A SITUAÇÃO ENERGÉTICA ATUAL NO BRASIL E NO MUNDO

REGISTRO DOI: 10.5281/zenodo.7846623

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Daniel Goulart Volpi
Guilherme Gandelman Horovitz
Orientador: Pedricto Rocha Filho

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1. Introdução

A necessidade de energia ao longo dos anos é cada vez maior, visto a maior eficiência e agilidade na realização do trabalho e processos. O consumo energético diário do ser-humano no início dos tempos era extremamente inferior, quando comparado ao consumo per capita médio nos dias de hoje. Antigamente, estima-se que este consumo era de, aproximadamente, 2000 kcal (8,368 x 106   J) e, hoje, esse número passou a ser de cerca de 160.000 kcal (6,6944 x 108   J) por dia. Sabendo que um barril de petróleo produz cerca de 6,383 x 109   J e que a população mundial é de 7,6 bilhões, temos que, por dia, teriam que ser produzidos cerca de 800 milhões de barris de petróleo para suprir o consumo energético mundial.

O conteúdo deste trabalho consiste no estudo de diferentes fontes de energia presentes no mundo para entender a sua distribuição e como a energia produzida é utilizada em diferentes regiões, visando observar o atual potencial energético no mundo, assim como o rumo que este potencial pode vir a tomar.

Por questões ambientais, principalmente nos últimos 20 anos, a preocupação com o esgotamento de recursos e a perda de ecossistemas vêm implicando em uma série de mudanças em relação a como o tema energia é abordado. O desenvolvimento exponencial das tecnologias foi capaz de criar, ao longo desses anos, maneiras alternativas de exploração de recursos, visando não só a eficiência energética propriamente dita, mas também a redução de efeitos nocivos ao meio ambiente.

O principal objetivo deste trabalho é demonstrar que os métodos antigos de obtenção e utilização de energia podem e devem ser reduzidos. A única forma de assegurar um futuro saudável é através do compreendimento da população que diz respeito a esta necessidade, e trabalhar para que essas mudanças ocorram. Seremos a

geração lembrada por ter destruído o nosso planeta, ou finalmente os que tornaram a respeitá-lo.

2. Crescimento Populacional

Antigamente o crescimento populacional era praticamente nulo. Se compararmos a população no ano zero, durante a Era Cristã, que era de, aproximadamente, 250 milhões com o momento em que a população chegou a 1 bilhão, vemos que levaram mais de 1800 anos para alcançar este número. A partir de meados do século XIX, houve um crescimento acelerado no número de pessoas ao redor do mundo (Figura 2.1). Em 1970, por exemplo, o Brasil tinha uma população de 70 milhões, enquanto nos dias de hoje já passam dos 200, ou seja, em um período de, aproximadamente, 50 anos o número de pessoas triplicou. O Brasil é considerado o quinto país mais populoso do mundo, porém longe de ser o mais povoado.

O surto urbano se deu no final do século XIX com a Revolução Industrial nos países desenvolvidos. Esta fase foi caracterizada por três transições: mortalidade, fecundidade e estabilização demográfica. Primeiramente, com a revolução médico-sanitária, houve melhora nas condições de vida da população, gerando um grande impacto na redução da mortalidade e, consequentemente, maior expectativa de vida. A segunda fase ficou marcada pelo controle da taxa de natalidade. Contudo, a população demorou para se adaptar a este controle que, até aquela época, era praticamente nulo devido ao alto índice de mortalidade infantil e, por isso, era comum ter mais de cinco filhos por família. A terceira fase foi o momento em que as taxas de natalidade e mortalidade praticamente se igualaram e onde houve o envelhecimento da população.

2.1. Controle da população

A partir do Figura 2.1.1, vemos que o problema de superpopulação na Ásia, principalmente na Índia e na China, é muito maior do que em outros continentes. Visto esse problema, os governos desses países tomaram medidas para controlar esta explosão populacional, tais como: planejamento familiar e controle da natalidade. O Japão foi um dos primeiros países a estabelecer objetivos para o crescimento populacional, e, em consequência, sua população está aumentando em menos de 1% ao ano.

Na Índia, onde pouco mais de 10% da população é de classe média, houve contribuição por parte desta minoria, porém o resto da população, povo rural tradicional, não adotaram essas medidas, o que impede que o crescimento populacional descontrolado seja evitado. Na China, por volta de 1970, foram oferecidas recompensas às famílias que aceitassem ter apenas uma criança, como medida de controle de natalidade, porém, como ocorreu na Índia, houve críticas devido às medidas, consideradas extremas por muitos.

3. Fontes de energia ao redor do mundo

Energia, por definição, é a capacidade que um corpo, substância ou sistema físico têm de realizar trabalho. Sendo assim, todo produto criado artificialmente (ou até naturalmente) advém do uso da energia para tornar possível o seu processo de construção. A energia é essencial para a vida e capaz realizar infinitas ações. É o que nos mantém aquecidos/resfriados, é o poder da natureza (marés, ondas, tempestades, terremotos, erupções), é a radiação que incide dos raios solares, é tudo que nos circunda.

