Fontes de Energia Sustentável e Taxas de Adoção

Um número crescente de habitantes globais e a conscientização ambiental estão impulsionando a necessidade/desejo de tratar nosso lar (Terra) de forma mais gentil.  Felizmente, se observarmos de perto, energia ilimitada pode ser encontrada ao nosso redor.  Qualquer objeto que esteja em movimento, produza calor ou até luz, é uma fonte potencial.

Identificar fontes de energia é a parte fácil.  O obstáculo difícil a ser superado está em aproveitar esses recursos de maneira confiável e consistente.  Felizmente, os avanços na ciência dos materiais permitiram eficiências que antes eram inimagináveis.

Energia Sustentável

Antes de mergulharmos em alguns exemplos de energia limpa e nas empresas que impulsionam sua utilidade, é importante entender a distinção entre fontes sustentáveis e renováveis.

Em termos simples, energia renovável provém de fontes que naturalmente reabastecem seu suprimento mais rápido do que o utilizamos.  No entanto, isso não significa necessariamente que essas fontes forneçam energia limpa – apenas que o suprimento não pode ser esgotado com as demandas atuais.

Energia sustentável, por outro lado, refere‑se a fontes que não só se auto‑reabastecem, mas que, ao longo do tempo, não terão efeitos negativos sobre a Terra.  Essas fontes consideram as gerações futuras e buscam proporcionar a elas uma Terra verde, em vez de uma continuamente devastada por carvão, petróleo, metano e outros exemplos sujos de energia.

Deve‑se notar que, embora exista uma distinção entre fontes sustentáveis e renováveis, na maioria das situações ambos os rótulos se aplicam.  Naturalmente, aquelas que conseguem ser ambas são as mais intrigantes.

Normalmente, a energia sustentável deve superar três obstáculos para ser considerada como tal.

• Ambientalmente sustentável
• Financeiramente sustentável
• Socialmente sustentável

Um exemplo comum de fonte de energia sustentável é a hidrelétrica.  Entre a Lua criando marés, ondas e ciclos climáticos, sempre haverá água corrente na Terra.  Aproveitar a energia cinética da água em movimento não é apenas um processo naturalmente renovável, mas também sustentável, pois não afetará negativamente a Terra nos próximos anos, sendo já economicamente e socialmente viável.

Um exemplo comum de fonte de energia renovável que normalmente não é vista como sustentável é a biomassa.  A implementação mais óbvia disso é queimar madeira como fonte de calor.  Embora o suprimento de biomassa possa ser reabastecido mais rápido do que o utilizamos, não é sustentável devido aos gases de efeito estufa resultantes de seu uso.

Um exemplo comum de fonte de energia não renovável e não sustentável são os combustíveis fósseis.  Com a proliferação do motor de combustão interna, o fim de nossos suprimentos de combustíveis fósseis já está à vista.  Essa fonte, que levou literalmente milhões de anos para se formar, é essencialmente não renovável, terrível para o meio ambiente e simplesmente não é uma fonte sustentável para o futuro.

Principais Candidatos

Agora que entendemos a distinção entre fontes de energia renováveis e sustentáveis, aqui estão alguns exemplos daqueles que apresentam maior promessa.  Cada um deles já está em uso ao redor do mundo, exibindo níveis promissores de adoção.

É importante lembrar que uma não é necessariamente melhor que a outra.  A melhor fonte de energia é aquela prontamente disponível no ambiente local.

Hidrelétrica

Aproveitar a água como fonte de energia não é novidade – utilizamos barragens e moinhos de água há séculos.  Hoje, a hidrelétrica é a maior fonte mundial de eletricidade de baixo carbono, representando mais de 15% do suprimento total.  Os casos de uso típicos dependem de aproveitar a energia cinética da água em movimento para girar uma turbina e gerar eletricidade.

Um exemplo de organização que busca avançar nossa capacidade de aproveitar a energia das marés e nossa compreensão de seu efeito nos ecossistemas locais é o Fundy Ocean Research Centre for Energy (FORCE).  Essa organização financiada pelo governo está sediada na Nova Escócia, Canadá, onde as maiores marés do mundo podem ser encontradas na Baía de Fundy.

