"Breakthrough" em tecnologias para energia limpa
Rodovia na Califórnia - pixabay.com/pt/
Durante muitos anos (séculos) os combustíveis fósseis (petróleo, carvão mineral e gás) têm sido a principal fonte comercial de energia (produção industrial, comunicação, transporte, aquecimento, iluminação etc.) Os hidrocarbonetos, juntos, geram mais de 80% da energia consumida pela humanidade.
Essas fontes de energias são poluentes, causam danos ambientais e precisam ser substituídas por fontes de energias limpas, renováveis e comercialmente viáveis.
Avanços e novas descobertas de tecnologias de geração e armazenamento de energia são fundamentais para essa transformação.
Surpreendentemente e abruptamente isso está acontecendo e terá impactos importantes na vida das pessoas, das organizações e dos países.
Breakthrough em tecnologias de armazenamento de energia
Uma das tecnologias importante para o armazenamento de energia é a bateria. Ela pode ser a pedra angular da transição energética, facilitando a descarbonização do setor de transporte, proporcionando um “backstop” para geração solar, eólica e outras fontes intermitentes de geração de energia, além de possibilitar a utilização em dispositivos móveis como veículos, barcos e portáteis como celulares, laptop etc.
A bateria de íons de lítio, amplamente utilizada, poderia não estar à altura da tarefa de atender o futuro da economia global, pois, infelizmente, a vida útil do íon de lítio ainda não é longa e ocorre deterioração significativa nos primeiros anos.
As baterias de íons de lítio são ainda um meio caro de energia, estimado em US $ 137 por quilowatt-hora (kWh) em 2020. A bateria níquel/cádmio de ponta da Tesla estão mais próximas de US$ 100/kWh. Só para efeitos de comparação, em 2010 os preços das baterias eram de US$ 1.100/kWh, representando uma queda de 90% em dez anos.
Redução do custo das baterias ao longo do tempo em termos de dólar por quilowatt-hora - BloombergNEF
De acordo com a Bloomberg New Energy Finance, o preço de US$ 101/kWh é onde os veículos elétricos terão preço competitivo com motores de combustão interna. Espera-se que esse limite seja ultrapassado entre 2023-2025, pois ocorreu um “battery technology breakthrough”.
Várias tecnologias para armazenamento de energia surgiram de maneira surpreendente e comercialmente viáveis, mudando rapidamente os cenários, pois apresentam as seguintes vantagens em relação às tecnologias existentes;
mais barato;
mais leve e compacta;
acumula muita mais energia num mesmo espaço (possibilita maior autonomia);
tempo de recarga de energia mais rápida;
libera maior quantidade de energia em menor período, possibilitando aos veículos maiores velocidades;
tempo de vida útil muito maior; e
mais segura;
Uma dessas tecnologias é a “solid state energy storage” que será utilizada em Veículos Elétricos (VE), dispositivos eletrônicos etc.
Nesse sentido, várias montadoras de veículos já anunciaram que não investirão mais em motor a combustão interna e já preparam pacotes de carros elétricos para o mercado a partir de 2023. A GM promete cerca de 13 modelos para 2023 e pretende atingir 30 modelos até 2025. A Ford está modificando fábricas e aposentando modelos a combustão para produzir VE. Da mesma forma a BMW, Mercedes, Volkswagen, Toyota, Honda etc. Todos tem anunciado a produção de vários modelos.
O cenário para veículos elétricos, que era esperado para 2030, foi abruptamente antecipado em função dessas novas tecnologias de baterias e de outras fontes de armazenamento. Isso beneficia, também, os dispositivos eletrônicos (celulares, laptop etc.).
Os veículos elétricos devem ser o maior mercado para a nova tecnologia de baterias de estado sólido, mas tecnologia para o armazenamento de energia estacionária também está em andamento e poderá ser utilizadas em residência, indústria, agronegócio etc.
Haverá impacto na produção de petróleo, pois o segmento automotivo consume quase 30% da produção dessa fonte de energia. A diminuição da demanda desse combustível ocorrerá mais cedo do que o esperado.
