Revista Science publica especial com propostas para a crise energética mundial

 

Imagem aérea noturna da cidade de Chicago, EUA (Jim Richardson/National Geographic/Getty Images) Capa da edição 18 November 2011, VOL. 334, #6058

Durante milhões de anos, a vida dos seres vivos foi regida pelo Sol, a fonte primordial de energia para a Terra. Durante o dia, era possível ver longe e aproveitar o calor, mas, à noite, os animais que não eram adaptados a enxergar no escuro precisavam se refugiar e esperar pela segurança da manhã. No entanto, desde que diferentes formas de energia passaram a ser dominadas pelo homem, a força do braço e dos animais deixou de ser a única capaz de levantar e transportar objetos; o trabalho passou a ser feito também por máquinas e as cidades passaram a funcionar 24 horas por dia. O problema é que a produção de energia é limitada e o planeta dá sinais de que, em breve, esse importante recurso não estará mais disponível na quantidade necessária. Em um especial publicado na sua edição de hoje, a revista científica Science lança a pergunta: o que pode ser feito para que o mundo não volte a viver às escuras? Max Milliano Melo, no Correio Braziliense, com informações complementares do EcoDebate.

Especialistas são unânimes ao apontar a enorme importância da energia para a modernidade. “Ela é fundamental para manter e melhorar nosso padrão de vida, mas só existe uma quantidade limitada de recursos e precisamos usá-los da forma mais eficiente possível”, diz ao Correio o diretor do Centro de Pesquisa em Energia da Universidade de Maryland, nos Estados Unidos, Eric Wachsman. Ele aponta o caso brasileiro como um exemplo de como uma região pode usar seus recursos para suprir a escassez das formas tradicionais de energia. “O Brasil, por exemplo, adotou os biocombustíveis a fim de reduzir sua dependência do petróleo importado com muito sucesso”, avalia.

Para ele, países que ainda não têm a mesma capacidade brasileira podem começar adotando medidas mais simples para diminuir seu consumo energético. “A redução semelhante no combustível importado pode ser alcançada pela eficiência cada vez maior de automóveis, ou seja, com carros que fazem mais quilômetros por litro”, sugere o pesquisador. “Essa estratégia também poderia ajudar a reduzir o uso de biocombustíveis”, completa o especialista, um dos autores do especial publicado pela Science.

Para Bill Gates, fundador da Microsoft e membro do Conselho Americano de Inovação em Energia, os Estados Unidos — um dos líderes em consumo de energia e um dos principais poluidores do mundo — precisam passar a ver o investimento em tecnologias energéticas verdes. “Em um momento de crise econômica, pedir aos tomadores de decisões em Washington para gastar mais não pode ser a posição mais popular, mas é uma medida essencial para proteger os interesses nacionais dos Estados Unidos e garantir que o país desempenhe um papel de liderança no mercado global em rápido crescimento da energia limpa”, afirma Gates em editorial publicado no periódico científico.

A posição norte-americana, aliás, é vista pelo empresário da informática como problemática. “Os EUA gastam anualmente cerca de US$ 1 bilhão importando petróleo, enquanto países como China, Alemanha, Japão e Coreia fazem enormes investimentos em tecnologias de energia limpa”, afirma. “Combustíveis à base de carbono são propensos a oscilações de preço e estão fazendo com que o planeta se aqueça demais. A criação de novos produtos energéticos é uma coisa boa e gera serviços e empregos. Por isso, será um erro sério se os EUA perderem essa oportunidade singular”, aponta.

Reservas

Outro problema a ser resolvido urgentemente, segundo os especialistas ouvidos pela revista, é a pouca capacidade de se reservar energia elétrica. Atualmente, a principal forma de armazenamento são os reservatórios das hidroelétricas, um sistema que vem sendo criticado por ambientalistas, porque a capacidade de reserva de uma usina está diretamente ligada ao tamanho dos reservatórios, que muitas vezes inundam áreas ambientais importantes. As usinas também enfrentam o problema da dificuldade cada vez maior de prever a frequência dos períodos chuvosos e das secas, cada vez mais longas.

A sugestão de Bruce Dunn, do Instituto de Energia Elétrica (EPRI, na sigla em inglês), em Palo Alto, nos Estados Unidos, seria adotar uma versão melhorada de um equipamento tão comum nos dias de hoje, que quase passa desapercebido: as baterias. “Embora o armazenamento de energia existente atualmente seja dominado pelas hidroelétricas, os sistemas de baterias podem oferecer bons resultados, desde que os custos se tornem mais baixos”, afirma em seu estudo. “Os sistemas de bateria de sódio-enxofre já estão comercialmente disponíveis para diversas aplicações e oferecem baixo custo. Os sistemas de íons de lítio estão em desenvolvimento para a aplicação em equipamentos eletrônicos comerciais e veículos elétricos”, completa.

Belo Monte

Projetada para ser a terceira maior hidroelétrica do mundo — atrás da chinesa Três Gargantas e da brasileira e paraguaia Itaipú — a Usina de Belo Monte vem despertando protestos de ambientalistas de várias partes do mundo. Isso porque o lago de sua barragem, um trecho do Rio Xingu no Pará, inundará uma área de 516km² da Floresta Amazônica, incluindo áreas indígenas. O governo brasileiro, no entanto, argumenta que a usina é essencial para o crescimento econômico do país.

Science Magazine: Electricity Now and When

1. Marc Lavine,
2. Phillip Szuromi,
3. Robert Coontz

Whether it started with falling water or with the burning or radioactive decomposition of fuels, creating and delivering electrical power used to be a straightforward process of trying to balance generation, distribution, and demand at a reasonable cost to end users. Peak power requirements have grown, as has the size of the fluctuations between daily maximum and minimum requirements. Very little capacity exists for storing electricity, but an increased reliance on renewable sources, especially solar and wind power, will require better solutions to electricity storage to cope with their intermittent nature.

Dunn et al. (p. 928) review the present situation with regard to electrical energy storage, which is now dominated by sodium-sulfur (Na/S) and sodium–metal chloride (Na/MeCl₂) batteries that operate with high-temperature electrolytes. Redox flow and lithium batteries are emerging options, and they also discuss the “rolling storage” of electricity in battery-powered vehicles. In a related Perspective (p. 917), Gogotsi and Simon demonstrate a need for a better way to assess and compare the properties of electrochemical capacitors and lithium ion batteries, because current metrics do not necessarily reflect device performance.

If there were efficient conversion methods, electrical energy could be stored as a fuel rather than directly as stored charge. This is often discussed in terms of a hydrogen economy, but that is by no means the only fuel of interest. Solid-oxide fuel cells, which operate at high temperatures, could allow distributed electrical generation from natural gas or regenerated fuels created from excess electrical power, or allow supplementation of the grid during peak power periods. Wachsman and Lee (p. 935) discuss developments that should allow lower operating temperatures and costs for these sources, which could widen their adoption as both stationary and mobile sources.

Two News stories describe aspects of better ways to harvest solar power. Cartlidge (p. 922) describes efforts to improve thermal storage, a technology that enables solar plants to continue generating electricity after dark. Service (p. 925) discusses recent progress in artificial photosynthesis to create hydrogen and hydrocarbon fuels, which could be used either for transportation or for centralized electricity generation.

A growing population and the push toward renewable and less polluting resources are driving the construction of a wider range of methods for electricity generation and a much more complicated electricity grid. In many developed countries, a reliable supply of electrical power is taken for granted, but in many developing countries, regular and widespread outages can be the norm. The research outlined in these pieces points to some of the ideas being considered to ensure that the lights can stay on.

EcoDebate, 22/11/2011

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