Este artigo é uma continuação:
O primeiro artigo pode ser lido aqui.
O segundo artigo pode ser lido aqui.
O terceiro artigo pode ser lido aqui.
O quarto artigo pode ser lido aqui.
O quinto artigo pode ser lido aqui.
O sexto artigo pode ser lido aqui.
Na sexta parte desta série, avaliamos algumas propriedades de países produtores e consumidores de petróleo, e como isso tende a impactar o futuro.
Nesta sétima e última parte veremos de que forma as variações do preço do petróleo potencializaram o desenvolvimento de fontes alternativas de energia. A origem dessa transformação remonta às crises do petróleo da década de 1970.
As crises do petróleo
Em 1973, os países árabes que compunham a Opep (Organização dos Países Exportadores de Petróleo) fizeram um embargo no fornecimento do petróleo. Era uma forma de retaliação ao apoio ocidental a Israel na Guerra do Yom Kippur, de 5 a 26 de agosto daquele ano. Em razão do embargo os
preços do petróleo saltaram de 3 dólares o barril para 12 dólares em quatro meses.
De repente, houve uma falta generalizada de combustível, causando histeria e pânico, com longas filas nos postos de abastecimento, carros parados na rua sem combustível, postos de combustível fechando bombas, algumas vezes sem estoque ou preservando o que possuíam. Houve racionamento.
Esta crise expôs a vulnerabilidade de grandes importadores como os EUA, Europa e Japão.
Nos EUA a crise foi mais sentida pois sua frota era, em grande parte, constituída de carros grandes, pesados e gastadores. Quem tinha um carro pequeno levou vantagem quando os postos passaram a racionar o combustível.
Esta percepção de vulnerabilidade disparou uma série de programas que visavam diminuir a dependência do petróleo em vários países.
- Nos EUA, programas de combustíveis sintéticos a partir do xisto e do carvão, além de incentivos à energia nuclear e pesquisas sobre energia solar;
- Na França, aceleração da construção do parque nuclear;
- Na Islândia, pesquisas de energia geotérmica, aproveitando o calor de vulcões;
- Na África do Sul, projetos de produção de combustível sintético a partir do carvão;
- No Brasil, maiores investimentos em hidrelétricas, Proálcool (só em novembro de 1975), posteriormente, energia solar e eólica.
Com o mundo ainda tentando se reequilibrar do primeiro choque do petróleo, ocorre o segundo choque em 1979, em razão da Revolução Islâmica no Irã. O país então cortou a produção, gerando novamente pânico nos mercados. Em 1980, inicia-se a guerra entre Irã e Iraque, dois grandes produtores de petróleo, levando os mercados à histeria generalizada. Os preços voltaram a disparar, indo além dos US$ 35 o barril, o pico histórico até então.
A leitura da Opep e a resposta
O segundo choque mostrou ao mundo que o primeiro choque não era um caso isolado, o que tornava as vulnerabilidades descobertas a partir de 1973 ainda mais letais para a economia de muitos países. Estes países precisavam se preparar para dias mais tenebrosos, e aumentaram ainda mais seus incentivos na busca de substitutos ao petróleo importado.
Esta reação do mercado internacional consumidor fez os países da Opep perceberem que o próprio preço elevado estava estimulando e financiando o surgimento de concorrentes pelo mundo. Era necessário mudar de atitude. Eles passaram então a administrar os preços.
O preço elevado do barril garantia bons lucros, mas precisava ser baixo o suficiente para “matar no ninho” iniciativas que poderiam gerar concorrência. Além disso, a Opep precisou mostrar união entre seus membros, garantindo estabilidade no fornecimento de petróleo, mesmo que outros fatos pudessem interferir na produção e exportação de algum dos seus membros.
Os menores preços do barril e a maior confiança nas lideranças da Opep garantiram o encerramento de quase todos os projetos alternativos e à normalidade do consumo de petróleo pelos importadores.
O sobrevivente
Alguns projetos sobreviveram, como o do parque nuclear da França, mas estes eram projetos energéticos estacionários. De todos os projetos de grande escala para substituir o petróleo como fonte de de hidrocarbonetos combustíveis, o único sobrevivente foi o brasileiríssimo Proálcool.
Há muitas razões para o sucesso do Próálcool, mas um fator que não pode ser deixado de lado é que o país vivia com grande dívida externa, pagando juros, e uma fonte nacional de combustível em lugar da importação de petróleo aliviaria significativamente esta pressão à economia nacional, mesmo que fosse uma opção mais cara.
Porém, o Brasil passava por uma ditadura militar, e o Próálcool serviu também de estandarte para um discurso mais nacionalista. Mesmo quando sua viabilidade econômica era questionada, o ufanismo nacionalista justificava seu avanço.
O resultado é que o Brasil é o único país do mundo com uma solução de biocombustíveis implantado em larga escala e funcionando no mundo todo.
A alta eficiência e a baixa eficiência.