A energia é um fator de extrema importância tanto para o bem-estar social como para o desenvolvimento econômico. Entretanto, existem dois grandes desafios que sempre estiveram presentes: o acesso à energia para todos e o uso consciente das fontes de energia. É estimado que cerca de 86% da energia mundial advém de fontes de energia não-renováveis. Dentre as fontes de energia utilizadas ao redor do mundo, temos:

Petróleo:

• Consumo e produção

• Formação: a vida marinha morre e vai para o fundo do mar. O carbono é então misturado com o novo sedimento e enterrado. Se enterrado na profundidade (temperatura e pressão), moléculas orgânicas especiais irão se formar. Ao longo de milhões de anos, essas moléculas se tornaram componentes do petróleo. O processo de refinamento do petróleo então é capaz de produzir vários tipos de combustível, incluindo a gasolina e o diesel.

• Vantagens deste tipo de energia:
  • Fácil disponibilidade, transporte e uso. O petróleo é amplamente distribuído por várias regiões do mundo, assim como já existe uma robusta infraestrutura capaz de lidar com o seu processamento e transporte.
  • Fácil de refinar
  • É uma fonte de energia constante (não depende de ventos/incidência solar)
  • Extremamente eficiente

• Desvantagens desse tipo de energia
  • Emissão de gases estufa
  • Poluição da água e da terra: vazamentos podem ocasionar na morte da vida marinha que habita o local do ocorrido; caso ocorra na terra, o mesmo pode ocorrer, assim como a contaminação do solo
  • Emissão de substâncias tóxicas, como o monóxido de carbono e dióxido de enxofre (chuva ácida)
  • O plástico, material gerado pelo petróleo, é extremamente nocivo aos ecossistemas quando descartado incorretamente, pois sua decomposição é de extrema longa duração

Carvão:

• Consumo e produção

• Formação: assim como o petróleo, é resultado de fatores como temperatura, pressão e tempo. Porém, a formação do carvão ocorre em terra firme, e não no ambiente marinho. O carvão é principalmente a quebra de complexas cadeias carbônicas. Ele pode ser dividido em diferentes tipos, de acordo com a concertação de carbono. Quanto maior a concentração de carbono, mais puro é (preço mais elevado; menor geração de poluentes e cinzas; pode ser queimado em temperaturas mais elevadas – maior eficiência).

• Vantagens deste tipo de energia:
  • Fonte de energia extremamente abundante
  • Matéria prima de fácil obtenção, que gera um produto muito barato, quando comparado a outras fontes de energia
  • Fonte de energia versátil: além de poder ser queimado na forma original, pode ser transformado em forma gasosa ou líquida (sua queima é feita de maneira mais limpa)

• Desvantagens desse tipo de energia
  • É a principal fonte de poluição do ar, sendo o maior contribuidor para a chuva ácida
  • Apresenta perigos à saúde para pessoas com doenças respiratórias
  • Não é uma fonte renovável, logo é esgotável

Gás natural:

• Consumo e produção

• Formação: é também formado pela decomposição da matéria orgânica. Junto a formação do petróleo, o condensado volátil associado aos hidrocarbonetos gasosos se transforma em gás natural. É encontrado em formações rochosas com poros mal conectados.

• Vantagens deste tipo de energia:
  • Combustível extremamente econômico quando comparada à gasolina
  • Evita a adulteração do combustível (é utilizado na sua forma pura)
  • Por ser gasoso, evita o roubo de combustível
  • Menor impacto ambiental quando comparada a outras fontes de energia fóssil

• Desvantagens desse tipo de energia:
  • Sua utilização contribui para o Efeito Estufa
  • Apresenta riscos de asfixia, incêndio e explosão
  • Fonte de energia esgotável

Energia Nuclear: a energia nuclear se origina da divisão dos átomos de urânio – um processo chamado de fissão. Isso gera calor para produzir vapor, que é usado por um gerador de turbina para gerar eletricidade.

• Principais produtores (2017):
  • EUA (805,6 TWh)
  • França (381,8 TWh)
  • China (232,8 TWh)

• Vantagens deste tipo de energia:
  • Fonte de energia considerada limpa, por não emitir gases do Efeito Estufa
  • Pequeno impacto ambiental no processo de construção e instalação da usina, quando comparado a uma hidrelétrica
  • Grande disponibilidade de urânio na natureza
  • Usinas nucleares necessitam de pequeno espaço para a produção de energia
  • Uma palheta de urânio é capaz de produzir o equivalente em energia a:
    • 3 barris de petróleo;
    • 1 tonelada de carvão mineral
    • 480 metros cúbicos de gás natural

• Desvantagens deste tipo de energia:
  • Custo de implantação de uma usina nuclear é muito elevado, devido a tecnologia e mão de obra utilizada
  • Acidentes nucleares são de altíssimo perigo às pessoas que residem próximas às usinas. Caso ocorram, há contaminação da vida local, além do solo e água. A descontaminação nuclear é um processo que pode levar centenas de anos
  • Lixo nuclear: alto investimento em segurança para a sua armazenagem.
  • A sua radioatividade pode gerar câncer de vários tipos, assim como outras anomalias e morte

Biocombustíveis: são produzidos a partir de material vegetal que não sofre processo de fossilização. Alguns tipos: etanol, biodiesel, biogás, biomassa.