Na Baía de Fundy, mais de 160 bilhões de toneladas de água fluem para dentro e para fora, duas vezes ao dia, todos os dias – como um relógio.  A força dessa água em movimento é impressionante e oferece o potencial para uma produção de energia igualmente impressionante, tão confiável quanto o nascer da Lua.  Este projeto está no meio de um estudo de longo prazo sobre os potenciais perigos que turbinas de maré podem representar para a vida marinha vegetal e animal.

Atualmente, a hidrelétrica como um todo representa mais de 70% da eletricidade global proveniente de uma fonte sustentável, com a China e os Estados Unidos liderando.  Olhando para o futuro, o mercado de ondas e marés sozinho está previsto para crescer de US$ 0,59 bi em 2021 para US$ 4,41 bi em 2028.

Vento

Assim como a hidrelétrica, a eletricidade gerada pelo poder do vento não é novidade.  Em vez de aproveitar a energia cinética da água em movimento para girar uma turbina, o processo é replicado fazendo o vento girar pás de hélice conectadas a uma turbina.

Embora o vento possa ser aproveitado para gerar eletricidade praticamente em qualquer lugar do mundo, a prática não vem sem seus próprios desafios.  Não só são necessárias grandes áreas de terra para hospedar esses campos massivos, como o vento simplesmente não é tão confiável quanto as marés.  Um dia pode ser ventoso, e no próximo pode estar calmo.

Apesar desses desafios, a energia eólica continua a crescer em popularidade, representando mais de 7,6% da produção mundial de eletricidade.  Nos Estados Unidos, o vento já se tornou a maior fonte de energia renovável, representando cerca de 10% da própria produção de eletricidade.

Um exemplo de empresa que impulsiona a adoção da energia eólica é a Siemens AG (SIEGY).  Esse conglomerado registrou uma receita de US$ 71,98 bi em 2022 e, no momento da escrita, as ações da Siemens AG (SIEGY) são listadas por vários analistas como ‘acima’.  Existindo desde 1847, esta é uma empresa que sabe como se adaptar aos tempos.  Com isso em mente, a Siemens possui divisões inteiras dedicadas ao desenvolvimento de tecnologias que nos permitirão transitar dos combustíveis fósseis para fontes sustentáveis.

Solar

Embora turbinas sejam fundamentais na geração de eletricidade ao utilizar fontes como hidrelétrica ou eólica, elas não são mais necessárias quando aproveitamos a fotovoltaica.  O efeito fotovoltaico, possibilitado ao permitir que fótons coloquem um substrato em estado excitado, é a tecnologia subjacente por trás da energia solar.  O Sol é possivelmente a fonte de energia mais abundante em nosso sistema solar – por que não aproveitar tudo o que ele oferece?

Solar é única em sua capacidade de ser usada em aplicações tão pequenas quanto um banco de baterias pessoal, ou tão grande quanto alimentar cidades.  Como todas as fontes de energia, ela tem limitações.  Enquanto as tecnologias modernas aumentaram enormemente a eficiência e acessibilidade dos painéis solares, a prática ainda é mais adequada para regiões que recebem muita luz solar.  Viaje perto dos polos, e há áreas da Terra que ficam privadas de nascer do sol por meses a fio.

Atualmente, os recentes avanços nas tecnologias solares permitiram que 4,8% e crescente da produção mundial de eletricidade venha dessa fonte sustentável.  Enquanto os Estados Unidos podem estar à frente da tendência na produção de energia derivada do vento, ficam um pouco atrás no solar, com cerca de 3% provenientes da captação dos raios solares.

Uma das empresas mais proeminentes e inovadoras no campo da tecnologia solar é a fabricante de veículos elétricos (EV), Tesla (TSLA).  Há anos, a empresa desenvolve e instala seus telhados solares, que permitem que os proprietários eliminem os painéis solares tradicionais e utilizem telhas fotovoltaicas em seu lugar.  Ao longo de 2022, a Tesla registrou uma receita de US$ 81,46 bi, e, no momento da escrita, está listada por vários analistas financeiros como ‘acima’.

Geotérmica

Acredita‑se que, há eras, a Terra era composta inteireamente de material fundido, cobertad por oceanos de magma.  Bilhões de anos depois, ela esfriou, com a superfície tornando‑se habitável para a humanidade.  O núcleo, porém, ainda está em fúria, continuando a aquecer as várias camadas ao seu redor.  É essa energia, encontrada abaixo da superfície da Terra, que agora estamos aproveitando, referindo‑nos a ela como geotérmica.

