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Transição energética brasileira e o combate à emissão de gases do efeito estufa

Ao longo da história, a humanidade vem buscando formas de evoluir tecnologicamente de modo a alcançar maior lucro e eficiência na produção, fazendo com que o trabalho seja cada vez mais automatizado e menos dependente do esforço humano. Foi nessa incessante busca por uma sociedade cada vez mais moderna e produtiva que as Revoluções Industriais entraram em cena, fazendo com que novas formas de geração energética se tornassem um fator crucial para a implementação desse modelo de sociedade: maior eficiência energética implica em melhores mecanismos de transporte, comunicação, automatização, dentre outros. Inicialmente, combustíveis fósseis foram usados em massa como forma de alimentar energeticamente as indústrias, o que acarretou em um crescimento descontrolado de gases do efeito estufa (GEE) na atmosfera e trouxe uma das maiores ameaças que a humanidade terá de enfrentar: o aquecimento global.

Nesse sentido, cabe aos diversos países ao longo do globo, incluindo o Brasil, o desenvolvimento de aplicações e pesquisas capazes de tornar a produção energética cada vez menos dependentes de combustíveis fósseis. Para isso, foi estabelecido, em novembro de 2021, na Conferência do Clima das Nações Unidas, o compromisso internacional de atingir uma meta de neutralidade de emissões de GEE até 2050. Uma das formas de alcançar esse objetivo é através da transição energética, isto é, a passagem para uma matriz energética com baixa ou zero emissões de carbono, baseada em fontes renováveis.

Matriz energética brasileira

A matriz energética mundial é composta, em sua maior parte, pelo uso de fontes não renováveis, estando as fontes renováveis ocupando um espaço de 15%. Enquanto isso, a matriz energética do Brasil, de acordo com um levantamento de 2022, se destaca pelo uso de 47,4% destas fontes, como a energia eólica, energia hidráulica, energia solar, biomassa, dentre outras. Sendo assim, possuímos uma das matrizes mais limpas do planeta:

Matriz energética brasileira

Essa característica da matriz energética brasileira é muito importante visto que as fontes de energia renováveis são a que menos transmitem GEE para a atmosfera. No entanto, a aplicação desse tipo de fonte é fortemente depende de fatores climáticos e atmosféricos, além de que sua instalação requer um investimento elevado, o que acarreta em um uso mais acentuado das fontes não renováveis, que ocupam um espaço de 52,6% em nossa matriz e são as maiores responsáveis por efeitos climáticos indesejáveis.

Matriz elétrica brasileira

A matriz elétrica brasileira se destaca ainda mais do que a energética se tratando do uso de fontes renováveis, já que a maior parte da energia elétrica do país vem das usinas hidrelétricas. De fato, no ano de 2022, foram utilizados 87,9% de fontes renováveis para a geração de energia elétrica:

Matriz elétrica brasileira

Assim como na matriz energética, o Brasil ocupa posição de destaque no mundo quanto a produção de eletricidade baseada em fontes renováveis. Para efeitos de comparação, no mundo, somente 28,6% das fontes de geração de energia elétrica são renováveis. Enquanto isso, no Brasil, a utilização de fontes menos poluentes tem apresentado crescimento: somente no primeiro trimestre de 2023, houve uma expansão de 2.746,5 megawatts da capacidade instalada de geração de energia elétrica, motivadas em sua grande parte pela criação de novas usinas eólicas e solares fotovoltaicas.

Transição energética brasileira

Como podemos observar, o Brasil ocupa posição de destaque quanto à renovabilidade de suas fontes no mundo e já deu importantes passos em direção à transição energética. No entanto, isso não significa que estamos em uma posição confortável em relação a emissões de GEE. O diferencial do nosso país é que, apesar da geração de GEE não estar fortemente relacionada à geração de energia, são as mudanças no uso da terra (desmatamento) e agropecuária que, juntas, representam 73% das emissões totais no país.

Foi pensando em como o nosso país pode contribuir para a meta de neutralidade em GEE até o ano de 2050 que o Centro Brasileiro de Relações Internacionais (CEBRI), junto com o Banco Interamericano de Desenvolvimento (BID) e Empresa de Pesquisa Energética (EPE), elaborou o “Programa de Transição Enérgica” (PTE), em que nele três cenários distintos são avaliados: “Transição Brasileira” (TB), “Transição Alternativa” (TA) e “Transição Global” (TG), os quais convergem para o país dentro de um cenário de neutralidade de carbono até a metade deste século.

Em resumo, o cenário “Transição Brasileira” foi elaborado tendo como base os compromissos assumidos pelo país em sua Contribuição Nacionalmente Determinada (NDC), em que o Brasil transmitiu ao Acordo de Paris o objetivo de neutralidade climática até meados de 2050. Este cenário é focado em indicar trajetórias custo-eficientes para a mitigação de emissões de GEE, independente das ambições e compromissos dos demais países. O cenário “Transição Alternativa” trata-se de uma variação do cenário “Transição Brasileira”, em que neste caso são consideradas as incertezas do processo de difusão tecnológica à medida em que é tido em conta os impactos da própria mudança climática no setor energético. Já o cenário “Transição Global” foi elaborado considerando a contribuição do Brasil em um mundo que pretende limitar o aumento médio da temperatura superficial global em até 1,5°C em 2100, referente aos níveis pré-industriais.

Cenários para uma matriz energética cada vez mais limpa

Ao analisar a matriz energética, o documento mostra que em todos os três cenários avaliados houve queda da utilização de combustíveis fósseis em 2050 e aumento do uso de fontes renováveis. De fato, o estudo indica que em cada cenário de neutralidade climática o uso de fontes renováveis chegará a ocupar um espaço de 70% da matriz energética primária. Isso se deve principalmente ao elevado crescimento da biomassa e de fontes eólicas e solares.

A biomassa terá um papel fundamental quanto a descarbonização do setor de transportes, visto que trata-se de um setor mais difícil de ser eletrificado, como a aviação, o transporte marítimo e o transporte de carga a longa distância, sendo necessário a sua utilização para compensar a emissão de GEE por parte desses segmentos através da produção de biocombustíveis. A energia eólica também se destaca nesse sentido já que, no cenário TA, será responsável por um setor mais eletrificado. Dessa forma, é observada a descarbonização de todos os segmentos do setor de transportes.

O acentuado uso de biocombustíveis é de suma importância também tendo em vista que a sua produção pode estar associada à redução da quantidade de gás carbônico na atmosfera, através de tecnologias capazes de capturar e armazenar esse gás, chamadas de BECCS (BioEnergy with Carbon Capture and Storage), como a síntese do eucalipto ou pinus, plantas que capturam grandes quantidades de CO2 atmosférico durante o seu processo de desenvolvimento. Dessa forma, há uma remoção líquida de CO2 da atmosfera, já que o CO2 capturado no crescimento das árvores de pinus e eucalipto não será integralmente devolvido à atmosfera quando o biocombustível for utilizado em motores. Este processo é ilustrado na figura a seguir.

