utilização se torna inadequada para aquecimento por motivo dos altos custos inerentes ao processo subseqüente da transformação indireta do calor em calor, condicionada ao segundo princípio da termodinâmica, como uma termoelétrica convencional a vapor d’água. O “processo termodinâmico” é inadequado.

Em terceiro e último lugar, queimar petróleo é um desperdício -- ou forma predatória de utilização de um recurso valioso e insubstituível como fonte de aquecimento -- simplesmente porque é barato, quando podem ser encontrados combustíveis líquidos mais simples, derivados da cana e celulose, que substituem suas propriedades puramente energéticas.
O petróleo é um produto sui generis, de mais larga utilização em todo o mundo em razão do multiuso dos inúmeros produtos valiosos que resultam de sua destilação. Explorar petróleo como matéria prima de exportação constitui um procedimento pouco inteligente, posto que, o petróleo é uma comodity como outra qualquer, cujo preço, 40 centavos de dólar o litro, é pouco superior ao da soja pronta para o consumo. Exportar petróleo bruto é como exportar comodities ou minérios, inclusive o etanol. O que realmente produz riqueza e desenvolvimento é a destilação do petróleo, uma das indústrias mais lucrativas do mundo, fonte de inúmeros conflitos e disputas políticas. O procedimento mais inteligente é exportar a tecnologia e maquinário de produzir etanol e usar combustíveis para geração de energia elétrica mais barata e de forma mais ecológica, em lugar de exportar combustíveis.
. Uma alternativa promissora, para países que dispõem de combustíveis alternativos e petróleo, como o Brasil, é a ”estocagem do petróleo” para utilização futura, quando novas tecnologias estiverem disponíveis. Neste caso, a melhor forma de estocagem é a “não exploração” dos poços conhecidos.
O petróleo é um produto valioso para ser queimado, simplesmente porque continua barato, mas, países de clima frio não têm alternativa visível para aquecimento (cerca de 40% de todo consumo mundial de energia), senão a queima de combustível. Consumirão preferivelmente petróleo barato em lugar da energia nuclear (8000 Us$/ kW), cuja construção estão protelando. O consumo para aquecimento nos países de clima frio é mais econômico por utilizar a parte positiva da transformação, através da queima direta do combustível.
Por outro lado, utilizar potenciais de região de planície é uma forma de agredir o meio ambiente e, sobretudo antieconômico. Queimar combustível líquido em termoelétricas para produzir trabalho mecânico é uma forma ecológica e mais econômica do que em novas hidroelétricas.




CONSIDERAÇÕES AMBIENTAIS

Outro fator não considerado nas análises de alternativas se relaciona ao custo ambiental e econômico propriamente dito. Não leva em conta, por exemplo, que o combustível cultivado é muito menos agressivo ao meio ambiente do que hidroelétricas pela garantia antecipada de saldo negativo de emissão de gases do efeito estufa. No aspecto econômico a vantagem da utilização do combustível em termoelétricas é muito mais significativa em razão do “regime de velocidade” em que a transformação se processa. Apesar de menos eficientes no aspecto termodinâmico, esta desvantagem é largamente compensada pela transformação em rotação padrão de 60 Hertz. As demais fontes potenciais disponíveis estão restritas a transformação sob regime de baixíssimas rotações da ordem de 2 a 4 Hertz, características dos últimos recursos potenciais disponíveis o que impõe custos elevados de equipamentos, barragens, vertedores, casa de força, sobretudo extensas linhas de transmissão do atual sistema interligado, padronizado e sincronizado de frequência, de difícil gestão.

--Porque as termoelétricas têm baixo custo fixo? O conceito chave da eficiência está relacionado com a velocidade: por serem velozes são econômicas, tal qual as modernas turbinas de avião.
Termoelétricas projetadas para funcionar em 60 Hertz poderiam funcionar em frequência maior, digamos 120 Hertz, quando acionadas por uma turbina de avião a 7200 RPM. Os benefícios seriam enormes, posto que, em princípio, forneceriam potência dobrada com o mesmo gerador. Entretanto, o conjunto precisa ser reprojetado para contemplar as novas condições de funcionamento, sobretudo maior ventilação, para dissipação das perdas decorrentes da maior potência concentrada em dimensões reduzidas. Este arranjo resulta numa combinação de alta tecnologia de fabricação de turbinas com geradores de frequência superior a 60 Hertz, muito mais eficiente do que as volumosas e lentas usinas hidroelétricas.
--Aos atuais preços do petróleo de 40 Centavos de Dólar o litro e taxa de juros de 12% ao ano, praticado pelo mercado, já são possíveis térmicas mais baratas do que as hidroelétricas da Amazônia.
Termoelétricas não contemplam apenas a necessidade conjuntural do presente, mas permitem adiar investimentos vultosos em um sistema interligado que pode se tornar ocioso para interligar apenas as poucas usinas hidroelétricas de um potencial em fase final de aproveitamento. Nem ao menos sabemos se vale a pena ampliar o atual sistema interligado para abranger apenas umas poucas hidroelétricas e que perderá a função em um novo mundo descentralizado, depois da crise atual. Qual vai ser a configuração futura do sistema interligado diante das profundas mudanças do mundo globalizado?
Termoelétricas permitirão reparar, de certa forma, o erro de perpetuar um sistema baseado em fonte única. As hidroelétricas atuais ficariam liberadas do “critério de risco” nos períodos prolongados de seca. É mais razoável economicamente correr risco com termoelétricas nestes períodos por terem custo de capital menor e, portanto, mais aptas para permanecerem ociosas em períodos chuvosos.