Geotérmica normalmente funciona aproveitando a energia térmica da Terra para aquecer um meio líquido com alta capacidade térmica, que então é usado para alimentar turbinas que geram eletricidade.  Nos últimos anos, a energia geotérmica tornou‑se cada vez mais popular, pois não é mais viável apenas em aplicações de grande escala, mas também para instalações residenciais como forma de aquecimento.

Embora a energia geotérmica possa ser aproveitada em qualquer lugar se você cavar fundo o suficiente, existem pontos quentes naturais ao redor do mundo que facilitam muito o processo – principalmente vulcões.  Nações como El Salvador reconheceram isso e estão fazendo esforços coordenados para aproveitar essa fonte de energia limpa, pois também é abundante e confiável.

Atualmente, apesar de sua promessa, acredita‑se que a energia geotérmica representa cerca de 0,4% do suprimento mundial de eletricidade – número semelhante à produção nos Estados Unidos.  Além dos vulcões, a geotérmica é particularmente acessível perto de placas tectônicas e falhas geológicas.  Como resultado, a costa da Califórnia é uma região privilegiada para acessar essa energia limpa.

Para investidores que buscam exposição à indústria de energia geotérmica, uma das empresas que lidera o caminho é a Ormat Technologies (ORA).  A empresa atualmente possui mais de 150 usinas geotérmicas e emprega mais de 1.300 pessoas.  Nos últimos 5 anos, a Ormat Technologies tem produzido consistentemente receitas anuais superiores a US$ 650 mi, e deve estar bem posicionada para capitalizar à medida que a geotérmica ganha popularidade.

Olhando para o Futuro

Embora as fontes de energia listadas acima apresentem um enorme potencial para facilitar um futuro mais verde, há outro par de opções que um dia podem superá‑las todas.

Fusão Nuclear

Antes parte da ficção científica, a fusão nuclear pode um dia se tornar realidade à medida que os cientistas continuam a fazer avanços promissores rumo a aproveitar o que é o ‘Santo Graal’ da produção de energia.  De fato, o progresso avançou tanto que os governos agora planejam construir plantas‑protótipo operacionais antes de 2040.

Para quem não está familiarizado, a fusão nuclear – o mesmo processo que alimenta o nosso sol ‘Sol’ – não deve ser confundida com a fissão nuclear (o processo atual usado nas usinas nucleares modernas).  Cada processo libera enormes quantidades de energia, porém o primeiro o faz criando condições para combinar núcleos, enquanto o segundo divide elementos pesados como o urânio.

A fusão não só libera mais energia que a fissão, como é um processo significativamente mais limpo.  O problema em questão, que os cientistas estão trabalhando para resolver, é desenvolver as condições adequadas para facilitar e aproveitar o processo com segurança.

Piezoeletricidade

Recentemente analisamos a piezoeletricidade e como ela é uma das fontes de energia mais usadas, porém desconhecidas.  A piezoeletricidade é a capacidade de um material, fabricado ou natural, de gerar uma descarga elétrica quando submetido a pressão externa.

Já em uso há décadas em itens cotidianos como microfones, isqueiros e mais, a ciência dos materiais moderna continua avançando rumo a um dia em que possamos aproveitar eletricidade suficiente através desse efeito para aplicações em larga escala.

Assim como a fusão nuclear, o potencial de uso generalizado de materiais piezoelétricos parecia ficção científica.  Embora ainda esteja a muitos anos, pode um dia levar a um mundo onde baterias de grande porte sejam em grande parte obsoletas, já que os materiais piezoelétricos permitem dispositivos autoalimentados.

Palavra Final

Embora o mundo ainda possa estar preso a fontes de energia como produtos petrolíferos, carvão e gás natural, está amplamente claro que elas não são o futuro.  Felizmente, a energia está em toda parte ao nosso redor, e a ciência moderna está cada vez mais nos dando a oportunidade de acessar uma lista crescente de fontes limpas.

Enquanto o futuro pode um dia ver a Terra dependente da fusão nuclear e de dispositivos autoalimentados, será a adoção contínua de hidrelétrica, vento, solar e geotérmica que nos permitirá chegar lá.