Fonte: CEBRI.

O petróleo é a fonte que mais reduz participação em todos os cenários, chegando, no cenário TA, a responder por apenas 5% da matriz em 2050. No entanto, a sua produção permanece constante em todos os cenários, transformando o Brasil em um grande exportador desse produto. Isso, por sua vez, contribui para a mitigação das emissões globais de GEE ao substituir óleos de maior intensidade de carbono no mercado, já que o petróleo brasileiro possui de cerca de 15 kg de CO2 por barril de óleo equivalente produzido (kg CO2eq /b) enquanto a média mundial é de 22 kg CO2eq /b.

As fontes hidráulicas e derivados da cana-de-açúcar perdem o seu destaque para outras biomassas, mas continuam a crescer de forma bastante significante em todos os cenários.

Quanto a geração de energia elétrica, o estudo projetou em todos os seus cenários a expansão do uso de fontes eólica e solar. Para a energia eólica, é esperado um aumento de participação para 17%, 47% e 14%, em 2050, nos cenários TB, TA e TG, respectivamente. O crescimento dessas fontes acarreta em uma diminuição da participação relativa da hidroeletricidade. No cenário TB a participação das hidrelétricas se reduz para 55%, no TG para 54% e no TA para 30%, em virtude das limitações físicas para a construção desse tipo de usina, que causa impactos ambientais e sociais.

Políticas públicas a serem adotadas

Ainda de acordo com o relatório, as principais medidas a serem adotadas até o ano de 2030 são aquelas referentes ao setor de uso do solo, visto que é esse o setor com o maior impacto ambiental no país. Para isso, foram recomendadas nove propostas a serem aplicadas nos próximos 7 anos a fim de permitir o sucesso dos cenários de transição energética apresentados ao longo do documento. São elas:

  • Adotar agenda de política energética e desenho de mercados que crie condições para caminhos flexíveis de descarbonização;
  • Minimizar arrependimentos mediante abordagens de mercados abertos, diversos e competitivos;
  • Harmonizar objetivos de desenvolvimento sustentável, transição energética e segurança energética;
  • Aproveitar vantagens competitivas existentes no Brasil para construir e financiar vantagens competitivas do amanhã, requalificando ativos e migrando expertises;
  • Cumprir objetivos/metas já estabelecidas pelo país em linha com o compromisso de neutralidade climática (líquida);
  • Assegurar que o setor energético brasileiro tenha uma transição justa, inclusiva e custo-efetiva;
  • Aperfeiçoar ou estabelecer arcabouços institucional, legal e regulatório que promovam o desenvolvimento e adoção de tecnologias e modelos de negócios com foco na redução de emissões e remoção de carbono de emissões de gases de efeito estufa;
  • Mapear, detalhar e disseminar informações sobre potencial técnico, econômico e de mercado para as alternativas identificadas nos diferentes cenários;
  • Aprofundar estudos sobre resiliência climática das soluções energéticas encontradas no projeto.

Referências

https://www.enelgreenpower.com/pt/learning-hub/transicao-energetica

https://www.epe.gov.br/pt/publicacoes-dados-abertos/publicacoes/balanco-energetico-nacional-2023

https://www.gov.br/mme/pt-br/assuntos/noticias/matriz-eletrica-brasileira-apresenta-expansao-de-2-746-mw-no-primeiro-trimestre-de-2023

https://www.gov.br/mre/pt-br/canais_atendimento/imprensa/notas-a-imprensa/2020/apresentacao-da-contribuicao-nacionalmente-determinada-do-brasil-perante-o-acordo-de-paris

https://www.cebri.org/br/doc/309/neutralidade-de-carbono-ate-2050-cenarios-para-uma-transicao-eficiente-no-brasil

A Inteligência Artificial como ferramenta na gestão de energia

No decorrer dos anos o tema “tecnologia” ficou cada vez mais abrangente devido o avanço de vários setores ao mesmo tempo, principalmente no ramo da computação, nos limitaremos, neste texto, apenas na utilização das Inteligências Artificiais como ferramenta para gestão dos setores energéticos, muitos conceitos apresentados também se expandem para a indústria em geral.

Um dos assuntos mais comentados sobre tecnologia atualmente são os Chatbots e Image Creators, dois exemplos de grande relevância são: 

ChatGPT da OpenAI: é um chatbot que recebe linguagem natural e consegue desenvolver uma conversa de forma “humana”, responder perguntas, criar textos, códigos.

Chat GPT, da OpenAI

Image Creator do Microsoft Bing: é um gerador de imagens, ele recebe uma informação de entrada em linguagem natural e transforma a frase em uma imagem.

Image Creator do Bing

O que um Chatbot e um gerador de imagens têm em comum? Ambos funcionam com o mesmo princípio Inteligência artificial (também conhecido como IA), e o que é uma inteligência artificial?

Antes de definirmos o assunto propriamente dito, precisamos definir o conceito de inteligência primeiro.

O que é Inteligência Artificial?

Segundo o dicionário, inteligência é:

“Todas as características intelectuais de um indivíduo, ou seja, a faculdade de conhecer, compreender, raciocinar, pensar e interpretar. A inteligência é uma das principais distinções entre o ser humano e os outros animais.”

https:/www.significados.com.br/inteligencia/

Partindo deste princípio, podemos inferir que inteligência nada mais é do que a capacidade de compreender, raciocinar, pensar e interpretar, com este conceito esclarecido em nossas mentes, podemos definir o conceito de inteligência artificial.

“O conjunto de capacidades cognitivas e intelectuais expressadas por um sistema informático e combinações de algoritmos cujo propósito é a criação de máquinas que imitam a inteligência humana para realizar tarefas e que podem melhorar conforme novas informações”

https://es.wikipedia.org/wiki/Inteligencia_artificial

Logo, chegamos a conclusão de que o conceito de inteligência artificial pode ser interpretado como a tentativa humana de desenvolver uma estrutura computacional que consiga desempenhar, por meio de algoritmos, atividades com o mesmo nível cognitivo e intelectual de um ser humano.

De fato, com a utilização dos dois exemplos apresentados anteriormente, podemos ver o quão poderoso podem ser essas ferramentas.

A inteligência artificial é a tentativa de simular a inteligência humana.

O uso das IA’s como ferramenta:

Quando imaginamos o poder cognitivo-computacional de uma máquina dentro de um contexto fechado, podemos expandir este conceito para vários setores, nos limitaremos ao setor energético e como o uso de IA’s tem papel fundamental, exemplificaremos de forma prática e cotidiana.

Melhora da eficiência energética: As IA’s em geral costumam ter uma boa performance com o processamento de grandes quantidades de dados. Os setores de geração de energia, como eólica e solar, costumam lidar com muitos dados, como por exemplo: a previsão do tempo, velocidade dos ventos, o nível de irradiação solar. Que, dentro dos setores citados, são variáveis que têm informações extremamente importantes para com relação a eficiência da planta como um todo. Sendo assim, o poder computacional para o processamento de dados tende a ser muito mais eficaz, desta forma, auxiliando os administradores das plantas de geração a tomar melhores decisões e assim gerar mais energia com o menor custo.

