III Workshop de Energias AlternativasEnergias Alternativas:

Principais Desafios e Oportunidades para o Nordeste

Saumineo da Silva Nascimento

1. INTRODUÇÃO

O uso da energia nas atividades humanas vem sendo intensificado nas últimas décadas.Para o atendimento das necessidades energéticas crescentes, a humanidade tem recorrido àsdiversas fontes de suprimento, como petróleo, gás natural, carvão mineral, assim como às fontesrenováveis: biomassa, energia hidráulica, energia eólica, energia solar, dentre outras.

Atualmente, o suprimento das necessidades brasileiras de energia provém, em sua maiorparte, de fontes fósseis, onde prepondera o uso dos derivados do petróleo, com destaque para oóleo diesel usado nos transportes.

No entanto, ainda referindo-se ao uso de combustíveislíquidos, cabe destacar a importância do etanol e, mais recentemente, do biodiesel. Essescombustíveis diferenciam a matriz energética brasileira da maioria dos países, onde o uso defontes renováveis é menos intenso.

No que se refere à geração de eletricidade, o Brasil também se destaca no cenáriomundial por ter sua matriz de energia elétrica fortemente baseada em fontes renováveis, compreponderância da hidroeletricidade e da biomassa proveniente da cana-de-açúcar.

Mais recentemente, vêm ganhando destaque as fontes eólica e solar. Como se depreende dosresultados dos leilões de compra e venda de energia, promovidos pela Agência Nacional deEnergia Elétrica – Aneel, a energia eólica já é considerada atualmente a segunda fonte maiscompetitiva, sendo superada apenas pelas grandes usinas hidrelétricas.

Neste contexto, oNordeste se destaca, em razão de seu elevado potencial eólico e de dispor de “jazidas” de ventosmais favoráveis do que em outras regiões à instalação de aerogeradores.

Quanto à energia solar, o preço médio de R$ 301,79 por MWh negociado no 8º. Leilãode Energia de Reserva, realizado em 28/08/2015 e destinado especificamente à fonte solar,denota que a tecnologia de geração solar ainda apresenta custos elevados, porém com tendênciade queda, como observado nos últimos anos.

Ressalta-se que nesse leilão, o Nordeste sobressaiuse,em virtude de 24 projetos, dentre os 30 vencedores, serem localizados nessa Região. Poroutro lado, a geração descentralizada para consumo próprio está se tornando competitiva ante ospreços finais praticados pelas concessionárias de energia elétrica, possibilitando o surgimento deum mercado gigantesco no País para bens e serviços relacionados à energia solar. A legislaçãobrasileira também tem evoluído nos últimos anos, ensejando maior segurança aos consumidoresna geração de sua própria energia.

Como se sabe, toda aenergia disponível na Terra provém das seguintes quatro fontes:a) Fissão nuclear no interior da Terra, que gera a energia geotérmica (calor da Terra). Vulcões egêiseres (fontes termais) decorrem da ação dessa fonte de energia.b) Fusão nuclear no Sol, que gera os fótons. Esses chegam à Terra na forma de radiaçãoeletromagnética (luz solar). Parte da luz solar se dissipa em calor ao atingir corpos materiais eparte é refletida, retornando ao espaço. Uma pequena fração da luz solar é transformada embiomassa. Quanto ao calor e à biomassa gerada a partir da luz solar, cabe destacar:• O calor gera o vento e é responsável pelo ciclo hidrológico, por meio do qual a água é“transportada” para áreas mais elevadas da Terra, dando origem aos rios edisponibilizando, em consequência, energia hidráulica;

• A biomassa, gerada pelo processo da fotossíntese, consiste na matéria orgânica que formaas plantas e os animais. As fontes fósseis (petróleo, gás natural, carvão mineral etc.)tiveram sua origem na biomassa existente em épocas remotas.c) Gravitação, que decorre do princípio da atração de dois corpos materiais. As marés, formadaspela atração gravitacional, principalmente entre a Lua e a Terra, são exemplos da ação dessaforça da natureza.d) Minerais energéticos, dentre os quais o urânio.

Essas quatro “matrizes” energéticas dão origem às fontes primárias de energia, que sãoas encontradas na natureza, em sua forma direta. O petróleo, a madeira, o vento, a luz solar, ourânio, dentre outros, são exemplos de fontes primárias de energia existentes na natureza. Asfontes primárias de energia são comumente agrupadas em fontes renováveis (que não seesgotam, a exemplo do sol e do vento) e em fontes não renováveis (que são finitas, tais como opetróleo e o urânio).

