A Chaminé Solar como Alternativa para Angola

Transcrição

INSTITUTO SUPERIOR DE CIÊNCIAS DO TRABALHO E DA EMPRESA
Chaminé Solar, uma Alternativa para Angola?
Ludiekueno dos Santos Neves
Dissertação submetida como requisito parcial para a obtenção do grau de
Mestre em Gestão de Sistemas Ambientais
Orientador:
Doutor José Nunes Maia
Agosto 2005
Resumo
A Chaminé Solar é uma central térmica que combina um colector de ar solar com um
tubo vertical (chaminé) e turbinas eólicas para gerar energia eléctrica. É uma tecnologia nova,
ainda por ser efectivamente testada e com alguns pormenores técnicos não triviais.
Analisam-se vantagens e inconvenientes da tecnologia em confronto com soluções
alternativas, do ponto de vista técnico, económico e ambiental, incluindo à, a vários títulos,
dominante tecnologia do petróleo. A ter êxito, as suas características de funcionamento
parecem adequar-se a um país como Angola, em que existe uma forte radiação solar e uma
rede eléctrica escassa, podendo eventualmente erigir-se de forma autónoma ou em apoio junto
de cidades que reúnam as características adequadas à tecnologia em causa.
Equacionam-se, finalmente, hipóteses de eventual aplicação da tecnologia em Angola no
Médio/Longo Prazo.
Palavras-chaves: Energia Alternativas; Energia; Angola; Economia Ecológica.
Classificação Sistema JEL: Q42 – Fontes de Energias Alternativas; N7 – Transporte,
Comércio Internacional e Doméstico, Energia, Tecnologia e Outros Serviços (N70 – África).
Abstract
The Solar Chimney is a solar thermal power plant that combines a Solar air collector, with
a vertical tube (chimney) and wind turbines to generate electricity. It is a new technology, yet
to be effectively tested and with some important technical issues.
The advantages and disadvantages of this technology are to be analyzed in comparison
with other alternative solutions, from a technical, economic and environmental perspective,
including, in many ways, the dominant oil technology. In case of success, its operational
characteristics seem to be adequate for a country like Angola, that benefits from intense solar
radiation and a sparse energy grid, that could eventually build autonomous power plants or
backup plants near the cities with the characteristics for this technology.
Finally, the hypothesis of an eventual application of this technology in Angola in a
Middle/Long Term are possible.
Key-words: Renewal Energy; Energy; Angola; Ecological Economy.
JEL Classification System: Q42 – Alternative Energy Sources; N7 – Transport,
International and Domestic Trade, Energy, Technology and Other Services (N70 – Africa)
2
Índice geral
Índice de Tabelas.........................................................................................................................5
Índice de Figuras......................................................................................................................... 5
1 – Introdução..............................................................................................................................7
1.1– O Tema........................................................................................................................... 7
1.2 – Problema: Será a Chaminé Solar uma Alternativa para Angola?..................................8
1.3 – Metodologia...................................................................................................................8
2 – Fontes de Energia................................................................................................................ 10
2.1 – O Petróleo (até quando?).............................................................................................10
2.1.1 – As Crises..............................................................................................................10
2.1.2 – As Perspectivas Futuras.......................................................................................12
2.2 – As Alternativas Energéticas e os seus Problemas....................................................... 19
2.2.1 – Energia Hidroeléctrica......................................................................................... 21
2.2.2 – Energia Eólica......................................................................................................24
2.2.3 – Energia Solar....................................................................................................... 28
2.2.4 – Biomassa..............................................................................................................32
2.2.5 – Energia dos Oceanos (As Marés).........................................................................36
2.2.6 – Energia Nuclear (Fissão ou Cisão)...................................................................... 41
2.2.7 – Balanço entre Fontes de Energia para Angola..................................................... 44
2.3 – As Alternativas Energéticas para a África ..................................................................47
2.3.1 – Questões Políticas e Económicas.........................................................................47
2.3.2 – As Alternativas para África ............................................................................... 51
2.4 – A Chaminé Solar ou Torre Solar................................................................................. 55
2.4.1 – O que é a Chaminé Solar (Torre Solar)............................................................... 55
2.4.2 – A História de uma Ideia....................................................................................... 58
2.4.3 – O que a Chaminé Solar Não É ............................................................................60
2.4.4 – Descrição Técnica da Chaminé Solar.................................................................. 62
2.4.5 – De Manzanares a Mildura....................................................................................78
2.4.6 – Aspectos da Construção da Chaminé Solar......................................................... 86
2.4.7 – Vantagens e Desvantagens/Problemas da Chaminé Solar................................... 94
2.4.8 – Críticas e Ideias com Base na Chaminé Solar................................................... 103
3 – A Chaminé Solar como Alternativa para Angola..............................................................112
3.1 – Dados Gerais de Angola............................................................................................112
3.1.1 – Geografia e Clima..............................................................................................112
3.1.2 – População e Economia.......................................................................................114
3.1.3 – Recursos Energéticos.........................................................................................117
3.2 – O Sector Eléctrico Actual..........................................................................................119
3
3.2.1 – As Entidades...................................................................................................... 119
3.2.2 – As Infra-estruturas existentes.............................................................................120
3.2.3 – Planos para o Futuro.......................................................................................... 123
3.3 – Os locais de Angola que poderão beneficiar da Chaminé Solar ...............................125
3.3.1 – Factores que influem nos Custos de Construção Locais....................................125
3.3.2 – Custo e qualidade da energia em Angola...........................................................131
3.3.3 – Comparação da Chaminé Solar com outras alternativas................................... 134
3.3.4 – Formas de financiamento de uma Chaminé Solar para Angola.........................141
4 – Conclusões........................................................................................................................ 148
4.1 – A Chaminé Solar não será uma alternativa para Angola (Hipótese Negativa)..........149
4.2 – A Chaminé Solar como alternativa para Angola no Médio/Longo Prazo (Hipótese
Afirmativa)......................................................................................................................... 150
4.3 – Angola e as outras alternativas energéticas............................................................... 151
Anexo 1 – Energias Alternativas no Futuro?.......................................................................... 154
1 – Energias dos Oceanos...................................................................................................154
1.1 – Correntes Marítimas............................................................................................. 154
1.2 – Ondas.................................................................................................................... 158
1.3 – Conversão de Energia Térmica Oceânica ............................................................ 161
2 – Pilhas de Hidrogénio (Fuel Cells)................................................................................ 163
3 – Fusão Nuclear controlada............................................................................................. 170
3.1 – Fusão Termonuclear............................................................................................. 171
3.2 – Fusão Não Termonuclear......................................................................................172
3.3 – Fusão Fria............................................................................................................. 173
Anexo 2 – O Diagrama de Carga............................................................................................ 175
Anexo 3 – Dados de Angola................................................................................................... 179
Anexo 4 – Correspondência.................................................................................................... 190
Anexo 5 – Dados de Radiação Global mundial ..................................................................... 211
Anexo 6 – Dados Originais dos Custos da Chaminé Solar.....................................................215
Anexo 7 – Cenários de Evolução da Chaminé Solar.............................................................. 217
Cenário 1 – Uma alternativa ainda cara..............................................................................217
Cenário 2 – Uma alternativa aceitável................................................................................219
Cenário 3 – Uma excelente alternativa...............................................................................220
Pequenas centrais, alternativa provisória?..........................................................................221
Glossário................................................................................................................................. 223
Bibliografia............................................................................................................................. 230
4
Índice de Tabelas
Tabela 1 – As datas para o Pico de Hubbert do Petróleo...........................................................17
Tabela 2 – Dados da Produção de Energia da Chaminé Solar...................................................67
Tabela 3 – Dimensões das Chaminés Solares e a Relação Área /Potência................................68
Tabela 4 – Dados da central de Manzanares..............................................................................81
Tabela 5 – Estimativas da população actual de Angola...........................................................115
Tabela 6 – As principais centrais eléctricas existentes em Angola..........................................121
Tabela 7 – Custos de Construção de Chaminés Solares...........................................................125
Tabela 8 – Materiais e área necessários para o Colector (e Cobertura)...................................127
Tabela 9 – Materiais e Dimensão necessários para a Chaminé.................................................127
Tabela 10 – Preços da energia eléctrica em Angola (Maio de 2004).......................................132
Tabela 11 – Comparativo de preços de materiais entre Angola e Portugal.............................132
Tabela 12 – Custos de Investimento e custo do kWh para as Chaminés Solares....................137
Tabela 13 – Custos de investimento e do kWh para outras tecnologias .................................139
Tabela 14 – Custos possíveis da CS em países em desenvolvimento......................................141
Tabela 15 – Dados técnicos das Pilhas de Combustível..........................................................167
Tabela 16 – Equivalências de nomes das cidades de Angola do pré e pôs-independência......179
Tabela 17 – Dados Meteorológicos de Cabinda......................................................................180
Tabela 18 – Dados Meteorológicos de Caulo..........................................................................180
Tabela 19 – Dados Meteorológicos do Dundo (Lunda Norte).................................................181
Tabela 20 – Dados Meteorológicos do Huambo......................................................................181
Tabela 21 – Dados Meteorológicos do Kuito (Bié).................................................................182
Tabela 22 – Dados Meteorológicos do Lobito (Benguela)......................................................182
Tabela 23 – Dados Meteorológicos de Luanda........................................................................183
Tabela 24 – Dados Meteorológicos do Lubango (Huíla)..........................................................183
Tabela 25 – Dados Meteorológicos do Luena (Moxico)..........................................................184
Tabela 26 – Dados Meteorológicos de Malanje.......................................................................184
Tabela 27 – Dados Meteorológicos do Menongue (Kuando Kubango)...................................185
Tabela 28 – Dados Meteorológicos do Namibe.......................................................................185
Tabela 29 – Dados Meteorológicos de Ondjiva (Cunene).......................................................186
Tabela 30 – Dados Meteorológicos do Saurimo (Lunda Sul)..................................................186
Tabela 31 – Dados Meteorológicos do Sumbe (Kwanza Sul).................................................187
Tabela 32 – Dados Meteorológicos de Mildura (Austrália).....................................................187
Tabela 33 – Principais centros populacionais de Angola.........................................................188
Tabela 34 – Dados originais do Colector da Chaminé Solar...................................................215
Tabela 35 – Dados originais da Chaminé da Chaminé Solar...................................................216
Tabela 36 – Pequenas alterações nos Custos das centrais........................................................218
Tabela 37 – Algumas alterações nos Custos das centrais........................................................219
Tabela 38 – Grandes alterações nos custos das centrais..........................................................221
Índice de Figuras
Figura 1 - Evolução do preço do petróleo em valores nominais entre 1970 e 2004..................13
Figura 2 - Cenário possível da produção de Petróleo e seus derivados.....................................15
Figura 3 - Esquema de um concentrador solar...........................................................................28
Figura 4 - Esquema do funcionamento de um painel solar........................................................29
5
Figura 5 - Central de aproveitamento das marés........................................................................37
Figura 6 - Princípio de funcionamento da chaminé solar..........................................................56
Figura 7 - A torre da central receptora.......................................................................................62
Figura 8 - Previsões da Produção de energia da chaminé solar.................................................64
Figura 9 - Princípio de armazenamento de energia pelos tubos negros durante o dia...............65
Figura 10 - Comparação entre o armazenamento de energia do solo e dos tubos negros..........66
Figura 11 - Representação de turbinas enclausuradas e de turbinas livres................................71
Figura 12 - O protótipo de Manzanares em Espanha.................................................................79
Figura 13 - As futuras centrais de Mildura na Austrália............................................................83
Figura 14 - Estimativas da produção de energia na central de Mildura.....................................85
Figura 15 - Fotografia do interior do colector de Manzanares...................................................87
Figura 16 - Representação da chaminé......................................................................................91
Figura 17 - Tipo de turbinas ideais para a chaminé solar...........................................................93
Figura 18 - Replica da aeolipile de Heron...............................................................................104
Figura 19 - Proposta de melhoria da eficiência térmica da chaminé solar...............................107
Figura 20 - Proposta de central Vento a partir do Sol..............................................................109
Figura 21 - Mapa actual de Angola..........................................................................................113
Figura 22 - Pirâmide populacional angolana...........................................................................116
Figura 23 - A radiação global anual total média sobre a África Austral..................................119
Figura 24 - Padrão da Radiação Global Anual em Angola......................................................129
Figura 25 - A turbina Gorlov...................................................................................................158
Figura 26 - Diagrama de carga de Portugal do dia de ponta do ano de 2000...........................176
Figura 27 - Localização geográficas dos principais centros populacionais de Angola............189
Figura 28 - Balanço energético da Terra..................................................................................211
Figura 29 - Padrão da energia reflectida de volta ao espaço pela Terra em 1987....................212
Figura 30 - Padrão anual da radiação solar absorvida pela superfície da Terra em 1987........213
Figura 31 - Insolação média disponível na superfície terrestre: Janeiro 1984-1991................213
Figura 32 - Insolação média disponível na superfície terrestre: Julho 1983-1990..................214
6
1 – Introdução
1.1– O Tema
O mercado da energia, em particular no Sector dos Transportes, e com uma grande
significância no Sector Eléctrico, foi, ao longo do Século XX, sobretudo abastecido pelos
hidrocarbonetos (petróleo e seus derivados, gás natural, etc.), dado ser a tecnologia mais
barata, e fácil de usar por todo o planeta. Mas, nos primórdios do século XXI, os preços dos
hidrocarbonetos têm tido um aumento significativo, motivado por factores vários.
Tal como aconteceu nas anteriores crises do petróleo, outras formas de produção de
energia eléctrica e combustíveis suscitam a atenção do mercado, podendo mesmo tornar-se
competitivas, em breve, a manter-se a tendência da evolução actual dos preços do petróleo.
Além disso, certas formas de energia aparentam ser menos poluentes, pelo que o seu interesse
tem vindo a aumentar, especialmente nos países desenvolvidos.
Angola, um país em vias de desenvolvimento após um longo período de guerra, parece,
finalmente, ter atingido alguma estabilidade política, pelo que é de esperar que o país entre
numa fase de desenvolvimento mais acelerado, o que não ocorrerá sem recurso a mais energia
eléctrica. Dado que o actual sector eléctrico angolano é ainda muito incipiente, será necessário
expandi-lo significativamente. Porém, em face do atraso com que parte, Angola tem aqui a
hipótese de adoptar um modelo de desenvolvimento, em termos de energia, mais equilibrado,
sustentável e com maior preocupação com o ambiente.
Para África, em geral, acredita-se que a energia solar poderá ser uma das fontes com
maior expressão, dada a sua forte incidência sobre o continente. No campo das tecnologias
que utilizam a energia solar, a Chaminé Solar prendeu a nossa atenção, por se tratar de uma
tecnologia que, caso funcione como previsto, poderá trazer outros benefícios significativos
aos países e regiões que a adoptem.
Existindo ainda muitas dúvidas de carácter técnico e económico em torno da tecnologia,
pareceu-nos, no entanto, que o estudo da mesma merecia ser desde já mais mais aprofundado,
tendo particularmente em vista a sua eventual aplicação em Angola.
7
Daí que tenha escolhido e proposto este tema para a dissertação do mestrado em Gestão
de Sistemas Ambientais, até porque a parte lectiva do mestrado muito privilegiou a visão
conjunta das questões de gestão e das tecnologias ambientais.
1.2 – Problema: Será a Chaminé Solar uma Alternativa para Angola?
Para análise do problema e tentativa de encontrar uma resposta, optámos por desdobrar a
questão em várias outras, como:
1. Que alternativas energéticas existem, ou se espera que venham a existir neste século, e
quais as suas principais vantagens e desvantagens/problemas? Que alternativas poderão ser
mais favoráveis em Angola?
2. Quais as principais recomendações feitas aos países em desenvolvimento, e a África em
especial, sobre as alternativas a adoptar e como estruturar e gerir o sector energético?
3. O que é a Chaminé Solar? E o que traz ela de novo ao sector eléctrico?
4. O que já foi feito e que projectos existem? Quais as suas principais vantagens e
desvantagens/problemas? E que alterações/melhorias lhes são propostas?
5. Como se caracteriza a situação actual de Angola, o seu Sector Eléctrico e que projectos
existem?
1.3 – Metodologia
O método de investigação utilizado nesta dissertação é o Descritivo, recorrendo-se
também ao método Compreensivo, uma vez que trata da descrição de uma nova tecnologia
para a qual a informação disponível é, ainda, relativamente escassa, e sem hipóteses de um
estudo de campo (dado não existir, de momento, nenhuma central do género em operação).
8
Apesar de ter como objecto central uma tecnologia de geração de electricidade, esta
dissertação é, sobretudo, da área de gestão, conquanto virada para as preocupações
ambientais, pelo que resolvemos privilegiar, ao longo da mesma, as questões de gestão e as
ambientais relacionadas com a tecnologia, sem prejuízo de, quando necessário, analisarmos
aspectos de engenharia da tecnologia em causa.
Embora tenha por base o estudo da Chaminé Solar, ao longo desta dissertação iremos
igualmente analisar brevemente outras tecnologias produtoras de energia eléctrica, com o
intuito de melhor enquadrar a Chaminé Solar no Sector.
Procederemos ainda à um estudo da economia de Angola, centrado nas questões
energéticas locais.
Nesta dissertação, as referências bibliográficas ao longo do documento serão escritas no
formato (SCHLAICH, 1995) para livros e revistas e (EDF, 2004) para os sítios de internet, a
azul e com ligação ao sítio consultado caso clique sobre a respectiva referência (de notar, no
entanto, que algumas destas páginas poderão ter mudado de designação ou mesmo já não
estarem online, pelo que, como alternativa, poderá consultá-las no CD que acompanha esta
dissertação).
Fazemos notar que as valorizações de preços e de custos feitas ao longo desta dissertação
estão expressas em dólares norte-americanos (USD), excepto indicação em contrário, com
uma taxa de câmbio de € 1= US$ 1,20 (valor registado aquando da conclusão da redacção
desta dissertação, numa altura em que o dólar estava a valorizar-se relativamente ao euro) em
da enorme importância que o dólar americano continua a ter como moeda de referência nas
transacções internacionais.
Igualmente, para evitar que os valores numéricos superiores aos milhões nesta dissertação
possam criar confusão ao leitor, uma vez que em Portugal, na escala múltipla de mil, depois
dos milhões vêm os mil milhões e, em seguida, os biliões, todos os valores serão escritos em
milhões (M), ficando a leitura de valores como 5.000 M USD ao critério do leitor, visto que
em Angola se utiliza a nomenclatura em que depois dos milhões, vêm os biliões e, em
seguida, os triliões.
9
2 – Fontes de Energia
2.1 – O Petróleo (até quando?)
2.1.1 – As Crises
Um dos efeitos da globalização é o de, aparentemente, o mundo estar a ficar mais
interdependente. O sector energético não é excepção, aliás, muito antes de se falar em
globalização já as duas crises petrolíferas mostraram ao mundo os efeitos da interdependência
político-económica entre países.
Num estudo da evolução do índice do International Petroleum Exchange (IPE), da OPEC
1
, parece ficar demonstrado que o preço do petróleo é influenciável por factores como decisões
de alguns países ou mesmo por actos terroristas mais sérios 2.
Destes factores merecem destaque as duas Crises do Petróleo:
1. Em 1973, como consequência da guerra Israelo-Árabe do Yom Kippur 3, os Países Árabes
e a OPEC impuseram um bloqueio de exportação de petróleo para os Estados Unidos da
América (E.U.A.) e Holanda e aumentaram o preço do barril em 70% para todos os outros
países ocidentais aliados de Israel, de 2,90 USD para 5,11 USD; em Janeiro de 1974 o
preço subiu para os 11,65 USD 4.
Disto resultou o racionamento do combustível nos países importadores de petróleo,
sobretudo para os automóveis, de forma a penalizar menos a produção de energia
eléctrica, e, consequentemente, toda a economia dos países afectados. A partir daí os
países ocidentais começaram a procurar novas jazidas nos seus domínios e deram maior
atenção à necessidade de criar reservas estratégicas.
1
Organization of Petroleum Exporting Countries (Organização dos Países Exportadores de Petróleo – OPEP).
O IPE é um dos principais mercados para o preço petróleo e os seus futuros, situado em Londres.
2 Ver (UPS, 2004).
3 O Yom Kippur – Dia de Reconciliação – é um dos mais importantes feriados Judaicos. No calendário
Gregoriano a sua data varia entre Setembro e Outubro. No ano de 1973 o Yom Kippur foi celebrado a 6 de
Outubro. Ver (Jewfaq, 2004).
4 Ver (BuyandHold, 2003).
10
O referido bloqueio durou apenas 5 meses 5, mas os seus efeitos foram suficientemente
graves para mudar a distribuição da riqueza dos países e a forma de fazer comércio, os
mecanismos financeiros e as suas estruturas de segurança, em termos de energia. Mesmo
depois de findo o bloqueio, o preço do petróleo continuou a subir nos mercados mundiais
até se alcançar um novo “equilíbrio”.
2. A segunda crise do petróleo começou em Novembro de 1978, quando os nacionalistas
iranianos derrubaram do trono o Xá da Pérsia 6. O Irão era (e é) um dos maiores
produtores mundiais e o facto de o novo Governo, da altura, não partilhar a mesma
simpatia pelo Ocidente que o Governo predecessor levou à expulsão das empresas
petrolíferas ocidentais sem nenhum tipo de compensação. De Novembro de 1978 a Junho
de 1979 a revolução iraniana provocou uma quebra de 2,0 a 2,5 milhões de barris por dia .
Em 1980 o Iraque declarou guerra ao Irão (dois dos maiores produtores mundiais de
petróleo), tendo o ritmo de produção de petróleo diminuído como consequência desta
guerra, e o preço subiu de 14 USD em 1978 para 35 USD em 1981 7.
Formas de energia alternativas começaram então a ser pensadas mais seriamente
Pela primeira vez pareceu evidente que a dependência duma única fonte de energia, ainda
por cima uma fonte cujas principais reservas estavam do “outro lado do mundo”, podia, a
qualquer momento, colocar o Ocidente na penúria, ou seja, isto serviu para alertar para a
necessidade de diversificação e utilização de fontes energéticas mais disponíveis.
Conjugados os efeitos das duas crises, o preço do petróleo subiu, em apenas uma década,
cerca de 1 200% 8, ou seja, de 2,90 USD em finais de 1973 para 35 USD em 1981.
Além disso, tendo em conta as dificuldades em realizar alternativas ao petróleo, parece
razoável colocar a questão: que acontecerá à economia mundial se se der mais um choque
petrolífero?. Certo é que a situação de instabilidade vivida no Iraque ao longo de 2004
contribuiu para que o preço médio do barril estivesse acima dos 30 USD durante o primeiro
trimestre desse ano, nos 50 USD durante o terceiro trimestre do mesmo; no primeiro
quadrimestre de 2005 o preço do petróleo esteve regularmente próximo dos 50 USD.
5
6
7
8
Ver (BuyandHold, 2003).
Até então o Irão era conhecido como Pérsia.
Ver (WTRG, 2004).
Ver (UPS, 2004).
11
Na Figura 1 está representada a evolução do preço médio do petróleo, em valores
nominais, desde 1970 até princípios de 2005. Como podemos verificar, desde o ano 2000
(exceptuando 2002) a tendência aponta para o agravamento dos preços, tendo-se registado o
valor mais alto de sempre em finais de 2004. Note-se, no entanto, que corrigindo este preços
para preços reais, ou seja, corrigindo o efeito da inflação, encontraríamos valores de cerca de
80 USD por barril durante a primeira crise do petróleo.
Em 2005, a manter-se a instabilidade no Médio Oriente (que ameaça envolver o Irão),
conjugada com o também devido ao crescimento económico da China (e Índia), é possível que
se atinja um dos preços médios mais elevados de sempre. Na verdade, levanta-se mesmo a
hipótese do preço do petróleo manter-se acima dos 50 USD na próxima década.
2.1.2 – As Perspectivas Futuras
Atendendo à natureza do petróleo, uma questão parece inevitável colocar: até quando
teremos petróleo 9?
Nos anos 50, do século XX, Hubbert
10
chamou a atenção para que o petróleo (como
qualquer outro recurso finito, ou não renovável) está sujeito às três regras seguintes 11:
➢
A sua produção começa do zero;
➢
A produção chega a um pico (que nunca mais poderá ser ultrapassado);
➢
Uma vez atingido o pico, a produção decresce até se esgotar o recurso.