Monitoramento em tempo real: Os setores de gerenciamento de uma planta de geração de energia não se preocupam apenas com os fatores exógenos relacionados apenas a geração de energia, mas também os fatores como: dados relativos da demanda, reduzir perdas de energia e custos, self-healing, previsões de mercado, identificar padrões e tendências, monitoração e análise da qualidade da energia. Estes são alguns exemplos de demandas que necessitam ter constantes verificações e análises que podem ser desempenhadas com muita qualidade por IA’s, por poderem fazer processamentos em tempo real de altas quantidades de dados.

Tempo de manutenção: Um exemplo clássico e que está presente em boa parte das indústrias em geral é a parte da manutenção. O termo manutenção por muitas vezes pode ser interpretado como a troca ou conserto de elementos referentes a uma máquina ou sistema ou qualquer outra estrutura que necessite de revisões periódicas, porém, a manutenção é um setor estratégico, pois de lá vem boa parte dos custos de uma planta, a qualidade dos serviços e da planta como um todo, ou seja, um setor vital para uma empresa, entretanto há entraves como qualquer outro setor, estes que podem ser geridos por uma IA, auxiliando toda a cadeia estrutural da empresa, exemplos estes são:

  • Uma AI pode monitorar a performance do equipamento e calcular a sua média de eficácia dentro de um período.
  • Revisar os ciclos de manutenção, identificar falhas, prever a vida útil dos equipamentos. 
  • Com base na análise de demanda pode reduzir os custos com manutenções corretivas e melhor alinhar os ciclos de manutenção preventiva ou preditiva com o setor de produção garantindo a menor perda possível.
  • Auxílio técnico: Com a popularização dos Chatbots como ChatGPT da OpenAI, nada nos limita a cerca de um chatbot referente a conceitos técnicos e que auxiliem os técnicos, inserindo informações dos sintomas ou defeitos de uma máquina, e recebendo possíveis diagnósticos, por métodos estatísticos e probabilísticos, e assim, reduzir o tempo de máquina parada.

Cibersegurança: De fato, com tanto avanço tecnológico, não há como negar que o mercado está cada vez mais dependente da nuvem e uma abrangente estrutura de rede de internet, de forma que governos, concorrentes ou  grupos criminosos sabem disso e podem utilizar como foco de ataque. Dentro de uma planta de geração, o uso da nuvem é essencial para a produtividade e um ataque cibernético à rede pode gerar consequências sérias. Como dito antes, as IAs podem analisar padrões, com isto, ela pode tomar decisões como: bloquear sistemas, redirecionar o tráfego da rede, gerenciar backups, entre outras atividades importantes. Desta forma, sendo uma IA mais uma camada de proteção.

Conclusão

Os sistemas das IA’s estão cada vez mais modernos, versáteis e confiáveis. Vários modelos já são implementados em indústrias de setores diversos, o próprio Chat GPT já é utilizado para criação de relatórios, geração códigos e informações técnicas, logo, a tendência é que estas ferramentas acrescentem mais confiabilidade aos sistemas de gerenciamento e geração de energia, como já são implementados nas usinas fotovoltaicas e eólicas. O uso das IA’s dentro da indústria como um todo, reduz custos, aumenta o rendimento, auxilia na redução de poluentes, eleva a qualidade da mão de obra dos colaboradores e gera estabilidade e competitividade no mercado.

Referências:

Ahmad, T., Zhang, D., Huang, C., Zhang, H., Dai, N., Song, Y. and Chen, H., 2021. Artificial intelligence in sustainable energy industry: Status Quo, challenges and opportunities. Journal of Cleaner Production, 289, p.125834.

https://www.engineeringmen.com/the-benefits-of-using-chat-gpt-and-artificial-intelligence-in-energy-management/

https://insights.globalspec.com/article/20459/how-are-engineers-using-chatgpt

https://www.ibm.com/topics/artificial-intelligence

Interligação do sistema elétrico brasileiro

A energia elétrica é essencial para o desenvolvimento econômico, o avanço da sociedade e o bem-estar das pessoas, além de contribuir para a preservação do meio ambiente e do clima. O sistema elétrico é composto por um conjunto de equipamentos, instalações e redes que possibilitam a geração, transmissão, distribuição e utilização da energia elétrica. Esse sistema é constituído por diversas partes interligadas que atuam em conjunto, garantindo que a eletricidade seja produzida e fornecida aos consumidores finais de forma confiável, segura e eficiente.

Existem diversas formas de gerar energia, incluindo usinas hidrelétricas, termelétricas, nucleares e fontes renováveis, como a energia solar e eólica. A fim de levar a energia gerada aos locais de consumo, são necessárias redes elétricas de transmissão e distribuição, responsáveis por interligar as usinas às cidades, bairros e indústrias. A regulação do setor elétrico brasileiro é realizada pela ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica), uma autarquia vinculada ao Ministério de Minas e Energia, cuja função é estabelecer as normas e regras para a operação do sistema elétrico e para a relação entre os diversos agentes desse setor.

Rede de transmissão

A Rede de Transmissão é a parte da rede elétrica responsável pelo transporte de energia elétrica de alta tensão das usinas geradoras para as subestações abaixadoras, onde começa a distribuição. Essas linhas de transmissão podem percorrer grandes distâncias e cruzar várias regiões do país.

A tensão gerada nos geradores trifásicos de corrente alternada é normalmente de 13,8 kV. Para que seja economicamente viável, é necessário utilizar uma subestação para elevar esse valor de tensão, a fim de reduzir as perdas causadas devido à distância até os centros consumidores. Isso ocorre porque as perdas de energia são proporcionais à corrente elétrica e ao quadrado da resistência.

A rede básica de transmissão é composta por linhas de corrente alternada nas seguintes faixas de tensão: 230 kV, 345 kV, 440 kV, 500/525 kV e 765 kV, e também por linhas de corrente contínua de 600 kV e 800 kV. Para as linhas a partir de 500 kV, é realizado um estudo econômico para determinar se a utilização será em tensão contínua ou alternada.

Linha de transmissão.

Fonte: PIXABAY. Disponível em: <https://pixabay.com/pt/photos/linhas-el%c3%a9ctricas-cabos-torre-1868352/>

Rede de distribuição

A rede de distribuição desempenha o papel de distribuir a energia elétrica aos consumidores finais na rede elétrica. Essa rede é composta por linhas de distribuição de baixa tensão que conectam as subestações às residências, comércios e indústrias. O sistema de distribuição engloba um conjunto de instalações e equipamentos elétricos que operam em níveis de alta tensão, média tensão e baixa tensão.

O processo de distribuição tem início na subestação abaixadora, a qual é utilizada quando as linhas de transmissão se aproximam das cidades, com o objetivo de evitar problemas tanto para os consumidores quanto para as estruturas urbanas. A tensão da linha é reduzida para valores padronizados nas redes primárias (13,8 kV e 34,5 kV) e secundárias (380/220V, 220V e 127V). Nas redes de distribuição secundárias, são realizadas as conexões aos consumidores, que podem ser monofásicos, bifásicos ou trifásicos.