As fontes secundárias de energia são as que resultam da transformação das fontesprimárias, a exemplo da eletricidade, da gasolina e do carvão vegetal. Esse processo detransformação se dá mediante o emprego de tecnologias, que são utilizadas de acordo com afinalidade desejável.

A energia elétrica, por exemplo, pode ser gerada por meio de turbinas deuma hidrelétrica, acionadas pelo potencial hidráulico dos reservatórios d’água. Pode também sergerada, dentre outras formas, por aerogeradores que se movem graças à ação do vento ou porcélulas fotovoltaicas, que captam os raios solares pelo chamado efeito fotoelétrico. A Figura 1ilustra a obtenção de energia útil às atividades humanas a partir de diversas fontes primárias eexemplifica as fontes renováveis e não renováveis

São muitas as tecnologias que transformam a energia oriunda de fontes primárias emoutras formas passíveis de atender alguma necessidade humana. No entanto, nem todas sãocompetitivas.

No contexto mundial atual, as fontes primárias mais utilizadas são, pela ordem, opetróleo, o gás natural, o carvão mineral e o urânio que, em conjunto, representam 86,3% damatriz energética mundial (Gráfico 1). Portanto, no Mundo, a oferta global de energia provémbasicamente de fontes não renováveis. Biomassa e hidroeletricidade participam, juntas, com12,4%, ficando para outras fontes primárias, dentre as quais a solar e a eólica, 1,3% da ofertaglobal de energia. Outras fontes primárias ou não estão disponíveis em determinados lugares ounão são competitivas, razões pelas quais são preteridas.

A matriz energética brasileira se diferencia da observada no Mundo, em virtude daexpressiva presença das fontes renováveis, que representam 39,5% da Oferta Interna de Energia(OIE) de 305,6 Mtep, com destaque para os biocombustíveis e a hidroeletricidade.

Mesmo assim,a participação das fontes não renováveis é majoritária, somando 60,5% do total da energiaofertada no País. No contexto nacional, o suprimento de energia provém principalmente dopetróleo (39,4%) e da biomassa (27,7%). Gás natural (13,5%), carvão mineral (6,3%) e urânio(1,3%) detêm participação na matriz energética brasileira substancialmente inferior à observa emnível mundial. Por outro lado, o Brasil se destaca no uso da hidroeletricidade, que representa11,5% da matriz energética nacional ante apenas 2,5% no Mundo. A fonte geotérmica não éutilizada no Brasil, enquanto as fontes eólica (0,3%) e solar (0,0002%) ainda são inexpressivas.

Para o futuro, a Empresa de Pesquisa Energética – EPE (2014) projeta crescimentomédio na demanda de energia do Brasil de 2,2% a.a. entre 2013 e 2050, elevando-a de 267 para605 milhões de toneladas equivalentes de petróleo (Mtep). De acordo com o cenário da EPE, aparticipação relativa do conjunto das fontes renováveis na matriz energética nacional pouco sealterará, elevando-se 1,6 ponto percentual, passando de 43,7% em 2013 para 45,3% em 2050(Gráfico 2

Conforme as previsões da EPE (2014), haverá aumento na demanda de todas asfontes primárias elencadas, no entanto, com maior expressividade para o gás natural (230%) e ahidroeletricidade (220%). Embora o Brasil e, de modo particular, o Nordeste, possua enormepotencial para energia eólica e solar, o uso dessas fontes na matriz energética nacional serápouco significativo no horizonte até 2050 ante as fontes convencionais, caso se confirmem asprevisões da Empresa de Pesquisa Energética.

Atualmente, o Brasil é importador líquido de carvão mineral, petróleo e gás natural. Noentanto, a descoberta do Pré-Sal poderá reverter essa situação no futuro. Considerando a médiado período de 2009-2013, a participação do Nordeste na produção brasileira por fonte de energiacorresponde a 7,7% para o petróleo, 7,4% para o álcool, 23,5% para o gás natural e 13,1% para ageração elétrica.

Impactos ambientais que provocam, particularmente a emissão de gases de efeito estufa, oMundo e o Brasil, em particular, ainda dependerão muito dessas fontes energéticas nos próximosdecênios, considerando as previsões da EPE (2014).