O ponto máximo da produção conhecido como “Pico de Hubbert” tende a coincidir com o
ponto médio de esgotamento do recurso. Em outras palavras, isto equivale a dizer que, quando
se chega ao Pico de Hubbert, se alcançou o meio das reservas desse recurso 12.
9
Sobre este tema, é interessante o artigo “O Petróleo está no Fim” publicado na revista National Geographic
Portugal, em Junho de 2004, referido na capa para dessa edição, com o título “O Petróleo chega ao fim”.
10 Marion King Hubbert (5/10/1903 – 11/10/1989) – geólogo norte americano, trabalhou sobretudo em
empresas petrolíferas, até 1964, onde se destaca o seu trabalho na Shell Oil Company, em que chefiou o
Laboratório de Investigação. Juntou-se em seguida à United States Geological Survey como Investigador
Geofísico Sénior onde permaneceu até 1976. Ver (Hubbertpeak, 2004) e (tsha.UTexas, 2004).
11 Ver (Hubbertpeak, 2004a).
12
Figura 1– Evolução do preço do petróleo em valores nominais entre 1970 e 2004.
Adaptado de (EIA, 2005a)
13
O problema é que não é possível antecipar exactamente qual é o valor desse Pico, quer
porque não sabemos qual é a quantidade total do recurso quer porque avanços tecnológicos
podem tornar acessíveis novas reservas ou, ainda, porque podem ocorrer melhorias nas
tecnologias que consomem o recurso. Além disso, os países produtores de petróleo
encontram-se em diferentes estágios de desenvolvimento e de exploração do recurso, o que
faz com que os respectivos picos não ocorram todos simultaneamente.
O máximo que se pode fazer é estabelecer estimativas para os picos individuais e para o
Pico Global. Provavelmente só perceberemos que atingimos o pico depois de termos passado
por ele. A estimativa de Hubbert para o pico de produção dos E.U.A. para os anos 70
mostrou-se correcta, mas a sua previsão para o Pico Global em 1995 foi revista para algures
entre 1999 e 2005 13.
Para determinar o Pico Global o trabalho de Campbell
14
é comummente referido como
um dos mais importantes. Na sua revisão de 2001, Campbell começa por esclarecer que,
embora não seja tecnicamente difícil medir as reservas dos campos petrolíferos ou estabelecer
o potencial de uma nova descoberta, a informação pública existente é duvidosa e inconstante ,
o que facilita o desenvolvimento de opiniões mal fundamentadas 15.
O modelo de cálculo de Campbell tenta englobar todas as formas de petróleo e derivados
e a sua forma de extracção, que conforme a dificuldade de acesso e tratamento, resulta numa
classificação em “Petróleo Convencional” e “Petróleo Não-Convencional”.
Nesta linha, o petróleo considerado barato e de processamento rápido e o Gás Natural
Líquido (condensado) enquadram-se nos “convencionais”, enquanto que nos NãoConvencionais temos: petróleo do carvão e "shale"(xisto); betume; petróleo extra pesado
(<10º API 16); petróleo pesado (10-17.5º API); petróleo e gás de águas profundas (>500 m);
petróleo e gás polar; gases vários (jazigos carboníferos de metano, gás"tight", hidratos, etc.); e
gás natural líquido de campos de gás.
14 Colin J. Campbell – em 1957 o Doutor Campbell juntou-se à indústria petrolífera como geólogo de
exploração. Actualmente é administrador na Oil Depletion Analysis Centre (ODAC), uma organização que se
dedica a pesquisar a data e o impacto do Pico e declínio da produção de petróleo. Ver (Hubbertpeak, 2004b).
15 Para avaliarmos a qualidade desta informação basta ver o caso “Reservas da Shell”; a Shell anunciou, a 9 de
Janeiro de 2004, que as suas reservas de petróleo e gás natural estavam sobreavaliadas em cerca de 20% (3,9
mil milhões de barris). Também a El Paso anunciou que iria proceder a um reajuste das suas reservas. Ver
(Smh, 2004) e (Cfo, 2004).
16 A escala API (American Petroleum Institute) varia inversamente com a densidade relativa.
14
Os países produtores por sua vez classificados em Post-Midpoint, Pre-Midpoint e Swing
Countries, dependendo do ponto em que se encontra a exploração nesse país e de que
quantidade se extrai para responder à procura.
No cenário estudado em 2001 (Base Case Scenario 2001), assumiu-se que a produção do
petróleo convencional seria plana até 2010, devido a acção estabilizadora dos Swing
Countries; deste ponto em diante já não seria possível aos Swing Countries fazer essa
compensação. No entanto, Campbell acreditava que essa zona plana seria ameaçada pela
instabilidade política e com as possíveis invasões do Iraque e Irão pelos E.U.A., o originando
flutuações no preço.
Do estudo que estamos referindo resultou o gráfico apresentado na Figura 2 que projecta o
que poderá ser a evolução de todos os hidrocarbonetos derivados do petróleo. Podemos
igualmente inferir que o Pico do “petróleo convencional” ocorreria após o ano 2000, e que o
Pico de todos hidrocarbonetos ocorrerá por volta de 2015.
Figura 2 - Cenário possível da produção de Petróleo e seus derivados.
Fonte: (Hubbertpeak, 2004c)
15
Campbell não está isolado, É de notar que a própria revista Pipeline do IPE publicou um
artigo, baseado na opinião de Simmons 17, em que é dada especial atenção ao Médio Oriente,
região onde os principais poços em exploração já foram descobertos entre 40 a 75 anos atrás.
Por exemplo, na Arábia Saudita, o Pico de Hubbert já foi ultrapassado. Simmons alerta que
pensamentos de que o Médio Oriente ainda tem muito [petróleo] para dar, e que o custo da
energia vai continuar a baixar podem estar errados.
A Tabela 1 resume as previsões para o Pico Global apontadas por entidades ou autores
que realizaram estudos nesta área.
As primeiras previsões (de 1972 a 1981) apontavam basicamente para o ano 2000 como o
ano de pico. Hoje sabemos que estas previsões estavas erradas, mas talvez esta falha se tenha,
em parte, devido à menor informação técnica que existia na altura, e também à não
contabilização de fontes que então eram consideradas inacessíveis ou irrecuperáveis
economicamente.
As previsões mais recentes (de 1995 a 2003) indicam, grosso modo, o período de 2010 a
2020 para a altura do pico (significa dizer que, no máximo, estamos a 15 anos do Pico). No
entanto, há ainda algumas previsões para o pico apenas em 2037. Resta saber se estas
previsões levaram em conta os factores necessários para obter um resultado credível, ou se, ao
ignorarem factores como, por exemplo, o desenvolvimento rápido da China, caíram numa
previsão demasiado optimista.
Seja como for, o pico global do petróleo é uma certeza, e parecendo que ocorrerá
provavelmente na primeira metade deste século, surgem as questões:
1. Convirá a um país, que esteve em guerra durante as últimas décadas, tentar
reconstruir e desenvolver o seu Sector Energético com base no petróleo?
2. Será que valerá a pena utilizar centrais térmicas
18
para as zonas mais remotas do
país?
17 Matt Simons é o Presidente e C.E.O. da Simmons & Company International, uma firma especializada em
investimentos na área de energia. Consultar: (Pipeline, 2004).
18 Centrais que funcionam com combustíveis derivados do petróleo.
16
Data da
Fonte
Data prevista para o Pico
Previsão
Quantidade de Produção
(Gb – Giga barris ou Mil
milhões de barris)
1972
ESSO
1972
Relatório da ONU
1974
1976
“Petróleo torna-se mais escasso a partir
do ano 2000.”
“ provável que o pico da produção seja
alcançado por volta do ano 2000.”
SPRU – Universidade
de Sussex, Reino Unido
Departamento de Energia
2100
2500
-
1800 – 2480
Pico “cerca ... 2000.”
-
1996
2000.
“.. pico nos próximos 25 anos.”
Pico (mundo não comunista): 1985.
“...pico por volta da viragem do
2000
1900
-
1977
1977
1979
1979
do Reino Unido
Hubbert
Ehrlich et al.
Shell
BP
1981
Banco Mundial
1995
Petroconsultants
2005
1997
1997
Ivanhoe
Edwards
IEA (International Energy
2010
2020
Natural)
~2000
2836
2014
2300
~2010
2000
1998
século.”
Agency): WEO (World
Energy Outlook)
1900
1800 (excluíndo o Gás
USGS – U. S. Geological
1999
1999
2000
2000
Survey (Magoon)
Campbell
Bartlett
IEA: WEO
~2010
2000 (incluindo Polar e o das
Águas Profundas)
2004 ou 2019
2000 ou 3000
Depois de 2020
3345 (da USGS)
2016 – 2037
3003 (da USGS)
2003 - 2008
~2000
2011 – 2016
2180
2004 - 2011
1950 - 2300
US EIA (Energy
2000
2001
2002
2003
Information
Administration)
Deffeyes
Smith
‘Nemesis’
Tabela 1 - As datas para o Pico de Hubbert do Petróleo.
Adaptado de (OilDepletion, 2004)
17
Está claro que há que ter em atenção as características que fizeram do petróleo a fonte de
energia hoje muito utilizada, designadamente a facilidade de uso. Na verdade, desde que
tenham sido seguidos os princípios correctos de manutenção, pode-se esperar que uma central
térmica funcione de uma forma regular enquanto houver combustível para a alimentar. Ora,
isto confere a este tipo de central uma grande disponibilidade de serviço 19.
Igualmente é de destacar que este combustível permite controlar o momento em que se
está a gerar ou não energia, bastando controlar o circuito de alimentação do combustível,
embora as centrais do género sejam projectadas para operar em contínuo.
Em termos geográficos, desde que se assegure o correcto funcionamento do circuito
logístico do combustível, é possível produzir energia em qualquer momento e em qualquer
parte do mundo 20.
Vistos no seu conjunto, tratam-se dos motivos pelos quais, de momento, poderá ser mais
vantajoso construir uma central que utilize o petróleo do que outras fontes de energia. Mas,
neste caso, será necessário estar-se ciente de que, provavelmente,esta central não terá mais do
que 20 anos de funcionamento e que o preço do seu combustível poderá ser significativamente
mais elevado nos últimos anos da sua exploração.
A este respeito, ainda mais grave, porém, talvez seja o facto de que, quando se fala no fim
do petróleo, só se pense que este fim irá afectar os Sector Eléctrico e Automóvel que, aliás,
poderão beneficiar de outras formas de energia que de alguma forma substituirão o petróleo
nestes sectores (ver 2.2). Não nos podemos esquecer que outros sectores existem que utilizam
o petróleo para desenvolver os seus produtos, sendo que alguns destes sectores poderão não
ter alternativa (pelo menos imediata) ao fim desta matéria-prima. Produtos como os polímeros
(que servem de base para os plásticos), alguns fármacos, cosméticos, tecidos sintéticos,
adubos, algumas tintas e mesmo alcatrão e lubrificantes poderão deixar de existir se não
houver mais petróleo. Por exemplo, é a partir do petróleo que se produz o Kevlar®, a fibra
sintética mais resistente que existe actualmente 21.
Ou seja, é preciso perceber que o petróleo (também) é vital para estes sectores, pelo que
se continuarmos a consumi-lo da forma que vimos fazendo, poderemos, no futuro, ter de
sacrificar produtos de grande importância para a humanidade. Razão pela qual talvez seja
19 Excluindo os períodos de paragem obrigatórios para acções de manutenção.
20 Podem ser necessárias algumas medidas para o correcto funcionamento do combustível em ambientes mais
inóspitos como, por exemplo, a adição de anti-congelantes.
21 Ver (MIT, 2004).
18
importante que deixemos de utilizar tão intensivamente o petróleo como fonte de energia,
libertando-o para outros sectores que, em princípio, o deverão consumir a um ritmo mais
moderado. Põe-se a questão: existe já algum plano para se criarem reservas de petróleo
específicas para estes sectores?
2.2 – As Alternativas Energéticas e os seus Problemas
Além do petróleo, é preciso igualmente analisar as mais importantes vantagens e as
desvantagens (problemas) de outras fontes de energia já existentes, sendo renováveis ou não, e
que possam também ser encaradas como alternativas para o Sector Eléctrico Angolano.
Iremos analisar as energias Hidroeléctrica, Eólica, Solar, Biomassa, Oceânicas e Nuclear.
Deste estudo ficam de fora a Energia Geotérmica, uma vez que não há referência de
conhecidos fenómenos geotérmicos em Angola, e o Carvão, dado apresentar, em parte, a
mesma análise que o petróleo em termos de tecnologia e efeitos ambientais. No Anexo 1 a
mesma análise é extensível à algumas tecnologias oceânicas (ondas, correntes marítimas e
OTEC 22), para as Pilhas de Combustível ou Hidrogénio (Fuel-Cells) e para as tecnologias de
Fusão Nuclear, actualmente menos exequíveis, mas que poderão ter grande importância no
futuro.
É importante esclarecer que uma energia é considerada renovável quando é proveniente
de uma fonte que não é sujeita ao esgotamento durante a escala de tempo humana, devendo
além disso, tal energia ser de alguma forma gerada e/ou armazenada a partir do Sol 23. Como
Energias Renováveis temos a energia solar, eólica, oceânicas, dos rios (hidroeléctrica),
biomassa e geotérmica. Como Energias Não Renováveis temos a energia dos combustíveis
fósseis e energia nuclear (actualmente apenas por fissão ou cisão).
22 Ocean Thermal Energy Conversion – Conversão de Energia Térmica Oceânica.
23 Por exemplo: o vento é gerado pelo diferente aquecimento da superfície da Terra pelo Sol; a biomassa é o
armazenamento da energia solar pelos vegetais.
19
Vamos analisar desde já a questão ligada à subvenção das energias renováveis que se tem
feito nos países desenvolvidos. Há quem critique essas subvenções 24, porque elas introduzem
um factor artificial no mercado e permitem que as energias renováveis concorram com as
Centrais de Base (petróleo, gás natural e carvão) em igualdade de circunstâncias.
Mas é necessário que se perceba que, na presente conjuntura, se não forem dados
incentivos às energias renováveis, o desenvolvimento destas poderá ser mais lento, e os seus
maiores problemas aguardarão resolução. Se, em termos de concorrência, pode parecer injusto
que algumas energias sejam subvencionadas (explicitamente), é preciso que se pense um
pouco mais além. Num mercado em que as energias de base (principalmente o petróleo)
estejam já em declínio acelerado, o efeito de se ter de recorrer a outras fontes de energia
pouco desenvolvidas seria muito penalizante para os consumidores, o preço do kWh iria subir,
muito além de a fiabilidade do serviço reduzir-se acentuadamente. A subvenção actual destas
tecnologias, se for bem regulada, poderá garantir uma transição mais fácil no sector eléctrico
de uma tecnologia para as outras, podendo, é certo,
haver um aumento de preços e
diminuição da fiabilidade, mas não tão significativos como no caso da não-subvenção.
É preciso não esquecer ainda que a energia produzida pela via das centrais de base é mais
barata e estejam a ser desenvolvidos esforços para reduzir o consumo, bem como as suas
emissões. Mas é também uma energia associada a um preço de matéria-prima, matéria-prima
está que é finita. Se é expectável que durante os próximos anos será o gás natural a dominar o
mercado energético, não nos esqueçamos que este também terminará, pelo que importa cuidar
de alternativa.
Será então correcto que quando se desenvolve uma nova forma de aproveitamento de
energia o seu desempenho seja comparado com uma central térmica ou a gás natural nas
condições actuais? Que resultados se obteriam se tivéssemos em conta não só a poluição que
as energias de base têm causado (na extracção, refinação e exploração, embora agora menos)
como, também, o efeito da falta de combustível (com consequente paragem das centrais) para
a sociedade?
Vamos por isso analisar as formas alternativas de energia e algumas das suas vantagens e
desvantagens/problemas.
24 Por exemplo Robert L. Bradley Jr. no seu estudo para o Cato Institute – Green Pricing and the Glossary. É
presidente do Institute for Energy Research em Houston e autor do volume Oil, Gas, and Government: The
U.S. Experience. Ver (NCPA, 2004).
20
2.2.1 – Energia Hidroeléctrica
A energia hidroeléctrica consiste no aproveitamento da força das correntes de água dos
rios para produzir energia. As centrais hidroeléctricas podem ser de dois tipos: de albufeira –
em que se constrói uma barragem de grandes dimensões para aproveitar a grande diferença de
potencial que se existe entre a água na albufeira a jusante da barragem; e de fio-de-água – em
que se constroem uma série de barragens consecutivas de forma a fazer um aproveitamento
contínuo da energia da água. Uma barragem que gera menos de 10 MW é considerada MiniHídrica.
Angola é um país rico em termos de recursos hídricos, sendo estes adequados à produção
de energia eléctrica, dado tratar-se de rios de grandes dimensões e com uma natureza
acidentada. Ao que tudo indica, a primeira grande aposta para o país passará pela adopção da
energia hidroeléctrica (ver 3.2.3), designadamente, pela construção de barragens de grande
porte nos principais rios, além da recuperação das barragens actualmente existentes (algumas
danificadas durante a guerra civil), bem com o provável aumento da cota da barragem de
Cambambe. Por exemplo, só o rio Kwanza tem um potencial estimado de 6 000 MW, mas, de
momento, estão a ser explorados apenas 600 MW através das barragens de Cambambe e
Capanda 25.
A partir desta opção, Angola poderá mesmo, vir a assumir o papel de exportador de
energia para os países vizinhos. A ideia é, no Médio Prazo, integrar Angola no sistema Power
Pool da África Austral
26
, sendo primeiramente necessário estabelecer ligações entre os
sistemas energéticos do Norte e Centro (ver 3.2.1), seguindo-se a interligação com os sistemas
do Sul 27. No entanto, realizar um projecto desta dimensão em 10 anos segundo referia o então
Ministro da Energia 28 em entrevista em 2001, poderá ser algo optimista face a sua dimensão,
o estado (degradado) destes sistemas, o estado das vias rodoviárias e as minas (más
recordações de uma longa guerra) espalhadas pelo país.
A opção de recorrer a energia hidroeléctrica poderá ser uma boa solução dadas as
características dos rios do país, e é, geralmente, uma boa solução para resolver problemas
energéticos de zonas densamente habitadas e com grandes necessidades de energia.
25 Ver (Winne, 2004).
26 Southern African Power Pool (SAPP).
27 Estas interligações aqui referidas são, por enquanto, apenas para as províncias com grandes centrais.
28 Nesta altura o Ministro da Energia e Águas era Luís Filipe da Silva.
21
No que toca às Vantagens da energia hidroeléctrica, há a destacar:
✔
A possibilidade de regular os caudais dos rios, evitando inundações e permitindo regular os
fluxos de água para a agricultura;
✔
A capacidade de regular a abertura das comportas permite um melhor ajuste entre a
produção de energia e as necessidades efectivas do consumo, ou seja, permite uma maior
coincidência entre procura e oferta de energia;
✔
As barragens são centrais com uma capacidade de entrada em funcionamento relativamente
rápida e podem responder mais rapidamente a um súbito acréscimo da procura de energia
durante o dia, ou mesmo substituir uma outra instalação em dificuldades. Isto é vital para o
diagrama de carga da rede (ver Anexo 2);
✔
As grandes barragens (sendo ou não o mais correcto para o ambiente) conseguem produzir
de uma só vez quantidades de energia que só seriam alcançados com a construção de várias
centrais das outras fontes de energia. A Barragem das Três Gargantas, que está já em
construção no rio Yang-Tsé (Rio Amarelo), na China, que terá uma potência superior a 18
GW 29, será um exemplo paradigmático da afirmação;
✔
As albufeiras criadas pelas barragens são geralmente utilizadas para a instalação das
condutas para a captação de água para consumo humano. As albufeiras podem ainda ser
utilizadas como zonas de lazer e recriação.
Mas a energia hidroeléctrica tem algumas Desvantagens/Problemas, que podem ser
consideráveis:
✗
Dada a grande distância que muitas vezes existe entre Centros Produtores (centrais) e os
Potenciais Consumidores (clientes finais), poderá ser necessária uma Rede de Transporte
e Distribuição de Energia muito extensa (e cara). Este factor deve ser seriamente
ponderado, de forma que se obtenha uma rede que cubra a maior parte do país com a
melhor relação Qualidade/Custo;
29 Ver (ChinaOnline, 2004).
22
✗
Em alguns casos, os impactos ambientais provocados pela construção e exploração de
barragens nos ecossistemas dos rios e arredores são significativos e de longo prazo. Por
exemplo, podem alagar vastas áreas, incluindo áreas habitadas, pelo que poderá ser
necessário deslocar populações e espécies; poder impedir que algumas espécies de peixes
cheguem até às nascentes para desovar, provocando o desequilíbrio, ou mesmo a eventual
extinção destas espécies nesse rio;
✗
Os custos da construção de barragens (e neste caso grandes barragens) é significativo, em
termos de divisas, especialmente no caso de um país que ainda não produz a maior parte
dos materiais e equipamentos necessários (ou ainda não os produz em quantidade
suficiente);
✗
Acrescem os custos de transporte destes materiais e equipamentos até ao local de
construção, especialmente em países em desenvolvimento, que tem grande parte das suas
infra-estruturas rodoviárias destruídas, danificadas ou minadas;
✗
A energia hidroeléctrica é dependente do regime pluvial anual da Bacia Hidrográfica 30 de
cada rio, o que poderá tornar problemática a sua gestão em anos de seca ou durante os
períodos de menor pluviosidade do ano (não nos devemos esquecer que, além da
produção de electricidade, também é preciso utilizar a água para o consumo humano, para
actividades industriais e para a agricultura e pecuária);
✗
Embora este seja um problema para qualquer tecnologia, importa referir o perigo de ficarse dependente de uma única fonte energética numa região (situação típica com este tipo
de energia), porque, em caso de acidente ou avaria, toda a região ficará “às escuras”. Que
o “apagão” de Janeiro de 2001 nas principais cidades brasileiras (Rio de Janeiro e São
Paulo) nos sirva de lição;
✗
No caso de falhas de construção, o seu desmoronamento duma barragem pode ter efeitos
catastróficos para as populações e ecossistemas a jusante;
30 Uma bacia hidrográfica é área na qual toda a água superficial ou subterrânea, que não esteja aprisionada,
corre através de ribeiros, riachos e/ou lagos em direcção a um rio, e daí para o mar.
23
A energia hidroeléctrica é uma boa opção quando existem grandes necessidades de
energia, o que geralmente está associado a uma densidade populacional elevada, mas poderse-á tornar uma solução muito dispendiosa quando as barragens e os centros populacionais
estão muito afastados ou quando a população vive muito dispersa. É igualmente atractivo
optar por esta alternativa quando a localização estratégica da barragem permita outro uso da
água, especialmente para a agricultura. É preciso levar em conta que esta solução provoca
impactos significativos nos ecossistemas locais e, consequentemente, no modo de vida das
populações na área da central. Por último, não nos devemos esquecer que o funcionamento
destas centrais dependente do regime de chuvas.
2.2.2 – Energia Eólica
A energia eólica é o aproveitamento da energia cinética das correntes de ar (vento) que se
geram na natureza, utilizando para tal turbinas capazes de captar estas correntes, accionando
um gerador. Embora o seu aproveitamento, em grande escala, seja relativamente recente,
acredita-se que esta tecnologia já fosse utilizada para moer cereais no Antigo Egipto.
Cada vez mais, em muitos países, as energias renováveis são consideradas como uma
alternativa para o futuro. No entanto, o estado de desenvolvimento das tecnologias que
permitem o seu aproveitamento, e as limitações impostas pelos próprios recursos naturais, têm
condicionado, de algum modo, a utilização destas “novas” energias. Além disso, existem
vários problemas a elas associados que, por vezes, não são devidamente expostos.
Relativamente às Vantagens da energia eólica, temos:
✔
O Período de Retorno do Investimento (PRI), para uma turbina de 600 kW era de apenas 3
meses segundo um estudo da Associação de Fabricantes de turbinas eólicas da Dinamarca
31
. É de esperar que todas as turbinas, independentemente da sua potência, e em função das
31 Segundo este estudo, em 1997, uma turbina projectada para durar 20 anos podia gerar pelo menos 80 vezes a
energia necessária para a sua produção, instalação, gastos de exploração, manutenção e desmantelamento.
Ver (Windpower, 2004).