Poste de energia elétrica.

Fonte: UNSPLASH. Disponível em: <https://unsplash.com/pt-br/fotografias/Xw8u89eEzsM>

Sistema Nacional Interligado

O sistema elétrico brasileiro é um dos mais complexos e diversificados, possuindo uma matriz energética variada e um Sistema Interligado Nacional (SIN), que interliga a produção ao consumo por meio de uma extensa rede de transmissão.

A energia que alimenta o SIN provém principalmente de fontes hídricas de geração, contando também com a participação crescente de outras fontes renováveis, como a energia eólica e solar, as quais têm apresentado um aumento significativo em sua contribuição para a matriz energética.

Por outro lado, as usinas térmicas são construídas com o objetivo de operar próximas aos principais centros de carga durante períodos de baixo nível de água nos reservatórios das hidrelétricas, baixa velocidade dos ventos e baixa irradiação solar. Essas usinas térmicas contribuem para a segurança do SIN.

Sistemas Isolados

O Sistema Interligado Nacional é composto por quatro subsistemas: Sul, Sudeste/Centro-Oeste, Nordeste e a maior parte da região Norte. Apesar de sua ampla abrangência, existem áreas do país que não estão integradas ao SIN devido a questões técnicas e econômicas. Essas áreas constituem os Sistemas Isolados, localizados principalmente na região Norte, nos estados de Rondônia, Acre, Amazonas, Roraima, Amapá e Pará, além da ilha de Fernando de Noronha, em Pernambuco, e algumas localidades de Mato Grosso. A demanda por energia nessas regiões é atendida principalmente por usinas termelétricas movidas a óleo diesel.

Evolução do sistema de transmissão

A partir da década de 1930, com o processo de industrialização e urbanização do país, a demanda por eletricidade começou a crescer rapidamente. Para atender a essa demanda, foram construídas usinas hidrelétricas de maior porte em rios de grande vazão, como o Paraná, o São Francisco e o Tocantins. No entanto, essas usinas ficavam distantes dos centros consumidores e, até meados do século XX, o sistema elétrico era composto por sistemas isolados, o que exigia a construção de longas linhas de transmissão com tensões mais elevadas para transportar a energia até os centros consumidores em áreas urbanas.

Em 1962, foi criada a Eletrobras, responsável pela expansão da geração e transmissão de energia no Brasil. A Eletrobras passou a contar com subsidiárias como a Chesf (Companhia Hidrelétrica do São Francisco) e a Furnas, que forneciam energia para as regiões Nordeste e Sudeste, respectivamente. Além disso, foi criada a Eletrosul em 1968, terceira subsidiária da Eletrobras, responsável pelo abastecimento energético da região Sul. A quarta subsidiária da empresa, a Eletronorte, foi criada em 1973 para atender a região Norte.

No início da década de 1980, a Eletronorte e a Chesf interligaram as regiões Norte e Nordeste por meio de linhas de transmissão de 500 kV com extensão superior a 1.500 km. No Sul, em 1984, a usina Itaipu Binacional, localizada no rio Paraná entre o Brasil e o Paraguai, foi inaugurada. Essa usina é responsável por suprir uma parcela significativa da demanda energética do Sul e Sudeste do Brasil, além de fornecer cerca de 86,4% da energia consumida no Paraguai. Para integrar a usina ao sistema elétrico brasileiro, foram implantadas linhas de transmissão de 600 kV em corrente contínua e 750 kV em corrente alternada.

Entre 1990 e 2000, iniciou-se o processo de interligação das regiões Norte/Nordeste e Sul/Sudeste, conhecido como interligação Norte-Sul, que contou com 1,3 km de extensão de linhas de transmissão e tensão de 500 kV. Nesse mesmo período, em 1994, a usina hidrelétrica de Xingó, no Nordeste, foi inaugurada.

Posteriormente, em 2009, Acre e Rondônia foram integrados ao sistema elétrico brasileiro, e em 2017, entrou em operação a primeira linha de corrente contínua, que interligou a usina de Belo Monte, no estado do Pará, ao Sudeste, com uma tensão de 800 kV e extensão de mais de 200 km.

Evolução das linhas de transmissão no Brasil

Fonte: ELETROBRAS. Disponível em: <https://eletrobras.com/pt/Paginas/Sistema-Eletrico-Brasileiro.aspx>

O principal desafio do sistema consiste em integrar e otimizar os recursos energéticos de cada região, aproveitando o excedente das áreas com menor demanda e suprindo as necessidades das áreas com maior demanda. Para isso, são realizados estudos de planejamento pelos Grupos de Estudo de Transmissão (GET), coordenados pela EPE, a fim de viabilizar a instalação de novas linhas de transmissão que serão integradas à Rede Básica.

Atualmente, com o significativo aumento na geração de energia solar e eólica no Nordeste, surge a dúvida sobre o que fazer com a capacidade excedente na própria região. Diante dessa questão, o Ministério de Minas e Energia anunciou, em maio de 2023, o Plano de Outorgas de Transmissão de Energia Elétrica (POTEE), estabelecendo um investimento de R$ 56 bilhões em linhas de transmissão para escoamento de energia renovável na região Nordeste.

Referências

https://eletrobras.com/pt/AreasdeAtuacao/Transmiss%C3%A3o/Mapa%20Evolu%C3%A7%C3%A3oTransmiss

https://www.gov.br/aneel/pt-br/assuntos/distribuicao/regulacao

https://www.osetoreletrico.com.br/os-desafios-para-a-expansao-da-transmissao/

https://www.itaipu.gov.br/energia/geracao

https://www.ons.org.br/paginas/sobre-o-sin/o-sistema-em-numeros

https://www.gov.br/mme/pt-br/assuntos/noticias/alexandre-silveira-anuncia-plano-de-investimentos-em-transmissao-de-energia-1

https://www.epe.gov.br/pt/areas-de-atuacao/energia-eletrica/planejamento-da-transmissao

CREDER, Hélio. Instalações Elétricas. 15ª ed. São Paulo: LTC, 2007.

IEEE PES Day UFBA 2023

Você sabe o que é o PES Day ?

Em comemoração a mudança de nome do capitulo, que ocorreu em 22 de abril de 2008, o PES deixou de ser Power Engineering Society para se tornar Power & Energy Society, com o objetivo de ajudar o meio ambiente e a sociedade. Desta forma, todas as atividades realizadas no mês de abril celebram o dia do PES.

O tema desse ano é Powering a climate safer future, e por isso, o IEEE PES UFBA e o Grupo de Sistemas Elétricos de Potência Integrados (G-SEPi) tem o prazer de convidar todos para o evento que estaremos realizando no dia 28 de abril, de maneira híbrida.

