Transição verde

O meu novo blog sobre energias renováveis e descarbonização da economia:

https://transicaoverde.blogspot.com/

Revolução automóvel?

O conceito automóvel em 100 anos pouco mudou, apenas assistimos a uma evolução tecnológica mas não de conceito. O automóvel trata-se de uma carroceria movimentada graças a um motor de combustão interna e conduzida por uma pessoa. Este a o automóvel comum que sempre conhecemos mas está prestes a mudar.

O automóvel do futuro próximo ainda não irá voar ou levitar, com o qual a carroceria de 3 ou mais rodas manter-se-á. A primeira grande revolução será a substituição do motor térmico por um motor elétrico, que numa primeira fase será alimentado por baterias mas poderão existir outras soluções como líquidos iónicos ou fuel-cells. Tudo indica que os países da união europeia entre 2025-2040 irão proibir a venda de automóveis que consumam derivados do petróleo, assim como a distribuição deste tipo de combustíveis.

A grande revolução não é a substituição do motor térmico por elétrico mas sim o surgimento da condução autónoma. Já imaginou sair de casa, selecionar no GPS onde quer ir e simplesmente esperar que o automóvel o leve ao destino? Pois já não é necessário imaginar, a Tesla já inclui a função autopilot de série nos seus automóveis. Se a Tesla é o modelo mais avançado, as outras marcas já tem algumas funções de assistência a condução que rapidamente irá evoluir para a condução totalmente autónoma.

A condução autónoma é o futuro, mas existem alguns problemas associados, como por exemplo quem é responsável no caso de um acidente?

Automóveis Eléctricos a venda em Portugal

2011 irá ficar marcado como um ano de chegada de veículos eléctricos ao mercado das massas.  Actualmente existem dois fabricantes a apresentarem soluções: o Nissan Leaf e o Opel Ampera. Ambos automóveis apresentam preços pouco apelativos assim como performances e autonomias aquém dos convencionais automóveis equipados com motores de combustão interna. Por outro lado, apresentam 0 de emissões de CO2 assim como custo por quilómetro muito reduzido.

Estes automóveis são uma solução bastante interessante para deslocações urbanas e capazes de satisfazer as necessidades da maior parte das deslocações diárias a um reduzido custo. Contudo os preços praticados fazem com que estes dois modelos não sejam economicamente rentáveis, apesar  de eu ter uma posição favorável a proliferação destes veículos. Acredito que no curto médio prazo teremos automóveis eléctricos mais evoluídos e com preços mais apelativos.

O Opel Ampera apresenta um trunfo perante o adversário nipónico. O Ampera não só é um automóvel eléctrico, como também está dotado de um gerador accionado através de um  motor de combustão interna que carrega as baterias (com autonomia aproximada de 60Km) e prolonga a autonomia até os 500Km. Por outro lado, o Nissan Leaf apresenta um preço mais competitivo e uma autonomia eléctrica de cerca de 150Km.

Soluções ecológicas de aquecimento

Existem várias soluções de aquecimento como alternativas as tradicionais caldeiras a gasóleo e gás. dentro dessas soluções, existem umas totalmente renováveis e outras que podem reduzir o impacto ambiental.

Antes de abordar directamente estas soluções de climatização, gostaria de salientar que o mais importante numa habitação é o projecto da mesma. Isto é uma casa com uma área correctamente dimensionada (casas grandes tem consumos energéticos elevados), assim como um correcto dimensionamento e orientação das superfícies vidradas é de elevada importância. O segundo passo é ter um bom isolamento térmico, pois este não só diminui as necessidades de aquecimento no período de inverno, como também diminui as necessidades de arrefecimento. Poderia desenvolver melhor ideias nesta área, contudo vou abordar o tema das soluções de climatização:

Solar

A energia solar pode ser utilizada como uma fonte gratuita de aquecimento e sem impactos a nível ambiental, contudo tem uma grande limitação, no período de inverno a incidência solar directa é reduzida e no período nocturno (bastante ampliado no inverno) não há radiação solar.