24
suas condições de funcionamento, tenham um PRI relativamente rápido, tornando esta
tecnologia muito atractiva para os investidores 32;
✔
Durante a sua fase de exploração, as turbinas não produzem praticamente nenhum tipo de
emissão nociva para o ambiente, salvo, em geral, as devidas à manutenção;
✔
Apesar de cada turbina necessitar de cerca de 40 m2 de área, a sua potência permite obter
uma melhor relação entre espaço ocupado/potência gerada comparativamente à energia
solar fotovoltaica, dado que as turbinas mais potentes são actualmente de 3 MW
33
(ver as
desvantagens da energia solar em 2.2.3);
✔
Em países como a Dinamarca, onde esta tecnologia tem sido amplamente utilizada, as
turbinas também têm sido vendidas individualmente, ou em pequeno número, a
particulares ou associações de moradores em regiões do interior, permitindo que estes
disponham da sua fonte independente de energia, podendo vender os excessos à rede
eléctrica. Isto reduz o risco de construção de parques, permitindo ter uma rede de turbinas
mais dispersas e por isso mais propensa a ter uma parte delas em funcionamento num
determinado instante, garantindo alguma energia na rede;
✔
Os parques eólicos no Alto-Mar (Offshore) têm mostrado ser mais eficientes do que os
situados em terra, mas o seu custo de construção é maior e é preciso ter em atenção as rotas
navais.
Para a energia eólica temos as seguintes Desvantagens/Problemas:
✗
A energia eólica continua a ser referida como não competitiva, em termos económicos, nos
E.U.A., apesar de nas últimas duas décadas grandes subsídios derivados de impostos e
taxas lhe terem sido destinados 34;
32 Isto talvez ajude a explicar porque recentemente o recurso à energia eólica tem tido um forte crescimento.
Mas além do PRI é preciso comparar as alternativas energéticas tendo em atenção outros factores, como a
disponibilidade de serviço das mesmas, e a necessidade ou não de recurso a centrais de apoio.
33 Ver (Vestas, 2003).
34 Ver(NCPA, 2004).
25
✗
Do ponto de vista do impacto ambiental, os parques eólicos são considerados barulhentos;
inestéticos em termos paisagísticos; e perigosos para os pássaros e morcegos, situação
particularmente grave no que respeita às espécies em vias de extinção 35;
✗
A sua construção implica algumas emissões gasosas resultantes designadamente da
produção de alguns componentes das turbinas 36;
✗
Não é nula a possibilidade de um curto-circuito numa torre poder originar um incêndio na
vegetação local, [sendo, em geral, locais de difícil acesso para os bombeiros] 37;
✗
A disponibilidade do vento é, de longe, o maior problema deste tipo de tecnologia.
Actualmente é difícil determinar quando haverá vento, com que intensidade e se será na
direcção certa. Pelo que é considerável a dificuldade de integrar a energia produzida por
esta via na rede eléctrica; a não garantia de coincidência dos picos de produção com os
picos de consumo (por exemplo, em 1994, apenas se conseguiu um aproveitamento de
23%
38
da potência média instalada nos E.U.A.); a necessidade de sobredimensionar os
parques eólicos para tentar garantir uma maior produção de energia. Mas, mesmo essa
maior dimensão de pouco valerá se, simplesmente, não houver vento 39. Significa isso dizer
que, de momento, um parque eólico terá de estar sempre associado a outro tipo de
instalação produtora de energia, de preferência um tipo de instalação que possa funcionar
em contínuo e que seja de arranque rápido;
✗
Cada torre eólica deve estar centrada numa área de cerca de 40 m2 para não sofrer nem
provocar interferências no funcionamento das torres vizinhas. Isto implica uma utilização
relativamente grande de terreno, principalmente quando se trata de terrenos com valor
paisagístico ou bons para a prática da agricultura;
✗
É igualmente de referir ser aconselhável estudar cuidadosamente (pelo menos alguns anos)
um local antes de o declarar como apropriado para o aproveitamento do vento. É
35
36
37
38
39
Ver(NCPA, 2004).
Ver(NCPA, 2004).
Ver(NCPA, 2004).
Naturalmente este valor varia de região para região (na Dinamarca esse valor é de cerca de 27%).
Ver(NCPA, 2004).
26
importante que ele tenha ventos fortes e regulares (ventos de classe 4 ou superiores 40) para
minimizar os problemas atrás referidos;
✗
Os ventos muito fortes são prejudiciais, porque as turbinas eólicas actuais não possuem a
resistência mecânica adequada para funcionarem com ventos superiores a 25 m/s (90 km/h)
41
, por sua vez, as turbinas não conseguem operar com ventos demasiado fracos;
✗
É ainda de lembrar que, tal como as barragens, a construção dos parques eólicos também
provoca impactos nos ecossistemas locais, e a sua localização em locais remotos dificulta
quer a sua instalação, quer a sua manutenção;
✗
As turbinas podem ainda ser responsáveis por ataques epilépticos devido ao seu
movimento estroboscópico ou causar distracções nos condutores que passam perto dos
parques, originando acidentes rodoviários 42;
✗
As turbinas é que as partes metálicas das turbinas podem criar interferências
electromagnéticas com ondas de FM, televisão e, especialmente, com radares 43.
A energia eólica é atractiva pelo facto de ter um rápido retorno de investimento, e por ser
modular 44, permitindo ajustes, desde soluções individuais até parques eólicos de dezenas de
MW. Trata-se de uma tecnologia que utiliza uma fonte renovável e não produz emissões
durante a sua exploração, embora possa causar alguns impactos (alguns importantes), na
natureza. Mas a opção pelos parques eólicos carece de muito cuidado na escolha dos locais
para a sua construção porque esta, geralmente, implica a destruição de um terreno com valor
paisagístico, além de exigir estudos apropriados a fim de diminuir o risco de não se dispor de
ventos fortes e regulares. O maior problema com a energia eólica é a sua disponibilidade - que
adianta ter uma turbina eólica num local em que o vento sopra às 3 horas da madrugada
quando precisamos dessa energia às 3 horas da tarde? - A opção pela energia eólica só faz
40 Ver (EletricalAlternatives, 2004).
41 Ver (Vestas, 2004).
42 O efeito estroboscópico está relacionado com a persistência na retina das impressões luminosas, causadas
pela observação e decomposição de movimentos rápidos. As novas gerações de turbinas rodam mais
lentamente, o que reduz este efeito, e originam menor ruído.
43 Isto poderá ser particularmente problemático em regiões em que os parques eólicos se situem próximo de
regiões habitadas. Ver (Jxj, 2004).
44 Cada torre eólica é um módulo, o que pode permitir um aumento gradual da dimensão de uma central.
27
sentido se ligada em rede, ou com uma central de apoio. Daí que nem sempre seja uma fonte
alternativa.
2.2.3 – Energia Solar
A Energia Solar é um dos grandes recursos por explorar intensivamente em África, sendo,
por isso, muitas vezes referida como a Solução Energética para o continente. Angola não é
excepção, mas há a particularidade de existirem regiões com elevada nebulosidade, o que é
uma condicionante.
Existem duas alternativas, em termos de aplicação, no que toca à energia solar (excluindo
a Chaminé Solar): grandes instalações (Solares Térmicas ou Fotovoltaicas), ou apenas painéis
45
localizados directamente nas habitações ou instalações industriais.
Relativamente às tecnologias propriamente ditas, temos os Colectores Solares e os
Sistemas Solares Fotovoltaicos (SSFs).
Os Colectores Solares
46
são estruturas formadas por uma cobertura transparente - que
provoca o efeito estufa (“prendendo” o calor no interior do colector), uma placa absorçora que transforma a radiação solar captada em calor e o transmite ao circuito do fluido – que são
os tubos por onde circula um líquido, que capta o calor da placa e o transmite a outro fluido,
geralmente a água, para produzir vapor, para accionar turbinas. Existe ainda a caixa isoladora
que isola termicamente o colector e lhe confere a protecção dos agentes exteriores como
ilustra a Figura 3.
Figura 3 - Esquema de um concentrador solar.
Fonte: (EnergiasRenováveis, 2003)
45 Embora sejam comummente referidos como “painéis solares”, na verdade, os painéis são parte de um sistema
associado, composto também por: bateria(s), controlador de carga, um inversor de corrente e um sistema de
apoio (quando é possível estabelecer ligação com a rede eléctrica regional).
46 Os colectores solares podem ser: planos; concentradores; CPC - concentradores parabólicos compostos; e de
tubo de vácuo. Os colectores concentradores podem captar alguma radiação difusa e podem ser centrais de
alguns MW.
28
Um Sistema Solar Fotovoltaico é formado por um painel solar, o circuito eléctrico e uma
bateria. O Painel Solar 47 (o componente do sistema que nos interessa para o caso) é formado
por duas placas de material semicondutor, geralmente de silício, em que são introduzidas
outras substâncias na estrutura cristalina de cada placa para criar uma placa positiva (com a
adição de boro) e uma placa negativa (com a adição de fósforo). Submetendo as placas ao
calor, alguns electrões libertam-se, originando uma placa com carga negativa devido aos
electrões livres e uma com carga positiva devido aos “buracos” (átomos que ficam com mais
protões que electrões). Na união entre as placas alguns electrões e “buracos” combinam-se,
mas acabam por originar uma barreira (um campo eléctrico) que impede que os outros
electrões e “buracos” se possam combinar. Quando um fotão
48
com energia suficiente atinge
uma placa na zona da barreira, estes pares electrão-“buraco” são desfeitos (criando o efeito
fotoeléctrico), sendo os “buracos” enviados para a placa positiva e os electrões para a placa
negativa. Ao juntarmos um circuito às duas placas, os electrões que foram enviados para a
placa negativa fluirão por ele para se voltarem a juntar aos seus “buracos” na outra placa. A
sua passagem pelo circuito origina uma corrente eléctrica, como ilustra a Figura 4.
Figura 4 - Esquema do funcionamento de um painel solar
Fonte: (HowStuffWorks, 2003)
Relativamente às Vantagens da energia solar, temos:
✔
Tal como na energia eólica, esta energia não produz emissões significativas na fase de
exploração, exceptuando algumas perdas sob a forma de calor (e as emissões da
manutenção);
47 Os painéis fotovoltaicos podem ser de: silício monocristalino; silício policristalino; malha dendrítica; gálio
arsénio (GaAs); tecnologia de película fina integrado cobre indio disselénio (CuInSe2, ou CIS); e silício
amorfo (a-Si). Ver (HowStuffWorks, 2004).
48 Um fotão é uma partícula elementar de radiação electromagnética, ou seja, é um quantum de luz.
29
✔
A instalação dos SSFs no local é uma operação relativamente simples e a sua forma
permite que sejam incorporados na fachada das residências e edifícios, especialmente nos
telhados, minimizando o problema da utilização de terrenos (ver desvantagens);
✔
Uma das aplicações dos SSFs, em grande crescimento nos países desenvolvidos, tem sido o
de fornecer energia para equipamentos eléctricos localizados em zonas remotas, como são
os equipamentos de telecomunicações, entre outros, situados ao longo de estradas e vias
férreas 49;
✔
Mesmo dentro das grandes cidades europeias os SSFs têm sido aplicados para alguns
equipamentos. Em Portugal, por exemplo, tentou-se utilizar painéis solares junto de
máquinas de venda de bilhetes de parqueamento das ruas, evitando ter de escavar os
passeios para ligar as máquinas ao sistema eléctrico da zona; além disso, a BP procurou
utilizar painéis solares para o fornecimento de energia aos seus postos de combustível 50;
em Inglaterra, a utilização de semáforos alimentados por painéis solares já foi testada 51;
✔
Mas é sobretudo nas zonas remotas do planeta, com uma forte insolação, que os SSFs têm
desempenhado um papel importante para as populações locais. Por exemplo, nas regiões
rurais do Quénia, os SSFs são utilizados para fornecer energia às bombas de água em poços
52
. Desde que a energia necessária seja pequena (alguns kW) e a região esteja muito
afastada da rede eléctrica, os painéis solares têm sido, regra geral, a melhor alternativa.
As Desvantagens/Problemas destas tecnologias são:
✗
À semelhança da energia eólica, a sazonalidade é um problema para a energia solar,
porque o seu funcionamento só está assegurado durante os períodos com radiação directa,
ou seja, durante o dia e com céu pouco nublado 53. Para contornar este problema, no caso
dos SSFs, recorre-se a baterias para acumular parte da energia captada durante o dia, mas
este processo tem os seus limites e encarece o respectivo custo. Para os colectores solares,
49
50
51
52
53
Ver (Shell, 2004).
Ver (CM Oeiras, 2004).
Ver (BBC, 2004).
Consultar: (HINRICHS, 2001).
A radiação directa é a radiação que chega ao solo e que provém directamente do Sol (ver II.4.7).
30
a alternativa poderá ser o recurso a uma central de apoio, o que também encarece a central
(ver desvantagens da energia eólica);
✗
A necessidade de grandes espaços para a produção de energia tem sido um dos maiores
problemas para o desenvolvimento destas tecnologias. Aponta-se o caso de, para alcançar
uma potência de 1 MW, foi necessário a uma empresa em Nova Iorque, cobrir a área de
102 700 pés quadrados (≈9 959 m2) de telhados 54;
✗
A sua instalação em desertos ou em zonas semi-desérticas pode obrigar ao realojamento
das espécies animais autóctones, além de que as sombras provocadas pelos painéis podem
provocar impactos micro climáticos 55;
✗
O impacto visual também conta, tanto mais que os painéis e, sobretudo, os espelhos
reflectem a luz com alguma intensidade, o que pode ofuscar quem passe por perto (se for
num automóvel podemos provocar um acidente);
✗
Também há o perigo de a intensidade da luz gerada (principalmente das Centrais
Receptoras – ver 2.4.3) poder provocar danos na fauna avícola que passe pelo seu raio de
acção;
✗
Outros problemas estão associados com alguns dos materiais que compõem os SSFs que
podem ser tóxicos (contém elementos como o arsénio, cádmio e gálio), inflamáveis
(triclorosilano (SiHCl3); silano (SiH4) entre outros) ou serem metais pesados (chumbo,
níquel e cádmio), do que podem resultar problemas na sua montagem e/ou no seu
desmantelamento. É preciso planear adequadamente o destino a dar a estes materiais,
depois de desmantelados, já que são materiais considerados perigosos para o ambiente
como, por exemplo, as baterias de armazenamento de energia (que contém chumbo).
Os sistemas solares fotovoltaicos apresentam-se actualmente como a solução mais
económica para fornecer energia (embora não mais do que alguns kW) a populações e/ou
equipamentos em áreas remotas, enquanto que os colectores solares parecem ser mais úteis
54 Ver (Shell, 2004a).
55 Ver(NCPA, 2004).
31
em instalações que necessitem de água quente ou vapor, embora seja também exequível a
construção de centrais do género. Estas tecnologias lidam com uma fonte renovável e, em si,
sem custo. muito disponível em algumas regiões do planeta (por exemplo, em África), mas
algo limitada noutras (por exemplo, na Europa). Mas a necessidade de grandes espaços e de
radiação directa, associados a um custo inicial elevado, têm limitado as aplicações destas
tecnologias. Tal como a energia eólica, estas tecnologias também necessitam de centrais de
apoio ou de estarem ligadas em rede, mas possuem uma disponibilidade que se adequa mais
às necessidades humanas. No entanto, os SSFs podem ser integrados nos edifícios,
transformando as cidades em verdadeiras centrais energéticas. Ainda serão necessários alguns
desenvolvimentos para que se possa recorrer a estas tecnologias em grande escala.
2.2.4 – Biomassa
A energia de biomassa não é mais do que a utilização da matéria orgânica para produzir
energia. Isto implica a utilização de espécies vegetais terrestres ou aquáticas, selvagens ou de
agricultura tradicional, resíduos agrícolas e florestais; resíduos animais (sobretudo
excrementos) e mesmo resíduos sólidos urbanos (vulgo lixo) ou resíduos industriais.
A produção de biocombustíveis obriga a um plano cuidadoso de utilização dos terrenos
férteis, para que, além da agricultura, se possam desenvolver as necessárias plantações. Dada à
sua localização geográfica e qualidade dos solos
56
, Angola tem boas condições para
aproveitar esta alternativa.
Os biocombustíveis, em função da matérias-prima, e do seu tratamento, podem ser:
•
Sólidos – resultantes da queima directa, em incineradores, de madeira ou de qualquer
dos resíduos atrás mencionados para produzir energia eléctrica ou calor;
56 Com a devida exploração dos terrenos, é possível obter duas culturas no mesmo ano para certos produtos
agrícolas em Angola.
32
•
Líquidos – resultantes de processos físicos, químicos ou biológicos 57 sobre a madeira,
grãos energéticos (como o milho e trigo), cana-de-açúcar, algas microscópicas, plantas
oleaginosas e resíduos, que os transformam em combustíveis alcoólicos, gasolina
derivada biocrúa ou gasóleo (Diesel) derivado de óleos vegetais 58;
•
Gasosos – resultantes de processos físicos, químicos ou biológicos sobre a madeira,
grãos energéticos, resíduos e excrementos animais que os transformam em biogás ou
gás sintético.
Quanto às Vantagens da energia de biomassa, temos:
✔
A maior vantagem da utilização da biomassa, além de ser renovável, é a de os respectivos
combustíveis, tanto sólidos como líquidos e gasosos, serem utilizados da mesma forma que
os combustíveis convencionais, pelo que o seu uso não implica uma mudança radical na
tecnologia existente. No entanto, os motores e câmaras de combustão terão de ser
redesenhados para trabalharem com combustíveis de menor rendimento e, por vezes,
corrosivos;
✔
A produção de biocombustíveis e biogás irá permitir que haja disponibilidade de energia
em qualquer parte, a exemplo do que hoje se consegue com o petróleo e gás natural, e pode
ser uma alternativa para o sector automóvel, como o Brasil o vem comprovando 59. Os
biocombustíveis poderão utilizar a estrutura logística que já está montada para os derivados
do petróleo (com algumas alterações), poupando esforços na construção de uma nova
estrutura;
✔
As plantações para produção de biomassa reduzem as emissões de dióxido de carbono
(CO2) porque, enquanto crescem, o retiram do ambiente;
57 Estes processos podem ser um dos seguintes: Pirólise – decomposição térmica da matéria orgânica em
líquido ou gás sob altas temperaturas (500 a 900 ºC) numa atmosfera pobre em oxigénio; Digestão
Anaeróbica – decomposição da matéria orgânica por bactérias num ambiente sem oxigénio; Fermentação –
a matéria orgânica vegetal é fermentada de forma controlada para converter os seus açucares em alcoóis.
58 (HINRICHS, 2001).
59 Ver (Bioenergy, 2003).
33
✔
A Valorização Energética de resíduos (incineração com aproveitamento dos gases
produzidos para gerar energia) eliminará grande parte dos mesmos, evitando a sua
deposição em aterro;
✔
Ao serem levados à prática planos para a utilização da biomassa, sobretudo através de
plantações, está-se a promover o trabalho nas zonas rurais, evitando o afluxo destas
populações para as cidades, além de, eventualmente, se promover uma exploração mais
racional da flora regional;
✔
Com estas plantações poderá haver uma melhor preservação da natureza nas respectivas
zonas: protecção da qualidade da água; redução de inundações durante o período das
chuvas e manutenção dos fornecimentos de água durante as estações secas; prevenção de
erosão dos solos; a existência de árvores pode melhorar o micro clima local; as árvores
actuam como uma barreira ao vento e reduzem a erosão nas zonas adjacentes; redução de
riscos de incêndios florestais (devido à limpeza destas para a recolha do material orgânico);
reduções na utilização de fertilizantes e outros químicos agrícolas (as próprias árvores
fornecem matéria-prima para o seu crescimento); melhoria das propriedades dos solos;
protecção da vida selvagem e outros componentes da biodiversidade 60;
✔
O biogás é formado essencialmente por metano, que poderá ser utilizado na produção de
hidrogénio para as pilhas de combustível. O processo de extracção do hidrogénio a partir
do metano é mais simples do que a electrólise da água porque as ligações entre os átomos
nas moléculas de metano necessitam de menos energia para serem quebradas;
✔
À biomassa estão associadas menores emissões de Mercúrio, NOx e Óxidos de Enxofre
relativamente às centrais de base 61.
As Desvantagens/Problemas no uso de biocombustíveis são:
✗
A utilização de terrenos agrícolas para a produção de biocombustíveis significa menos
terreno para se produzir alimentos. É preciso planear com antecedência a exploração do
34
terreno para que as duas actividades – agrícola e produção de matéria-prima para
biocombustíveis – sejam executadas com a ponderação correcta, permitindo, acima de
tudo, a maior produção alimentar e energética para o país que optar por esta alternativa, a
partir do que se poderá pensar na exportação;
✗
No que diz respeito à incineração ou à co-incineração de resíduos, firmou-se em muitos a
ideia de que se trata de um processo perigoso para a saúde das comunidades locais, no
entanto, desde que devidamente monitorizado e com a manutenção adequada, este processo
é razoavelmente seguro, do ponto de vista tecnológico e ambiental. Se aquela ideia
negativa se formar na mente das pessoas aonde estas centrais podem ser construídas, então
a sua implementação poderá ser comprometida 62;
✗
Na produção de biogás, é necessária especial atenção ao material orgânico utilizado para
não comprometer a qualidade do gás (por exemplo a utilização de material orgânico de um
animal doente). Sem o devido cuidado, pode ser necessário interromper o processo e se
libertem os últimos metros cúbicos de gás produzido. É preciso algum cuidado para que
durante a libertação deste gás não haja fontes de ignição por perto, e é também conveniente
que este gás liberto não se dirija para nenhum centro habitacional devido ao metano (CH4)
que contém;
✗
As espécies vegetais plantadas devem ser escolhidas cuidadosamente de forma a que se
adaptem às condições locais e sejam de crescimento rápido (preferencialmente espécies
autóctones), sobre pena de não se obterem as culturas adequadas e não se conseguir o
equilíbrio entre produção e consumo, ou provocarem danos nos terrenos e biodiversidade
locais 63;
✗
São necessárias várias medidas para que as plantações sejam rendíveis, pelo que é preciso
planear: a preparação do terreno; a escolha e preparação das sementes; o espaçamento entre
as árvores; técnicas de plantação; controlo de ervas daninhas e pragas de insectos;
protecção contra incêndios e animais; condições para novo plantio 64;
62 Relativamente à questão da valorização energética, é de referir que ela poderá ser uma boa solução para
Angola porque o país ainda não trata a maior parte dos resíduos que gera. O seu envio para tratamento no
exterior teria um custo proibitivo.
35
✗
Por enquanto os biocombustíveis têm sido utilizados, regra geral, misturados com a
gasolina ou gasóleo (no máximo 23% 65) porque, no estado puro, sobretudo o etanol, os
mesmos podem ser corrosivos para os polímeros e partes metálicas dos motores preparados
para trabalhar com os combustíveis fósseis (são precisas alterações nos motores). A
autonomia de um automóvel com um biocombustível também é menor do que com o
combustível convencional 66;
✗
As aplicações de biomassa sólidas e gasosas recairão mais ao nível regional e no sector
eléctrico. E, e quanto ao sector automóvel? Será que existe terreno suficiente na Terra para
suprir as necessidades crescentes de combustível? A resposta, segundo um estudo da FAO
67
, é Sim e Não. O problema reside na forma como actualmente se plantam e consomem os
alimentos (nos países desenvolvidos planta-se mais do que se consome, pelo que se
desperdiça terreno fértil 68), e na circunstância de boa parte dos terrenos necessários para as
plantações se localizarem na África sub-sahariana, aonde existe forte instabilidade política.
A biomassa poderá ser uma boa opção para as regiões que a possam explorar (e para
África em particular), permitindo tanto a produção de energia, recorrendo a tecnologias muito
semelhantes às actuais, como a preservação das florestas e da biodiversidade, bem como a
criação de empregos nas regiões rurais, evitando a migração das populações para as cidades.
A adopção de tecnologias nesta área poderá ainda ser útil para a eliminação dos resíduos. Mas
a exploração da biomassa tem de ser cuidadosamente monitorizada pois, facilmente, se pode
incorrer em erros que levarão a uma destruição ainda mais rápida da floresta, ou seja, poderá
ser ténue a linha que separa a biomassa como recurso renovável de um recurso finito.
2.2.5 – Energia dos Oceanos (As Marés)
Muitas das tecnologias para gerar energia a partir dos oceanos estão ainda numa fase
experimental, mas poderão vir a ser importantes no futuro, com a vantagem de utilizarem uma
65 Valor utilizado no Brasil. Consultar: (CARDOSO, 2004).
67 Ver (FAO, 2004).
68 Isto faz-nos lembrar as célebres palavras de Mahatma Gandhi: “Este mundo tem os recursos necessários para
satisfazer as necessidades de todos, mas não a ganância de alguns”.