Atividades oferecidas no evento:

⚡️Funcionalidades da UTE-BA e Principais Ações de Sustentabilidade⚡️
📍Auditório Magno Valente – 6° Andar da Escola Politécnica da UFBA
⏰ 10:50h
🗓 28/04/2023


⚡️Pesquisa, Desenvolvimento e Inovação na Neoenergia⚡️
📍Online (O link será divulgado via e-mail para os inscritos)
⏰ 16h
🗓 28/04/2023


LINK PARA INSCRIÇÕES AQUI!

Proteção de Sistemas Elétricos

A energia elétrica é fundamental para o desenvolvimento econômico e social de um país, implicando a necessidade de estudo e de acompanhamento dos parâmetros operacionais. A sociedade atual demanda, de forma crescente, a continuidade do fornecimento de energia elétrica e a garantia de que a energia fornecida atenda a requisitos mínimos de qualidade. Com isto, existe uma área de estudo com o intuito de proteger o Sistema Elétrico de Potência (SEP) contra operações não normais do sistema.

A proteção de qualquer sistema elétrico é projetada com o objetivo de diminuir ou evitar risco de vida e danos materiais, quando ocorrer situações anormais durante a operação do mesmo. Geralmente, tais os sistemas elétricos são protegidos contra sobretensões (internas e descargas atmosféricas) e sobrecorrentes (curtos-circuitos).

Normalmente, a proteção contra curtos circuitos é feita utilizando equipamentos eletromecânicos, digitais ou eletrônicos, basicamente utiliza fusíveis e relés que acionam disjuntores. O equipamento fundamental para proteção contra sobretensões é o para-raios.

Funções básicas de um sistema de proteção

As principais funções de um sistema de proteção são:

  • Salvaguardar a integridade física de operadores, usuários do sistema e animais;
  • Evitar ou minimizar danos materiais;
  • Retirar de serviço um equipamento ou parte do sistema que se apresente defeituoso;
  • Melhorar a continuidade do serviço;
  • Diminuir despesas com manutenção corretiva;
  • Melhorar os índices DEC (duração de interrupção equivalente por consumidor) e FEC (frequência de
  • interrupção equivalente por consumidor).

Definições usadas na proteção de sistemas

Confiabilidade: Definida como a probabilidade de funcionamento correto da proteção quando houver a necessidade de sua atuação.

Seletividade: o sistema de proteção que possui esta propriedade é capaz de reconhecer e selecionar as

condições que deve operar, a fim de evitar operações desnecessárias.

Sensibilidade: É a habilidade que um sistema tem de identificar uma situação de funcionamento anormal em que exceda o nível normal ou detectar o limiar em que a proteção deve atuar.

Velocidade: um sistema de proteção deve possibilitar o desligamento do trecho ou equipamento

defeituoso no menor tempo possível.

Níveis de atuação de um sistema de proteção

De modo geral, a atuação de um sistema de proteção se dá em três níveis:

Proteção principal: Em caso de falta dentro da zona protegida, é quem deverá atuar primeiro.

Proteção de retaguarda: aquela que só deverá atuar quando ocorrer falha da proteção principal.

Proteção auxiliar: é constituída por funções auxiliares das proteções principal e de retaguarda, cujos os objetivos são sinalização, alarme, temporização, intertravamento, etc.

Na figura abaixo é demostrado alguns níveis de proteção. As zonas de proteção (retângulos tracejados) podem funcionar como proteção principal ou de retaguarda, a depender da localização da falta.

Figura 1: Proteção de um sistema de elétrico em alta-tensão.

Tipos de proteção elétrica

Entre os diversos tipos de proteção, temos alguns comumente usados:

Proteção diferencial (87): A proteção diferencial baseia-se na comparação entre duas correntes elétricas, operando quando a diferença entre essas duas corrente ultrapassa um valor predeterminado.

Proteção de sobrecorrente (50, 51): A proteção diferencial baseia-se na comparação entre duas correntes elétricas, operando quando a diferença entre essas duas corrente ultrapassa um valor predeterminado.

Proteção de distância (21): A proteção de distância é feita por relés de distância. O relé de distância é alimentado por duas grandezas de entrada, tensão (V) e corrente (I), amostradas por TPs e TCs conectados ao sistema elétrico. Sua operação é baseada na impedância aparente da rede que é medida pelo relé.

Referências

Volume-2-protecao-de-sistemas-aereos-de-distribuicao. Ed Campos / Eletrobrás.

The Art & Science Of Protective Relaying. C. Russell Mason.

Apostila de Proteção de Sistemas Elétricos. Prof. Marcos A. Dias de Almeida – Natal, fevereiro de 2000.

Visita Técnica à Braskem

Uma das atividades do Grupo de Sistemas Elétricos de Potência (G-SEPi) e do IEEE PES UFBA é promover visitas técnicas à comunidade acadêmica de Engenharia Elétrica da UFBA. No dia 15/12/2022, quinta-feira, organizamos uma visita técnica à Braskem, localizada Camaçari. A visita técnica contou com o suporte do Professor Kleber Freire, do setor de transportes da Universidade Federal da Bahia e da Equipe Braskem.

“Criada em agosto de 2002 pela integração de seis empresas da Organização Odebrecht e do Grupo Mariani, a Braskem é, hoje, a maior produtora de resinas termoplásticas nas Américas  e a maior produtora de polipropileno nos Estados Unidos. Sua produção é focada nas resinas polietileno (PE), polipropileno (PP) e policloreto de vinila (PVC), além de insumos químicos básicos como eteno, propeno, butadieno, benzeno, tolueno, cloro, soda e solventes, entre outros. Juntos, compõe um dos portfólios mais completos do mercado, ao incluir também o polietileno verde, produzido a partir da cana-de-açúcar, de origem 100% renovável.”

Durante a visita, engenheiros(as) e técnicos(as) da Braskem apresentaram as normas de segurança da fábrica e dos EPIs necessários, realizaram um overview a respeito da operação da empresa e, em seguida, os membros participantes foram apresentados a algumas das etapas da operação, como a subestação, geradores, turbinas a vapor, sala de controle. Equipamentos como retificadores, inversores e banco de baterias também foram apresentados aos visitantes. Experiências como esta complementam a formação do estudante e se mostram como um grande motivador para o discentes.

1° Circuito de Palestras G-SEPi e IEEE PES UFBA

É com muita satisfação que o Grupo de Sistemas Elétricos de Potência Integrados da UFBA (G-SEPi) e o IEEE Power and Energy Society UFBA anunciam o 1° Circuito de Palestras do G-SEPi.

O evento tem como finalidade promover a aproximação dos alunos de graduação em Engenharia Elétrica com relação às demandas do mercado. O circuito de palestras contará com profissionais, engenheiros e engenheiras eletricistas que atuam em diferentes áreas, em empresas como Braskem, Tempest, Prefeitura de Salvador e CCR.