• Principais produtores (2016) – TOE [Tons of Oil Equivalent]:
  • EUA (416 GWh – 35800 TOE)
  • Brasil (215 GWh – 18500 TOE)
  • Alemanha (37,2 GWh – 3200 TOE

• Vantagens deste tipo de energia:
  • Os biocombustíveis possibilitam o fechamento do ciclo do carbono, contribuindo para a estabilização da concentração desse gás na atmosfera
  • Menor investimento financeiro em pesquisas
  • O biodiesel substitui o óleo diesel sem necessidade de ajustes no motor
  • Contribui com redução do lixo no planeta, pois o lixo pode ser usado na produção de biocombustível
  • Manuseio e armazenamento mais seguros que os dos combustíveis fósseis

• Desvantagens deste tipo de energia:
  • Grande consumo de energia para a sua produção
  • Aumento do consumo de água para a irrigação das culturas
  • Redução da biodiversidade

Energia hidrelétrica: a energia cinética da água gera a rotação das pás das turbinas que compõem o sistema da usina hidrelétrica para que essa energia seja transformada em energia elétrica posteriormente.

• Principais produtores (2012 – Gráfico mais atualizado encontrado):

• Vantagens deste tipo de energia:
  • Não há queima de combustível, logo não há poluição
  • Fonte inesgotável de energia
  • Custos de manutenção e operação relativamente baixos
  • Tecnologia confiável e bem desenvolvida/eficiente

• Desvantagens deste tipo de energia
  • Elevado investimento inicial
  • Represas de larga escala necessitam da inundação de terras e do habitat da vida local
  • Em alguns casos, perda ou modificação do habitat dos peixes/deslocamento de populações locais

Energia eólica: um gerador converte a energia cinética do vento em eletricidade. Um transformador é responsável por aumentar a voltagem para transmissão para subestações. Subestações, novamente, aumentam a voltagem para transmissão à longas distâncias para a rede elétrica.

• Principais produtores (2017):
  • China – 188,4 GW
  • Estados Unidos – 89 GW
  • Alemanha – 56 GW

• Vantagens deste tipo de energia:
  • Fonte de energia inesgotável
  • Não emite gases do efeito estufa
  • Não gera resíduos
  • Reduz a dependência energética do exterior
  • Fonte de energia extremamente rentável, quando comparado às fontes de energia tradicionais

• Desvantagens deste tipo de energia:
  • Impacto visual – a instalação dos parques eólicos gera uma grande modificação da paisagem
  • Impacto sobre as aves locais (choque com as hélices)
  • Ventos intermitentes
  • Impacto sonoro – habitações próximas podem sofrer com ruídos desagradáveis

Energia solar: a energia solar pode ser dividida em termal e fotovoltaica.

• Energia solar termal: captura a energia do sol para aquecer um certo tipo de “líquido metálico”. Pode ser usada para aquecimento de água; ventilação; tratamento de água; geração elétrica de pequeno porte.
• Energia solar fotovoltaica: produção de energia elétrica a partir da incidência da radiação solar (entrada de fótons). Quanto mais luz direta o painel solar recebe, mais energia elétrica será gerada. As células fotovoltaicas funcionam como um conversor de energia solar em eletricidade, que pode ser armazenada ou transmitida na rede elétrica.

• Principais produtores (2017):
  • China (130,7 GW)
  • Japão (48,6 GW)
  • EUA (42,9 GW)

• Vantagens deste tipo de energia:
  • Fonte de energia inesgotável
  • Pequena manutenção das centrais de energia solar
  • Eficiência vem aumentando muito, enquanto o custo vem decaindo
  • Sua instalação pode ser feita tanto em grande quanto em pequena escala, depende apenas da demanda de energia da região. Isso torna essa energia excelente para lugares remotos e/ou de difícil acesso.
  • Não emite gases poluentes

• Desvantagens deste tipo de energia:
  • Durante a noite não há produção de energia (depende exclusivamente da incidência da radiação solar nas células fotovoltaicas)
  • Locais de latitudes médias e baixas sofrem queda brusca de produção durante estações do ano mais frias
  • Formas de armazenamento da energia solar são pouco eficientes quando comparadas aos combustíveis fósseis.
  • A eficiência dos painéis solares ainda é baixa (vem aumentado de forma muito rápida nos últimos anos)

Visto que as três principais fontes de energia são combustíveis fósseis e que a queima deles gera CO2 e outros gases do efeito estufa, faz-se necessário expandir a conscientização a respeito do uso de energias não-renováveis como principal fonte energética mundial. No início do século XX, com o desenvolvimento da eletricidade, Nikola Tesla já pensava em unir as tecnologias às engrenagens da natureza, aproveitando a energia geotérmica, as marés, o vento e o sol, sem esvair a Terra de recursos naturais.