O maior problema para estocagem móvel de energia está na densidade energética. Um automóvel não pode se dar ao luxo de precisar de um combustível excessivamente pesado ou volumoso.
A opção nuclear existe, e é a mais densa em energia de todas. Porém, é uma das mais inconvenientes, porque exige pesada proteção radiológica e pode causar danos ao ambiente e às pessoas em caso de acidente.
A segunda alternativa encontra-se na forma química, que é a mais utilizada. O segundo maior problema a ser enfrentado pela engenharia é a eficiência com que essa energia é convertida. Dispositivos que convertem energia química em energia cinética com alta eficiência precisam de menos combustível para funcionar.
No começo da história do automóvel houve grandes disputas entre carros a vapor, elétricos e a derivados de petróleo. Não havia, até então, uma convergência para um tipo específico de sistema de propulsão.
Curiosamente, o automóvel de esposa de Henry Ford era um carro elétrico da Detroit Electric, com motor e baterias vindas da General Electric do grande amigo de Ford, Thomas Edison. Ela preferia o elétrico porque não dependia da pesada partida a manivela e nem de aquecer o motor para sair.
Porém, o carro movido a derivados de petróleo foi quem se tornou o grande paradigma da mobilidade, em grande parte pela alta densidade energética do combustível.
Entretanto, evoluções mais recentes, como a de novas baterias, eletrônica de potência e motores de corrente alternada possibilitaram que carros elétricos chegassem ao mercado, bem como ao desenvolvimento dos veículos híbridos.
Modernamente, baterias têm menor densidade energética que derivados de petróleo, mas o motor elétrico possui alto rendimento, o que equilibra a comparação.
Num mundo onde o petróleo era abundante e barato, desperdício não era problema, mas num mundo onde ele tende a encarecer, alto rendimento é um caminho sem volta. A questão é que tipo de processo potencializa altos rendimentos.
Motores a combustão são limitados pela Lei de Carnot. Eles podem ter rendimento máximo da ordem de 33% (ciclo Otto convencional) a 40% (ciclo Otto com turbocarregador). Porém, em cargas reduzidas, seu rendimento pode ser tão ruim quando 15%.
Já o conjunto de baterias, inversor e motor elétrico podem oferecer rendimentos da ordem de 80% sob todos os regimes de carga.
Mas nesta disputa, há outros concorrentes.
Combustíveis sintéticos estão na ordem do dia, especialmente quando a Fórmula 1 determina seu uso nos carros da categoria. Porém, esta é a pior das opções em termos energéticos: a síntese do combustível é um processo longo, onde se perde muita energia, para então alimentar um motor térmico de baixo rendimento determinado pela Lei de Carnot.
Existe a opção do hidrogênio verde. Ele tanto pode ser queimado num motor a combustão, mas esta opção tem os mesmos problemas do combustível sintético: desperdiça muita energia na sua produção e desperdiça ainda mais sendo queimado em um motor térmico.
Outra opção é a combinação do hidrogênio verde com pilha a combustível. É uma opção melhor que a anterior, porque troca o motor a combustão por um elétrico. Porém a pilha a combustível gera muito calor, reduzindo o rendimento. Não é tão bom quanto o carro elétrico q bateria, mas é mais eficiente que o motor a combustão.
Isso nos leva a questionar a eficência dos processos químicos. Baterias apresentam elevada eficiência de conversão energética. Elas operam com reações químicas muito simples e de baixo potencial energético por reação. Assim, embora a densidade energética seja reduzida, levando a baterias grandes e pesadas, as reações químicas de baixo potencial eletroquímico permitem a reversibilidade das reações com baixas perdas.
Já a síntese de hidrogênio verde e toda formação de combustível sintético envolvem muitos processos químicos e reações que geram grandes transformações moleculares e de alta densidade energética. Ali a entropia cobra um preço alto, e muita energia é consumida a cada passo, gerando perdas significativas ao final do processo.
Quando observamos estes processos sob a ótica do “da origem à roda”, percebemos que, em termos de eficiência energética não há concorrente próximo ao conjunto de baterias, inversores e motores elétricos.
A solução híbrida
A solução elétrica é, sob muitos aspectos, a ideal: é, de longe, a de melhor rendimento energético, além de que o veículo pode ser recarregado com praticamente qualquer outra forma de energia primária: biomassa, solar, eólica, geotérmica, esgoto em biodigestores…
Já os veículos de motor a combustão dependem exclusivamente de hidrocarbonetos — petróleo no mundo e petróleo/álcool no Brasil, levando à total dependência de uma ou duas fontes de energia.
Num mundo que se prepara para um petróleo cada vez mais caro, este fator é estratégico. Muitos países podem ter grandes reservas energéticas que hoje são desperdiçadas e que podem substituir o petróleo se forem convertidas em eletricidade. Um exemplo seria a grande quantidade de energia desperdiçada diariamente na forma de restos de alimento.
Cada país possui suas próprias soluções energéticas, mas a facilidade de transformar estas soluções em eletricidade apontam para um futuro onde há convergência para a opção elétrica.