Palestras:
🟩 Iluminação Pública e Tecnologias migratórias rumo a Cidade Inteligente | Prefeitura de Salvador
🟩 Engenharia Elétrica na cibersegurança: possibilidade ou necessidade? |Tempest
🟩 Engenharia na Indústria | Braskem
🟩 CCR Metrô Bahia no desenvolvimento urbano e profissional de Salvador |CCR

O evento irá ocorrer presencialmente na Escola Politécnica da UFBA.
Data: 04/11/2022
Horário: 19h
Local: Auditório Leopoldo Amaral – Escola Politécnica da UFBA
Link para inscrição: https://forms.gle/rtXMGN5r61R5EWBL9

A utilização de Sistemas Inteligentes na rede elétrica 

A necessidade da modernização

O aumento da demanda energética e a sustentabilidade são os principais motivos para a transição energética que, por sua vez, necessita de um sistema de geração, transmissão e distribuição mais eficiente. Para isso, medidas como a digitalização de subestações e a implementação de sistemas inteligentes tornam-se prioridades. Tendo em vista, a redução nos custos e consumo, aumento da eficiência, confiabilidade e segurança.

Na rede elétrica, a digitalização, com a aplicação da automação, permite a supervisão e o comando à distância e com o uso de algoritmos inteligentes, a detecção e diagnóstico de faltas e defeitos, o gerenciamento do fluxo de potência, ocorre de forma mais otimizada e rápida.

Smart Grids 

As Smart Grids (redes inteligentes) são redes elétricas mais modernas que permitem a bidirecionalidade do fluxo energético, o que favorece a integração da geração distribuída no sistema elétrico. A Smart Grid é um conceito que une a tecnologia da informação à automação, visando-se obter um controle baseado em dados obtidos através de sensores e medidores inteligentes. Além disso, ainda é possível, através de ferramentas computacionais, realizar decisões de forma automática. 

A Smart Grid surgiu com o intuito principal de empoderar a descentralização da geração de energia elétrica, impulsionando a transição energética através da geração a partir de fontes renováveis nas microrredes. Dessa forma, o país diminui a dependência das termelétricas, que emitem gases poluentes através da queima de combustíveis fósseis.

Smart Grid.
Fonte: AUTOSSUSTENTAVEL. Disponível em: <https://autossustentavel.com/2018/08/smart-grid.html>. Acesso em outubro, 2022

Machine Learning

Uma maior eficácia na análise do comportamento da rede e a capacidade de se tomar decisões de forma automática é possível através do uso do Machine Learning (aprendizado de máquina), área da IA (Inteligência Artificial). Por meio desse artifício, é possível adquirir conhecimento de forma automática e tomar decisões baseadas em experiências acumuladas por meio da solução de problemas.

O processo começa pela extração de dados, depois é feito o reconhecimento de padrões, classificação e, por fim, é estabelecido o resultado da saída. Essa saída, no sistema de potência, define a melhor a solução para a previsão de geração e carga, resposta de demanda, cibersegurança, detecção de faltas e proteção.

Redes Neurais Artificiais

As redes neurais artificiais ou RNAs possuem estruturas similares ao do sistema nervoso central e são modelos computacionais que fazem parte do processo da machine learning. As RNAs são capazes de resolver problemas que os humanos não conseguem e em curto espaço do tempo, entre eles: aproximação, predição, classificação, categorização e otimização. Algumas das aplicações da RNA, na rede elétrica, são para previsões de demanda de energia e carga elétrica, processo e controle de qualidade.

A forma de aprendizado mais usada pelo ser humano é o aprendizado indutivo, que se baseia no raciocínio de exemplos e generalização. As neurais também utilizam o método indutivo. O aprendizado indutivo pode ser dividido em supervisionado e não-supervisionado. Ao primeiro é fornecido dados rotulados com a resposta correta, enquanto no segundo, os exemplos fornecidos são analisados, tentando-se agrupar em agrupamentos ou clusters, que depois é organizado de acordo com o significado no contexto do problema que está sendo analisado.

As redes neurais podem ser simples ou profundas, elas possuem camadas de entrada, ocultas e de saída. No caso da RNAs simples, as camadas de entrada recebem os exemplos que são processados e enviados, através dos nós, até a camada oculta ou escondida, que, por sua vez, analisam e processam os dados das entradas e os enviam para as saídas. Por outro lado, as RNAs profundas processam os dados da entrada mais de uma vez, isto é, elas possuem estruturas similares ao do sistema nervoso central, existem múltiplas camadas que processam ainda mais os dados da anterior até se obter o resultado que chegará à saída.

Rede neural em camadas.
Fonte: NUTRIMOSAIC. Disponível em: <https://nutrimosaic.com.br/redes-neurais-artificiais-aplicadas-a-zootecnia/>

A RNA simples depende do ser humano para fornecer os dados corretos que serão utilizados na análise, contudo, o principal objetivo de um sistema inteligente é automatizar o máximo possível o processo. Nesse sentido, o aprendizado profundo, por meio da RNA profunda, permite que seja introduzido ao algoritmo apenas dados brutos que, por sua vez, é analisado de forma independente.

Aplicação do aprendizado de máquina no sistema elétrico

O machine learning é utilizado em diversos domínios de aplicações na rede elétrica integrada, como a operação em tempo real, percepção compreensiva e a realização de decisões inteligentes.

A operação em tempo real permite a resiliência do sistema com o mecanismo self healing (auto reparação), que identifica e corrige falhas de forma automática e rápida. Além disso, com operação em tempo real, é possível controlar o armazenamento de energia da geração distribuída, detectar ataques cibernéticos, anomalias de sistema e gerenciar sistemas de diversas fontes de geração.

A percepção compreensiva é dada através da análise do comportamento do consumo de carga; previsão de carga, geração e preço; infraestrutura avançada de medição e a monitoração da condição de equipamentos elétrico.

A realização de decisões inteligentes contribui no planejamento otimizado do sistema; mercado de energia; na vida útil de equipamentos elétricos, condutores e dispositivos de proteção; gerenciamento de risco no sistema elétrico e demanda.

Referências

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352484721007356?via%3Dihub#sec1

https://ieeexplore.ieee.org/document/8783340

https://www.iea.org/reports/digitalisation

https://www.gta.ufrj.br/ensino/eel878/redes1-2016-1/16_1/smartgrid/

https://aws.amazon.com/pt/what-is/neural-network/

https://www.neoenergia.com/pt-br/sala-de-imprensa/noticias/Paginas/tecnologia-self-healing-beneficia-472-municipios-areas-de-concessao.aspx

GALLOTTI, V. D. M. Intelligent electric power networks (Smart Grids). Research, Society and Development, [S. l.], v. 10, n. 9, p. e30010918322, 2021. DOI: 10.33448/rsd-v10i9.18322. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/18322. Acesso em: outubro de 2022.

REZENDE, Solange Oliveira. Sistemas Inteligentes: Fundamentos e Aplicações. Barueri, SP: Editora Manole Ltda, 2003. ISBN 8520416837.

Márcio Luis Moreira de Sena Junior

Novo panorama das energias renováveis: Desenvolvimento da energia eólica tanto em ramos industrias quanto residencial

O que é energia eólica?

A energia eólica é um tipo de energia renovável e sustentável que vem se desenvolvendo e ganhando espaço nos últimos anos, principalmente depois da crise do petróleo entre 1970 e 1980.