Como podemos ver no gráfico acima, a China é líder mundial em praticamente todas as fontes de energia renováveis. Foi realizado um teste em um estado do país com uso exclusivo de fontes renováveis de energia durante uma semana e foi estimado que a energia gerada foi equivalente a 535.000 toneladas de carvão sem poluição atmosférica.

O Brasil, apesar de ter como principal fonte de energia o petróleo, segue o caminho da sustentabilidade, sendo o segundo país com a maior capacidade instalada de energia hidrelétrica e o segundo maior país produtor da bioenergia.

A figura abaixo representa a participação da produção energética a partir de fontes renováveis (dados de 2014).

Tomando como base os dois últimos gráficos acima, fica evidente que o investimento em tecnologias renováveis vem apresentando uma curva exponencial, que tende a se amplificar ainda mais para as próximas décadas. O desgaste global gerado pela má gerência/desconhecimento de recursos das gerações passadas é o principal fator pelo qual o cenário atual ocorre.

A melhoria da eficiência energética é de suma importância. Placas solares vêm apresentando um enorme aumento anual de eficiência, tornando-as cada vez mais rentáveis. As turbinas eólicas, por exemplo, amplificaram a captura de energia, assim como a redução de material utilizado. Redes elétricas mais modernas apresentam muito menos perdas que as mais antigas. A pesquisa em outras fontes como energia de maré e geotérmica vêm se desenvolvendo bastante e ganhando bastante espaço.

É, porém, necessário entender que as fontes de energia de origem fóssil são algo que deveriam tornar-se de utilização secundária, apenas quando houver extrema necessidade. As possibilidades para as próximas décadas que estão para vir são infinitas, com inimagináveis soluções e imensas inovações disruptivas. Nunca enfrentamos uma crise tão grande. No entanto, nunca tivemos uma oportunidade melhor de resolvê-la.

4. Análise energética do Brasil

Apesar de não ser um país autossuficiente quando se trata de uma questão energética, o Brasil é quase completamente abastecido pela produção interna. Antes o país importava cerca de 60% do petróleo consumido internamente. Atualmente, ele produz cerca de 90% do total que consome, importando o restante. Com o intuito de se tornar mais independente em termos energéticos em relação ao mundo, por ser um país de grande extensão territorial, além de rico em recursos naturais, está investindo no desenvolvimento de todas as fontes de energia. Contudo, esse cenário onde o Brasil é independente energeticamente ainda não é real. Dentre as fontes de energia disponíveis no território brasileiro, as mais influentes são: petróleo, usinas hidrelétricas, carvão mineral, biocombustíveis, gás natural e a energia nuclear.

Petróleo é a principal fonte de energia brasileira (retirada de 4 bacias: Campos, Santos, Espírito Santo e Recôncavo Baiano). O petróleo representa cerca de 37% da energia primária brasileira e está presente na gasolina, no óleo diesel, nos transportes, nas indústrias e inclusive na geração de energia elétrica.

Na década de 70, 80% do petróleo consumido pelo Brasil era importado e apenas 20% era explorado e beneficiado pela Petrobrás. Em 1973 houve a crise do petróleo mundial e o Brasil, que dependia principalmente de importação, acaba tendo sérios problemas na economia. Para superar esse problema, em 1975 foi realizado um programa chamado Proálcool, que tinha como objetivo produzir maior quantidade de etanol para substituir a gasolina e diminuir a dependência ao petróleo.

A fonte mais significante para a contribuição energética do Brasil advém de usinas hidrelétricas. Esta fonte contribui com cerca de 90% de toda energia elétrica do país e, mesmo assim, por conta de dificuldades como retirada de populações, degradação ambiental e perda de solos agricultáveis, por exemplo, o país tem dificuldade no aproveitamento do potencial hidráulico (cerca de apenas 25%). As duas bacias hidrográficas mais importantes são a Bacia do Amazonas (pouco explorada) e Bacia do Paraná (principal fonte de energia hidrelétrica). As hidrelétricas mais influentes na produção energética são a Usina Hidrelétrica de Itaipu (Figura 4.2), no Rio Paraná (14.000MW) e a Usina Hidrelétrica de Tucuruí, Rio Tocantins (8370 MW). São 10 no total, as outras 8 tem uma capacidade entre 1500 MW e 3500 MW.