36
fonte limpa e renovável. Actualmente, embora haja algumas centrais em funcionamento com
tecnologias deste tipo (essencialmente estações experimentais), apenas a tecnologia para o
aproveitamento das marés possui (pelo menos) uma central com provas dadas na produção de
energia por um longo período de tempo. É nela que vamos focar a nossa atenção, sendo que as
outras tecnologias oceânicas (Correntes Marítimas, Ondas e Conversão de Energia Termal
Oceânica) serão abordadas no Anexo 1.
2.2.5.1 – Marés
Devido à rotação da Terra e às acções gravitacionais exercidas pela Lua e pelo Sol, a água
dos oceanos eleva-se ou abaixa-se relativamente às linhas costeiras, originando os fenómenos
de maré. Este contínuo subir e descer do nível do mar pode ser aproveitado para gerar energia
desde que exista um diferencial de pelo menos 5 metros entre a Maré Cheia e a Maré Vazia 69.
O aproveitamento deste efeito de maré carece de uma barragem, com uma Bacia de
Retenção ou Estuário, numa zona geográfica com condições favoráveis (numa baía ou
estuário natural de um rio). Essa barragem tem duas comportas, uma na entrada do estuário e
outra na entrada do mar, tal como mostra a Figura 5.
Figura 5 - Central de aproveitamento das marés.
Fonte: (engr.UTexas, 2004)
O seu princípio de funcionamento baseia-se no aproveitamento dos fluxos de água nos
dois sentidos, ou seja, durante a maré cheia abrem-se as comportas para que a água flua para o
estuário, passando pelas turbinas. Finda esta operação, é chegado o momento de se reter a
água no estuário (fechando as comportas) e esperar que a maré baixe o suficiente. Quando tal
69 Ver (ICLEI, 2004).
37
acontece, a água é liberta (abrem-se as comportas) para o mar, passando pelas turbinas e
produzindo energia 70.
Quanto às suas Vantagens, temos:
✔
A energia das marés é uma energia renovável e não produz emissões nem resíduos
significativos – a água, depois de utilizada, é devolvida ao oceano sem adições
contaminantes. No entanto, podem ser necessárias operações de dragagem no lado do
estuário, caso as marés arrastem muita areia 71;
✔
Os seus princípios de construção, exploração e equipamentos utilizados partilham muitas
sinergias com a energia hidroeléctrica (barragens, comportas e turbinas hídricas), o que
facilita a transferência de know-how entre as duas formas de geração de energia;
✔
Tal como nas barragens hidroeléctricas também aqui a água pode ser retida no estuário para
ser utilizada apenas nos períodos de maior consumo de energia. No entanto, isto tende a
perturbar o bom funcionamento da central uma vez esta deixa de gerar energia em
sincronia com as marés, ou seja, na sua potência máxima;
✔
A central La Rance, em França, começou a funcionar em Agosto de 1966
72
e tem
funcionado desde então, com uma fiabilidade de 90%, com uma eficiência de turbinas de
95%, e com baixos custos de manutenção 73;
✔
Devido à necessidade de uma entrada estreita para que se possa tirar um maior desempenho
da energia das marés, as barragens a construir são relativamente pequenas quando
comparadas com o espaço ocupado por outro tipo de centrais;
✔
A construção destas barragens permite a construção de estradas que encurtam os percursos
para as regiões situadas nos lados opostos da central 74.
70 Atenção que se for o sistema de turbinas simples ou de Vazamento (Ebb) não se vai gerar energia nesta
passagem de água pelas turbinas. Ver (engr.UTexas, 2004).
71 Este problema ocorre também com as barragens hidroeléctricas de albufeira, mas no muito longo prazo.
72 La Rance é a maior central do género, com uma potência máxima de 240 MW. Ver (EDF, 2004).
73 Ver (engr.UTexas, 2004).
74 Ver (EDF, 2004). Isto pode ser útil ao lazer/turismo da região.
38
As Desvantagens/Problemas desta tecnologia são as seguintes:
✗
Apesar de as marés em si conterem muita energia, actualmente, em termos económicos, o
seu aproveitamento só é possível em regiões em que a variação das marés seja muito alta 75.
Isto implica condições geográficas muito específicas (raras pelo mundo), sendo que a mais
importante é a entrada para a baía ou estuário ser muito estreita;
✗
As marés são definidas pela Lua (em 68%) e pelo Sol (em 32%) 76. Isto implica que a
instalação deverá estar dimensionada para as marés mais fortes (denominadas Marés
Vivas) que ocorrem durante a Lua cheia e a Lua nova 77, mas, dado que elas só ocorrem de
duas em duas semanas, a central não pode trabalhar na sua máxima potência durante a
maior parte do tempo;
✗
Embora as marés sejam altamente previsíveis (ocorre uma maré cheia em cada 12 horas e
24 minutos), trata-se de um tipo de tecnologia com um funcionamento também pouco
prático, porque vai gerar energia apenas enquanto a água passa para o estuário ou para o
mar estando “inactiva” durante o período em que as comportas estão fechadas
78
. Será
necessária um outro tipo de central de apoio (que não sofra também de problemas de
intermitência) para garantir uma distribuição de energia regular;
✗
Embora os custos de operação e manutenção sejam baixos, esta forma de energia é muito
dispendiosa, até ao momento, devido sobretudo aos respectivos custos de construção.
Estima-se que a maior central do género, que está a ser equacionada para o estuário do rio
Severn, entre Gales e Inglaterra, terá uma potência máxima de 8 640 MW 79, mas com um
custo de cerca de 15 000 M USD 80;
75 A maior variação de marés que se conhece ocorre na zona atlântica do Canadá, na Baía de Fundy, registando
um diferencial de 17 metros entre as marés vazia e cheia.
76 Ver (WorldEnergy, 2004).
77 Na Lua cheia e Lua nova a Lua, a Terra e o Sol estão alinhados segundo um ângulo raso (180º) e por isso a
força gravitacional é mais forte e originam-se marés mais fortes. Durante os quartos crescente e minguante a
Lua e o Sol formam um ângulo recto (90º) com a Terra e originam-se as marés mais fracas.
78 Numa central com turbinas que aproveitem a energia apenas num sentido a produção máxima ocorre de 12
em 12 horas (aproximadamente) durante a maré vazia, e passadas 6 horas desde a maré cheia a produção é
nula. Na central com turbinas reversíveis há geração de energia em cada maré (cheia ou vazia).
79 Ver (TidalElectric, 2004).
80 Ver (ICLEI, 2004).
39
✗
A escolha do tipo de turbinas é sensível, principalmente quando se pretende que elas
funcionem nos dois sentidos (e também para facilidades de manutenção). Em La Rance, os
operadores concluíram que a central era mais eficiente, em termos económicos, se as
turbinas operassem apenas num sentido 81;
✗
Em termos ambientais, um dos efeitos deste tipo de central é terem um impacto negativo
nos ecossistemas aquáticos e da linha costeira, devido a alteração dos períodos em que
ocorrem as marés 82;
✗
Sempre que a central estiver localizada na entrada de um rio, bloqueará o acesso naval a
este 83, o que pode ter graves consequências económicas;
✗
As retenções de água podem provocar a alteração do próprio regime de marés no local,
dependendo muito de região para região 84;
✗
Igualmente, os peixes que vivem nos oceanos e vão desovar nos rios, encontrarão aqui uma
barreira à sua passagem. No entanto, a situação não é tão grave como nas barragens
hidroeléctricas porque, aqui, os peixes passam pelas pás das turbinas, com uma taxa de
mortalidade esperada de 6% 85;
✗
A zona ficará afectada para certos fins recreativos, uma vez que as marés geradas pela
central terão uma corrente mais forte e mais perigosa para os possíveis banhistas.
Relativamente a energia das marés, embora a sua fonte seja altamente previsível, o seu
funcionamento é intermitente, pelo que se trata de mais uma alternativa que carece de estar
ligada em rede. Além disso, as condições necessárias para a sua exploração poderão ser algo
raras. A tecnologia tem investimentos iniciais significativos e poderá causar algumas
alterações importantes na região circundante, pelo que a sua construção deve ponderar bem a
questão económica e ambiental.
81
82
83
84
85
Ver (engr.UTexas, 2004).
Ver (TidalElectric, 2004).
40
2.2.6 – Energia Nuclear (Fissão ou Cisão)
Embora escasso, dos 3 isótopos
86
de urânio, o
235
U é o isótopo que interessa para a
produção de energia porque tem a propriedade de ser cindível, ou seja, quando ele absorve um
neutrão fica instável, instabilidade que se resolve através da sua transformação em um átomo
de crípton (Kr) e um de bário (Ba) (cisão do átomo de urânio em 2 átomos de elementos mais
leves), libertando dois neutrões. Estes neutrões são por sua vez são absorvidos por outros
átomos de
235
U, que irão sofrer a mesma transformação, dando continuidade ao processo. Ao
longo deste, liberta-se calor que pode ser utilizado para vaporizar um líquido. Este líquido
aquecido pode accionar uma turbina, ou transferir o seu calor a outro líquido, que, finalmente,
irá accionar a turbina, evitando que a contaminação radioactiva saía de dentro do reactor 87.
Podemos encontrar as seguintes Vantagens para a energia nuclear:
✔
Apesar de não ser uma energia renovável, as tecnologias com base no urânio têm uma
excelente relação entre consumo de combustível e energia produzida – uma central de 1000
MWe de potência (com um input de cerca de 70,32 x106 MWh/dia) consome apenas 35
toneladas de dióxido de urânio por ano, onde apenas 2 a 3 % é
235
U, ou seja, o consumo é
de 3 kg de 235U por dia 88;
✔
O facto de o processo ser auto-sustentável (assim que se bombardeia os primeiros átomos
com neutrões o processo continua espontaneamente) permite que as centrais nucleares
funcionem em contínuo e sem oscilações;
86 Estamos na presença de um isótopo quando um mesmo elemento químico pode ter um número diferente de
neutrões no seu núcleo. Por exemplo, o Hidrogénio pode ser 1H – é o mais comum e é designado apenas por
Hidrogénio; 2H – designado Deutério e 3H – designado Trítio.
88 Centrais a carvão ou fuel de igual potência consomem respectivamente 9 mil toneladas de carvão/dia e 14
mil barris de petróleo/dia.
41
✔
O urânio utilizado na central pode ser reciclado. Esta recuperação permite aumentar em
cerca 30% a energia disponível, a partir do combustível inicial que não tinha sido utilizada
e reduzir o custo de produção de energia e a quantidade de resíduos finais;
✔
A tendência é que se construam centrais mais seguras e mais pequenas (entre 150 e 600
MW), evitando o problema de ser estar a gerar mais energia do que a pedida pela rede,
especialmente no período nocturno, em que o consumo é mais baixo (ver Anexo 2);
✔
O enriquecimento a laser (ver as desvantagens) poderá reduzir o custo do processo de
enriquecimento do combustível;
✔
Em termos ambientais, as centrais nucleares são mais favoráveis do que as centrais de base
em, termos de emissões atmosféricas, mas, em contrapartida, produzem emissões
radioactivas que têm de ser controladas.
São as seguintes as Desvantagens/Problemas para a energia nuclear:
✗
Um dos maiores problemas da energia nuclear é a questão dos resíduos radioactivos e
tóxicos. Estes resíduos permanecem perigosos durante milhares de anos e devem, por isso,
ser armazenados em locais que não interajam com o resto da natureza, ou seja, locais aonde
não entrem em contacto com nenhum ser vivo, com lençóis freáticos ou que possam ser
deslocados por sismos. É difícil encontrar este locais e podem ser necessário promover
estudos caros só para determinar se um local é adequado para tal; além disso, é necessário
que se convença as autoridades locais a aceitar o dito local, já que ninguém gosta deste
tipo de resíduos nas suas terras 89;
✗
Para se gerar energia basta que 2 a 3% do urânio seja
natural do
235
U, mas, dado que a concentração
235
U é de apenas 0,7%, é preciso recorrer a um processo de enriquecimento que,
89 É exemplo do conhecido Síndroma NIMBY – Not In Mine BackYard – Não no meu quintal.
42
de momento é muito “energívoro”. E como um terço do combustível do reactor é
substituído de 3 em 3 anos ,os custos de exploração ainda são significativos;
✗
Os acidentes de Three Mile Island (E.U.A.) e Chernobyl (Ucrânia) vieram alertar para os
potenciais perigos de uma central mal construída. Desta forma, as exigências na construção
cresceram muito para tentar evitar qualquer falha, o que implicou que os custos da
construção centrais tivessem subido muito a fim de incorporar mais sistemas de segurança.
O custo da construção passou a ser equivalente a 70% dos custos da central durante toda a
sua vida útil;
✗
O caso de Chernobyl foi muito grave porque houve libertação de radiação para o exterior.
Essa radiação, além de ser mortal para quem se situe nas imediações da central, pode
provocar também alterações genéticas e uma maior incidência de cancros nas espécies
(incluindo a humana), além de contaminar os solos, tornando-os e a qualquer cultura neles
produzida potencialmente perigosos;
✗
Daí ser imperativo que o pessoal que opera a central seja altamente qualificado, que haja
planos para a evacuação das populações em caso de acidente e que os reactores sempre
trabalhem em boas condições para evitar acidentes (o que significa dizer que, por vezes, se
tenha de produzir mais energia do que o mercado procura);
✗
A poluição térmica
90
das águas de refrigeração é maior que a produzida pelas centrais de
combustível fóssil;
✗
Há o perigo (embora remoto) que a perda do líquido de refrigeração do reactor possa causar
a fusão do núcleo do reactor originando uma situação semelhante a de Chernobyl;
✗
As centrais nucleares são projectadas para durar entre 35 e 40 anos, mas, no final do seu
período de vida útil, têm de ser desactivadas. O problema é que, actualmente, o custo de
90 Quando a água é despejada num meio receptor com uma temperatura demasiado elevada.
43
desactivação ronda os 400 M USD e uma forma de a central obter esse financiamento é a
de ir aumentando o preço da energia vendida. Isto torna difícil que uma central seja
desactivada antes de cumprir o seu período de vida previsto;
✗
Mas o maior problema com a energia nuclear talvez seja o de do seu processo se possa
passar para a produção de Plutónio (Pu), base para as armas nucleares. Se, por vezes, a
energia nuclear, apesar de todos os outros riscos, é considerada como uma possível
alternativa ao petróleo para a produção de energia eléctrica, dificilmente o será para os
países menos desenvolvidos que vierem a ser considerados “perigosos” pelos actuais
detentores da tecnologia.
A energia nuclear pode ser, no entanto, uma solução para resolver grandes problemas
energéticos quando não existem outras alternativas. É um tipo de energia que trabalha em
contínuo, embora não isenta de problemas, visto que as actuais centrais muito potentes podem
ter dificuldades em escoar tanta energia nos períodos de baixo consumo (o processo não
possui uma grande margem de manobra). A nova geração de centrais deverá ser mais pequena
e mais flexível, resolvendo este problema. Mas sobram muitos problemas por resolver nesta
tecnologia e ainda que as probabilidades de determinados acidentes graves acontecerem sejam
relativamente baixas, não quer dizer que não possam acontecer, e se acontecerem têm um
impacto muito grande
91
. Além disso, esta tecnologia é cara tanto na construção como na
exploração e no desmantelamento.
2.2.7 – Balanço entre Fontes de Energia para Angola
Como verificamos, todas as alternativas energéticas causam, de momento, algumas
perturbações ao meio ambiente, sendo que umas podem provocar mais danos do que outras.
Por exemplo, a energia hidroeléctrica, devido ao forte impacto que causa nos ecossistemas
91 Podemos fazer um paralelo com o Concorde, em que bastou um acidente para que o até então avião “mais
seguro em operação” saísse de circulação. Numa central nuclear o efeito seria muito mais grave.
44
locais, não é considerada, pelos ambientalistas, como uma energia limpa
92
. Torna-se
necessário, sempre que possível, adoptar medidas que visem minimizar estes impactos 93.
Para o caso de Angola, a construção de novas centrais hidroeléctricas, no curto prazo,
faria com que a produção de energia ficasse muito acima do que o país necessitaria, o que nos
poderia levar ao desperdício de energia (além dos danos ambientais que o país teria de
suportar). Embora haja a possibilidade de exportar esta energia, não nos devemos esquecer
que Angola teria de realizar um grande investimento em linhas de transporte, pelo que se
põem as seguintes questões:
1. Não deveria angola concentrar-se primeiro nas suas próprias necessidades energéticas?
2. Terão essas barragens capacidade suficiente para fornecer energia a um custo aceitável no
caso de um crescimento mais acelerado do país?
Relativamente à energia eólica, embora não tenhamos conhecimento de nenhum estudo
relativo aos padrões de vento, com vista a produção de energia em Angola, chamamos a
atenção para a geografia muito particular do país (ver 3.1.1) em que a presença de um planalto
central (com altitudes de até 2000 m) origina uma zona montanhosa, que costuma ser uma das
condições necessárias para que se gerem ventos adequados a exploração desta tecnologia. Só
um estudo poderá determinar se os parques no alto-mar poderão ser uma solução para Angola,
dadas a sua potencial influência na navegação e a possibilidade de existência de outras
alternativas menos problemáticas para o local. Ainda mais do que na energia hidroeléctrica, os
custos de construção serão agravados pela necessidade de se terem de importar quase todos
(senão todos) os materiais, dado que Angola (ainda) não os produz.
No que respeita à energia solar, tendo em conta o clima de Angola, caracterizado por
uma incidência solar alta, e, consequentemente, uma região adequada à exploração desta fonte
energética, não só é de pensar numa exploração mais intensiva destas alternativas como não é
mesmo de ignorar uma indústria de painéis solares ou de colectores solares. Importa
determinar é se é possível alcançar a escala de produção e a qualidade suficientes para
competir com os actuais produtores. Hipótese a considerar seria a duma uma parceria com um
(ou vários) dos actuais países produtores.
92 Por exemplo, o caso da Venezuela em: (Tierramerica, 2004).
93 Por exemplo, em alguns casos, a construção de canais em cascata, paralelamente às barragens, permite que
os peixes subam por eles para alcançar as suas áreas de desova.
45
Para a biomassa, Angola tem condições climatéricas semelhantes a algumas regiões do
Brasil (país que tem realizado muitos estudos e projectos nesta área) e pode, por isso, pensar
igualmente no desenvolvimento desta alternativa, com a vantagem de poder estabelecer
acordos com este país, com que partilha a língua portuguesa. No entanto, é preciso ter cuidado
nas escolha das espécies vegetais porque não é garantido que as espécies utilizadas no Brasil
sejam as mais adequadas para Angola. A principal forma de desenvolvimento dos
biocombustíveis é através de plantações de espécies vegetais, mas muitos terrenos com
vertente agrícola de Angola estão, porém, minados, e pela experiência que se tem de outros
países como o Vietname ou o Cambodja, mesmo depois de campanhas de desminagem, é
normal que algumas minas deflagrem ao longo dos anos, quando os agricultores estão a
trabalhar a área, com risco de deficiência física, senão de vida.
Relativamente à energia das marés, no que respeita a Angola, há, logo que possível, que
desenvolver estudos para determinar se existem locais propícios para esta alternativa. É de
notar, no entanto, que estes estudos poderão ser muito dispendiosos 94.
Finalmente, quanto à energia nuclear, caso Angola tenha um dia que optar por esta fonte
de energia, terá a vantagem de deter minérios de urânio (ver 3.1.3), mas terá, no entanto, de
promover a formação de técnicos neste campo, além de ter de suportar os grandes custos
associados a esta alternativa. Aproveitamos para chamar a atenção de que, numa central não
há o risco de uma explosão semelhante à de uma bomba nuclear porque, como vimos, a
quantidade de 235U é de apenas 2 a 3%, enquanto que nas bombas é de cerca de 95% 95.
94 Os estudos realizados para a possível central de Severn demorarão 13 anos e estão orçados em 100 M USD.
46
2.3 – As Alternativas Energéticas para a África
2.3.1 – Questões Políticas e Económicas
O subdesenvolvimento de África poderá propiciar que, no continente, se beneficie de um
Sector Eléctrico menos agressivo para o ambiente, caso se tomem medidas neste sentido.
Ao contrário da Europa, América do Norte e de alguns países asiáticos e sul-americanos,
os países africanos desenvolveram-se pouco ao nível do sector energético e não criaram, pelo
menos até a data, as enormes dependências pelo petróleo. Só 10% da população africana têm
acesso à energia eléctrica 96, o que quer dizer que existem poucas centrais em funcionamento
e,consequentemente, um menor número para substituir.
Durante este século, enquanto o resto do mundo estará a debater-se com a questão da
substituição das suas fontes de energia, África estará a debater-se, esperamos, com a
construção do seu sector energético.
Mas é importante que os africanos percebam ser preciso olhar para todas as fontes de
energia, preferencialmente as renováveis, que criam poucos ou nenhuns impactos no
ambiente. Por enquanto, a maior fonte de energia da África sub-sahariana continua a ser a
lenha, o que, aparentemente, tem contribuído para a destruição lenta das florestas e para o
avanço da desertificação no continente. Para um país como Angola, poderá ser difícil de
aceitar que o petróleo poderá já ter os seus dias contados, quando se é o segundo país maior
produtor no continente, e se está ainda numa fase em que novas jazidas são descobertas. Basta
ver que, de 1995 a 1999, Angola foi o único produtor que aumentou as suas reservas em mais
de 600% 97.
Como referiram Stephen Karekezi, et al 98, podemos ter uma janela de 10 a 20 anos
para influenciar o padrão de desenvolvimento e de utilização da energia. Isto irá depender
em grande parte da capacidade dos dirigentes africanos para perceber que o assunto é sério, e
que, se nenhuma medida for tomada, África poderá estar a dar um passo atrás ao optar por um
96 Ver (WorldBank, 2004).
97 Diário de Notícias, 5 de Julho de 2004, pp 25.
98 Ver (WorldBank, 2004a).
47
desenvolvimento excessivamente baseado no petróleo para, não muito depois, ter de o
substituir.
Parte do problema prende-se com o facto de as novas tecnologias de energia serem
demasiado caras e não suficientemente eficientes para os países africanos as poderem adoptar.
Mas será que, sem a adesão de África, haverá suficiente desenvolvimento nalgumas destas
tecnologias a fim de que os seus custos baixem substancialmente no futuro? Pensemos no
exemplo da energia solar – África é um dos melhores mercados para esta tecnologia, mas,
caso os países africanos não demonstrem interesse na mesma, será que restará mercado
suficiente para que as companhias do sector possam desenvolver os seus produtos
beneficiando de economias de escala? E não seria maior o próprio desenvolvimento se
tecnologias como os painéis solares tivessem como principal mercado as regiões onde
poderão atingir um maior potencial 99?
É claro que estas alternativas energéticas são caras para os países africanos, quando
se pensa no Curto Prazo, e apenas, em comprar a tecnologia. Mas é preciso que se pense
também no Médio/Longo Prazo e, sobretudo, no estabelecimento de parcerias com os países
que desenvolvem estas tecnologias. Importa negociar formas de os países africanos
produzirem componentes (o que beneficiar ia todos, já que as empresas detentoras das
tecnologias poderiam produzir com um custo de mão-de-obra mais baixo, enquanto que os
países africanos teriam um maior número de empregos disponíveis para a sua população
activa e beneficiariam de as receitas dos impostos pelo desenvolvimento da actividade no seu
território), mas também para que, no futuro, possam ter a oportunidade de desenvolver a
própria tecnologia (transferência de know-how), caso tenham desenvolvido as competências
necessárias.
Obviamente que isto não será possível em todos os países, mas poderá sê-lo naqueles que
apresentem aos seus potenciais parceiros uma melhor organização política, económica, social,
e uma maior capacidade técnica e de execução. Angola, caso demonstre capacidade de
organização nos próximos anos, estará em boas condições para ser um dos países escolhidos
para estas parcerias, dado o seu grande potencial económico 100.
99 Como vimos, na Europa os SSFs são utilizados, sobretudo, para equipamentos isolados, mas em África eles,
provavelmente, desempenharão um papel mais activo na rede eléctrica, pelo que terão de ser mais fiáveis.
100 Na África Austral, a África do Sul é, de momento, o país com maior capacidade para conseguir estas
importantes parcerias.