De forma bem resumida e didática, a energia eólica é processo pelo qual o vento é convertido em energia cinética e, a partir dela em energia elétrica com a utilização de equipamentos específicos, como turbinas e aerogeradores.

É importante salientar que o processo de produção de energia eólica é muito semelhante aos processos de geração de energia a partir de outros fontes, pois o mecanismo e o processo físico são os mesmos, que é através de geradores que convertem energia mecânica em elétrica. Portanto, a produção de energia eólica está relacionada com fenômenos físicos, como o eletromagnetismo, diferenciando das demais energias apenas na utilização do vento para movimentar o rotor dos geradores.

Complexo eólico

Origem e história da energia eólica

Sistema antigo que utilizava-se das forças do vento para gerar algum tipo de energia

A energia eólica, junto com a solar, é uma das fontes energéticas mais antiga utilizada pelo homem. Sua utilização, segundo registros históricos, começou com os egípcios que utilizavam embarcações a vela para navegar o Rio Nilo durante o primeiro império.

Depois das velas usadas nas embarcações, surgiram os primeiros moinhos de ventos localizados principalmente na Ásia e no Oriente Médio e tinha como funcionalidade o bombeamento de água e a moagem de grãos.

Origem e desenvolvimento da energia eólica no Brasil

A produção de energia eólica no Brasil é muito recente e teve início em 1922, quando foi instalado o primeiro aerogerador em Fernando de Noronha.

No entanto, foi a partir de 2005 que a capacidade instalada de projetos eólicos segue em crescimento. A Matriz atual conta com mais de 800 parques eólicos e mais de 9000 aerogeradores instalados em todo o país, fazendo com que essa fonte de energia fique em segundo lugar no que tange a produção de energia, e colocando o Brasil como o principal desenvolvedor de energia nesse setor na América Latina. É importante salientar que a grande maioria desses complexos estão localizados na região Nordeste, principalmente na Bahia, Rio Grande do Norte e Piauí.

Principais vantagens da utilização da energia eólica:

  • Não emite gases que agravam as condições climáticas;
  • É uma fonte de energia inesgotável, ou seja, é renovável;
  • Aumenta a autonomia energética do país;
  • Reduz a dependência de combustíveis fósseis;
  • É uma fonte barata de energia se for considerado o investimento a longo prazo;

 Principais desvantagens da utilização da energia eólica

  • Poluição sonora, as turbinas geram ruídos quando estão operando;
  • Impacto sobre a migração das aves;
  • Intermitência do vento e integração para a geração constante de energia;
  • A instalação modifica a paisagem.

Como funciona uma turbina eólica?

Uma turbina eólica ou gerador eólico conta com uma enorme tecnologia para transformar os ventos em eletricidade, o processo de conversão é indireto, pois primeiro a turbina converte a energia dos ventos em energia mecânica e depois em elétrica.

As principais partes de uma turbina eólica são:

Pás

É a parte da turbina responsável por captar a energia cinética/movimento dos ventos e transferi-la para o rotor da turbina. Essas pás utilizam os mesmos perfis aerodinâmicos das asas de aviões e criam a força de sustentação necessária para realizar o movimento.

Rotor

É a parte localizada frontalmente na turbina e tem como finalidade fazer a conexão entre as pás e o aerogerador e, dependendo do tipo de turbina, pode pesar mais de 30 toneladas

Torre

É a estrutura que sustenta o rotor e as pás do aerogerador em uma altura ideal para a captação dos ventos. É importante mencionar, que o material utilizado na fabricação dessas torres, normalmente são o aço ou o concreto.

Anemômetro

O anemômetro é um dispositivo no topo do aerogerador que tem a finalidade de medir a intensidade e velocidade dos ventos.

Partes de um aerogerador

Miniturbina e produção de energia eólica residencial

A imagem mais comum associada a em energia eólica são turbinas enormes em uma planície, mas já existem muitas opções de turbinas projetadas e dimensionadas para outros cenários, como centros urbanos e pequenas propriedades rurais.

Assim como a energia solar, a energia eólica já pode ser produzida por conta própria para as demandas internas e residenciais. Para a energia eólica existem os sistemas semelhantes ao off-grid ou autônomo (que tem como principal característica o funcionamento sem a conexão a rede elétrica) e o on-grid (sistema permanece conectado à rede elétrica) existente para a energia solar.

Funcionamento das mini turbinas eólicas

As mini turbinas usam a superfícies de um telhado qualquer em aclive para captar e concentrar o vento em maioria, para utilizar na geração de energia, aproveitando seu efeito de foco. Após isso, o vento capturado é forçado a percorrer sobre a superfície do telhado e formar um “gargalho” na crista do telhado, acelerando o ar constante por meio da mini turbina eólica.

É de grande valia salientar que as mini turbinas são planejadas e projetadas para serem instaladas no extremo de telhados independente de serem comerciais ou residenciais, a fim de gerar energia renovável. As mini turbinas eólicas garantem que a geração de energia elétrica limpa seja consistente até mesmo em condições de vento forte, imprevisíveis e inconsistente.

No entanto, a produção de energia eólica residencial através de miniturbinas ainda é muito pequena se comparado com a energia solar, principalmente pelo custo de instalação e pelo fato das miniturbinas gerar ruídos sonoros, o que dificulta sua instalação nos grandes centros. Ademais, o mercado ainda é incipiente em todo país para essa modalidade no que tange a produção de energia elétrica, isto é, a utilização de mini geradores para a geração distribuída de energia não é tão conhecido. É de grande valia mencionar que a produção de energia eólica em casa tem um funcionamento igual ao de grandes parques eólicos, contudo, com um tamanho reduzido.

Curiosidades sobre o tema:

  • Os aerogeradores possuem mecanismos de segurança que controlam a velocidade do rotor e das pás mesmo em momentos de rajadas de ventos fortes;
  • As turbinas eólicas possuem um sistema de freio que permite parar a sua rotação e, consequentemente, a geração de energia, quando for necessário;
  • O Nordeste do Brasil é a região que possui o maior potencial de energia eólica no país;
  • Foi na década de 70, devido a crise do petróleo, que a energia eólica adquiriu maior relevância.

Referências

CASTRO, Rui MG; RENOVÁVEIS, Energias; DESCENTRALIZADA, Produção. Introdução à energia eólica. Lisboa: Portugal: Universidade Técnica de Lisboa, 2004.

LAGE, Elisa Salomão; PROCESSI, Lucas Duarte. Panorama do setor de energia eólica. 2013.

PARIZOTTO, Roberson Roberto et al. Análise e viabilidade técnica de implantação de aerogeradores eólicos de pequeno porte em residências. Acta Iguazu, v. 1, n. 4, p. 55-64, 2012.

CUNHA, Eduardo Argou Aires et al. Aspectos históricos da energia eólica no Brasil e no mundo. Revista Brasileira de Energias Renováveis, v. 8, n. 4, 2019.

