Armazenamento de energia

12–15 de Junho de 2010

A política holandesa

Há uns dias foram realizadas eleições do Parlamento holandês. O debate tratou sobretudo da economia: o orçamento de estado, o défice orçamental, os impostos, os juros hipotecários a deduzir do imposto de renda, as despesas públicas, a política de austeridade.

Quase ninguém discutiu a produção de energia e o aquecimento global.

Antes das eleições todos os partidos políticos têm sempre tempo de emissão na rádio e na televisão, conforme um esquema. Alguns partidos também compram tempo adicional para anúncios publicitários.

Um dia de manhã cedo, ainda meio a dormir, ouvi uma tal mensagem do Partido pelos Animais, em que a cabeça de lista Marianne Thieme disse que achava melhor usarmos mais energia solar em vez de construirmos novas centrais eléctricas alimentadas a carvão.

Aquecimento global

Concordo. Nada é certo nesta vida. Mas muitos cientistas opinam que o aumento da temperatura deve ser causado pelos efeitos de estufa, intensificados pelas emissões de dióxido de carbono na história recente humana. Pode ter consequências graves, como a subida do nível do mar e a inundação de terras baixas.

Por isso concordo que é desejável reduzir-se as emissões, por produzir a maior parte da energia de que precisamos por outros meios que não os combustíveis fósseis.

Mas as coisas não são tão simples. Substituir a produção de electricidade alimentada a carvão ou gás natural por energia solar ou energia eólica, pode não ser a solução. Os vários métodos de produção de electricidade não são permutáveis, por terem características muito diferentes.

Características

Exigências

As exigências que um método de produção de electricidade têm de satisfazer, são: fiabilidade e disponibilidade permanente. Porque o consumo varia, a produção tem de ser flexível e ajustável. Mais a mais, o preço tem que ser razoável.

A medida em que diversos métodos podem satisfazê-las varia muito:

Método	Ajustável	Fiável e previsível	Vantajoso	Perto do consumidor
Carvão	− − ⁽¹⁾	+ +	+	+ +
Nuclear	− − ⁽¹⁾	+ +	+ +	+
Gás natural	+ + ⁽²⁾	+ +	+/−	+ +
Geotérmica	+	+ +	+/−	+/−
Eólica (vento)	− −	− − ⁽³⁾	− −	+
Solar (sol)	− −	+/− ⁽⁴⁾	− −	+/− ⁽⁵⁾
Hidráulica (água)	+ +	+	+/−	− ⁽⁶⁾

Anotações à tabela

(1):

Numa central eléctrica, alimentada a carvão ou a material nuclear, o calor é transferido para a água a fim de produzir vapor. Uma vez que a água e as componentes metálicas estão quentes, a central tem que continuar a produzir. Arrancar ou parar a instalação só é possível muito lentamente, são precisas muitas horas.
Só se a maquina funcionar 24 horas por dia, 7 dias por semana, o rendimento máximo (que para esse tipo de centrais é óptimo!) poderá ser aproveitado.
Essas centrais são adequadas para funcionar com o nível de carga normal (carga base, inglês: base load): a quantidade de electricidade que é sempre necessária.
(2):

Uma turbina a gás não precisa da água como meio de transferência do calor: os gases da combustão, a alta temperatura e pressão, produzem energia mecânica e consequentemente eléctrica.
(Existem turbinas a gás que também utilizam vapor: holandês: STEG ‘stoom en gas’ = «vapor e gás», inglês: “CCGT” = combined cycle gas turbine.)
Variar a potência eléctrica duma turbina a gás é muito mais fácil do que no caso duma central a carvão. Por isto as turbinas a gás são apropriadas para produzir electricidade nos níveis de carga médio e de pico (carga pico).
(3):

Quanto ao vento não sabemos quando sopra, e se soprar não sabemos se é forte. Pode soprar quando se precisa de muita electricidade, ou pode soprar quando todos dormem. Portanto a energia eólica não é fiável e não é previsível. Não é apropriada para a carga base nem para a carga pico. É boa para descarregar, em certa medida, as turbinas a gás.
(4):