48
É claro que serão precisos grandes investimentos para que se possa pensar num futuro
próspero para África: a energia está associada ao desenvolvimento e a gestão correcta da
energia está associada ao desenvolvimento sustentável. Citando o Banco Mundial:
“Nenhum país no mundo foi sucedido em alcançar uma situação de subsistência
económica sem acesso aos serviços que a energia moderna fornece. A história do
desenvolvimento identifica-a como um dos pré-requisitos para facilitar o desenvolvimento
social e acelerar o crescimento. Não há nenhuma evidência do contrário. Mas há, no
entanto, volumosas evidências de como a falta de acesso [à energia] restringe o
desenvolvimento social e o crescimento” 101.
Embora não ideologicamente neutras, interessa ver de perto as propostas do Banco
Mundial sobre este tema, na medida que têm contornos técnicos de inegável valor esta
dissertação. São indicadas seis relações [problemáticas] entre o sector energético e o
desenvolvimento económico e social 102 em África:
1. Estabilidade macroeconómica é incompatível com um sector energético vulnerável e que
funcione mal 103;
2. Energia para lutar contra a pobreza e melhorar a equidade e crescimento;
3. [Energia como] um veículo para mobilizar investimento privado e auxiliar o
desenvolvimento do sector privado;
4. Desenvolvimento de mercados e integração regional;
5. [Relação entre] energia e ambiente 104;
6. [Necessidade de] boa “governança”.
103 Nos países em desenvolvimento estima-se que os subsídios anuais do sector energético ascendam aos
100.000 M USD, o que equivale a 2/3 dos investimentos necessários para o sector.
104 Segundo o Banco Mundial, a grande ameaça para a natureza em África, por enquanto, provém da
agricultura, mas a ameaça por parte da produção de energia é cada vez mais evidente.
49
Para resolver estes problemas o Banco Mundial propõe seis prioridades estratégicas
aonde ele poderá contribuir com os países:
1. Acesso [às fontes modernas de energia];
2. [Melhor uso dos] combustíveis tradicionais;
3. [Promover] parcerias Público/Privadas;
4. [Melhor] serviço público;
5. [Promover a liberalização dos] mercados;
6. [Promover o desenvolvimento de uma] infra-estrutura regional.
Embora concordemos com muitos dos aspectos referidos pelo Banco Mundial, é
necessário que sejam os países a definirem as estratégias a adoptar num sector tão crítico
como este, sob pena de estes não se identificarem com estas “soluções”. Estes modelos não
podem ser impostos e “exportados” de um país para outro, partindo do princípio que por
terem funcionado no primeiro também funcionará no segundo. Um melhor sector energético,
em África, não deve ser visto apenas como uma oportunidade de libertar os indivíduos da
necessidade recolher combustíveis, para dispor de mais tempo para desenvolver actividades
que, na realidade, geram poucos rendimentos, mas, acima de tudo, como um meio de alcançar
um desenvolvimento sustentável e de modernização do continente.
Em ordem ao desenvolvimento, mais cedo ou mais tarde, terá que se investir em África no
Sector Energético, e, quanto mais tarde, maior será o fosso a recuperar. É que poderá ser
extremamente imprudente esperar que se desenvolvam algumas tecnologias, como as pilhas
de combustível (ver Anexo 1), e pensar que estas poderão resolver o problema energético do
continente do dia para a noite (tanto mais que esta tecnologia precisará que outras fontes de
energia produzam o hidrogénio, sem falar que ainda poderão decorrer algumas décadas até
que um mercado com base no hidrogénio seja significativo). África não só estaria a contar que
os outros lhe forneçam energia, como também estaria a perder uma oportunidade gigantesca
de se tornar num fornecedor.
50
2.3.2 – As Alternativas para África
A construção do sector eléctrico em Angola deverá ser pensada para se adaptar também às
características demográficas da população, ou seja, terá de ser um sector capaz de fornecer
energia a uma população ainda com maior peso rural e muito dispersa, conjugada com as
poucas cidades (também elas dispersas), onde se concentra a (pouca) indústria do país 105.
Isto implica que ou se constroem grandes centrais, com longas linhas de transporte,
ou se constroem algumas grandes centrais para responder às cidades e pequenas
centrais (térmicas ou renováveis) para as zonas rurais.
A primeira solução implica menos centrais (e, provavelmente, um menor investimento em
centrais), mas implica:
•
maiores custos com a Rede de Transporte, que terá de ser de Alta ou Muito Alta
Tensão (AT ou MAT) 106;
•
mais tempo de espera para se ligarem todas as zonas;
•
maior risco de falha de energia por avaria de uma central.
A segunda solução implica um maior número de centrais (e, provavelmente, um maior
investimento em centrais), mas tem as vantagens seguintes:
•
pode ser construída em função da importância estratégica da região;
•
caso necessite de uma rede local, esta poderá ser, em alguns casos, de Média
Tensão (MT) 107;
•
como sistema integrado, terá um maior número de centrais na rede.
105 A construção do sector eléctrico será influenciada pelos movimentos populacionais que venham a ocorrer
nos próximos anos. Se é de admitir que parte da população volte para as suas zonas de origem, também
haverá população que preferirá ficar nas zonas em que se encontra actualmente, especialmente nas cidades.
106 As linhas MAT transportam a energia entre os 130 e os 420 kV, e as linhas AT a 60 kV.
107 A linha MT opera entre os 15 e os 22 kV. Poderá ser necessária uma linha AT ou MAT apenas para fazer a
ligação à Rede Nacional, o que implicará uma menor necessidade de linhas deste género.
51
Em geral, são referidas como as duas grandes alternativas para África a energia solar,
(lembrar que, mesmo durante o inverno, 95% da luz solar acima de 6,5 kWh/m2 incide sobre o
continente
108
) e a exploração mais eficiente da biomassa. Segue-se um breve resumo de
alguns estudos e artigos sobre estas alternativas:
•
Daniel Kammen 109 destaca a redução, nos últimos 20 anos, no preço da energia produzida
pelos sistemas solares fotovoltaicos para um custo de 0,25 a 0,35 USD/kWh. Nos países
em desenvolvimento instalar 10 a 80 Wp
110
representativo de cerca de 1,00 USD/kWh
111
custa cerca de 10 USD/Wp, com um custo
, o que é ideal para as áreas mais remotas. O
custo da instalação destes sistemas fotovoltaicos varia entre os 8 USD/W em partes da
China para até os 37 USD/W na Gâmbia.
Kammen destaca a experiência do Quénia onde, em 1993 se estimava que já se dispor de 1
MW por esta via e que tinham sido vendidos entre 20.000 a 40 000 sistemas, no período de
1987 e 1993. De notar as reclamações dos proprietários dos sistemas com o não
funcionamento do sistema durante o período das chuvas, embora sem haver queixas
significativas sobre o custo inicial do sistema.
•
Robert van der Plas
112
destaca também o caso queniano, sendo que, em 1994, existiam já
mais utilizadores com painéis solares instalados (cerca de 20 mil) do que utilizadores
conectados ao programa oficial de electrificação rural (cerca de 17 mil). O autor refere que
o recurso aos painéis faz sentido porque, nos primeiros anos, os proprietários rurais
consomem pouca energia – entre 30 a 60 kWh por mês
113
. Após os dois primeiros anos é
normal que os utilizadores adquiram mais electrodomésticos – caso a rede o permita, mas,
no caso dos painéis solares, isto implica instalar mais módulos. No entanto, ficam por
resolver as questões de cozinha através da electricidade e de aquecimento [e, já agora, o de
refrigeração] que são mais “energívoros”. Porém, existe sempre o problema da falta de
108 Tal como dissemos, este valor é apenas referente ao inverno africano, mas é superior ao valor médio diário para regiões
do Sul de Portugal (umas da regiões com melhor incidência solar na Europa), que podem alcançar os 17 MJ/m2 , ou seja,
4,72 kWh/m2. Ver (EnergiasRenováveis, 2003) e (Esi, 2004).
109 Ver (cru.uea, 2004).
110 Wp (Watt pico) é a medida do output ideal de um sistema fotovoltaico, ou seja, é a potência máxima
produzida pelo painel.
111 O preço para as centrais térmicas é apenas de 3 a 4 cêntimosUSD/kWh.
112 Ver (WorldBank, 2004b).
113 É o consumo de cerca de 3 a 6 lâmpadas, um rádio e/ou televisão.
52
energia nos dias de chuva ou de os utilizadores ligarem muitos equipamentos em
simultâneo e danificarem as baterias.
O autor compara os custos anuais para um consumo de 40 kWh/mês de [1] um gerador de
750 W (amortizado em 5 anos) e os custos do combustível e de manutenção
114
; [2] um
utilizador ligado à rede 115, com as respectivas tarifas; [3] um sistema solar fotovoltaico de
50 W com um período de vida de 20 anos e com a necessidade de substituir a bateria todos
os anos – os valores obtidos foram respectivamente, em USD de 195, 51 e 61.
•
Youba Sokona 116 refere que uma política para desenvolver as energias alternativas (solar e
eólica) iria ajudar tanto a melhorar as condições de vida das populações situadas nas zonas
áridas como a aumentar a autonomia energética destas zonas, permitindo uma luta mais
eficaz contra a desertificação. Refere ainda que os sistemas fotovoltaicos podem ser o meio
para fornecer energia em baixa tensão nas áreas rurais.
Sobre a biomassa, o destaque recai nas potenciais vantagens que resultariam da utilização
desta, especialmente no combate à desertificação, na melhoria das condições de vida das
populações locais e na redução da poluição.
O autor refere ainda que África podia seguir o exemplo da Ásia (Índia e China,
especificamente) na construção de um sector eléctrico descentralizado nas regiões rurais.
•
Mawuli Tse 117, faz uma análise sobre a evolução do mercado dos SSFs neste no Ghana. É
analisado o potencial do Ghana para produzir sistemas solares localmente, mas a
conclusão que, em termos de custos directos, para já, tal produção não seria vantajosa,
dado que as partes dos sistemas que poderiam ser produzidas localmente, com um menor
custo, são também as de menor valor do sistema. São ainda referidas algumas propostas
para formas de financiamento dos utilizadores finais, de forma que estes possam adquirir
os sistemas solares fotovoltaicos.
114 Utilizando como preço do combustível o preço na bomba de gasolina.
115 Com maior capacidade e com um período de amortização de 30 anos.
116 Ver (Enda, 2004).
117 Ver (Home.att, 2004).
53
•
A EIA (Energy Information Administration)
118
procura fazer um reconhecimento geral da
situação energética do continente africano no contexto mundial, e faz referência a situação
ambiental e o potencial da energia renovável em África. Neste último ponto, começa por
referir a grande dependência do continente na biomassa, e nos efeitos negativos que essa
dependência está a causar tanto na natureza como na própria saúde das populações.
Relativamente aos SSFs, novamente é referido o caso queniano, bem como projectos na
Namibia, África do Sul, Zimbabwe e Zâmbia. Faz ainda uma breve referência aos
potenciais hídricos dos grandes rios africanos como o Congo (ou Zaire), Nilo e Zambeze.
•
Angola pode inspirar-se no estudo (compilado por Richard Sherman 119) para o seu próprio
programa de utilização de energias renováveis. Este estudo faz uma análise do sector das
energias renováveis na África do Sul no que toca às políticas e objectivos traçados; propõe
considerações chave para a sua implementação e os efeitos no ambiente a nível global e
local; analisa as fontes naturais existentes. A questão da integração na rede ou a utilização
de tecnologias não conectadas nas zonas rurais é igualmente analisada; dá um maior
destaque aos SSFs – mercado, integração, objectivos, formas de financiamento, aplicações
e o estabelecimento de redes híbridas.
São ainda abordados: a promoção do desenvolvimento rural; a construção de edifícios que
façam o aproveitamento passivo da luz; o estabelecimento de um programa nacional para
o aquecimento de água; o desenvolvimento de programa nacional para a educação, treino e
marketing das energias renováveis; e a indicação sobre estudos de exequibilidade de
projectos no domínio das energias renováveis.
Mas em nenhum destes documentos se levou ainda em conta o que uma tecnologia como
a chaminé solar poderá vir a significar. A chaminé solar utiliza a energia solar, mas, ao
contrário dos sistemas solares fotovoltaicos e outras centrais solares termais, não é dependente
da radiação directa e pode ser construída desde pequenas centrais com potência de alguns kW
até uma grande central com vários MW (ver 2.4.5).
118 Ver (EIA, 2004).
119 Ver (Sessa, 2004).
54
2.4 – A Chaminé Solar ou Torre Solar
2.4.1 – O que é a Chaminé Solar (Torre Solar)
A Chaminé Solar é uma central solar térmica que combina um Colector de Ar Solar
(estufa de vidro aberta na periferia) com um tubo vertical (Chaminé) e Turbinas Eólicas. O
colector serve para induzir um fluxo convectivo de ar
120
que acciona as turbinas, situadas na
base da chaminé (turbinas de eixo vertical) ou na zona de união entre o colector e a chaminé
(turbinas de eixo horizontal)121.
Funciona da seguinte forma: o ar contido por baixo de um telhado circular de vidro, e
aberto na periferia, é aquecido pela radiação solar. O telhado de vidro e o solo por baixo deste
formam um colector de ar. No meio do telhado está uma torre vertical oca (chaminé) com
grandes entradas de ar na base. A união entre o telhado e a torre é hermética. Como o ar
quente [criado dentro do colector] é menos denso do que o ar frio, o ar quente irá subir na pela
torre [criando um efeito de sucção]. Esse efeito de sucção irá puxar mais ar quente do colector
e, para ocupar o lugar deste, o ar frio do perímetro exterior do colector irá entrar no colector
[para substituir o ar quente que foi sugado]
122
. A Figura 6 ilustra o funcionamento de uma
chaminé solar.
Ao contrário de outras tecnologias solares, a chaminé solar pode funcionar tanto com
radiação directa como com radiação difusa, o que significa dizer que uma central deste género
pode trabalhar tanto em dias de sol radioso também em dias de céu nublado [se bem que com
um rendimento ligeiramente inferior] 123.
120 Em outras palavras, para gerar uma corrente de ar que se move do colector para a chaminé.
121 Ver (SBP, 2004). SBP – Schlaich Bergermann und Partner.
122 Adaptado de “Design of Commercial Solar Tower Systems – Utilization of Solar Induced Convective Flows
for Power Generation” - Este e outros documentos foram disponibilizados pelo Doutor Gerhard Weinrebe, da
SBP, via correio electrónico, e estão disponíveis no Anexo 4. Parte da informação foi recentemente
actualizada, e está disponível em: (SBP, 2004).
123 (SCHLAICH, 1995).
55
Figura 6 - Princípio de funcionamento da chaminé solar
Interessante é o facto de a chaminé solar, além de não ter o seu funcionamento limitado ao
período de luz solar, não ter também que recorrer a baterias para armazenar energia. Em vez
disto, a chaminé solar pode funcionar 24 em cada 24 horas recorrendo a tubos negros, cheios
de água, dispostos sobre o solo do colector, que absorvem o calor durante o dia para o
libertarem durante a noite 124.
Tal como as outras tecnologias solares, a localização da chaminé solar é mais adequada às
zonas desérticas, devido à menor utilidade dos terrenos, mas pode também ser construída em
zonas desocupadas (desde que não se ponha o problema da utilidade da terra) onde exista uma
grande incidência solar anual, ou antes, uma radiação global anual elevada.
A radiação global é a energia solar que incide sobre uma área (plana) de 1 m², ou seja, é
medida em W/m². No caso, estamos a fazer referência à radiação global para um ano, pelo
que a unidade de medida incorpora duas unidades de tempo – Wh/m².ano. A radiação global
é influenciada por factores como a latitude e a nebulosidade da região em causa. A radiação
global anual dá-nos o valor de energia acumulado ao longo do ano desta região.
É de salientar que, para se construir uma chaminé solar, além da radiação global anual, é
também fundamental conhecer os seguintes factores regionais:
124 Esta ideia foi proposta por H. Kreetz, da SBP, em 1997. (SCHLAICH, 1995).
56
•
A actividade sísmica – deve ser a menor possível e de fraca intensidade, dado o
tipo de central em causa, devido à altura da chaminé (ver 2.4.4.1), que, por si, só já
terá uma forte oscilação natural provocada pelo vento 125;
•
O padrão de chuvas – dado que nestes dias a produção de energia poderá ser muito
baixa, em função da baixa incidência de raios infravermelhos. Muitos dias de chuva
significarão uma menor produção de energia anual 126;
•
O padrão das tempestades – dado que, além do problema já referido no padrão de
chuvas, há ainda questões como o efeito das tempestades sobre o solo em que
assenta a central, e a intensidade dos ventos que se geram, que terão influência no
desenho da chaminé. É por isso importante saber se, em determinado local, as
tempestades são apenas ocasionais, ou se apresentam um padrão contínuo;
•
As chuvas de granizo – além dos problemas já citados para as chuvas e
tempestades, é essencial saber a dimensão das pedras de granizo, para que se possa
escolher adequadamente o tipo de vidro ou polímero para o telhado do colector ou,
em último caso, para eliminar definitivamente o local.
As dimensões de uma central deste género, para uma determinada potência, variam em
função da relação que se definir entre o diâmetro do colector e a altura da chaminé; uma
chaminé mais alta implica um colector menor e vice-versa. Serão os factores económicos,
nomeadamente, o custo dos materiais e o seu transporte, que irão definir quando será melhor
construir uma central “mais alta” ou uma central “mais larga”.
Tecnicamente, a chaminé solar apresenta similitudes com as centrais hidroeléctricas: o
colector e os tubos negros são equivalentes à albufeira das barragens, e a chaminé ao tubo de
pressão daquelas centrais (ver 2.4.4.2). Ambas as centrais operam com turbinas que
125 Por exemplo, sem a ponte que une as duas torres das Petronas Towers (que medem 452 m) a oscilação
natural no topo das torres atingiria uma amplitude de 1 m.
126 Este problema poderá ser particularmente importante nas regiões em que após longos meses sem chover, as
chuvas apresentam um padrão contínuo e torrencial, como é o caso das monções no subcontinente indiano.
57
funcionam por diferença de pressão, e ambas conseguem baixos custos de produção de
energia devido aos seus longos períodos de vida útil e aos relativamente baixos custos de
exploração. A área ocupada pelo colector (ver 2.4.4.1) e pela albufeira são comparáveis em
tamanho para o mesmo “output” eléctrico, mas o colector pode ser construído em desertos e
pode, em caso extremo, ser posteriormente desmontado sem grandes dificuldades, ao
contrário do processo de remoção de uma barragem hidroeléctrica. Daí que a chaminé solar
possa também ser chamada de “Central Hidroeléctrica do Deserto”.
A chaminé solar tem a vantagem de trabalhar com ar seco e ser operada sem os problemas
de cavitação 127 causadas pela água nas turbinas. No entanto, a chaminé solar converte apenas
em electricidade uma pequena fracção do calor criado pela radiação solar em electricidade,
pelo que tem, deste ponto de vista, um “nível de eficiência baixo”. A chaminé solar
compensa esta desvantagem com o facto de a sua construção ser robusta, mas relativamente
barata (no sentido de não incorporar materiais considerados High-Tech), além de beneficiar de
baixos custos de manutenção.
2.4.2 – A História de uma Ideia
Como já referimos, a chaminé solar é a combinação de três elementos essenciais: um
colector de ar solar, uma chaminé e turbinas de vento. Em separado, estes elementos já
existem há muito tempo: bem vistas as coisas, o colector de ar solar não é mais do que uma
estufa; a chaminé é utilizada há largos anos nos edifícios e indústria; as turbinas de vento
foram amplamente utilizadas como moinhos de vento desde o período medieval. A chaminé
solar, do ponto de vista dos componentes, portanto, não cria nada de novo, apenas inova na
forma como combina os três elementos.
127 A cavitação é um fenómeno que acontece quando uma hélice roda a alta velocidade dentro de um líquido.
Cria-se uma bolha de ar em volta da hélice que a isola do líquido, o que faz com que a energia do líquido não
seja transmitida para a hélice e não seja gerado trabalho.
58
A primeira descrição desta combinação de elementos, para gerar energia eléctrica,
remonta a 1931, de Hanns Günther
128
, tendo a sua realização experimental sido da
responsabilidade do Prof. Doutor Engº Jörg Schlaich, em 1982, em Manzaranes, Espanha, a
150 km a sul de Madrid (ver 2.4.5.1).
Curiosamente, em Espanha, inspirado por esta central experimental, um autor que se
identifica apenas por E. Lorenzo publicou online um documento
autor propunha que se construísse uma nova maquina solar
130
129
. No artigo, de 1903, o
constituída por uma chaminé
com duas peculiaridades na base:
1. Um colector solar para aquecer o ar, provocando uma corrente ascensional pela
chaminé. Este colector seria uma caixa metálica cónica com pequenos furos,
pintada de negro para que o Sol a aquecesse nos meses e horas mais quentes. Isto
provocaria a entrada do ar exterior para a caixa, sendo que a sua saída pela chaminé
provocaria uma corrente de ar, que dependeria da altura da chaminé (quanto mais
alta, melhor) e da temperatura exterior (quanto maior, melhor);
2. Uma turbina eólica destinada a produzir trabalho mecânico devido à corrente
ascensional. O autor dizia que esta turbina – «moinho de vento» – rodaria sob a
acção da corrente de ar, independentemente do local em que estivesse colocada no
interior do tubo”.
O artigo contém mais pormenores sobre a máquina proposta, mas o essencial está dito,
pelo que podemos verificar quão próxima da actual chaminé solar estava a ideia de Cabanyes
(embora diferindo no colector e, como veremos mais tarde, o conceito da temperatura exterior
não estar totalmente correcto). E. Lorenzo menciona o facto de Cabanyes não ser citado nos
documentos publicados sobre a central de Manzanares, pelo que sugere que os autores da
mesma não tivessem tido conhecimento da ideia, o que não será de estranhar, dado que, em
128 Ver (SCHLAICH, 2003) no Anexo 4.
129 Com base num trabalho da Universidad Politécnica de Madrid, que recuperou um artigo intitulado “Proyecto
de motor solar”, publicado na revista La Energía Eléctrica, datado de 25 de Agosto de 1903, do coronel da
artilharia espanhola Isidoro Cabanyes. Ver (Fotovoltaica, 2004).
130 Cabanyes inicia o artigo referindo como eram pouco úteis as máquinas solares até então construídas.
59
sua opinião, as revistas científicas espanholas [pelo menos as daquela época] não terão sido
muito lidas na Alemanha.
Provavelmente, a ideia de Cabanyes nunca saiu do papel, nunca terá sido testada e acabou
por ser esquecida. Por seu turno, o livro The Solar Chimney -Electricity from the Sun
131
também não traz qualquer referência ao autor Hanns Günther, indiciando que, na altura,
provavelmente a sua ideia ainda não tinha sido “encontrada”. Não deixa de ser curioso notar
como, de tempos em tempos, as ideias se repetem. Quem sabe quantas ideias (ainda assim
demasiado avançadas para o seu tempo, como as de Leonardo da Vinci) não terão sido já
formuladas no passado, e esquecidas ao longo do tempo, para serem redescobertas anos ou
séculos depois?
2.4.3 – O que a Chaminé Solar Não É
Embora originalmente a tecnologia que vimos tratando tivesse sido denominada por Solar
Chimney (Chaminé Solar), é cada vez mais comum encontrar documentos que a referem
como Solar Tower (Torre Solar). A própria SBP passou mais recentemente a utilizar também
a designação “Solar Tower”. Na bibliografia mais relevante sobre o assunto (disponível
sobretudo em revistas internacionais de energia) podemos verificar por ora a convivência das
duas designações 132, por exemplo:
•
HAAF, W. (1984). "Solar towers, Part II: Preliminary Test Results from the Manzanares
Pilot Plant.".
•
WEINREBE, G. (2000). “Solar Chimney Simulation”.