Outra fonte que contribui bastante para a geração de energia elétrica é o carvão. Esta matéria prima é utilizada em usinas termoelétricas, onde este combustível fóssil é queimado e o vapor gerado pela combustão passa, com alta pressão, por uma turbina que aciona o gerador elétrico. Feito isso, o vapor é condensado e o resíduo é transferido para um circuito de refrigeração e, posteriormente, levado à caldeira onde será reiniciado o processo de combustão.

O carvão mineral no Brasil é encontrado, principalmente, nas regiões do Rio Grande do Sul e de Santa Catarina. Este último, apesar de ser o mais aproveitado pelas indústrias siderúrgicas, não é o maior contribuidor para o consumo de carvão no Brasil. Estima-se que cerca de 50% do carvão consumido pelo Brasil é importado de países como Estados Unidos, Austrália, África do Sul e Canadá, que possuem carvão mineral de qualidade muito superior ao que é oferecido pelo território brasileiro. A grande diferença de qualidade se dá devido à quantidade de cinza liberada durante a queima do combustível fóssil.

Os biocombustíveis (etanol, biodiesel e biogás) são fontes de energia que foram implantadas no país na década de 1970, com o intuito de substituir a dependência total ao petróleo como combustível, visto a crise do petróleo que houve em 1973. Em 1975 foi criado um programa de incentivo ao álcool, o Programa Nacional de Álcool (Proálcool). O uso do etanol como substituto ao petróleo foi bastante defendido por se tratar de uma energia mais limpa e renovável, porém era grande o número de áreas naturais devastadas para o cultivo da cana-de-açúcar, além de reduzir o plantio de alimentos básicos como arroz e feijão.

Dentre os biocombustíveis presentes no Brasil, o etanol é o que apresenta maior representatividade. O biogás é o menos utilizado devido ao alto custo de produção e, por isso, não pode ser usado em larga escala, servindo para propósitos mais individuais, como abastecendo veículos e equipamentos rurais, por exemplo. O biodiesel, apesar de não ser tão influente como o álcool, apresenta grandes vantagens ambientais e econômicas, já que reduziu a importação de diesel e evitou gastos exorbitantes.

O gás natural é uma fonte de energia não renovável que é responsável por 8% do consumo nacional de energia. Quando comparada com fontes de energia renováveis, tem grande vantagem em relação ao custo e, além disso, por se antiga, há tecnologia e infraestrutura bem elaboradas. Seu uso predominante é na produção de gás de cozinha, no abastecimento de indústrias e usinas termoelétricas e na produção de combustíveis automotores.

No Brasil o consumo de energia por fontes não renováveis são 56,2% (sendo os principais: 38,6% por petróleo e 12,2% por gás natural). Dos 43,8% do consumo de energia por fontes renováveis, 14% são de hidrelétricas, 29% são de biomassa e cerca de 1% são outras energias.

4.1  Fontes alternativas de energia

Com o intuito de incentivar o cidadão brasileiro a investir em sustentabilidade e economia de energia, o BNDES começou a conceder crédito para pessoas físicas e jurídicas com renda até R$ 90 milhões para adquirir sistemas de geração de energia solar através de outros bancos públicos com custo financeiro de 4,03% ao ano.

Essa medida irá proporcionar resultados bastante econômicos tendo em vista a redução de gastos com conta de luz, agora proporcionada pela própria população, podendo até vender o excedente de energia para a distribuidora. Outro ponto positivo é maior eficiência do sistema elétrico por parte da maior quantidade de pontos de geração pela cidade, o que reduz a possibilidade de interrupção do fornecimento de energia.

A L’Oréal Brasil já conseguiu reduzir em 71% as emissões de CO² em seu processo de produção, fazendo uso de etanol nas caldeiras das fábricas e 100% da eletricidade verde. Mesmo tendo alcançado resultados muito positivos, a empresa tem como meta ficar independente do uso de carbono (operação carbono neutro) até 2020 e, para isso, inauguraram uma usina de painéis solares para geração de energia alternativa no Rio de Janeiro, com um potencial de 390 kWp, sendo a segunda maior no estado.

A busca pela energia solar como fonte substituta das não-renováveis no Brasil é crescente e constante. Cada vez mais as empresas incentivam a sustentabilidade e a economia de energia seja com valores da empresa para seus funcionários como na mudança da própria infraestrutura.

5. Inovações tecnológicas na área de energia

5.1. O Monitoramento Remoto – Redes Inteligentes (Smart Grid)

Descrição:

A atual rede de transmissão de energia elétrica foi inicialmente construída ao fim do século XIX e, ao longo dos anos, melhorada e otimizada à medida que os avanços da tecnologia foram ocorrendo. Mesmo que esta rede seja considerada uma revolução da tecnologia, com constantes melhorias, ainda há uma imensa capacidade de transformá-la em algo ainda mais poderoso e sustentável, evitando perdas e desperdício.

