É necessário desenvolver mais tecnologias que permitam a multifuncionalidade de áreas diversas como, por exemplo, vidros para coberturas ou janelas que produzem electricidade.
A ciência e o desenvolvimento da tecnologia permitiram que, no passado, a energia fosse usada de forma cada vez mais eficiente para fornecer serviços melhores e mais baratos à sociedade. Esta dinâmica foi o motor principal do crescimento económico à escala das décadas e dos séculos e da exploração e uso crescente de recursos naturais.
Contudo, os impactes ambientais gerados por esta atividade, nomeadamente a poluição atmosférica e as alterações climáticas, estão a pôr em causa a qualidade de vida das gerações presentes e futuras. Para responder a estes desafios, reduzindo a emissão de gases com efeito de estufa e de poluentes atmosféricos, uma das estratégias delineadas é a eletrificação maciça de origem renovável.
Quais as questões relevantes que devem ser tidas em conta no âmbito desta transição energética?
A primeira é que a eletricidade renovável tem impactes ambientais que, embora muito inferiores à eletricidade não renovável ou aos combustíveis fósseis, não são negligenciáveis. São exemplos os impactes das grandes barragens nos ecossistemas dos rios, impedindo a migração de peixes e o transporte de sedimentos para jusante, ou a perda de habitats resultante da ocupação do território com centrais fotovoltaicas ou parques de turbinas eólicas.
A ocupação do território leva-nos a outra questão relevante na eletricidade renovável que é a baixa densidade de potência (W/m2), isto é, a potência (medida em watts) por unidade de área (medida em metros quadrados). Nas cidades, o consumo tem densidades de potência entre 10 e 40 W/m2, enquanto a produção em centrais solares fotovoltaicas tem densidades de potência entre 3 e 10 W/m2. Portanto, para abastecer uma cidade com painéis fotovoltaicos precisamos de áreas significativas (até dez vezes superiores à área das cidades).
Para responder a este desafio há que desenvolver mais tecnologias que permitam a multifuncionalidade das áreas como, por exemplo, vidros (para coberturas ou janelas) que produzem eletricidade. É também necessário reduzir o desajuste entre as densidades de potência de consumo e de produção. Isto pode ser conseguido reduzindo as densidades de consumo através de medidas como o isolamento dos edifícios ou a redução do peso dos carros, e melhorando as densidades de produção através do aumento de eficiência do eólico (por exemplo, através de torres mais altas) ou do fotovoltaico (por exemplo, através de novos materiais).
Por último, devemos considerar as questões da intermitência e da densidade energética do armazenamento. Com um painel solar fotovoltaico ou com uma turbina eólica, a eletricidade é produzida à medida que o recurso renovável está disponível, e não quando precisamos dela. A intermitência era a situação que caracterizava (e limitava) a transformação de vento e água em trabalho mecânico antes da Revolução Industrial e que foi ultrapassada quando o conhecimento e a tecnologia permitiram a conversão de carvão em trabalho mecânico usando máquinas a vapor.
Por um lado, este desafio pode ser ultrapassado através do planeamento adequado do portefólio de fontes de eletricidade renovável, da previsão da produção e de uma gestão otimizada dos consumos de modo a minimizar o desfasamento instantâneo entre a produção e o consumo de eletricidade.
É ainda necessário promover o armazenamento de eletricidade de origem fotovoltaica e eólica, através de barragens com bombagem e de baterias. As baterias têm atualmente densidades energéticas ainda muito baixas, cerca de 250 Wh/kg, aumentando os custos energéticos do transporte e tornando, hoje, praticamente inviável o seu uso em camiões e aviões. É preciso que a tecnologia evolua, permitindo a redução dos impactes ambientais e o aumento da densidade energética das baterias.
Promover a eletricidade renovável é, assim, uma questão de espaço, aumentando a densidade de potência da produção, de tempo, gerindo o consumo para o sincronizar com a produção, e de peso, aumentando a densidade energética do armazenamento.
Tânia Alexandra dos Santos Costa e Sousa
Professora Auxiliar/Assistant Professor
MARETEC/LARSYS
Área Científica de Ambiente e Energia / Environment and Energy Scientific Area
Departamento de Engenharia Mecânica/ Department of Mechanical Engineering
INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO, LISBOA
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