A designação “Torre Solar” talvez seja mais apelativa 133, mas devemos chamar a atenção
para o facto de esta designação parecer mais sujeita a originar confusões. O problema é que
131 O único livro publicado até ao momento, relativo a esta tecnologia. (SCHLAICH, 1995).
132 Sublinhados nossos.
133 O que porventura estimulou esta mudança de designação.
60
existem mais dois tipos de estruturas que utilizam a designação “Solar Tower”, além de existir
um instituto com a mesma designação, e ainda outro tipo de central térmica solar (a central
receptora) com que pode ser confundida:
1. Como exemplo do primeiro tipo de estruturas temos as duas torres existentes no Monte
Wilson, E.U.A., com 45,6 m e 18,2 m respectivamente, que suportam equipamentos para o
estudo do Sol;
2. Outro tipo de estruturas são as que estão a ser utilizadas para medir a radiação Cherenkov,
denominadas Solar Tower Atmospheric Cherenkov Effect Experiment (STACEE) 134;
3. Há ainda o instituto Weizmann Institute solar power tower 135, relacionado com as centrais
receptoras;
4. E, por fim, pode haver uma confusão com as chamadas Centrais Receptoras. Uma central
receptora é um dos tipos de centrais baseadas em colectores concentradores (ver 2.2.3), em
que a luz solar é concentrada por um disco parabólico, ou por uma série de lentes e
espelhos, reflectindo-se a radiação captada sobre um único ponto, situado no alto de uma
torre (Figura 7), resultando num raio de grande intensidade calorífica e luminosa. Este raio
vai aquecer (porventura vaporizar) um fluido que pode transferir a sua energia a outro, para
accionar uma turbina e gerar energia eléctrica (pode-se construir a central de forma que
haja apenas um fluido que acciona directamente a turbina)
136
. A existência de uma torre
nesta central pode originar uma confusão na nomenclatura, que, neste caso, é inconveniente
por se tratar de duas tecnologias da área solar, mas muito diferentes entre si 137.
Eis porque, para evitar confusões, utilizaremos sempre ao longo desta dissertação a
designação chaminé solar ou CS. Mas é também de notar que a designação chaminé solar é
igualmente utilizada no caso de chaminés de estufas convencionais, onde o seu objectivo é o
de proporcionar uma melhor circulação de ar pelo interior da estufa.
134 Ver (Wikipedia, 2004).
135 Ver (Weizmann, 2004).
136 Existem vários projectos utilizando diferentes fluidos. A primeira experiência com este tipo de tecnologia,
denominada Solar One, foi realizada nos E.U.A. entre 1982 e 1989. Melhorias realizadas no projecto
conduziram ao projecto Solar Two, com uma torre de 80 metros, e capaz de gerar 10 MW. A Solar Two
operou até Julho de 1999. Ver (Osti, 2004) e (Osti, 2004a).
137 Por exemplo, para um projecto de uma central receptora em Espanha, os autores Fernández et al. intitularam
o documento como “PS10: A 10 MW Solar Tower Power Plant for Southern Spain”. Ver (Heliotech, 2004).
61
Figura 7 - A torre da central receptora
Fonte: (Boeing, 2005)
2.4.4 – Descrição Técnica da Chaminé Solar
Como já dissemos, a CS não é mais do que a combinação de três elementos principais:
Colector de ar (estufa), Chaminé e Turbinas. A energia produzida por uma central do género
depende das condições meteorológicas locais e das dimensões com que os três elementos
estão ligados.
Analisaremos em seguida cada elemento em separado, observaremos também as equações
matemáticas que regem o funcionamento de todo o sistema 138:
2.4.4.1 – O Colector de ar
Ao deixar passar a radiação solar para o seu interior e ao reter as radiações de ondas
longas reflectidas pelo solo, o colector funciona como uma estufa e aquece o ar no seu
interior. A radiação solar aquece o solo, que está por baixo do colector, donde o calor é
transferido para o fluxo de ar que, vindo do exterior, atravessa o colector.
138 A informação disponibilizada neste sub-capítulo baseia-se em: (SCHLAICH, 1995); (SCHLAICH, 2000); e
(SCHLAICH, 2003). Os dois últimos documentos estão disponíveis no Anexo 4.
62
O colector de ar é formado por um telhado plano de vidro ou de filme de plástico
transparente 139, montado alguns metros acima de um terreno plano. É muito importante que o
telhado do colector seja de material transparente, por forma a que até 90% da radiação solar
passe por ele (no caso do vidro, toda a gama de radiação com comprimentos de onda entre 400
e 2.800 nm, ou seja, a radiação visível e parte dos infravermelhos)
140
, reflectindo ou
absorvendo os restantes 10%. A radiação que atravessou o telhado vai ser absorvida e/ou
reflectida pelos objectos aí existentes (no caso: o solo, os tubos negros, e, eventualmente,
vegetais). Essa radiação é reemitida para o ar (e portanto, em direcção ao vidro), sob a forma
de infravermelhos, mas com comprimentos de onda superiores ao que o vidro deixa passar de
dentro para fora 141. Assim sendo, esta radiação fica retida no interior do colector sob a forma
de calor (é o denominado efeito de estufa).
A altura mínima a que o telhado deve estar do solo depende da potência da central,
podendo ser inferior a 1 metro, no caso de se tratar de uma central muito pequena (alguns
kW), ou de entre 2 a 6 metros, para centrais maiores. A fim de que se possa circular no seu
interior, é prático que a altura mínima seja de pelo menos 2 metros (ver 2.4.5). A altura do
telhado aumenta conforme nos aproximamos do centro do colector, podendo ser superior a 20
metros, junto à chaminé, para permitir que o ar passe de um movimento horizontal para um
movimento vertical com a menor perda por fricção.
Quando se utiliza um telhado de vidro, é vantajoso utilizar um vidro duplo na área mais
próxima da chaminé, não só para criar uma temperatura mais elevada (ou seja, para reduzir
ainda mais a densidade do ar, gerando maior ascensão) como, também, para compensar o
facto de a massa de ar, por baixo desta zona, ser maior. Na verdade, se todo o colector
estivesse coberto por um telhado de vidro duplo, o desempenho da central seria melhor, mas
isto implicaria uma central mais cara, como ilustra a Figura 8.
139 Sobre a utilização de filmes de plástico no colector, ver 2.4.5.1 o protótipo de Manzanares.
140 A radiação solar tem a seguinte composição aproximada: 1a 5% de ultra-violetas (UV) com comprimentos
de onda entre os 290 e 380 nm; 41 a 45% de luz visível (LV) com comprimentos de onda entre os 380 e 780
nm; 52 a 60% de infravermelhos próximos (IV) com comprimentos de onda entre os 780 e 2 500 nm. Com
comprimentos de onda entre os 2 500 e 3 000 nm estão os infravermelhos longos que são emitidas pelos
corpos já aquecidos pela radiação solar.
141 Ver (Usp, 2004).
63
Figura 8 - Previsões da Produção de energia da chaminé solar.
Ao ser construído em zonas desérticas, o colector está sujeito à deposição de areia e
poeiras, trazidas pelo vento, que, teoricamente, reduziriam o seu desempenho, mas, pelo que
foi observado em Manzanares, esta redução não é notória e, mesmo raras as chuvas, nos
desertos poderão, eventualmente, ser suficientes para limpar o telhado
142
. Se, em vez de se
construir a central numa região arenosa, escolhermos uma região rochosa, este problema vem
praticamente eliminado.
Não é só o telhado de vidro que nos ajuda a produzir energia, importa observar que o
próprio solo do interior do colector funciona como um meio natural de armazenamento de
energia. A generalidade dos solos absorve energia durante os períodos em que são expostos à
radiação solar, e libertam-na, sob a forma de calor, durante os períodos sem luz solar. Quanto
mais escuro for o solo, maior é esse armazenamento de energia, daí que cobrir o solo do
colector com materiais como argila escura ou loesse irá permitir a produção de energia
durante a noite.
Mas, para que se manter uma produção regular de energia ao longo das 24 horas, recorrese a tubos negros (ou bolsas negras bem esticadas) cheios de água, colocados lado a lado no
solo do colector. Estes tubos são cheios apenas uma vez, sendo depois hermeticamente
fechados para evitar a evaporação (o que significa que não será necessária mais água no
futuro). Durante o dia, o calor gerado no colector aquece a água, e, durante a noite, quando o
142 No entanto, talvez seja conveniente estudar como fazer a limpeza de um telhado destas dimensões
(especialmente se for construída alguma chaminé solar no deserto do Atacama, no Chile, – a região com a
menor precipitação do planeta) porque pode haver anos sem nenhuma chuva.
64
ar no interior do colector arrefece, o calor retido pela água nos tubos é liberto sob a forma de
ar quente, dando continuidade à produção de energia, como ilustra a Figura 9.
Figura 9 - Princípio de armazenamento de energia pelos tubos negros durante o dia
O volume da água nos tubos, dependendo da potência que se pretende gerar, é escolhido
por forma a criar o equivalente a uma camada de água com uma profundidade entre 5 a 20 cm.
Como, mesmo com baixas velocidades de convecção natural da água nos tubos, a
transferência de calor entre os tubos e a água é muito maior que a transferência entre a
superfície do solo e as camadas de solo abaixo, e dado que a capacidade calorífica da água (de
4,2 kJ/kg) é muito maior que a do solo (0,75 a 0,85 kJ/kg), resulta que a água no interior dos
tubos armazena uma maior porção de energia, que liberta sob a forma de calor durante a noite,
quando o ar no interior do colector arrefece
143
. Este processo permite a produção de energia
durante 24 horas por dia, utilizando apenas energia solar pura.
Na Figura 10 está representada a diferença de energia armazenada pelo solo e pelos tubos
negros cheios de água.
Não é exigível que toda a área do solo do colector seja coberta por tubos negros, pois, em
função da energia que se pretenda gerar durante a noite, poderão só ser necessários cobrir
cerca de 25% da dita área, preferencialmente junto à chaminé (onde se absorve maior radiação
pelo sistema de vidro duplo e, também, porque desta forma se minimiza a perda do calor pela
circulação do ar dentro do colector). Resta, portanto, em tais casos, uma vasta área que pode
143 Em 2.4.5.3, quando estudarmos a central de Mildura, veremos quais são as previsões de energia produzida
por esta via.
65
ser utilizada, tal como numa estufa normal, para plantar vegetais. Naturalmente que isto vai
depender da qualidade do solo e das temperaturas geradas no interior do colector 144.
Figura 10- Comparação entre o armazenamento de energia do solo e dos tubos negros.
Na verdade, a CS pode funcionar sem os tubos negros (originalmente foi concebida sem
estes), mas isto significa que a produção de energia durante a noite fica limitada ao calor que o
solo armazenar (que, como já vimos, é manifestamente inferior).
Na Tabela 2 estão referidas as dimensões originais e as novas dimensões de forma que se
possam incluir os tubos negros, bem como a capacidade de produção de energia em termos
anuais, em ambos os casos, sem levar em conta a capacidade de armazenamento dos tubos
negros. Estão também referidas as disponibilidades da central para as duas situações.
É de notar ainda que, enquanto que nas centrais de 5, de 30 e de 100 MW o aumento da
área do colector (devido à introdução dos tubos negros) varia entre os 12 e os 30%, na central
de 200 MW o aumento foi de 75%.Este aumento deve-se à relação que atrás referimos (ver
2.4.1) entre a altura e a largura da central, porque, actualmente, considera-se a mesma altura
de chaminé (1.000 m) tanto para a central de 100 como a de 200 MW, enquanto, que
144 Em algumas regiões desérticas o solo poderá ser demasiado pobre em nutrientes para que se possa plantar
alguma espécie agrícola, ou pode dar-se o caso de as temperaturas no interior do colector serem tão elevadas
que seja difícil às espécies sobreviverem. Nestes casos, porém, existem algumas plantas do deserto com valor
medicinal ou para a indústria de perfumes que talvez possam ser cultivadas. Existe também a hipótese de se
cultivarem espécies para o combate à desertificação.
66
inicialmente, à central de 100 MW era associada uma chaminé de 950 m e à de 200 MW uma
chaminé de 1.500 m 145.
Central
5 MW
30 MW
100 MW
200 MW
Diâmetro original (m)
1110
2200
3600
4000
Produção de energia (GWh/ano)
13,9
87,4
305,2
600
Disponibilidade (%) 146
31,7
33,3
34,8
34,2
1250
2850
4300
7000
14
88
320
680
32,7
33,5
36,5
38,8
Diâmetro com os tubos negros
Produção de energia (GWh/ano)
147
Disponibilidade (%)
Tabela 2 – Dados da Produção de Energia da Chaminé Solar.
A área do colector depende dos níveis de radiação solar do local, da potência desejada
para a instalação, e, consequentemente, da relação que se estabeleça entre a área do colector e
a altura da chaminé, mas, em qualquer dos casos, tratar-se-á de uma estrutura de grande
dimensão. Na Tabela 3 constam as dimensões da CS para uma pequena central, de 5 MW,
para uma central média, de 30 MW, e para uma central grande, de 200 MW, que beneficiem
de 2 300 kWh/(m2.ano) de radiação global anual.
Na última linha da Tabela 3 notamos que, quanto maior for a área do colector, menor é a
área necessária por cada MW produzido.
Embora a CS ocupe uma área grande, cabe lembrar que a mesma pode ser construída em
pleno deserto, ou seja, em terrenos que muito dificilmente teriam outra utilidade. E, em
Angola, ainda que alguma, ou algumas, CSs possam ser construídas em área não desértica
(principalmente as pequenas centrais), a baixa densidade populacional (9,6 habitantes/km2)
deixa muito espaço para a sua construção.
145 (SCHLAICH, 1995).
146 Para a central de 5 MW, a disponibilidade deveria ser de 32,7% enquanto que para a central de 200 MW o
facto de a sua disponibilidade ser inferior à da central de 100 MW pode dever-se ao facto de, ao longo de
todo o livro (The Solar Chimney), raramente encontrarmos contas para a central de 200 MW. Admitimos que
os 600 GWh/ano possam ser um valor estimado e não calculado.
147 É de crer que estes valores não levam em conta a maior produção de energia que os tubos negros ajudam a
obter. Quando comparados com os valores da Figura 8 notamos que estes valores até algo conservadores.
67
Central
5 MW
30 MW
100 MW
550
750
1 000
Diâmetro do colector (m)
1 250
2 850
4 300
Área do colector (km2)
1,23
6,38
38,48
245 437
212 647
192 423
Altura da chaminé (m)
Área do colector/ Potência (m²/MW)
Tabela 3 – Dimensões das Chaminés Solares e a Relação Área /Potência.
As áreas ocupadas pelas CSs podem ser equiparadas às áreas ocupadas por aeroportos:
Central de 200 MW
Washington Dulles International Airport 148
(38,48 km²) ------------------------------------Central de 30 MW
(40,47 km²)
Gatwick Airport
(6,38 km²) ---------------------------------------- (6,7 km²)
Leeds Bradford Airport 149
Central de 5 MW
(1,23 km²) ----------------------------------------- (1,58 km²)
2.4.4.2 – A Chaminé (ou O Tubo da Torre)
A chaminé é o próprio mecanismo térmico da central. Trata-se de é um tubo de pressão
com baixa fricção (como o tubo de pressão de uma central hidroeléctrica
150
) devido à sua
relação favorável entre superfície e volume. A corrente ascendente do ar aquecido no colector
é aproximadamente proporcional ao aumento da temperatura (∆T) no colector e à altura da
chaminé (ver 2.4.4.4).
Numa CS de grandes dimensões, o colector pode aumentar a
temperatura do ar entre 30 a 35 K. A velocidade da corrente ascendente na chaminé é de cerca
de 15 m/s (54 km/h) em produção eléctrica nominal, uma vez que a maior parte da energia é
utilizada pelas turbinas, não podendo ser utilizada para acelerar ainda mais o ar. Eis por que é
possível entrarmos numa CS em funcionamento, por exemplo, para realizarmos operações de
manutenção, sem o perigo de termos de suportar correntes de ar a alta velocidade.
148 O Washington Dulles International Airport, nos E.U.A., é o maior do mundo. Ver (Metwashairports, 2004).
149 O Aeroporto de Gatwick é o segundo maior do Reino Unido. O Leeds Bradford é outro dos 8 principais
aeroportos do Reino Unido. Ver (Cfit, 2004).
150 É o canal situado na parte inferior da barragem que conduz a água até a turbina quando a comporta inferior é
aberta, permitindo a geração de energia. Em Inglês, este canal designa-se por Penstock.
68
A eficiência da chaminé (ou seja, a conversão do calor em energia cinética) é
praticamente independente do aumento da temperatura do ar no colector, uma vez que a
eficiência é determinada pela temperatura exterior ao colector T0 (quanto mais baixa, melhor)
e pela altura da chaminé (quanto mais alta melhor, ver 2.4.4.4). A CS pode assim utilizar
qualquer aumento da temperatura (ainda que baixo) para gerar energia, daí a CS poder
funcionar em dias nublados, durante a noite ou nos dias mais frios de inverno.
Para uma CS de 100 MW (com as dimensões referidas na Tabela 3, e com uma radiação
global anual de 2 300 kWh/m².ano), as eficiências do colector e das turbinas são de 52,62%
e 80,10%, respectivamente, enquanto que a eficiência da chaminé é apenas de 3,10%. Daí
resulta que a eficiência total da CS de apenas 1,31%, sendo, como já vimos dizendo, uma
central com um nível de eficiência baixo.
Só 2 a 3% da energia solar é aproveitada pela chaminé, sendo que os restantes 97% são
perdidos sob a forma de energia gravitacional (energia potencial) devido à imensa massa de ar
que tem de ser elevada para se produzir energia. O ar que saí da chaminé tem uma temperatura
superior à temperatura ambiente àquela altitude, o que constitui uma perda térmica de energia;
e o ar que flui para o interior do colector, expande-se quando é aquecido, com um pequeno
aumento na pressão, de que resulta que a maior parte do input solar seja perdido na simples
expansão do ar antes de chegar à turbina e, portanto, sem ser aproveitado por esta 151.
A eficiência da chaminé é (muito) baixa quando comparada com a do o colector e a das
turbinas, daí a importância da sua altura na respectiva curva de eficiência, já que, quanto mais
alta for a chaminé, maior é a sua eficiência. Uma eventual melhoria na chaminé poderá
aumentar muito a eficiência da CS, por exemplo, se essa eficiência fosse de 30,0% a
eficiência da CS seria de 12,6%.
Também em termos de custos de construção é mais eficiente construir uma grande
chaminé do que uma série de pequenas chaminés com potência global equivalente.
2.4.4.3 – As Turbinas
Ao disporem-se as turbinas entre o colector e a chaminé, ou na base da chaminé, é
possível transferir a energia mecânica em energia eléctrica por um gerador ligado à turbina. A
151 Ver (GlobalWarmingSolutions, 2004).
69
localização ideal das turbinas é na base da chaminé (e, portanto, com o eixo vertical), sendo
que se pode tratar de uma única turbina, que ocupe todo o diâmetro, ou um conjunto de
turbinas menores, dispostas neste espaço
152
. As turbinas podem também ser colocadas na
ligação entre o colector e a chaminé (neste caso de eixo horizontal), num padrão circular, tal
como se usa em torres de arrefecimento 153.
As turbinas numa CS não funcionam por diferença de velocidade, como as turbinas de
energia eólica, mas sim por diferença de pressão, dado que se trata de turbinas
enclausuradas turbo-geradoras, similares às turbinas de uma central hidroeléctrica, em que a
pressão estática é convertida em energia rotativa.
A grande vantagem das turbinas de diferença de pressão é que, ao contrário das turbinas
eólicas convencionais, funcionam de forma eficiente para um grande leque de velocidades do
vento. Quando a velocidade do vento aumenta, a velocidade rotacional da turbina também
pode ser aumentada, ajustando o ângulo de inclinação das pás.
Na Figura 11 podemos observar que, nas turbinas utilizadas numa central como a CS, a
velocidade do fluxo de ar é constante tanto em (1) como em (2) enquanto que, nas turbinas
eólicas convencionais, a velocidade reduz-se com a passagem do fluxo de ar pela turbina, ou
seja, para a mesma área de varrimento da hélice (A) temos:
Turbinas Enclausuradas
Turbinas Eólicas
v 1 = v2
v 1 > v2
p 1 > p2
p 1 = p2
com:
vi = velocidade no ponto i;
pi = pressão no ponto i.
152 Com uma única turbina todo o diâmetro da chaminé é utilizado na produção de energia, enquanto que, com
as turbinas menores parte da chaminé estará bloqueada pela estrutura onde elas assentam. No entanto, em
caso de avaria, tratando-se apenas de uma turbina, parará toda a produção de energia, enquanto que uma
central com mais turbinas poderá prescindir momentaneamente de algumas.
153 É preferível recorrer as turbinas de eixo vertical porque sofrem menos vibrações nestas condições de
operação. No longo prazo, as vibrações provocam deformações nas turbinas e encurtam o seu período de
vida. Este é um dos principais problemas com que se tem debatido também a tecnologia da energia eólica.
70
Figura 11 - Representação de turbinas enclausuradas e de turbinas livres
A equação da potência real para cada turbina é, respectivamente;
(Turbinas Enclausuradas):
P = ηturb-ger . A . v1 . ( p1 – p2)
(Turbinas Eólicas):
P = ηturb-ger . (16/27). (½) . ρ . A . v13
Em que:
ηturb-ger = eficiência da turbina e do gerador (incluindo eficiência aerodinâmica,
mecânica e eléctrica);
ρ = massa volúmica do fluido.
Utilizando estas equações, para rotores com 30 m de diâmetro e com ηturb-ger = 0,75; v1 =
15 m/s; A = 707 m2; ∆p = 800 Pa e ρ = 1,2 kg/m³, obtemos:
Potência gerada pelas turbinas enclausuradas (chaminé solar) ≈ 6363 kW
Potência gerada pelas turbinas eólicas ≈ 636 kW
Ou seja, o output específico (energia por área de varrimento do rotor) das turbinas
enclausuradas da CS é praticamente superior em uma ordem de magnitude ao das turbinas
eólicas convencionais. O output obtido é proporcional ao fluxo (volume por unidade de
tempo) e ao diferencial de pressão na turbina. Para se produzir o máximo de energia, o
sistema de controlo da turbina deve, portanto, maximizar o output atrás referido sob todas as
condições de operação. Tal consegue-se fazendo com que o sistema de controlo ajuste a
71
turbina, regulando o ângulo de inclinação das pás da turbina durante o funcionamento, de
acordo com as alterações que ocorrem na velocidade e dimensão do fluxo de ar.
Se o lado plano das pás está perpendicular ao fluxo de ar, a turbina não roda. Se as pás
estão paralelas ao fluxo de ar, e deixam que este passe por elas sem sofrer nenhuma
perturbação, então não há nenhuma perda de pressão causada pela turbina e,
consequentemente, também não há geração de energia eléctrica. Entre estes dois extremos
existe um ponto óptimo para a posição das pás: o output é maximizado se a perda de pressão
causada pela turbina for de cerca de 80% do total do diferencial de pressão disponível. Este
ponto óptimo depende das características da própria central como, por exemplo, das perdas de
pressão por fricção.
Se prestarmos atenção às partes que formam a CS notamos, por outro lado, que as
turbinas e os geradores são as únicas partes móveis de toda a central. Quanto menos partes
móveis tem um equipamento menores são as probabilidades de avaria. Aliás, é de realçar que
as turbinas da CS operam em condições mais favoráveis do que as suas congéneres eólicas ou
hidroeléctricas, porque trabalham num ambiente fechado, com correntes de ar de, no máximo,
15 m/s, e com menores variações no fluido (velocidade, pressão, temperatura), ao passo que
as eólicas estão sujeitas aos ventos fortes, chuvas, Sol, etc., e as hidroeléctricas funcionam
com a água, um meio mais agressivo que o ar.
Deste ponto de vista, portanto, a CS é uma central mais confiável, quando comparada com
outros tipos de centrais. Em suma, a CS é uma central simples e robusta, que necessita de
pouca manutenção.
2.4.4.4 – As Equações que regem a Chaminé Solar
A descrição das equações que definem o output final de uma CS depende das condições
meteorológicas do local e das características da própria central, como a altura e o diâmetro da
chaminé, e o diâmetro do colector. Além disso, existem outros factores como o
armazenamento e a transferência de calor entre os tubos negros, o tipo de solo e o ar do
colector, as perdas por fricção no colector e na chaminé, o desempenho das turbinas e o seu
controlo em operação, que afinal tornam única cada CS, sendo que todas essas interacções
72
podem ser descritas por modelos avançados de termodinâmica e de dinâmica de fluidos
apoiados em computador.
As equações que se seguem são fundamentais na interpretação do processo 154.
Primeiramente, é importante calcular o output eléctrico (potência) gerado por uma CS,
definido em função do seu input solar e da sua eficiência:
O output eléctrico (P) da chaminé solar pode ser calculado a partir do input solar (Qsolar)
multiplicado pelas eficiências do colector (ηcol), da chaminé (ηcham) e das turbinas (ηturb). A
multiplicação destas 3 eficiências resulta na eficiência da central (ηcentral):
P = Qsolar · ηcol · ηcham · ηturb = Qsolar · ηcentral
(1)
O input solar no sistema pode ser visto como o produto da radiação global horizontal (Gh)
e a área do colector (Acol) 155:
Qsolar = Gh ·Acol
(2)
Relativamente ao colector, além dos factores que influem na sua eficiência, é igualmente
importante apurar a velocidade do fluxo de ar gerado, com o intuito de avaliar a sua influência
na eficiência da central (que se tornará clara depois de analisarmos as equações da chaminé).
