A energia renovável está se tornando uma questão cada vez mais importante no mundo de hoje. Além do aumento do custo dos combustíveis fósseis e da ameaça das mudanças climáticas, também houve desenvolvimentos positivos nesse campo, que incluem melhorias na eficiência e preços mais baixos.
Tudo isso aumentou a demanda por energia alternativa e acelerou a transição para métodos mais limpos e sustentáveis de energia elétrica. No entanto, é importante notar que existem muitos tipos - biomassa, energia solar, eólica, maré e energia geotérmica - e que cada um tem sua própria parcela de vantagens e desvantagens.
Biomassa:
A forma mais amplamente usada de energia renovável é a biomassa. A biomassa simplesmente se refere ao uso de materiais orgânicos e à sua conversão em outras formas de energia que podem ser usadas. Embora algumas formas de biomassa sejam usadas há séculos - como queima de madeira - outros métodos mais recentes, estão focados em métodos que não produzem dióxido de carbono.
Por exemplo, existem biocombustíveis de queima limpa que são alternativas ao petróleo e gás. Ao contrário dos combustíveis fósseis, que são produzidos por processos geológicos, um biocombustível é produzido através de processos biológicos - como agricultura e digestão anaeróbica. Os combustíveis comuns associados a esse processo são o bioetanol, criado pela fermentação de carboidratos derivados de açúcar ou amido (como milho, cana de açúcar ou sorgo doce) para criar álcool.
Outro biocombustível comum é conhecido como biodiesel, que é produzido a partir de óleos ou gorduras usando um processo conhecido como transesterificação - onde moléculas de ácido são trocadas por álcool com a ajuda de um catalisador. Esses tipos de combustíveis são alternativas populares à gasolina e podem ser queimados em veículos que foram convertidos para funcionar com eles.
Energia solar:
A energia solar (também conhecida como energia fotovoltaica) é uma das fontes de energia alternativa mais populares e de mais rápido crescimento. Aqui, o processo envolve células solares (geralmente feitas de fatias de silício cristalino) que dependem do efeito fotovoltaico (PV) para absorver fótons e convertê-los em elétrons. Enquanto isso, a energia solar térmica (outra forma de energia solar) depende de espelhos ou lentes para concentrar uma grande área de luz solar, ou energia solar térmica (STE), em uma pequena área (ou seja, uma célula solar).
Inicialmente, a energia fotovoltaica era usada apenas para operações de pequeno e médio porte, variando de dispositivos movidos a energia solar (como calculadoras) a matrizes domésticas. No entanto, desde a década de 1980, as centrais solares comerciais concentradas tornaram-se muito mais comuns. Não são apenas uma fonte de energia relativamente barata, onde a energia da rede é inconveniente, muito cara ou simplesmente indisponível; os aumentos na eficiência das células solares e a queda dos preços estão tornando a energia solar competitiva com as fontes convencionais de energia (ou seja, combustíveis fósseis e carvão).
Hoje, a energia solar também está sendo cada vez mais usada em situações conectadas à rede como uma maneira de fornecer energia de baixo carbono à rede. Até 2050, a Agência Internacional de Energia prevê que a energia solar - incluindo operações STE e PV - constitua mais de 25% do mercado, tornando-a a maior fonte de eletricidade do mundo (com a maioria das instalações sendo implantadas na China e na Índia).
Força do vento:
A energia eólica tem sido usada há milhares de anos para empurrar velas, moinhos de vento ou gerar pressão para as bombas de água. Aproveitar o vento para gerar eletricidade tem sido objeto de pesquisa desde o final do século XIX. No entanto, foi apenas com grandes esforços para encontrar fontes alternativas de energia no século 20 que a energia eólica se tornou o ponto focal de pesquisas e desenvolvimento consideráveis.
Comparada a outras formas de energia renovável, a energia eólica é considerada muito confiável e estável, uma vez que é consistente de ano para ano e não diminui durante os horários de pico da demanda. Inicialmente, a construção de parques eólicos era um empreendimento caro. Mas, graças às recentes melhorias, a energia eólica começou a estabelecer preços máximos nos mercados atacadistas de energia em todo o mundo e reduzir as receitas e os lucros da indústria de combustíveis fósseis.
De acordo com um relatório divulgado em março passado pelo Departamento de Energia, o crescimento da energia eólica nos Estados Unidos pode levar a empregos ainda mais qualificados em várias categorias. Intitulado "Visão do vento: uma nova era para a energia eólica nos Estados Unidos", o documento indica que, em 2050, o setor poderá ser responsável por até 35% da produção elétrica dos EUA.
Além disso, no ano passado, o Conselho Global de Energia Eólica e o Greenpeace Internacional se uniram para publicar um relatório intitulado “Global Wind Energy Outlook 2014”. Este relatório afirmou que, em todo o mundo, a energia eólica poderia fornecer de 25 a 30% da eletricidade global até 2050. No momento da redação do relatório, instalações comerciais em mais de 90 países tinham uma capacidade total de 318 gigawatts (GW), fornecendo cerca de 3% da oferta global.