Para que a rede de transmissão de energia avance ainda mais, é necessário um novo método para tratar este processo, chamado de Redes Inteligentes. Pensado com o intuito de lidar com os avanços do mundo digital e das tecnologias de informação, assim como tudo que depende dos mesmos (eletrodomésticos, consumo de energia residencial/industrial etc.), é um sistema capaz de automatizar e controlar as crescentes necessidades e complexidades da demanda de energia elétrica do século XXI.

Em suma, a tecnologia digital que permite a comunicação bilateral entre os transmissores de energia elétrica e seus clientes, e o sensoriamento remoto ao longo das linhas de transmissão é o que torna o Monitoramento Remoto algo possível. Como a Internet, a “Smart Grid” consistirá em controles, computadores, automação e novas tecnologias e equipamentos trabalhando juntos. Neste caso, porém, essas tecnologias irão funcionar com a rede elétrica para responder digitalmente a nossa rápida mudança de demanda de energia elétrica.

Modo de funcionamento:

As Redes Inteligentes representam uma oportunidade enorme para mover a indústria energética para uma nova era de confiabilidade, disponibilidade e eficiência que contribuirão para a saúde econômica e ambiental do mundo moderno. Durante o período de transição, será fundamental realizar testes, melhorias tecnológicas, focar na reeducação energética dos consumidores, desenvolvimento de normas e regulamentos, e compartilhamento de informações entre projetos para garantir que os benefícios que vislumbramos desse projeto tornem-se uma realidade possível.

Atualmente, uma interrupção na transmissão de eletricidade como um apagão pode ter um efeito dominó, gerando uma série de falhas que podem afetar as comunicações, o tráfego e a segurança. Uma Rede Inteligente irá possibilitar certa resiliência ao nosso sistema de energia elétrica e torná-lo mais bem preparado para lidar com emergências, tais como tempestades severas, terremotos e inundações.

Devido à sua capacidade interativa bilateral, o Monitoramento Remoto permitirá o reencaminhamento automático de energia quando algum equipamento falhar ou quando as paralisações ocorrerem. Isso irá minimizar as interrupções e seus efeitos negativos. Quando uma interrupção de energia ocorre, as tecnologias do “Smart Grid” detectarão e isolarão as interrupções, contendo-as antes de se tornarem apagões em grande escala.

As novas tecnologias também ajudarão a garantir que a recuperação da eletricidade seja retomada de forma rápida e estratégica após uma emergência, encaminhando a eletricidade primeiramente aos serviços de emergência, por exemplo.

A “Casa Inteligente”:

Benefícios:

• Maior eficiência na transmissão de eletricidade
• Restauração mais rápida após distúrbios
• Redução de operações e custos de gestão, gerando a redução do custo da energia
• Maior integração dos sistemas de energia renovável em grande escala
• Segurança aprimorada
• Eliminação de perdas

O papel do consumidor:

As Redes Inteligentes tratam-se de viabilizar ao consumidor as informações e ferramentas necessárias para fazer escolhas sobre o uso de energia. Assim como o serviço online de acesso bancário, será possível gerenciar a eletricidade de forma semelhante. Esta tecnologia permitirá uma imensa participação do consumidor. Por exemplo, um indivíduo não terá mais que esperar a sua conta mensal chegar para saber a quantidade de energia utilizada.

“Medidores inteligentes, ” e outros mecanismos permitirão que o usuário veja a quantidade de eletricidade que utilizada em tempo real, assim como o seu custo. Embora os benefícios potenciais da “Smart Grid” sejam discutidos em termos de economia, segurança nacional, e as metas de energia renovável, o Monitoramento Remoto é capaz de proporcionar a economia de capital, ajudando no gerenciamento individual e corporativo do uso de eletricidade e na escolha dos melhores momentos para compra de eletricidade. É possível economizar ainda mais utilizando uma fonte geradora de energia privada (painéis solares, por exemplo).

Os efeitos:

A nova Rede consistirá em variadas novas peças, controles, computadores, linhas de energia e novas tecnologias e equipamentos. Levará algum tempo para que todas as tecnologias sejam aperfeiçoadas, equipamento instalado, e os sistemas testados antes que ela substitua as antigas redes de transmissão.

Uma vez inteiramente implementada, a nova Rede trará, provavelmente, o mesmo tipo de transformação disruptiva que a Internet já trouxe à maneira como vivemos, trabalhamos e aprendemos.

5.2. Estradas Solares

Dentro do contexto de energia estão as estradas que captam energia solar. O perfil desta estrada revolucionária é composto por três camadas: superficial, média e base.

A camada superficial contém concreto translúcido e de alta resistência, que serve tanto para permitir a passagem de luz à segunda camada do perfil, onde estão localizadas as placas fotovoltaicas, que convertem a luz solar em energia, como para a proteção mecânica contra os veículos que trafegam por lá. Segundo estudos, a estrada é capaz de suportar 10 vezes mais pressão do que as estradas normais de asfalto e a estimativa é que a área gere um milhão de quilowatts-hora de eletricidade em um ano. Além disso, também é resistente contra adversidades atmosféricas, evitando danos na parte eletrônica.