A eficiência do colector pode ser expressa pelo rácio:
ηcol =
Q
(3)
Gh · Acol
em que Q é o output de calor (ar aquecido) e que pode ser expresso pelo produto da massa
do fluxo de ar (m) pelo calor específico do ar (cp) e pela diferença de temperatura entre a do
ar que entra e a do ar que sai do colector (ΔT):
Q = m · cp · ΔT
(4)
A massa de ar vem representada por:
m = ρcol · vc · Ac
(5)
154 Adaptada da descrição de Wolfgang Schiel, da SBP. (SCHLAICH, 1995).
155 Tratando-se de um colector circular, a área vem igual a Acol = (π . D2)/4, em que D é o diâmetro do colector.
73
em que:
ρcol : densidade específica do ar à temperatura (T0+ΔT) à saída do colector 156.
vcol (= vc): velocidade do fluxo de ar à saída do colector ou à entrada da chaminé.
Ac: área de corte de secção da chaminé.
Substituindo (4) e (5) em (3), a eficiência do colector vem:
ρcol · vc · Ac · cp · ΔT
ηcol =
(6)
Gh · Acol
O output de calor também pode ser expresso por:
Q = α· Acol · Gh – β · ΔT · Acol
(7)
em que:
α: coeficiente de absorção efectiva do colector.
β: correcção da perda (medidos em W/m².K) permitida para perdas de emissão e
convecção.
Substituindo (7) na expressão (3) temos:
ηcol = α –
β · ΔT
(8)
Gh
Das equações (6) e (8) podemos retirar a velocidade do ar à saída do colector:
vc =
α · Acol · Gh – β · ΔT · Acol
ρcol · Ac · cp · ΔT
(9)
É importante notar, que a altura do colector também tem influência na potência da central,
porque, com um telhado mais alto existe uma maior massa de ar dentro do colector que tem de
ser aquecida; a área da periferia do colector é maior, e por isso, maiores são as hipóteses de
perda de calor para o exterior; durante a noite, o calor armazenado pelo solo também tem um
volume muito maior para se dispersar, etc., contribuindo para uma redução de potência (ver
2.4.6.1).
156 T0 é a temperatura do ar no exterior do colector, ou seja, a temperatura do ar na periferia da central.
74
Para a chaminé, é importante esclarecer como a pressão se irá relacionar com a
velocidade do fluxo de ar e a potência da central; os factores que influem na sua eficiência; e a
sua similitude com as centrais hidroeléctricas.
Na chaminé, o fluxo de ar aquecido no colector é convertido em energia cinética (corrente
de convecção) e em energia potencial (perda de pressão na turbina). A diferença da densidade
do ar, criada pelo aumento da temperatura no colector, funciona como força impulsionadora
da continuidade do processo. A coluna de ar mais leve na chaminé está em contacto com o ar
no interior do colector e com o ar no topo da chaminé, adquirindo elevação. Uma diferença de
pressão Δptot é criada entre a base da chaminé e o exterior:
Δptot = g · ∫0Hch (ρa – ρcham) · dH
(10)
em que:
g: a aceleração da gravidade.
Hch : altura da chaminé 157.
ρa: densidade do ar no exterior.
ρcham: densidade do ar na chaminé.
dH: diferencial da altura da chaminé.
A diferença de pressão Δptot pode ser subdividida nas componentes de pressão estática
(Δps) e dinâmica (Δpd); ignorando as perdas por fricção, temos:
Δptot = Δps + Δpd
(11)
A diferença da pressão estática ocorre na turbina, enquanto que a dinâmica se refere à
energia cinética do fluxo de ar.
Caso não houvesse turbina (Δps= 0, ou seja não haveria variação da pressão estática), e o
ar passasse pela chaminé na máxima velocidade (vcham,max), a energia existente no fluxo (Ptot)
seria:
Ptot = Δptot · vcham,max · Acol
(12)
A eficiência da chaminé pode então ser estabelecida como:
ηcham =
Ptot
(13)
Q
157 Assim sendo, Δptot aumenta com a altura da chaminé.
75
A subdivisão da diferença de pressão nas componentes estática e dinâmica depende da
energia tomada pela turbina. Sem a turbina, a velocidade máxima do fluxo de ar (vcham,max) é
alcançada e toda a diferença de pressão é utilizada para acelerar o ar e convertê-la em energia
cinética:
Ptot = (1/2) · m · v2cham,max
(14)
Com a premissa simplificativa de que os perfis da temperatura ocorrem da mesma forma
no interior da chaminé como no exterior (ou seja, a diferença mantém-se constante), a
velocidade alcançada pela corrente de convecção sem obstáculos pode ser expressa como:
vcham,max =
√
2 · g · Hch ·
ΔT
T0
(15)
Conjugando as equações (13), (4), (14) e (15), a eficiência da chaminé vem expressa por:
ηcham =
g · Hch
(16)
cp · T0
Somos assim conduzidos a uma importante conclusão acerca das características principais
da CS: a eficiência da chaminé é fundamentalmente dependente da altura da mesma – a
velocidade do fluxo e o aumento da temperatura no colector não influem nessa
eficiência.
Assim sendo, com recurso às equações (4), (5), (13) e (16), a energia contida no fluxo
pode ser expressa como:
g · Hch
Ptot = ηcham · Q =
cp · T0
· ρcol · vc · Ac · cp · ΔT
(17)
Substituindo na equação (12), temos:
Δptot = ρcol · g · Hch ·
ΔT
T0
(18)
Encontramos agora a razão para termos chamado à CS “a central hidroeléctrica do
deserto” (ver 2.4.1), comparando esta equação com a equação relativa a uma central
hidroeléctrica, em que a diferença de pressão é dada por:
76
Δtot = ρágua · g · H
(19)
Finalmente, quanto à(s) turbina(s), iremos apurar como a velocidade do fluxo, o seu
volume e a diferença de pressão, que ocorre dentro da central, vão influir na sua potência
final. A última equação tornará evidente quais os factores efectivamente relevantes para o
funcionamento de um chaminé solar.
Relativamente à(s) turbina(s), a queda de pressão gerada por esta(s) pode ser expressa, em
primeira aproximação, por:
Esta relação está também reflectida na repartição da diferença de pressão nas
componentes estática e dinâmica na equação (11).
Assim, a energia teórica útil para a turbina é:
Pturb = vc · Ac · Δps
(21)
O volume do fluxo (V) é:
V = vc · Ac
(22)
Substituindo na equação (21) da energia, temos:
Pturb = V ·Δps
(23)
Esta expressão é igual à área do rectângulo que se forma quando se relaciona o volume e a
diferença de pressão estática:
Quando Δps = 0 (curto circuito em analogia eléctrica), não há produção de energia (as pás
da turbina estão totalmente abertas e o fluxo de ar passa livremente); quando Δps = Δptot, não
77
é tomada carga para funcionamento (as pás da turbina estão totalmente fechadas e não deixam
passar o ar). A energia da turbina (Pturb) é máxima entre este dois extremos quando:
vc,pem =
√
(2/3) ·
Δptot
(24)
ρcham
Ou seja, a energia máxima é obtida quando dois terços do total da diferença de pressão
são utilizados na turbina. Isto também é similar à condição pem (ponto de energia máxima)
de uma central hidroeléctrica. Mas, ao contrário desta, a diferença de pressão estática não é
independente da velocidade do fluxo, antes existe uma relação entre elas, estabelecida na
equação (20).
Finalmente, a energia mecânica tomada pela turbina é:
Ptur,max = (2/3) · ηcol · ηcham · Gh · Acol
= (2/3) · ηcol ·
g
cp · T0
(25)
· Hcham · Gh · Acol
Esta equação torna evidente que o output eléctrico de uma chaminé solar é proporcional
ao volume incluído entre a altura da chaminé (Hcham = Hch) e à área do colector (Acol).
Idêntico output pode ser alcançado com diferentes combinações de altura de chaminé e
área do colector. Deste ponto de vista, não existe portanto, uma dimensão óptima para cada
uma daquelas componentes, individualmente consideradas.
2.4.5 – De Manzanares a Mildura
2.4.5.1 – O protótipo de Manzanares
Os primeiros trabalhos a partir da teoria da CS foram realizados em túneis de vento, de
que resultaram os princípios para a construção de uma central piloto, com um output máximo
de 50 kW em Manzanares (Figura 12) 158.
158 Cerca de 150 km a sul de Madrid, em local disponibilizado pela companhia eléctrica espanhola Union
Electrica Fenosa. Este protótipo foi financiado pelo Ministério Alemão de Pesquisa e Tecnologia (BMFT –
BundesMinisterium für Forschung und Technologie).
78
Figura 12 - O protótipo de Manzanares em Espanha
O objectivo do projecto consistia em verificar se a teoria desenvolvida era funcional sob
condições de engenharia e meteorologia “reais”. Foram feitas medições do desempenho do
protótipo e foi examinada a influência de cada componente individual no output e eficiência
finais obtidos.
A fase de construção decorreu entre 1981 a 1982
159
, após o que se seguiu a fase de
ensaios. Os objectivos eram:
1. Obter dados sobre a eficácia e eficiência da tecnologia;
2. Verificar a capacidade deste tipo de central para funcionar em modo automático e
com um elevado grau de fiabilidade;
3. Registar e analisar o comportamento operacional e as relações físicas com base em
medições de longo prazo (foram instalados 180 sensores para registar o
comportamento da central em tempo real).
159 Com a colaboração das empresas Maurer Söhne, München Balcke-Dürr, Ratingen Siemens Interatom e a
Bergisch Gladbach.
79
Em 1983/84 o protótipo passou pela fase experimental e de optimização estrutural do
telhado. Em 1985/86 o protótipo entrou em funcionamento, mas ainda decorreram operações
de melhoria no colector e na parte eléctrica. Finalmente, entre meados de 1986 e até princípios
de 1989, iniciou-se a fase de operação numa base diária regular. A partir do momento em que
a velocidade do ar na chaminé ultrapassasse os 2,5 m/s, a central começava a trabalhar,
totalmente em modo automático. A central estava ligada à rede eléctrica local.
Durante os 32 meses em que trabalhou, a central funcionou em média 8,9 horas/dia 160. A
sua fiabilidade foi de cerca de 95% (os 5 % remanescentes correspondem aos fins-de-semana
em que a central era desligada).
Os resultados obtidos mostraram que o sistema e as suas componentes são
interdependentes e que a central, como um todo, é capaz de operar com uma elevada
fiabilidade. A inércia termodinâmica é a principal característica do sistema, tornando possível
a operação contínua durante o dia.
A experiência revelou-se também como um verdadeiro centro de testes práticos no que
respeita à forma de construção, materiais utilizados, ajustes da turbina, etc.. Interessava
encontrar formas de construir centrais deste género a baixo custo, mas centrais
suficientemente robustas na produção de energia e com longa duração. Quanto ao colector,
por exemplo, testaram-se vários tipos de filmes de plástico e painéis de vidro, embora o
investimento inicial fosse menor nos filmes de plástico, estes acabavam por se romper pelo
que tinham de ser substituídos, tornando a alternativa dos painéis de vidro mais económica,
além de apresentar um melhor desempenho (ver 2.4.6.1). A utilização dos filmes de plástico
não foi, no entanto, posta de lado, pelo contrário, em Mildura parte do telhado do colector será
de plástico mas, desta feita, com a resistência mecânica adequada (e, naturalmente, mais caro).
Quanto às turbinas, foi utilizada apenas uma, a partir da qual se coligiram dados
importantes sobre as condições de funcionamento (ver 2.4.6.3). Era também importante
verificar se turbinas já existentes (turbinas eólicas e de ventilação com algumas adaptações)
podiam ser utilizadas.
160 Lembrar que esta central se situava no sul da Europa onde existe uma forte radiação solar no verão, mas
menor no resto do ano, o que origina este valor para a média, resultante de variações entre cerca de 2 a 14
horas de funcionamento diário.
80
A Tabela 4 resume as características da central:
Altura da chaminé
194,6 m
Diâmetro da chaminé
10,16 m
Raio médio do colector
122 m
Número de turbinas
1 (com 4 pás) – tipo FX W-151-A
Modo de funcionamento
Isolada ou ligada à rede
Aumento da temperatura pelo colector
ΔT = 20 K
Output nominal
50 kW
Área do colector coberta com filme de plástico
40,0 x 10³ m²
Área do colector coberta com vidro
6,00 x 10³ m²
Tabela 4 – Dados da central de Manzanares.
Basicamente, Manzanares era um protótipo, donde o seu objectivo de verificar se a teoria
funcionava, para além dos pequenos modelos em nos túneis de vento. O projecto beneficiou
de um orçamento limitado, tendo sido utilizadas técnicas de construção simples e materiais
baratos, razão pela qual a chaminé foi construída sob a forma de um tubo metálico em vez de
uma estrutura de betão armado. Além disso, houve também a preocupação, desde o início do
projecto, de que fossem usados materiais que mais tarde pudessem ser facilmente removidos.
Isto levou inclusive à queda da chaminé, após nove anos, porque os seus cabos de suporte
(que não eram os mais adequados para a função) acabaram por ceder durante uma tempestade
(ver 2.4.6.2).
Durante a experiência foi também desenvolvido um programa informático para se simular
o comportamento físico de cada componente, o seu desempenho e a sua dinâmica de
interacção, e para tentar identificar novas alternativas para o sistema. Os dados fornecidos
pelo programa foram comparados com os resultados obtidos na central de Manzanares.
Actualmente o programa é utilizado como uma ferramenta de desenvolvimento para estudo
antecipado do comportamento termodinâmico de centrais de grande escala, com as devidas
condições meteorológicas.
81
2.4.5.2 – O projecto do Rajastão
Aparentemente, divulgados os primeiros resultados do protótipo de Manzanares, a CS não
despertou grande interesse, mesmo nos países desenvolvidos. Embora tivessem os fundos
necessários para tal, estes países não investiram nesta tecnologia, provavelmente por falta dos
grandes espaços necessários à mesma, a par da falta de condições meteorológicas adequadas,
e, certamente, de dúvidas acerca da viabilidade da sua construção.
A excepção a este quadro veio, curiosamente, de países em desenvolvimento na Ásia, tanto
que, em 1995, no Rajastão, Índia, uma proposta (de entre quatro projectos concorrentes na
área da energia solar) para a construção de uma CS de 200 MW foi vencedora 161.
Esta central deveria ter sido construída em quatro fases, iniciando com uma chaminé de
300 m e capaz de gerar 1,75 MW, sendo posteriormente ampliada (tanto o colector como a
chaminé), passando a ter uma chaminé de 600 m e a gerar os 200 MW. Mas dificuldades
posteriores impediram a realização do projecto.
A hipótese de construção por fases desta central introduz um conceito interessante (que
deve ser analisado para cada caso). O colector pode ser ampliado com alguma facilidade. As
turbinas, por operarem por diferença de pressão, terão alguma capacidade de adaptação, mas
se a diferença for muito acentuada é possível que se tenham de ser substituídas. Mas construir
a chaminé por fases seria, talvez, a parte mais difícil de executar, não só porque isto teria de
estar definido logo de partida (porque a chaminé teria de ter o diâmetro adequado para a sua
altura final), como já existiria um colector em torno da chaminé, que dificultaria o trabalho de
construção.
2.4.5.3 – A Central de Mildura 162
A primeira verdadeira central do tipo chaminé solar será a de Mildura
163
, que se situa
numa região semi-árida chamada Tapio Station, 25 km a nordeste de Buronga, no Estado de
161 O projecto foi apresentado pelo consórcio Energy International Ltd., do Sri Lanka, que incluía a SBP,
representada pela Shartanval Investment Ltd., da Índia. Ver (Rajenergy, 2004) e (Gluckman, 2004).
162 A informação deste sub-capítulo está disponível em (EnviroMission, 2004) que tem disponibilizado
regularmente informações relativas ao projecto.
163 A proposta para a construção da central de Mildura, foi considerada pela revista Time como uma das
melhores invenções de 2002 Ver (Time, 2004).
82
Nova Gales do Sul, sudeste da Austrália
164
. A central de Mildura terá uma potência máxima
de 200 MW e deverá fornecer energia a cerca de 200 mil lares (cerca de 520.000 pessoas).
O seu custo será de cerca de 560 M USD
165
. A EnviroMission Ltd
166
é a empresa
responsável pelo projecto, tendo assegurado o exclusivo na implementação desta tecnologia
na Austrália, em parceria com a SBP. Se esta primeira central tiver o êxito desejado, poderão
ser construídas mais quatro centrais até 2010.
Na Figura 13 está representada a futura central de Mildura. No futuro, esta região poderá
incluir mais quatro novas centrais.
Figura 13 - As futuras centrais de Mildura na Austrália
A central terá uma chaminé com 1 000 m de altura e 120 m de diâmetro, (sustentada a 45
m do solo), 32 turbinas de eixo horizontal com uma potência de 6,25 MW e um colector com
um raio de 3,5 km, ocupando cerca de 38 km² 167, em vidro e materiais poliméricos resistentes
(como o policarbonato), capazes de suportar as chuvas de granizo que ocorrem na região.
164 Este local situa-se junto da fronteira dos estados de Nova Gales do Sul e Victoria., sendo Melbourne a
grande cidade mais próxima do local.
165 O valor inicial era de 1.000 M de dólares australianos mas foi revisto para os 800 M (ver nota 177).
Utilizando a taxa de câmbio, em vigor na data, de 1 USD = Aus$1,42857, obtemos os 560 M USD. Estes
valores foram calculados numa altura em que a moeda norte-americana estava mais forte do que actualmente.
166 A EnviroMission é detida pela empresa SolarMission Technologies Inc, (anterior Energen Global Inc)
sedeada na Califórnia, E.U.A..
167 Isto significa dizer que, quando concluída, a central de Mildura será não só a mais alta estrutura construída
pelo homem como a maior estufa até agora construída.
83
A temperatura do ar no interior do colector deverá subir um mínimo de 15ºC, e a
diferença de 10ºC entre a temperatura do ar no interior da central e a do ar no topo da chaminé
criará o efeito de sucção necessário ao funcionamento. A velocidade máxima do ar no interior
da central deverá atingir os 45 km/h.
Esta localização foi escolhida devido às necessidades de encontrar um local quente, de
clima seco, e um centro populacional nas imediações que pudesse fornecer 1.200 pessoas
necessárias à construção da chaminé. O centro populacional mais próximo é Mildura, com
uma população de 30 mil habitantes. Durante a sua construção a força laboral atingirá um
valor máximo de 2 700 trabalhadores, a qual será reduzida no período de operação para,
apenas, entre 15 a 40 trabalhadores. É esperado que a CS possa satisfazer todas as
necessidades de energia para a região hortícola que se estende ao longo do rio Murray, de
Wentworth, 20 km a oeste de Mildura, até Swan Hill.
Outro motivo para a escolha do local foi a proximidade da rede nacional de energia
australiana, o que reduz os custos do capital
168
e poupa energia, porque, quanto maior é a
linha de transporte, maiores são as perdas para o meio ambiente sob a forma de calor.
O Governo australiano reconheceu o potencial desta tecnologia para reduzir as emissões
de gases com efeito de estufa do país e para acelerar o crescimento económico local e
aumentar o emprego, de acordo com o estatuto de Major Project Facilitation (MPF)
169
.O
projecto é visto como uma boa alternativa para a Austrália reduzir as suas emissões de gases
com efeito de estufa, uma vez que uma central deste género deverá reduzir as emissões de
dióxido de carbono entre 700 000 e 900 000 t/ano em alternativa à uma central clássica.
Uma das maiores companhias de construção civil australiana, a Leighton Contractors Pty
Ltd, e a EnviroMission realizaram um estudo aturado para se assegurar que tal construção era
viável
170
. Para o desenvolvimento desta tecnologia a EnviroMission estabeleceu um acordo
com a Sunshine Energy (Aust) Pty Ltd, que representa interesses chineses 171.
168 Numa central não ligada à rede é provável ter de fazer-se um maior investimento em tubos negros para os
períodos de menor radiação, dado não haver outra alternativa energética na região.
169 Os projectos MPF são os considerados de importância nacional (australiana). Ver (InvestAustralia, 2004).
170 Estas empresas desenvolveram um estudo, durante seis meses, para confirmar que a moderna engenharia e
técnicas de construção estão à altura de tal tarefa, e trabalharam com uma complexa matriz de engenharia,
logística e de factores económicos para determinar a viabilidade do projecto.
171 A informação referente aos interesses chineses está disponível em (EnviroMission, 2004). Destacamos o
documento disponibilizado em 22 de Março de 2004.
84
Dada a capacidade da central para trabalhar 24 em cada 24 horas, a EnviroMission espera
que a central possa garantir à rede cerca de 70 % do seu output total, especialmente no Verão,
em que o consumo de energia da região aumenta muito. As simulações da SBP para a central
de Mildura dão a previsão de produção (Figura 14).
Figura 14 - Estimativas da produção de energia na central de Mildura
O turismo, a agricultura de estufa (agribusiness) e as telecomunicações são outras
actividades associadas a esta central. Por ser a primeira central, e tendo em conta a atenção
que tem despertado nas pessoas, é de esperar que o local seja visitado, pelo que se prevê
instalar um elevador na chaminé para desfrute panorâmico. No solo, os 3 800 hectares mais
exteriores do colector serão utilizados como uma estufa normal. Relativamente às
telecomunicações, uma torre desta altura permitirá a cobertura de uma vasta área, pelo que
serão instaladas antenas na chaminé.
Em 1 de Julho de 2004 a EnviroMission tornou publico o anúncio de ter finalizado o
processo de compra do terreno de 10 000 hectares onde a central será construída 172.
É de destacar ainda que a SolarMission Technologies Inc. (ver nota 166) detém já a
licença do desenvolvimento da chaminé solar nos E.U.A., Austrália, China, México, Índia,
172 Embora, a altura, a EnviroMission referisse que a central seria concluída em Julho de 2005, a SBP indicava a
conclusão do projecto apenas para 2008. A segunda referência revelou-se a mais correcta (ver IV.3).
85
Paquistão, Egipto, Jordânia, Vietname, Tailândia e Sri Lanka e com o primeiro direito de
recusa sobre outras regiões não licenciadas.
2.4.6 – Aspectos da Construção da Chaminé Solar
Não há um óptimo físico para os cálculos dos custos de uma CS, mesmo quando as
condições meteorológicas e do local de construção são perfeitamente conhecidas. As
dimensões da chaminé e do colector, para uma determina potência eléctrica, devem ser
determinadas com base nos custos de fabricar e erigir estas estruturas no local escolhido 173.
Relativamente aos materiais necessários para a construção, a CS utiliza basicamente
cimento, vidro e/ou plástico e aço.
Vamos analisar cada componente separadamente, no que diz respeito aos estudos
realizados e à evolução prevista entre Manzanares e Mildura.
2.4.6.1 – O Colector de Ar Solar
Dos estudos desenvolvidos pela SBP, concluiu-se que os valores termodinâmicos obtidos
para o colector, chaminé e turbinas são similares tanto para pequenas como para grandes
centrais, mesmo com as enormes diferenças na área e volume das estruturas. Por exemplo,
relativamente ao aumento da temperatura (ΔT) no colector e à velocidade do vento, enquanto
que, em Manzanares, os valores obtidos foram de um ΔT de 17 K a 20 K e a velocidade do
vento foi de 12 m/s, para uma central de 100 ou 200 MW os valores esperados são de um ΔT
máximo de 35 K e uma velocidade máxima de 15 m/s.
Para um mesmo clima e geometria, o desempenho geral diário e por estação (do ano) da
central pode ser calculado com uma exactidão de ± 5%, tendo em consideração todos os
fenómenos físicos com o vidro simples ou duplo, sistema de armazenamento de calor (tubos
negros ou solo escuro) e efeitos de condensação e perdas no colector, chaminé e turbinas.
173 (SCHLAICH, 1995).
86
Relativamente ao tipo de construção, o colector é uma estrutura circular 174 de vidro, aço e
cimento. Os métodos e tipo de construção utilizados em Manzanares sofrerão algumas
alterações na central de Mildura.