Energia das marés:
Semelhante à energia eólica, a energia das marés é considerada uma fonte potencial de energia renovável, porque as marés são constantes e previsíveis. Assim como os moinhos de vento, os moinhos de maré têm sido usados desde os dias da Roma Antiga e da Idade Média. A água recebida era armazenada em grandes lagos e, à medida que as marés iam saindo, eles giravam as rodas d'água que geravam energia mecânica para moer grãos.
Foi apenas no século XIX que o processo de usar água em queda e girar turbinas para criar eletricidade foi introduzido nos EUA e na Europa. E somente a partir do dia 20 esse tipo de operação foi reformulado para construção ao longo da costa e não apenas rios.
Tradicionalmente, a energia das marés sofre com um custo relativamente alto e disponibilidade limitada de locais com faixas ou velocidades de fluxo suficientemente altas. No entanto, muitos desenvolvimentos e melhorias tecnológicas recentes, tanto em design quanto em tecnologia de turbinas, indicam que a disponibilidade total de energia das marés pode ser muito maior do que se supunha anteriormente, e que os custos econômicos e ambientais podem ser reduzidos a níveis competitivos.
A primeira usina de maré em larga escala do mundo é a Rance Tidal Power Station na França, que entrou em operação em 1966. E em Orkney, na Escócia, a primeira instalação de teste de energia marinha do mundo - o European Marine Energy Center (EMEC) - foi estabelecida em 2003 para iniciar o desenvolvimento da indústria de energia das ondas e das marés no Reino Unido.
Em 2015, a primeira usina de energia das ondas conectada à rede do mundo (CETO, em homenagem à deusa grega do mar) entrou online na costa da Austrália Ocidental. Desenvolvida pela Carnegie Wave Energy, esta usina opera sob a água e usa bóias submarinas para bombear uma série de bombas ancoradas no fundo do mar, que por sua vez gera eletricidade.
Geotérmico:
A eletricidade geotérmica é outra forma de energia alternativa considerada sustentável e confiável. Nesse caso, a energia térmica é derivada da Terra - geralmente de condutos de magma, fontes termais ou circulação hidrotérmica - para girar turbinas ou prédios de calor. É considerado confiável porque a Terra contém 1031 joules no valor de energia térmica, que naturalmente flui para a superfície por condução a uma taxa de 44,2 terawatts (TW) - mais que o dobro do consumo atual de energia da humanidade.
Uma desvantagem é o fato de que essa energia é difusa e só pode ser utilizada de maneira barata em determinados locais. No entanto, em certas áreas do mundo, como Islândia, Indonésia e outras regiões com altos níveis de atividade geotérmica, é uma maneira facilmente acessível e econômica de reduzir a dependência de combustíveis fósseis e carvão para gerar eletricidade. Os países que geram mais de 15% de sua eletricidade de fontes geotérmicas incluem El Salvador, Quênia, Filipinas, Islândia e Costa Rica.
A partir de 2015, a capacidade mundial de energia geotérmica é de 12,8 gigawatts (GW), que deve crescer para 14,5 a 17,6 GW até 2020. Além disso, a Geothermal Energy Association (GEA) estima que apenas 6,5% do potencial global total foi até agora, enquanto o IPCC relatou que o potencial de energia geotérmica estava na faixa de 35 GW a 2 TW.
Problemas com a adoção:
Um problema com muitas formas de energia renovável é que elas dependem das circunstâncias da natureza - vento, suprimento de água e luz solar suficiente - que podem impor limitações. Outra questão tem sido a despesa relativa de muitas formas de energia alternativa em comparação com fontes tradicionais, como petróleo e gás natural. Até muito recentemente, administrar usinas a carvão ou a óleo era mais barato do que investir milhões na construção de grandes operações solares, eólicas, marés ou geotérmicas.
No entanto, melhorias contínuas feitas na produção de células solares, turbinas eólicas e outros equipamentos - para não mencionar as melhorias feitas na quantidade de energia produzida - resultaram em muitas formas de energia alternativa se tornando competitivas com outros métodos. Em todo o mundo, nações e comunidades estão se acelerando para acelerar a transição para métodos mais limpos, mais sustentáveis e mais auto-suficientes.
Escrevemos muitos artigos interessantes sobre energia alternativa na Space Magazine. Aqui está o que é energia alternativa ?, O que é energia solar? e de onde vem a energia geotérmica ?, o mundo poderia funcionar com energia solar e eólica? e colhendo energia solar do espaço.
Você também deve verificar o Laboratório Nacional de Energia Renovável e o Projeto de Política de Energia Renovável.
Astronomy Cast também tem um episódio sobre o assunto. Aqui está o episódio 51: Terra.
Fontes:
- Wikipedia - Energia Renovável
- Administração de informações sobre energia dos EUA - combustíveis renováveis e alternativos