A melhor forma de aproveitar a radiação solar para aquecimento é recorrer a colocação de superfícies vidradas com orientação para sul e dota-las de palas solares, de modo a diminuir a incidência solar directa no período de verão. Outra solução construtiva interessante é a parede de trombe, tal como a solução inicialmente apresentada, a parede de trombe acumula energia solar e emite calor, tem a vantagem de apresentar uma elevada inercia térmica, o que possibilita manter o espaço aquecido durante mais tempo.

Ainda falando de soluções solares,  podemos recorrer a painéis solares e conjugar com aquecimento por piso radiante. Esta solução é bastante dispendiosa, pois mesmo que o local a climatizar disponha de piso radiante, a área de painéis a instalar é grande.

Eléctrica

Em termos de gestão energética, utilizar a electricidade para aquecimento é “um crime”. Contudo, actualmente existe uma solução energeticamente interessante que são os acumuladores de calor. Os acumuladores de calor associados a um tarifário bi-horário, possibilitam carregar energia no período nocturno (electricidade proveniente sobretudo de fontes renováveis e de centrais térmicas de elevado rendimento) e dissipar calor durante todo o dia.

Bio-massa

A forma de biomassa mais comum para uso doméstico são os pellets. Os pellets são pequenos cilindros compactados de resíduos florestais e de serração.  É um combustível barato, limpo e fácil de armazenar. São queimados em caldeiras com rendimentos elevados, ao mesmo nível dos combustíveis fósseis. A desvantagem dos pellets é o elevado preço das caldeiras.

Pessoalmente de todas as soluções existentes para aquecimento, acho que os pellets é a solução mais interessante. Mas como referi, o mais importante e diminuirmos a necessidade de aquecimento e isso faz-se com um correcto dimensionamento do edifício, com bons isolamentos e sistemas ou soluções de climatização passiva.

Soluções de Microgeração

A massificação da microgeração terá um papel muito importante na redução do consumo de electricidade da rede eléctrica, que actualmente representa cerca de 1/3 do consumo total.

Como já referi num artigo anterior, recorrer a microgeração como única fonte de energia, não é uma solução interessante no ponto de vista económico, contudo, acredito que no médio prazo, a auto-suficiência energética será rentável.

Quando pensamos em micro-geração, pensamos sobretudo em diminuir a nossa factura e dependência  energética, por isso, antes de avançar com o dimensionamento do nosso sistema, devemos efectuar uma auditoria energética  ao nosso espaço e ver onde podemos diminuir o consumo energético. Por exemplo, iluminação de baixo consumo e a troca de electrodomésticos menos eficientes terão um impacto importante no consumo energético. Importante também é a disciplina energética, isto é, evitar consumos stand-by, evitar deixar aparelhos em carga e/ou ligados enquanto não são utilizados. Ainda no campo da disciplina energética, também é importante evitar ligar vários equipamentos em simultâneo.

Após termos passado a fase anterior, a de minimizar os consumos energéticos, estamos preparados para escolher e dimensionar o nosso sistema de micro-geração. A escolha de um sistema de micro-geração vai depender do local. Se for um local sombrio é esquecer a energia solar, se for um local abrigado, a eolica não é solução. Se tivermos um local com uma boa incidência solar e exposto ao vento será o ideal é conjugar um sistema eólico com um solar fotovoltáico.

Os painéis solares irão apenas produzir durante o período diurno, sendo que em dias de chuva (radiação difusa), teremos uma menor captação de energia por metro quadrado. Por outro lado, os aerogeradores produzem quer de dia, quer de noite, faça chuva ou faça sol mas tem é que existir vento. Durante o inverno, tipicamente temos bastante vento e pouco sol e no verão estamos numa posição contrária. Por isso dentro do possível, a melhor solução é combinar painéis solares com aerogerador(es).

A solução que propus, certamente terá um desempenho mais estável e constante, contudo existirão muitos períodos em que não teremos vento nem sol suficientes para o consumo, um problema para sistemas autónomos (não ligados a rede).  Essa limitação será ultrapassada com unidades de armazenamento de energia (baterias), implicarão um maior custo de instalação e manutenção, mas serão capazes de responder perante picos de consumo.