Hidrogênio Verde: o que é, e sua relevância para o futuro

A Busca por Sustentabilidade

A busca por um setor energético mais sustentável já não é mais uma novidade. Em meio à crescente preocupação com a crise climática, cujas consequências já estão sendo sentidas nos dias de hoje, a tendência mundial de diversificação da matriz energética em favor das fontes renováveis está cada vez mais evidente. As energias solar e eólica, por exemplo, fazem parte cada vez maior da matriz energética de diversos países ao redor do mundo. E, dentre os diversos benefícios que a implementação dessas fontes de energia trazem para o meio ambiente, está a redução da emissão de gases de efeito estufa, como é o caso do CO2. E é justamente aí que o hidrogênio verde aparece, como mais uma alternativa promissora para contribuir na redução da emissão desses gases na atmosfera.

As Cores do Hidrogênio

Ao contrário do que o seu nome pode fazer parecer, o que difere o hidrogênio verde dos outros tipos não é a cor do gás em si (que é incolor!), mas sim a forma com a qual ele é produzido.

Elemento mais abundante no universo e terceiro mais abundante na superfície do nosso planeta, o hidrogênio hoje é amplamente utilizado em diversas aplicações, nos mais diferentes setores industriais. Apesar de toda essa abundância, no entanto, o hidrogênio não ocorre na natureza de maneira isolada, sendo encontrado majoritariamente na forma molecular, como na água. Por isso, antes que possa ser de fato utilizado, ele precisa ser separado, e é o processo através do qual essa separação ocorre que determina a “cor” do hidrogênio resultante.

Existem diversas maneiras de se produzir o gás hidrogênio, com diferentes graus de impacto para o meio ambiente. Os tipos mais comuns presentes atualmente no mercado são:

  • Hidrogênio Cinza: produzido através da técnica de reformação do vapor, tendo como principal matéria prima o gás natural. É o processo mais prejudicial para o meio ambiente e também o mais utilizado, sendo responsável por cerca de 90\% do hidrogênio produzido atualmente;
  • Hidrogênio Azul: obtido pelos mesmos processos do hidrogênio cinza, com a diferença aqui estando na aplicação de técnicas para capturar e armazenar o CO2 gerado no processo, reduzindo a liberação de gases estufa para a atmosfera;
  • Hidrogênio Rosa: esse tipo de hidrogênio é produzido através da eletrólise da água, processo químico que separa os átomos de oxigênio e de hidrogênio das moléculas de água, sem que haja emissão de gases estufa. Nesse caso, o processo da eletrólise é realizado através da energia nuclear;
  • Hidrogênio Verde: o hidrogênio mais próximo da verdadeira sustentabilidade, o seu processo de produção é o mesmo daquele para o hidrogênio rosa, a eletrólise da água. A diferença chave entre eles é que no caso do hidrogênio verde, a fonte de energia utilizada para viabilizar o processo é uma das consideradas renováveis, como a energia solar, eólica ou de biomassa, por exemplo.
Processo de produção do hidrogênio verde através da eletrólise.
Fonte: IBERDROLA. Disponível em <https://www.iberdrola.com/sustainability/green-hydrogen>. Acesso em Setembro, 2022

Mas por que o Hidrogênio Verde é tão Importante?

Como mencionado anteriormente, o hidrogênio hoje é amplamente utilizado em diversos setores industriais, sendo as refinarias de petróleo e a indústria química os maiores consumidores do produto.

De acordo com o relatório Global Hydrogen Review 2021, publicado pela Agência Internacional de Energia (IEA – International Energy Agency), a demanda global de hidrogênio no ano de 2020 foi por volta de 90 megatoneladas, com a maior parte dessa demanda, aproximadamente 79%, sendo suprida pelo hidrogênio cinza: o tipo mais prejudicial para o meio ambiente, com as maiores taxas de emissão de gases estufa. Devido a essa alta participação de combustíveis fósseis no processo, a produção de hidrogênio em 2020 foi responsável pela emissão direta de quase 900 megatoneladas de CO2 na atmosfera (correspondente a 2,5% das emissões nos setores energético e industrial), quantidade equivalente às emissões da Indonésia e do Reino Unido, combinadas.

Levando em conta o aumento da demanda de hidrogênio esperada para o futuro, a redução da contribuição do hidrogênio cinza na composição da produção anual mundial é essencial para a diminuir a emissão de gases estufa na atmosfera. De acordo com dados publicados pela IEA no relatório The Future of Hydrogen, estima-se que a demanda global de hidrogênio cresça para algo em torno de 500 a 680 megatoneladas em 2050. Nesse cenário, o hidrogênio verde é uma aposta promissora para um futuro descarbonizado.

Futuro do Hidrogênio

A Agência Internacional de Energia realizou um estudo com estimativas e possíveis medidas a serem tomadas para atingir um cenário de emissão líquida zero de carbono, o NZE (Net zero Emissions Scenario), no ano de 2050. O relatório, Net Zero by 2050 – A Roadmap for the Global Energy Sector, estima que em 2050 aproximadamente 60% do hidrogênio produzido globalmente seja verde, e cerca de 36% seja de hidrogênio azul.

Assim como acontece atualmente, uma grande parcela dessas modalidades mais sustentáveis de hidrogênio serão usadas para suprir as demandas de setores industrias, como a siderúrgica e química (principalmente na produção de amônio), substituindo o hidrogênio cinza amplamente usado hoje em dia.

Além disso, ancorando-se no crescente investimento em novas tecnologias, espera-se que o hidrogênio verde passe a contribuir muito mais para uma ampla gama de setores que possuem uma demanda relativamente baixa atualmente. Entre eles, pode-se destacar o segmento de transporte, que pode substituir combustíveis fósseis por combustíveis a base de hidrogênio para abastecer caminhões, navios e até mesmo aviões.

Em conjunto com células de combustível, o hidrogênio também pode ser usado como fonte de energia, seja para aplicação em automóveis leves ou até mesmo para uso doméstico. E ainda sobre aplicações domésticas, o hidrogênio verde pode também ser um substituto às redes de gás natural, provendo aquecimento e energia elétrica para residências sem a emissão de poluentes.

As aplicações do hidrogênio verde no futuro
Fonte: Portal Hidrogênio Verde. Disponível em: <https://www.h2verdebrasil.com.br/o-que-e-hidrogenio-verde/>. Acesso em Setembro, 2022

Referências

https://blogs.worldbank.org/ppps/green-hydrogen-key-investment-energy-transition

https://www.activesustainability.com/sustainable-development/what-is-green-hydrogen-used-for/

IEA (2021). Global Hydrogen Review 2021. International Energy Agency

IEA (2019).The Future of Hydrogen – Seizing Today´s Oportunities. International Energy Agency

IEA (2020). Net Zero by 2050 – A Road Map for the Global Energy Sector. International Energy Agency

Estudante de Engenharia Elétrica na Universidade Federal da Bahia, membro do G-SEPi e voluntário do IEEE PES UFBA. Atualmente faz parte dos projetos Pré-SEP e Séries Temporais.

João Victor Sales

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