CONCLUSÕES:

O baixo nível de atividade econômica, prevista com a recessão no mundo todo, privilegia as térmicas como solução provisória, que adia investimentos altos em hidroelétricas, no presente, aproveitando as boas condições de preço dos combustíveis atuais. Alem disso os maiores gastos de combustível ocorrerão a prazo, enquanto os custos de capital com hidroelétrica ocorrem no ato da decisão, portanto irreversíveis.
A fase dos grandes empreendimentos hidroelétricos está chegando ao fim em todo o mundo. Depois de utilizados os potenciais de baixo custo o ambiente se assemelha a um final de festa. A nova fase do suprimento de energia será, inelutavelmente, de origem térmica (convencional ou termonuclear). A pretensa abundância de potenciais na Bacia Amazônica não deve levar à repetição de projetos que hoje se mostram inviáveis pelo alto custo do dinheiro (taxa de juros). Esta é a imagem atual do Sistema Elétrico Brasileiro: O potencial da Amazônia não é o que parece. Se de fato fossem baratos, já teriam sido aproveitados.

--Suprir energia através de termoelétricas a combustíveis líquidos e gasosos, provenientes da cana e madeira é a alternativa promissora do momento, especialmente nas condições atuais de taxas de juros perto de 12% ao ano, praticadas pelo mercado, e preços do petróleo na faixa de 40 centavos de dólar o litro.
--Aproveitar o programa do álcool, que custou tanto sacrifício, para que o setor sucroalcooleiro não seja penalizado é a providência mais urgente, especialmente depois dos altos investimentos já realizados. Mas, sem dúvida alguma, a grande economia no suprimento de energia vai provir da “mudança de rumo” no que respeita à composição das fontes de suprimento de energia, ou seja, a utilização das termoelétricas, no sentido de potencializar as atuais fontes, de origem quase que exclusivamente hidroelétrica, e dos novos vetores energéticos: combustíveis líquidos e gasosos que farão funcionar as novas termoelétricas. Estes “novos rumos” fazem parte das estratégias de uso-final da energia, conforme preconizado pelo relatório premiado de José Goldenberg: produção sob novas formas (térmicas) para uso-final da energia.

Em última análise, o suprimento de energia por termoelétricas a combustível (líquido ou mesmo gás de petróleo) é uma alternativa que acompanha o desenvolvimento de tecnologias modernas no sentido de maiores velocidades em todos os setores Todo esforço do empreendimento humano tem sido no sentido do aumento constante da velocidade, que constitui a tendência marcante do mundo moderno. Esta tendência é evidenciada pelas modernas turbinas dos jatos supersônicos, da incrível velocidade de escape dos foguetes, dos aparelhos de corte de cerâmica, das atuais brocas de dentista, dos automóveis e carros de corrida e, sobretudo, pelo aumento crescente da velocidade da informação. Assim como o mundo todo se desenvolveu graças ao aumento da velocidade da informação, o desenvolvimento correlato do setor secundário ocorre pelo crescimento da velocidade industrial das máquinas e conseqüente aumento da velocidade e rotação dos aparelhos produtores e consumidores de energia.
. O setor da produção energética, entretanto, persiste no emprego de hidroelétricas lentíssimas e volumosas (Jupiá, com 3 Hertz e 20 metros de diâmetro), termonucleares tecnicamente inadequadas e caríssimas (8000 US$/ kW), termoelétricas consumidoras de petróleo, etc. Se já existem turbinas velozes para avião, alimentadas por combustível líquido, por que não podem ser utilizadas para acionar geradores baratos em frequência de 60 Hertz?
Termoelétricas a combustíveis líquidos custam apenas 500 US$/kW instalado (dólares de 1960) e podem vir a custar menos com as pesquisas. Alem disso podem ser descentralizadas, não requerendo custosas linhas de transmissão nem reservatórios.
A provocação contida no título deste trabalho é uma forma de chamar atenção para o uso de termoelétricas mais velozes em substituição às hidroelétricas lentas.