Numa conclusão final, realço que é mais importante trabalhar no sentido da eficiência energética e de redução de consumos, antes de pensar me micro-geração. Conjugar energia solar com eólica é o ideal desde que as condições climatéricas o permitam. Por ultimo, realço que recorrer a micro-geração como meio de auto-sustentabilidade, uma solução pouco interessante no ponto de vista económico.

Auto-suficiência energética

Com o custo da energia a subir, cada vez mais são aqueles que procuram a possibilidade de ter uma casa auto-suficiente no que se refere a energia. Na prática é possível recorrendo a microgeração e a racionalização da energia, mas é uma solução pouco interessante no ponto de vista económico e energético.

Ao dimensionar um sistema de micro-geração para termos uma casa auto-suficiente, o mesmo ficaria sobre-dimensionado para evitar cortes no subministro energético, também precisaríamos de baterias para poder armazenar energia, pois os sistemas de micro-geração dependem das condições climatéricas. Neste caso, o nosso sistema de micro-geração ficaria extremamente caro e teríamos que desperdiçar energia (excedentes) quando as condições climatéricas forem mais favoráveis.

A solução mais interessante passa por termos um sistema de microgeração como complemento ao consumo e ligado a rede. Nestas condições podemos prescindir das baterias, ter um sistema mais barato e vender o excedente a rede. Esta é sem dúvidas a solução mais interessante no ponto de vista energético e económico.

Para ser produtor de electricidade teremos que cumprir determinadas condições: nomeadamente ter um sistema de aquecimento da aguas sanitárias solar e a potencia instalada do nosso sistema de microgeração, não pode ser superior a 50% da potência contratada.

Como produzir energia?

Na realidade ninguém produz energia, mas sim transformamos energia. Normalmente procuramos mais a energia sobre a forma de trabalho e electricidade, mas para isso temos que transformar a partir de outras fontes energéticas e perceber os processos fisico-químicos nos quais se dá essa transformação.

Para transformar energia temos que partir de um desequilibro, esse principio está reflectido na 2ª lei da termodinâmica, mas não só se aplica a termodinâmica como e expansível a outros fenómenos físicos e químicos. Por exemplo, para produzir energia numa hídrica precisamos de diferenças de cotas, quanto maior for a diferença de cotas, maior a quantidade de energia que poderemos obter sobre a forma de trabalho.

É importante ter consciência que a energia é quantificável em joules mas não é toda igual. Por exemplo, podemos transformar um joule de trabalho em um joule de calor, mas o inverso não se consegue. Também é curioso que se tivermos um joule de calor a 50ºC e um joule de calor a 100ºC, poderemos retirar mais energia sobre a forma de trabalho recorrendo a um processo termodinâmico, utilizando como fonte fria o ambiente exterior.

Por isso, quando procuramos energia sobre a forma de trabalho ou electricidade, teremos que partir de um maior diferencial de grandezas físico-químicas possíveis. A abordagem qualitativa da energia é mais importante que a abordagem quantitativa, pois se existisse um equilíbrio no universo não havia transformações ou seja a vida terminava.

Limitações do automóvel eléctrico

O automóvel eléctrico apresenta-se como uma alternativa mais eficiente, económica e menos poluente, quando comparado ao tradicional automóvel equipado com motor de combustão interna. Acredito que lobbies associados ao mercado do petróleo são a principal entrave para a implementação deste tipo de veículos, pois no ponto de vista tecnológico estão criadas as condições para a massificação deste tipo de veículos.

Se as vantagens obrigam a implementação urgente deste tipo de veículos, também é importante realçar que existem limitações e desvantagens nesta tecnologia. As desvantagens basicamente são duas: a autonomia e o tempo necessário para recarregar as baterias.