A camada média, como já foi dito acima, é composta por placas fotovoltaicas que retém a luz solar e converte a mesma em energia que pode ser usado tanto para iluminar as estradas à noite (postes e iluminação na própria estradas). Esta camada eletrônica contém um circuito de apoio que fornece controle do componente de aquecimento, que ajuda a eliminar a possível neve referente ao local onde foi aplicada a estrada. Este fator torna possível o tráfego durante nevascas que diminui ou elimina a possibilidade de perder um dia de trabalho ou escola devido ao bloqueio de estradas pelo excesso de neve.

A base do perfil é responsável pela distribuição geral de energia para todas as casas, empresas, basicamente para tudo que tiver conectado à estrada solar. Além disso, serve como isolante para proteger a camada eletrônica acima.

São diversos os benefícios tanto para o meio ambiente como para o bem-estar social. Entre eles estão:

• Reaproveitamento de grandes extensões de infraestrutura rodoviária sem ter que ocupar novos espaços, evitando gastos com construção de novas rodovias/estradas.
• Diminuição do tempo de tráfego diário por carros para até 20% do tempo, expandindo as extensões de superfície para absorver os raios solares.
• Combate à poluição tanto por substituir as fontes de energia não renováveis como por diminuir o tráfego de carros substancialmente.As placas são capazes de suportar o peso de veículos como caminhões, por exemplo, devido ao revestimento de resina de silício.
• Redução de custos e abastecimento de veículos elétricos (não prejudiciais ao meio ambiente) com o uso de uma fonte ilimitada de energia ao pararem em um determinado ponto. As baterias são recarregadas por indução através de bases sob o asfalto.

Críticas à “estrada solar”

Embora o projeto seja extremamente benéfico, tanto em termos sustentáveis como econômicos a longo prazo, tem um custo muito alto para a quantidade de energia produzida. O preço por metro quadrado da nova estrada tecnológica é de, aproximadamente, R$ 1700,00. Se compararmos com o preço de um trabalho completo de massa asfáltica, considerando sub-base, base e drenagem, o valor encontrado fica entre R$ 36,00 a R$ 112,00 o metro quadrado. Além disso, as instalações inclinadas são mais eficientes na hora de produzir eletricidade, uma desvantagem desta iniciativa, pois está em posição horizontal.

O preço do quilowatt produzido nesta via solar chega a 17 euros, frente aos 1,3 euros para a geração de em uma instalação fotovoltaica – que produz volts de energia por meio da luz solar – em um telhado.

5.3. Geração de energia hidrelétrica por meio de Turbinas de Redemoinho

Uma nova tecnologia para tratar a produção de energia hidrelétrica foi desenvolvida por uma empresa na Bélgica. O processo consiste na substituição das grandes represas por um equipamento de menor porte, que pode ser instalado ao longo de canais e rios, aproveitando a vazão de água para gerar energia o suficiente capaz de suprir a necessidade de aproximadamente 60 residências. Esta nova tecnologia demora cerca de uma semana para ser instalada, e diferente dos métodos convencionais de energia hidrelétrica, ela não gera danos à fauna aquática.

Além disso, esse equipamento é capaz de distribuir energia de uma maneira descentralizada a baixo custo, além de não prejudicar o meio ambiente. A grande vantagem dessa distribuição energética é em relação a apresentação de defeitos. Uma vez que uma grande represa apresenta defeitos, a atividade da mesma deve ser interrompida até que o problema seja solucionado, implicando na não geração de uma quantidade enorme de energia. Já com as turbinas de redemoinho, mesmo que ocorram problemas no equipamento, as consequências são muito mais amenas, visto que estes sistemas não são interligados, acarretando apenas na diminuição de geração de energia nas turbinas que enfrentam problemas.

Procedimento de instalação:

É feita uma escavação próxima à corrente d’água para que seja feita a instalação de uma bacia de concreto. Um gerador e uma turbina são inseridos dentro da bacia. Uma espécie de barreira que funciona como parede do riacho é suspensa e a água é despejada na bacia, gerando movimento na turbina e, consequentemente, energia. Enquanto a água flui a energia é ilimitada.

Não é necessária a manutenção frequente por se tratar de uma turbina que contém apenas uma única parte movimentada e, com isso, consegue operar por mais tempo (cerca de 100 anos).

5.4. Uso da impressão 3D na construção civil

Segundo Abraham Maslow, a base da pirâmide de necessidades, mais conhecida como “pirâmide de Maslow”, deve ser satisfeita antes das demais necessidades que compõem a pirâmide. Esta base é representada pelas necessidades fisiológicas, dentre estas está o abrigo. Este foi o foco do problema analisado por Behrokh Khoshnevis, que observou que cerca de um bilhão de pessoas vivem desabrigadas e que, naturalmente, o governo está tentando solucionar o problema, porém sem ser da maneira mais adequada. Khoshnevis acredita que “com um abrigo melhor, a sociedade melhora”.