Haverá, também, aumento de demanda por energia elétrica para abastecer as baterias. Só para se ter uma ideia, se fosse possível transformar todos os carros a combustão em elétrico num único dia, haveria necessidade de aumentar em, aproximadamente, 26% a produção de energia no mundo.
Breakthrough em tecnologias de geração de energia
A energia renovável está experimentando sua própria curva exponencial de crescimento com a fonte solar e eólica e outras que estão prestes a serem viabilizadas comercialmente. Analistas preveem que dentro de pouco tempo fontes renováveis de energia serão tão barato quanto telefone celular e laptop.
Segundo Richard Swanson, fundador da Sun Power Corporation, o preço da célula fotovoltaica com matriz cristalina caiu dramaticamente de US$ 60 o watt em 1976 para US$ 0,33 0 watt em 2015.
Bloomberg New Energy Finance
Dados da Bloomberg New Energy Finance apontam que a energia solar hoje está 250 vezes mais barata do que há quatro décadas. O preço dos painéis solares irá cair para os 8,2 cêntimos por Watt até 2023, pelo menos esta é a convicção de Martin Green, pioneiro da energia solar fotovoltaica. Atualmente estamos a cerca de 20 centavos de dólar americano por watt.
Outras fontes de geração de energia limpa estão surgindo. A GM anunciou uma parceria que utilizará a tecnologia de célula de combustível a hidrogênio, que ela desenvolveu, para prover os pontos de abastecimentos de veículos elétricos, estações de energia de metrôs e trens, residência, indústria etc. Segundo a GM a tecnologia se mostrou comercialmente competitiva para essas aplicações.
Tecnologias inovadoras para “Green hydrogen” estão sendo anunciadas.
Também vem sendo anunciada a viabilidade comercial de energia solar gerada a partir de nantennas, que poderá resultar em eficiências próximo a 90%. Esse é um cenário tecnológico que poderá mudar de vez a matriz energética e viabilizar um novo conceito para o setor.
Um novo conceito
Tradicionalmente, grande parte da energia elétrica que utilizamos sempre foi produzida e distribuída de maneira centraliza e por grandes corporações, pois essas atividades demandam alto volume de investimentos.
O recente “breakthrough” na tecnologia de armazenamento de energia (baterias etc), se acompanhado, também, de semelhante êxito na geração de energia, poderá resultar em mudanças muito rápidas, profundas e significativas nesse modelo. Isso parece preste a acontecer.
Todas essas tecnologias juntas, para gerar e armazenar energia, nos leva célere para um novo conceito: AUTONOMOUS POWER SYSTEM (Sistema Autônomo em Energia) - são sistemas de produção e de consumo de energia eléctrica independentes.
Nesse conceito, grande parte da energia ou toda ela será produzida e consumida localmente. Residências, dispositivos, meio de transportes, indústria, agronegócio, sistemas de comunicação, cidades e quase todas as coisas que utilizam a energia elétrica poderão se tornar um Autonomous Power System. Isso altera o modelo existente.
Em pouco tempo teremos quase todos os meios de transporte (veículos, barcos, trens, aeronaves, drones) beneficiados com essas tecnologias. Isso também é aplicável para comunicações, dispositivos eletrônicos, residências, organizações (indústria, agronegócios, comercio, escolas, Forças Armadas etc.) e governos.
Nos últimos anos empresas, academias e governos têm investido muito em novas fontes de geração e armazenamento de energia. O resultado está sendo uma explosão de novas tecnologias, que viabiliza a produção em massa de veículos elétricos, podendo serem aplicadas a outros meios de transportes, a dispositivos eletrônicos etc.
Todas essas tecnologias juntas parecem caminhar para um novo conceito: Autonomous Power System. Mas, o mais importante e fundamental de tudo isso é o impacto positivo no esforço de diminuir o problema da poluição da atmosfera do nosso planeta, reduzindo a velocidade do aquecimento global e diminuindo as chances de tornar a terra inviável para gerações futura.
Este artigo foi escrito por Narcelio Ramos Ribeiro e publicado originalmente em Prensa.li.