No que se refere a autonomia tem-se vindo a verificar uma evolução importante, nomeadamente com a implementação das baterias de lítio de alta capacidade. Nos dias de hoje é possível termos valores de autonomia entre os 300Km a 500Km. Claro que estes valores de autonomia ficam aquém da maioria dos automóveis com motor de combustão interna, contudo é mais que suficiente para o quotidiano da grande maioria de utilizadores, ficando-se apenas limitada a utilização dos veículos eléctricos para longos percursos (longas viagens).

Se a autonomia pode ser considerada uma desvantagem, o tempo de carga é claramente uma desvantagem. Na maior parte dos veículos eléctricos existentes, o tempo para carregar as baterias rondam as 2 a 3 horas. Esta característica pode tornar-se uma limitação em viagens de longo curso, ou quando não tivermos um posto de carga por perto do sítio onde estacionarmos a nossa viatura.

A tendência é para os veículos eléctricos terem maior autonomia e menor tempo de carga (exemplo do Tesla S). Por outro lado, é necessário criar postos de carga espalhados em pontos estratégicos. Por exemplo em áreas de serviço, assim poderemos recarregar as baterias do nosso veículo enquanto fazemos uma paragem numa viagem de longo curso.

Evolução automóvel?

A tecnologia tem vindo a evoluir rapidamente e isso reflecte-se sem dúvidas nos automóveis. Hoje em dia os automóveis tem elevados padrões de qualidade, a mecânica e electrónica evoluiu consideravelmente, contudo existe algo de errado, algo estagnou no tempo: o conceito, este tem mais de 100 anos de vida e já passou por 3 séculos diferentes. Os automóveis continuam a ter um chassis/carroceria e um motor de combustão interna.

Se compararmos um automóvel actual com um automóvel dos anos 80 do mesmo sector, deparamo-nos com algumas curiosidades: O automóvel recente certamente terá uma melhor qualidade de construção, mais segurança e muito mais equipamento. Por outro lado o automóvel recente pesará mais 200Kg e as performances e consumos pouco se diferenciarão (sobretudo nas versões a gasolina). Resumindo a evolução de 30 anos pouco se reflecte no rendimento do automóvel… Contudo com os problemas relacionados com o preço do petróleo e o aquecimento global justificaria outro tipo de evolução, uma evolução cara a eficiência.

Existem muitas soluções para aumentar a eficiência dos automóveis e a meu ver a melhor opção, passaria pela massificação do automóvel eléctrico. Em termos construtivos, os automóveis eléctricos são mais simples (e baratos) que os actuais automóveis com evoluídos motores de combustão interna, apresentam um rendimento cerca de 2 a 3 vezes superior e a emissão de gases é 0. Claro que existem desvantagens no automóvel eléctrico, mas certeza que continuar a apostar em motores de combustão interna não é o caminho mais indicado.

Racionalizar o consumo de electricidade é importante

A racionalização do consumo de electricidade traz grandes vantagens a nível económico e ambiental, pois a redução do consumo não só se reflecte na factura energética como numa redução nas emissões de CO2.

A electricidade em Portugal provem de fontes renováveis e de combustíveis fosseis. Dentro das renováveis temos sobretudo a hídrica e a eólica e em termos de combustíveis fosseis temos centrais termoeléctricas de ciclo combinado (de elevada eficiência) e turbinas de gás que se destinam a injectar energia em horas de ponta com um rendimento termodinâmico inferior (mais emissão de gases poluentes).

A energia renovável tem um custo relativamente reduzido, o seu preço é pouco variável e a emissão de CO2 é zero. Por outro lado, o custo da energia proveniente da queima de combustíveis fósseis, tem uma clara tendência a aumentar e o seu preço é pouco previsível para além de emitir grandes quantidades de CO2 para a atmosfera. É normal que as companhias energéticas queiram vender a maior quantidade possível de energia por via renovável e recorram aos combustíveis fósseis para suprir o excesso de consumo praticado em horas de ponta.

Nestes moldes, a redução de consumo implicara uma redução de queima de petróleo, isto não só implicara uma redução nas emissões de CO2 como implica numa não indexação do preço da electricidade ao preço do petróleo. Se a racionalização do consumo de electricidade não for efectuado, certamente veremos as tarifas de electricidade a aumentar drasticamente.