É neste ponto que o carro híbrido faz sentido. Ele é um veículo de transição. Aproveita toda uma infraestrutura existente para os veículos convencionais enquanto não existe a mesma oferta para carros puramente elétricos.
Além disso, o conjunto a combustão/elétrico pode ser supervisionado por um sistema computadorizado que faz toda a gestão dos fluxos de potência entre as diferentes partes do sistema de tração. Se as baterias descarregam, o motor a combustão pode ser acionado. Mas ao invés de operar o motor a combustão em carga baixa ou moderada, como num veículo convencional onde o rendimento gira em torno de 15 a 25%, ele pode ser operado num ponto de carga elevada e rendimento entre 30 e 33%. Parte da potência é direcionada para a tração do veículo e o restante é direcionado para a recarga da bateria. Isso faz a gasolina no tanque render muito mais do que no carro puramente a combustão.
A Europa e o hidrogênio verde
A Europa vive um grande dilema. Ela foi o berço da Revolução Industrial dadas as grandes jazidas de carvão mineral de primeira qualidade (antracito). Porém, com a convergência tecnológica para o petróleo, especialmente na área de mobilidade, ela passou a depender totalmente de importações.
Com a necessidade mais recente de diversificar sua matriz energética, em especial em sua mobilidade, a Europa se viu presa a alternativas nada agradáveis. Ela está posicionada em grandes latitudes, portanto com insolação insuficiente para a geração de energia solar.
Mesmo com grande expansão da energia eólica e das demais fontes renováveis, a oferta continua insuficiente para atender toda a sua demanda energética. A Europa continua dependendo de energia importada.
A grande opção não é a mais favorável. Para não depender do petróleo, ela terá que importar energia. Há planos em estudos e negociações para instalação de grandes “fazendas” de painéis solares e turbinas eólicas no deserto do Saara, onde grandes cabos submarinos podem atravessar da África para a Europa através do Estreito de Gibraltar, mas esta opção parece ser insuficiente.
Se o Saara não consegue abastecer totalmente a Europa de energia, ela precisará importar essa energia de longe. E energia importada de longe implica que ela virá em forma de energia química.
Embora os cálculos sejam muito desfavoráveis, uma das alternativas mais viáveis para os europeus é o uso de hidrogênio verde com pilha a combustível. Há grandes estudos da aplicação desta opção em grandes caminhões. Estes poderiam ser abastecidos com hidrogênio verde, que será convertido em eletricidade por pilha a combustível a bordo e de lá movimentar o veículo com motores elétricos.
Outra opção para mobilidade seria o uso de uma grande pilha a combustível estacionária que geraria energia elétrica para a recarga de carros elétricos.
Há conversas com países africanos e, em especial com o Brasil, para a oferta de hidrogênio verde. Nosso nordeste está especialmente bem posicionado, melhor até que muitos países africanos, para captar energia solar e eólica suficiente para alimentar uma usina de produção de hidrogênio verde, embarcá-lo e enviar para a Europa.
Para a Europa, o hidrogênio verde não é a opção mais barata, mas talvez seja a única opção disponível para uma fatia do seu setor energético.
Um horizonte mais distante
Por fim, cabe mencionar a iniciativa chinesa de exploração lunar. A ideia da China não é apenas científica. Seu interesse é explorar uma substância importante e não encontrada na Terra: o hélio 3.
O hélio-3 é um isótopo raro do hélio considerado um combustível potencial para alguns conceitos de reatores de fusão nuclear, razão pela qual desperta interesse estratégico.
O combustível real vem da água do mar. Ali temos uma fonte de energia praticamente ilimitada.
Reatores de fusão nuclear são o tipo mais limpo de fonte de energia porque não deixam resíduos e, caso haja algum acidente, eles simplesmente param de funcionar. É bem diferente do que vimos em Fukushima, no Japão, e em Chernobyl, na Rússia.Também são reatores que podem ser vendidos sem restrição a qualquer país, uma vez que não produzem resíduos que podem ser usados em armas nucleares.
Com reatores de fusão nuclear operantes, não irá faltar energia elétrica para frotas de qualquer tamanho de carros elétricos. Será uma energia farta e barata.
Conclusão
As crises do petróleo foram um prenúncio de como o petróleo caro pode viabilizar novas alternativas de energia. A diferença é que as crises vieram de embargos e paralizações de origem política, enquanto o progressivo encarecimento do petróleo é de origem técnica, geológica.
Se antes a Opep fez políticas para barrar o progresso de alternativas, agora ela até as financia.
O petróleo continuará sendo um dos pilares da economia mundial por muito tempo. Mas nesta série se artigos, vimos que petróleo e energia deixaram de ser conceitos equivalentes. O desafio do século XXI não será apenas produzir mais petróleo, e sim garantir energia suficiente, acessível e eficiente para sustentar uma sociedade cuja demanda continua crescendo.
É nessa transformação que se definirá o futuro da economia, da indústria e da própria geopolítica mundial.
AAD