Neste contexto, há espaço para odesenvolvimento de novas tecnologias ou mesmo aprimoramento das existentes, tanto para asfontes convencionais de energia, a exemplo do petróleo, da biomassa, do gás natural e dahidroeletricidade, como também para fontes não convencionais, dentre elas a eólica e a solar que,embora ainda incipientes, apresentam enormes perspectivas de crescimento face o paulatinoaumento de sua competitividade

Para o uso humano, as fontes primárias (e às vezes as secundárias) são transformadas,mediante o emprego de tecnologias, em formas úteis de energia, dentre as quais se destacam:• Combustível para transportes• Eletricidade• Calor

No Brasil, o setor de transportes demanda 86,3 Mtep de combustíveis, representando28,2% da Oferta Interna de Energia, com destaque para a participação do óleo diesel (16,3%). Aenergia elétrica consumida no País corresponde a 45,7 Mtep, representando 15,0% da OIE, sendo 11,5% proveniente da fonte hídrica. O calor é utilizado principalmente em processos industriais.A Figura 2 ilustra a origem e o destino dos dois principais insumos energéticos da matrizenergética brasileira: os combustíveis para transportes e a eletricidade. Diferentemente do que seobserva para grande parte dos países, o Brasil se destaca no uso de eletricidade e de combustíveisprovenientes de fontes de energia renováveis.

Olhando para o futuro, as fontes solar, eólica e biomassa se destacam como as maispromissoras no Nordeste, visando ao aproveitamento de potencialidades energéticas da Região.A fonte hidráulica, apesar de preponderante atualmente para a geração elétrica, tem o seupotencial economicamente viável praticamente esgotado na Região. Petróleo e gás natural,embora existentes no Nordeste, são mais abundantes em outras regiões do País. Considerandoessa realidade, são apresentadas a seguir, as potencialidades e perspectivas de desenvolvimentotecnológico das fontes solar e eólica, com ênfase no Nordeste.

3. ENERGIA SOLARDe acordo com o Atlas Brasileiro de Energia Solar (Pereira et al., 2006), o Semiáridonordestino está entre as áreas do País que apresentam os melhores parâmetros técnicos deinsolação. Este fato per se faz dessa Região uma candidata natural a receber investimentos emprojetos de geração de energia elétrica a partir da fonte solar, a exemplo do que já se observapara a fonte eólica (Figura 3). Também se vislumbra o aumento do uso de tecnologias solarespara aquecimento de água e uso em processos industriais.

O potencial de utilização da energia solar para geração elétrica é gigantesco noNordeste. Essa Região apresenta vantagens em relação às demais regiões brasileiras, graças àmaior intensidade da radiação solar e à maior média diária de luminosidade existente em parteexpressiva de sua área, notadamente no Semiárido (Figura 1). Em virtude dessas características da Região, o primeiro projeto de geração solar com fins comerciais, com potência instalada de 1MWp, foi implantado no Ceará, no município de Tauá.

O uso da energia solar para geração de energia elétrica é relativamente recente. Assim,como é natural para qualquer tecnologia nova, vislumbra-se haver espaço para aprimoramentosao longo do tempo, principalmente ao se considerar que a eficiência dos painéis comercializadosatualmente é da ordem de 15%. Visando baratear o custo do watt gerado, empresas do mundointeiro pesquisam novas tecnologias e o aprimoramento das existentes, face à abundância desserecurso energético.

No Nordeste brasileiro, existem diversos grupos de pesquisa empenhados emdesenvolver tecnologias alternativas de geração solar. As células solares poliméricas e as célulassolares orgânicas são dois exemplos de tecnologias novas que têm sido objeto de pesquisa,inclusive por pesquisadores sediados no Nordeste. Paralelamente a isto, têm sido desenvolvidosequipamentos e dispositivos cada vez mais eficientes no consumo de energia elétrica, a exemplodas lâmpadas de led, possibilindo atender as necessidades de iluminação com equipamentosalternativos, com soluções individualizadas.

Apesar do enorme potencial existente no Nordeste, a geração solar ainda possui escalade custos superior à de outras fontes, haja vista o seu insucesso nas concorrências dos leilões daAgência Nacional de Energia Elétrica – Aneel. Essa falta de competitividade ante às demaisfontes ficou evidente no 8º. Leilão de Energia de Reserva, realizado em 28/08/2015 e destinadoexclusivamente à fonte solar, conforme referido na introdução deste documento, no qual aenergia elétrica foi comercializada ao preço médio de R$ 301,79 por MWh, muito superior aoobservado em outros leilões.