Quanto ao sol sabemos que brilha de dia e não brilha de noite. Mas num dia com céu nublado brilha menos intensamente. Portanto a energia solar e fiável é previsível só até certo ponto. Não é apropriada para a carga base, mas pode servir, em certa medida, para a carga pico.
(5):

Há muita energia solar no Saara, mas lá vivem poucas pessoas. Vivem algumas mais no sul de Espanha e no sul de Portugal.
A tecnologia moderna de energia fotovoltaica permite a utilização desta mesma energia em países setentrionais, perto de concentrações de população, por exemplo no Vale do Ruhr na Alemanha. Mas ali o rendimento é mais baixo, o que torna o método menos vantajoso.
(6):

Centrais hidroeléctricas são possíveis em países com bastante chuva e com montanhas, por exemplo na Suíça, no Brasil (onde lhe chamam «usinas hidroelétricas») e na Noruega. A energia hidroeléctrica é bastante fiável é previsível – embora nem sempre chova, os lagos artificiais solucionam esse problema.

A Noruega pode produzir muita energia eléctrica dessa forma, mas tem apenas 5 milhões de habitantes. Felizmente, existem cabos de alto tensão entre a Noruega e a Holanda, e entre a Noruega e a Dinamarca. Outros são projectados entre a Noruega e a Alemanha: NorGer e NORD.LINK. Já existe um cabo entre a Suécia e a Alemanha.

Conclusão

Seguimento do anterior:

Um abastecimento de energia eléctrica, só baseado no sol e no vento, não é possível sem armazenamento de energia. Isto porque nem o sol nem o vento podem abastecer a carga base. Serão precisas centrais alimentadas a carvão, petróleo ou material físsil (cindível, nuclear).

Para a carga no nível médio e no nível de pico, também serão necessárias turbinas a gás, se não tivermos instalações de armazenamento de bastante capacidade.

Sem armazenamento, a longo prazo o abastecimento de energia eléctrica não será garantido!

Solução

Armazenamento

Armazenamento de energia é a única solução!

Já existem instalações, mas a capacidade não é suficiente.

Reversível

Muitas centrais hidroeléctricas podem ser utilizadas no sentido contrário: em vez de deixarem cair a água com o objectivo de produzir electricidade, a electricidade pode accionar bombas que façam subir a água até ao nível do lago artificial.

Claro que o rendimento do bombar, e o de produzir novamente electricidade, não é de 100%! Também a distância, que pode ser de muitas centenas de quilómetros caso a central se encontre na Noruega, causa perdas de energia.

Bombagem

Existem instalações de armazenamento mais perto das concentrações da população: um exemplo é a central hidroeléctrica reversível (1096 MW) da Société Électrique de l'Our, em Vianden, Luxemburgo. Existem descrições em alemão e francês.

Há outra em Ffestiniog (360 MW) no País de Gales, na Grã-Bretanha.

«Plan Lievense»

Em 1981 o engenheiro holandês L.W. Lievense desenvolveu um plano para a utilização do Markerwaard, um lago com uma superfície de 700 km² na Holanda, como forma de armazenamento de energia de aerogeradores. O plano nunca foi realizado.

Como os leitores de língua portuguesa provavelmente não sabem o que é o Markerwaard, e porque não existe uma página sobre esse assunto na Wikipédia em português, talvez um dia vá escrever mais sobre isso.

Mas não prometo nada.

Hiperligações

Língua	Título
Holandês	De regelbaarheid van elektriciteitscentrales – Een quickscan in opdracht van het Ministerie van Economische Zaken; 20 april 2009
Inglês, holandês	Next Generation Infrastructures (NGInfra Academy)
Inglês	Intermittent energy source (Wikipédia)
Inglês	Dispatchable generation (Wikipédia)
Inglês	Energy storage (Wikipédia)
Inglês	Pumped-storage hydroelectricity (Wikipédia)
Português	Central hidroeléctrica reversível (Wikipédia)
Inglês	Solutions to intermittency problem of wind and solar
Inglês	Electricity Transmission Grids
Holandês	Plan Lievense
Holandês	Nederlandse vereniging voor Energie uit Water (EWA)
Holandês	Bureau Lievense