A fim de solucionar este problema, este professor viu que os métodos convencionais de construção não eram o melhor caminho de solucionar este caso e, assim, decidiu substituir por um método que ele mesmo desenvolveu, um processo chamado de Contour Crafting, ou “construção por contornos”. Este método se baseia em uma tecnologia avançada que faz uso de uma impressora 3D na área de construção civil, que tem como principal objetivo reduzir e otimizar o tempo. Além disso, é responsável pela automatização parcial da construção de paredes, lajes, vigas, pilares, e outros elementos de uma edificação.

Esta máquina revolucionária na área de construção civil é de extrema facilidade, apenas é necessário saber utilizar um software de modelagem para construção do que será impresso, salvar o arquivo em uma extensão exigida pelas impressoras e executar a impressão. A impressão é feita em camadas, sempre de baixo para cima, com duração de produção variando de horas a dias, dependendo da complexidade do que será impresso. O material depende do modelo da impressora, variando entre polímeros, metais, borracha, papel, dentre outros. Inicialmente foi utilizado o cimento, mas, hoje em dia, já é possível fazer um reforço fazendo uso de fibras de aço ou até mesmo utilizando outras matrizes, como polímeros enriquecidos com variados tipos de fibras.

Além disso, apresenta benefícios em questões ambientais, tempo, custo de operação, segurança, flexibilidade arquitetônica e de precisão.

Sem necessitar de ajuda manual, a impressora 3D funciona através de um sistema de posicionamento robótico que é controlado por computador. Durante o processo, podem ser feitas diversas outras partes automaticamente, tais como: reforço, encanamento, instalação elétrica. Terminado o processo, é possível realizar outras funções automaticamente, como ladrilhar e até mesmo pintar, ou seja, basicamente é possível finalizar uma construção inteira com esta nova tecnologia.

A inserção da impressora 3D na construção civil é uma novidade que poderá substituir grande parte da mão-de-obra diminuindo bastante o custo de execução do projeto a ser elaborado e favorecendo nos quesitos de segurança, flexibilidade arquitetônica e ambiental. Este método é de extrema importância dado a sua grande variabilidade de funções, seja na prototipação (que pode ser feita ainda na fase inicial do processo) como na produção de peças de grande complexidade devido a sua geometria dificultada, dentre outros. Outra grande vantagem é descentralização das indústrias dado que não haverá necessidade de gastar tempo fazendo cálculos para executar um projeto, ao invés disso será facilitado a ponto de ser possível criar objetos em sua própria casa. O objetivo é que, em um futuro próximo, seja possível elaborar grandes construções apenas com o uso da impressão mostrando-se essencial no processo de criação e desenvolvimento de produtos e projetos.

6. Conclusões

O crescimento populacional somado às descobertas de novas fontes de energia desencadeou uma série de facilidades para o ser humano, principalmente em termos de eficiência de processos e consequente redução de tempo gasto. Contudo, com o aumento da exploração de fontes de energia não-renováveis e o desconhecimento a respeito dos danos ao meio ambiente causados pela mesma, é primordial a reavaliação da produção energética, visando respeitar as limitações do planeta.

A escolha da humanidade por buscar desenvolver fontes renováveis de energia, de modo a torná-las extremamente presentes no dia-a-dia, é o que o futuro sustentável do planeta nos exige. Tais transformações trarão novas oportunidades de trabalho e especializações, tornando possível o processo de adaptação às novas demandas da população mundial (porém com respeito e cuidado aos recursos naturais). A futura vida profissional dos indivíduos apresentará estas novas oportunidades, na qual a geração atual poderá ser a primeira a ter experiências profissionalizantes completamente divergentes das demais já existentes até os dias de hoje.

Tomando como base o conteúdo retratado neste trabalho, fica evidente que a humanidade logo irá enfrentar uma fase de drásticas mudanças comportamentais para com o respeito às limitações do ecossistema. A atual preocupação com os efeitos adversos (catástrofes naturais mais intensas; extinção de espécies; derretimento da calota polar) gerados pelos danos ao planeta vem criando uma iniciativa de busca por viabilizar o uso consciente dos recursos naturais.

O período em que estamos é completamente favorável ao investimento em energia renovável no Brasil, o que fica evidente visto que o mesmo ocupa a quarta

posição mundial em bioenergia, atrás da Índia e de grandes potências como Estados Unidos e China. A busca por fontes alternativas tem tornado o país cada vez mais independente e menos vulnerável a momentos de crise. É notável o investimento que está sendo feito em energia limpa, principalmente solar. Além da preocupação com a produção de energia, é necessário um investimento em inovações tecnológicas, como as abordadas neste trabalho, trazendo novas soluções simples, inteligentes e eficientes. Nós temos todos os motivos no mundo para agir. Não podemos esperar até amanhã. Esta é a nossa única casa.

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