Contudo, projetos de energia solar apresentam vantagens ante osgrandes projetos centralizados de geração, por se situarem próximos dos pontos de consumo,diminuindo perdas técnicas e evitando outros problemas nos sistemas. De fato, como salientadopela Aneel (2014, p. 9),

Incentivos à geração distribuída justificam-se pelos potenciais benefíciosque tal modalidade pode proporcionar ao sistema elétrico: a postergação de investimentos emexpansão nos sistemas de distribuição e transmissão; o baixo impacto ambiental; a redução nocarregamento das redes; a redução de perdas e a diversificação da matriz energética, entre outros.Acrescente-se o fato de que alguns tipos de geração descentralizada podem ser instalados nospróprios telhados de edificações, dispensando custos associados à aquisição ou arrendamento deterrenos.

Atualmente, as principais tecnologias empregadas para aproveitamento da energiaproveniente do Sol são:• Heliotérmica (fototérmica ou termossolar)• Fotovoltaica

A tecnologia heliotérmica consiste no processo de uso e acúmulo do calor provenientedos raios solares. Uma das formas de aproveitar essa energia é mediante o emprego de espelhosque são usados para refletir a luz solar e concentrá-la num único ponto, onde há um receptor.

Dessa forma, grande quantidade de calor é acumulada e usada tanto para processos industriaisque demandam altas temperaturas como para gerar eletricidade. Apesar de ser competitiva emdiversas aplicações, notadamente no aquecimento de água, as tecnologias heliotérmicas sãorelativamente pouco utilizadas no Nordeste, havendo espaço para ampliar substancialmente o seuemprego, tanto em substituição ao chuveiro elétrico como também para o uso em processosindustriais.

A tecnologia fotovoltaica consiste em um processo que converte a radiação solardiretamente em eletricidade com o uso de células solares. Essa tecnologia tem reduzido de formaexpressiva o preço do Watt-pico (Wp) nas últimas décadas. Enquanto em 1977 as células fotovoltaicas custavam US$ 76,67/Wp, em 2013 eram comercializadas a US$ 0,74/Wp, o querepresenta uma redução de mais de 100 vezes (Figura 4). Embora não tenha participado comsucesso nos leilões da Aneel, a geração solar apresenta perspectivas favoráveis para o futuropróximo.

Apesar do enorme potencial solar existente no Brasil e, de modo particular, noNordeste, é fato que as iniciativas de desenvolvimento tecnológico para o aproveitamento dessafonte energética têm sido tímidas, comparativamente a outros países.

4. ENERGIA EÓLICAAo longo do tempo, a energia elétrica consumida no Nordeste tem sido gerada basicamentea partir da fonte hidráulica, destacando-se o Rio São Francisco como o seu principal provedor. Noentanto, em anos recentes, outras fontes têm ocupado espaço mais relevante na matriz de geraçãoelétrica da Região, sendo promissoras as perspectivas para um paulatino aumento da participação da fonte eólica. Com efeito, além das fontes térmicas, utilizadas com maior intensidade apenas quandoocorre escassez pluviométrica e diminuição expressiva do nível d’água dos reservatórios, cada vezmais a fonte eólica ganha espaço na matriz de geração elétrica do Nordeste, já tendo, inclusive,elevado a sua participação de 0,6% em 2009 para 7,8% em 2014 (Gráfico 1).

Cabe destacar que estão localizadas na Região nordestina as “jazidas” de vento queapresentam as melhores condições de aproveitamento para fins de geração de energia elétrica(Figura 1). Por esta razão, a maioria dos projetos que participaram dos leilões de energia daANEEL está situada nessa Região. Em função de sua competitividade na geração eólica, oNordeste é candidata natural a receber vultosos investimentos previstos para os próximos anosnessa fonte energética.

O elevado potencial eólico do Nordeste, associado à competitividade dessa fonteenergética nos leilões de compra e venda de energia elétrica, atraiu fabricantes de componentesde aerogeradores para a Região, já tendo sido instaladas diversas fábricas, em vários estadosnordestinos

5. CONSIDERAÇÕES FINAISO potencial e a competitividade do Brasil e, de modo particular, do Nordeste nas fontesde energia solar e eólica credenciam o País e a Região a criar tecnologia própria para oaproveitamento dessas alternativas energéticas e, dessa forma, não ficar permanentementedependente de tecnologias estrangeiras.

No entanto, para que isso se torne realidade, sãonecessários investimentos em recursos humanos, laboratoriais e a criação de mecanismosfinanceiros que estimulem os pesquisadores da Região materializar boas ideias nessa e em outrasáreas com elevado potencial de crescimento.