Em Manzanares o telhado era sustentado por pilares de aço ou betão pré-fabricado
suportados por fundações de cimento. Os pilares formavam quadrados de 6 por 6 metros de
lado. No topo dos pilares estava colocada uma viga de aço, que ligava cada dois pilares
dispostos numa linha secante ao longo do colector, segundo um determinado eixo
(imaginemos que se trata do eixo Este-Oeste)
175
. Esta viga tinha uma junta a cada 1 metro
onde estavam montadas vigas perpendiculares (vigas secundárias) a esta, como se pode
observar na Figura 15.
Figura 15 - Fotografia do interior do colector de Manzanares
Por baixo de cada viga principal foi montada uma treliça, para dar maior resistência ao
telhado. As vigas secundárias eram por seu lado atravessadas no centro, segundo um eixo
horizontal, por outras vigas (vigas terciárias), paralelas às vigas principais. De tudo isto
174 Na verdade, não é necessário que esta estrutura seja exactamente circular (ver Figura 12). Tal só seria
vantajoso se a central se situasse ao longo da linha do equador. Noutras latitudes um dos lados da estrutura irá
receber mais radiação solar, podendo ter uma maior área de colector para gerar mais energia.
175 Como os pilares estão dispostos em forma de quadrados, o que teremos serão linhas de pilares que
atravessam toda a central de um extremo ao outro. Na periferia, alguns dos painéis de vidro teriam de ser
curvos. Estes painéis curvos não foram montados (ver Figura 12).
87
resultava uma estrutura de rectângulos de 1 m por 1,5 m, que sustentava os painéis de vidro de
4 mm de espessura e de 6 por 6 metros 176.
Além dos painéis de vidro, foi igualmente testada a hipótese de se utilizar filmes de
plástico (foram testados vários tipos de filme). Esse filme de plástico foi montado numa
estrutura metálica de 6 por 6 m (uma estrutura sem vigas terciárias e com as vigas secundárias
dispostas apenas de 6 em 6 metros), sendo as folhas de plástico presas na estrutura e escoradas
no centro por discos de plástico e cordas (para manter o plástico esticado).
Note-se que, em ambos os casos, o telhado do colector era sustentado apenas pelos finos
pilares de aço ou de betão pré-fabricado, o que significava não haver praticamente nenhum
obstáculo para que o ar fluísse do colector para a chaminé.
A altura do colector também influi, como sabemos, na potência final da central. Em
Manzanares, a altura ideal do colector seria de apenas 50 cm mas, em vez disso, o telhado foi
construído com uma altura mínima de 2 m para permitir que se pudesse circular facilmente no
seu interior. Esta maior altura implicou uma menor potência final (no caso 50 kW, quando,
pelas equações, vistas em 2.4.4.4, se o telhado fosse mais baixo, a central alcançaria pelo
menos o dobro da potência).
A ideia de utilizar os tubos negros para armazenar energia não foi testada em Manzanares.
Apenas foram testados vários solos escuros (como areia, gravilha escura, cinzas vulcânicas,
argila e loesse) para determinar quais os que permitiriam um maior armazenamento de
energia.
Em Mildura, a forma de suportar o telhado do colector será idêntica, mas desta vez o
telhado será circular, com as vigas a atravessarem radialmente a central (ver Figura 13). Para
se adaptarem a este estilo de estrutura, os painéis de vidro serão curvos, tal como os painéis de
polímeros (acrílicos, policarbonatos ou perspex) que revelaram ter as características
adequadas para criar o efeito de estufa ao menor custo do colector 177.
176 Com esta estrutura em rede mais compacta os painéis de vidro ficam mais bem suportados do que no caso de
só estarem assentes numa estrutura quadrada de 6 por 6 metros.
177 A utilização destes materiais permitiu uma economia de 270 M de dólares australianos (cerca de 189 M
USD) em relação à construção de um telhado do colector totalmente em vidro. As partes em vidro serão
88
A estrutura de suporte para os painéis poliméricos pode ser mais económica, na medida
que requer uma estrutura menos resistente relativamente à que tem de ser usada para um
telhado totalmente em vidro. Aparentemente, em vez da estrutura com uma série de vigas
secundárias e terciárias, utilizar-se-á uma estrutura similar à que foi utilizada com os filmes de
plástico, só que será uma estrutura curva.
Para Mildura, conseguiu-se ainda melhorar os métodos de troca de calor na captura da
energia solar pela massa de ar no interior do colector.
2.4.6.2 – A Chaminé
A chaminé é a parte mais importante da central e é também a primeira a ser construída. A
questão que se estará a colocar ao leitor é se será possível construir estruturas tão altas como
uma chaminé de 1 000 metros. A resposta é a de que a sua construção se dá por está
confirmada para Mildura. Já existem outras estruturas muito altas, como a torre da televisão
de Toronto com quase 600 m, estando o Japão a estudar a possibilidade de construir arranhacéus de até 4 000 m 178!
De notar que, a chaminé de uma CS é uma estrutura mais simples do que a de um edifício
habitacional, “reduzindo-se” a um longo cilindro largo e oco (Figura 16), não particularmente
esbelto, e não está sujeito às mesmas normas de construção que um edifício habitacional. De
notar ainda que a chaminé de uma central deste género apenas tem de lidar com ar a baixa
velocidade e um pouco mais quente que o ar atmosférico (os cálculos indicam que haverá uma
diferença de 10ºC entre as temperaturas do ar de uma chaminé de 1 000 m e do ar exterior) 179,
sem haver o perigo da existirem gases corrosivos que a danifiquem. Assim, a chaminé deve
ser construída apenas com as preocupações de escoar o maior fluxo de ar possível e de a
resistência mecânica ser a adequada para suportar as acções da natureza durante o seu período
de vida útil.
preferencialmente junto a chaminé, como já explicámos.
178 O objectivo destes denominados mega-edifícios é resolver o problema de falta de espaço nas cidades. A sua
construção (caso venha a ocorrer) será mais provável para o final deste século. É curioso notar, no entanto,
que um deles (o denominado X-Seed 4000) tem um formato que faz lembrar a base de uma chaminé.
179 Mesmo que o ar fosse expelido a 60ºC (25ºC de temperatura ambiente + 35ºC adicionados pelo colector)
este valor é inferior ao valor de emissão de muitos outros processos industriais, por exemplo, no processo de
fabrico de aço por arco eléctrico a temperatura de emissão é de 80ºC. Ver (GlobalWarmingSolutions, 2004).
89
Existem várias hipóteses para o tipo de material a utilizar na construção da chaminé, mas
a melhor alternativa parece ser a do betão armado. O tempo de vida de uma torre de betão
armado é de 100 anos num clima seco. As outras alternativas são um tubo de aço escorado,
com chapas de aço nervurado; ou uma rede de cabos revestidos; ou ainda com membranas
escoradas 180. Todas estas alternativas têm sido utilizadas em torres de arrefecimento e as suas
características já são bem conhecidas pelas empresas de construção especializadas nas
mesmas, não parecendo ser necessários mais estudos detalhados sobre as mesmas.
A SBP recorreu a um empreiteiro alemão e a um outro indiano, com experiência na
construção de torres de arrefecimento e chaminés, para a realização de estudos sobre os
métodos, materiais e custos envolvidos em chaminés do género. Concluiu-se que o tipo de
material depende do local da construção. A melhor solução é construir a chaminé em betão
armado mas, para tal, é necessário haver disponibilidade de material para a produção de betão,
e que a aceleração sísmica local seja inferior a g/3 181.
A fim de se utilizarem paredes mais finas, conclui-se ser apropriado fortalecer a chaminé
em três níveis (os níveis da Figura 16) com cabos resistentes ancorados no solo. O estudo
indicou ainda que construir tal estrutura num país como a Índia (ver 2.4.5.2) teria mesmo um
custo total inferior devido menor custo da mão-de-obra (ver 3.3.1).
Em Manzanares, a chaminé utilizada foi a de um tubo de aço escorado, com folhas
metálicas nervuradas de 1,25 mm de espessura, formando uma bainha de 150 mm de
profundidade. O tubo de metal era reforçado a cada 4 m por uma treliça circular. A chaminé
media 194,6 m de altura e tinha um diâmetro de 10,16 m.
180 Para ver exemplos de algumas destas estruturas Ver (SBP, 2004).
181 Este valor é originário da forma como se calcula as Zonas Sísmicas. Estas duas condições são cumpridas na
maior parte das zonas áridas adequadas para a CS. Ver (Monolithic, 2004).
Em (SCHLAICH, 2000) este dado aparece como 9/3. Julgamos tratar-se de um erro, dado que em
(SCHLAICH, 1995) o dado aparece como g/3.
90
Figura 16 - Representação da chaminé. A espessura da parede da chaminé reduz-se gradualmente
O tubo metálico estava montado num anel de suporte a 10 metros do solo (sendo este anel
suportado por 8 finas colunas tubulares), por forma a que o ar quente pudesse fluir sem
nenhum obstáculo na base da chaminé. Uma Cobertura (membrana tensa de revestimento de
plástico) moldada de forma a proporcionar características favoráveis para o fluxo do ar,
formava a transição entre o telhado e a chaminé 182. A chaminé era escorada em quatro níveis,
e em três direcções, ou seja, em cada nível estava ligada em três direcções uma rede de cordas
de aço, desde o solo até à união dos níveis, sendo as cordas ancoradas no solo por rochas.
Engenhosa foi a forma como a chaminé foi erigida. A chaminé foi sendo construída no
solo, utilizando um método de levantamento incremental proposto por Brian Hunt, da SBP:
primeiro, a secção do topo da chaminé foi montada ao nível do solo e instalada no interior de
um anel elevatório, sendo a seguir erguida pelo anel por meios hidráulicos; a secção seguinte
foi igualmente montada no solo, unida à secção do topo e em seguida todo o conjunto foi
erguido pelo anel, e assim sucessivamente com as restantes secções, num total de 20 secções
182 É a parte branca na base da chaminé de Manzanares (Figura 12).
91
de 10 metros cada. Um dos objectivos do método era mostrar que uma torre do género podia
ser construída com pouco trabalho especializado.
Como já referimos, a chaminé de Manzanares acabou por cair (ver 2.4.5.1). Isto deveu-se
ao tipo de cabos utilizados para escorar a torre: cordas de aço, que é sujeito à corrosão pela
simples acção da atmosfera e das chuvas, em vez de cabos de aço galvanizado
183
, material
mais adequado para este tipo de função. Existem chaminés metálicas um pouco por todo o
mundo industrial que não caíram após apenas nove anos, pelo que importa relativizar o “curto
período de vida” da chaminé de Manzanares. Sirva antes o exemplo como chamada de
atenção para os técnicos sobre os efeitos devastadores que podem advir de escolhas erradas
dos materiais usados em cada tipo de construção.
Em Mildura, a chaminé de 1 km de altura será em betão armado. Os estudos preliminares
indicaram a hipótese de redução do custo da chaminé no caso de ser construída com uma
espessura menor, utilizando betão altamente comprimido. Associado a isto está um
realinhamento da estrutura da chaminé proporcionando uma resistência adequada, o que
permite uma redução dos materiais necessários.
2.4.6.3 - Turbinas
Por enquanto, para termos de comparação de custos, são utilizados os valores das turbinas
eólicas (e de ventilação) que podem ser adaptadas ao desempenho destas funções. Sendo
provável porém, que, caso a CS se banalize, um novo ramo de produtos na indústria de
turbinas, adaptados a esta tecnologia se desenvolva.
No primeiro estudo detalhado nesta área, T.W. Von Backström e A. J. Gannon
184
mostraram que as melhores turbinas para a CS não têm as mesmas características que as
turbinas utilizadas noutras tecnologias de produção de energia eléctrica. Deste estudo,
destaca-se o seguinte 185:
183 O aço galvanizado é o aço revestido com uma camada de zinco, de forma a melhorar a sua resistência à
corrosão. Este aço é utilizado, por exemplo, nos cabos de sustentação das pontes.
184 Este estudo encontra-se na tese de doutoramento do sul-africano Anthony Gannon, pela University of
Stellenbosch – intitulado “Solar Chimney Turbine Performance” - Desempenho da turbina da chaminé solar.
Ver (Mecheng, 2004).
185 Ver (ScienceDirect, 2004).
92
1. Se os pilares que suportam a chaminé tiverem um formato aerodinâmico, dispostos ao
longo de linhas circulares não radiais, poderão funcionar guias para o fluxo de ar;
2. A turbina típica da chaminé solar é a do tipo de fluxo axial. Tem características intermédias
entre as das turbinas eólicas (poder ajustar o ângulo das pás) e as das turbinas de gás
(operam com um fluxo enclausurado). Devem ter um número de pás intermédio entre estas
duas tecnologias (representação da turbina ideal para a CS na Figura 17);
Figura 17 - Tipo de turbinas ideais para a chaminé solar
3. Construção de um modelo que apresenta as equações analíticas que expressam a influência
de cada coeficiente na eficiência da turbina;
4. As equações mostraram a vantagem do efeito de pré-rotação do vento (produzida pelos
pilares aerodinâmicos) e os constrangimentos que o diâmetro e o design da chaminé podem
ter na eficiência máxima da turbina. É importante levar em conta estas considerações
quando se fizer o desenho inicial da turbina;
5. Este estudo, aplicado à central de Mildura, demonstrou que poderá ser alcançado um pico
de eficiência total 186 de 90%, mas não necessariamente em todos os pontos da central.
O estudo de Gannon demonstra não só que, para se obter um melhor rendimento, as
turbinas da CS têm de ser especialmente desenhadas (e o próprio design da chaminé irá
influenciar neste desenho), como também se pode melhorar o seu desempenho, utilizando
pilares aerodinâmicos, para provocar um efeito de pré-rotação no fluxo de ar.
186 No texto original está eficiência é denominada “total-to-total” e é referente à eficiência correspondente ao
total todas as turbinas da central.
93
Em Manzanares, foi utilizada uma turbina Siemens com 4 pás (com o perfil da pá FX W151-A
187
, com um rácio de 1:10 entre a velocidade de ponta das pás e a velocidade de
extracção do ar) ajustáveis em função da velocidade do fluxo de ar, para se obter um óptimo
em termos de perda de pressão entre as pás da turbina. A turbina estava suportada numa
armação de aço a mais de 9 metros do solo, independentemente da chaminé. Produzia energia
desde uma velocidade mínima do fluxo de ar de 2,5 m/s (9 km/h) até uma velocidade máxima
de 12 m/s (43,2 km/h).
Os anos de operação desta turbina, associados a várias experiências com turbinas eólicas
(adaptadas para trabalhar nas condições de uma turbina da CS) e à tecnologia de ventilação de
torres de arrefecimento, permitiram uma recolha de informação mais detalhada para o design
mecânico que as turbinas deste tipo de instalação terão no futuro. Embora a solução das
turbinas de eixo vertical montadas na base da chaminé seja a mais correcta, a estimativa para
o custo das turbinas está ainda a ser feita com base em turbinas de eixo horizontal, dispostas
concentricamente na ligação entre o colector e a chaminé, na perspectiva de se poderem
utilizar as turbinas já existentes – particularmente no que toca ao diâmetro do rotor. O design
da aerodinâmica da área de entrada e das turbinas foi elaborado com base em experiências
sobre o fluxo de ar em túneis de vento e com recursos a programas de computador de
dinâmica de fluidos.
Em Mildura serão utilizadas 32 turbinas de eixo horizontal situadas na entrada da
chaminé. Embora em termos técnicos já tenhamos visto que essa não é, do ponto de vista da
eficiência global da CS, a melhor solução, não nos devemos esquecer que a tecnologia deste
tipo de turbinas (eixo horizontal) está mais dominada e é amplamente utilizada em torres de
arrefecimento e ventilação de edifícios e estruturas, oferecendo neste momento um maior
leque de opções disponíveis para serem adaptadas às características da CS.
2.4.7 – Vantagens e Desvantagens/Problemas da Chaminé Solar
Como Vantagens desta tecnologia temos:
187 Poderá ver o desenho de uma pá deste tipo em (Aae.Uiuc, 2004).
94
✔
A CS é, em termos de funcionamento, uma tecnologia não poluente, visto utilizar apenas
energia solar 188 para gerar electricidade;
✔
Ao contrário de outras tecnologias solares, a CS não precisa de água para refrigeração, o
que é muito importante se nos lembrarmos que podem ser construídas em zonas desérticas
onde a água, quando existe, é escassa;
✔
Dado que com condições meteorológicas adequadas, e recorrendo aos tubos negros, estas
centrais podem funcionar 24 em cada 24 horas, produzindo basicamente a mesma
quantidade de energia (em rigor, produzindo mais energia durante o dia, mas é aí que o
consumo é mais elevado), centrais deste tipo podem ser construídas para fornecer energia
nas regiões remotas, funcionando como centrais autónomas
189
. Mas, se se der o caso de a
rede eléctrica nacional chegar às localidades em que estão instaladas estas centrais, então
elas poderão ser conectadas, permitindo aumentar a energia total disponível na rede e
ajudar na estabilidade da mesma. Sempre que a sua produção de energia for muito
estável (o que ocorrerá principalmente durante os dias de céu limpo) estas centrais
poderão fornecer energia à rede em contínuo (como centrais de base), o que é
extremamente útil para os períodos de consumo de energia regulares, sendo as
barragens hidroeléctricas chamadas para responder aos períodos de pico de consumo;
✔
Os dados de Mildura mostram uma variação significativa da energia produzida no Verão e
no Inverno (ver 2.4.5.3), devido à variação da incidência solar de uma estação para outra.
As outras regiões mais indicadas para esta tecnologia (a África equatorial em particular)
beneficiam de uma incidência solar que, segundo parece, é mais regular ao longo do ano, o
que, em princípio, implicará uma menor variação na produção de energia 190. Além disso, é
preciso levar em conta a energia “produzida” pelos tubos negros. Utilizando os valores da
Figura 14, e assumindo que, durante o Verão, a central produz em média 180 MW (devido
188 E este recurso (energia solar) poderá, eventualmente, aumentar por toda a Terra nos próximos anos. Segundo
os cientistas que estudam o campo magnético do planeta, este está a dar sinais de que poderá inverter-se nos
próximos 100 a 3.000 anos. Durante essa inversão a magnetosfera da Terra reduz-se e deixa de nos proteger
tão eficientemente da radiação solar (por isso vai aumentar também o risco de cancro de pele).
189 A potência da central deve ser definida em função do número de pessoas e actividades a serem servidas.
190 Existe uma menor variação da incidência solar ao longo do ano em Angola quando comparado com Mildura
(ver Anexo 5 - figuras 32 e 33). A informação meteorológica também o parece confirmar (ver Anexo 3).
95
aos dias de chuva ou nublados) e que no Inverno este valor baixa para os 50 MW
(considerando que o Inverno de Mildura dura de Maio a Setembro 191, chegaríamos ao valor
global de cerca de 1.100 GWh, o que representa uma disponibilidade da central de cerca de
62,8%
192
(lembrar que os parques eólicos têm uma disponibilidade próxima dos 30%, o
que dá à CS mais do dobro da disponibilidade, e com a vantagem adicional de ser mais
fácil prever o seu período de funcionamento). Embora, se não possa esquecer que o valor
de 62,8% é teórico, calculado;
✔
À 22 de Março de 2005 a EnviroMission anunciou que os seus últimos estudos apontam
para a possibilidade de melhorar a eficiência da zona do colector, que poderá resultar em
alterações no design das centrais (redução das suas dimensões), fazendo com que centrais
entre os 25 e os 200 MW possam produzir mais energia com um custo de capital muito
menor, e tornando-se num investimento mais atractivo, além de aumentar a redução de
CO2 em mais de 40% 193. Este documento refere duas melhorias na área do colector, sendo
que uma delas é uma forma de armazenamento de energia (que não existia no conceito
original da chaminé solar). Embora o documento não seja claro sobre o tipo de forma de
armazenamento, cremos que se trata dos tubos negros, o que confirma as nossas suspeitas
(ver nota 192) de que estes ainda não estavam a ser levados em conta e que a produção de
energia poderia ser maior do que até agora tem sido anunciado.
A confirmarem-se este novos dados, a CS começa a parecer uma alternativa mais viável
para os países em desenvolvimento;
✔
Apesar de ocupar uma vasta extensão de terreno (mesmo muito maior do que a ocupada
por painéis solares para a mesma potência
194
), a CS pode ser construída nos terrenos
191 O que equivale à cerca de 153 dias.
192 A “disponibilidade” aqui foi calculada dividindo o número de horas de produção esperadas pelo número
máximo possível de produção (e multiplicando por 100), ou seja, a produção sem interrupções nem variações,
que neste caso é equivalente à central produzir a 200 MW em cada hora durante 365 dias, o que totaliza
1.752 GWh. Com os pressupostos que assumimos para o verão e inverno de Mildura, temos a seguinte
produção: (1.099,4 / 1.752)*100 ≈ 62,8%. Note, no entanto, que este é um valor teórico, pelo que, na prática,
a “disponibilidade” real poderá oscilar em torno deste valor.
193 Em entrevista sobre este tema, o presidente da EnviroMission, Roger Davey, referiu que estas alterações iam
“igualmente reduzir enormemente o colector, correspondendo no geral, a uma redução no custo do capital.
Ver (Engaust, 2005).
194 Referimos, em 2.2.3, que para gerar 1MW por via dos SSFs necessitamos de cerca de 9 959 m2. Uma CS de
5 MW necessita de cerca de 1.227.185 m 2, ou seja, cerca de 245.437 m2 por MW.
96
menos valiosos (desérticos ou semi-desérticos) para outras aplicações (nomeadamente para
a agricultura), que aliás são relativamente comuns nas regiões com as características mais
favoráveis à esta tecnologia, grande parte da área do interior do colector pode ser utilizada
como uma estufa normal. Isso permitirá que se cultivem alimentos nestas áreas (uma
pequena central poderá criar cerca de 1.500 postos de trabalho na agricultura 195) que muito
dificilmente seriam obtidos pela agricultura convencional, ou, então, cultivar plantas com
valor medicinal ou cosmético, servindo como mais uma fonte de receitas para a região;
✔
Em Manzanares, verificou-se que a CS pode igualmente produzir alguma energia eléctrica
a partir da energia eólica pura (ou seja, sem ser a partir do “vento” produzido pelo
colector), especialmente durante a noite. Isto é um efeito secundário interessante porque
sendo uma central circular, e com as turbinas dispostas no perímetro da chaminé (turbinas
de eixo horizontal), a CS poderá produzir alguma energia por esta via, independentemente
da direcção que o vento sopre. Mais ainda, se a central for construída numa região com
ventos adequados, o colector poderá ser adaptado (utilizando os pilares aerodinâmicos
sugeridos por Gannon) para captar o máximo possível desta energia;
✔
Dispondo de uma chaminé de centenas metros, a CS oferece igualmente uma estrutura
muito elevada em regiões remotas que podem ser utilizadas para a instalação de
transmissores e retransmissores de telecomunicações (rádio, televisão, telemóveis e
comunicações wireless);
✔
Durante a sua construção, a CS gera emprego para a população local, e, após a sua
construção, a energia eléctrica disponibilizada poderá permitir o desenvolvimento de
actividades económicas na sua área de acção, gerando emprego e ajudando a fixar as
populações nessas regiões. Por exemplo, a produção de vidro nestas regiões poderá reduzir
o custo de construção de outra CS na região adjacente 196;
195 Ver (Gluckman, 2004).
196 Para continuar a baixar o custo de futuras centrais do género também seria ideal que se produzisse aço e
cimento um pouco por todo o país que adopte esta tecnologia, mas, ao contrário do vidro, estes produtos
necessitam de grandes instalações fabris para que o processo seja rendível. Isto implica também um grande e
regular consumo de energia, o que poderá não ser possível de alcançar apenas com uma CS autónoma.
97
✔
De momento, com excepção das turbinas e dos componentes eléctricos, a maior parte dos
materiais pode ser produzida localmente (embora os custos de transporte possam ser
significativos se o local de produção for muito afastado do local de construção da CS), o
que poderá funcionar também como um estimulo à economia local;
✔
Uma vez construída, e devido à sua simplicidade de funcionamento, a CS necessitará de
operações de manutenção menores, em dimensão e em custos, relativamente a outros tipos
de centrais eléctricas, ou seja, os seus custos de exploração e manutenção serão muito
menores que para outros tipos de centrais. Além disso, o seu período de vida útil poderá
ser superior aos 50 anos. Findo o período de vida útil, a central poderá ser desmantelada
sem custos significativos e, com excepção do material eléctrico
197
, todos os materiais
resultantes são inertes, podendo ser, em parte, reaproveitados;
✔
Sendo possível construir CSs de potência apreciável, pode-se fornecer energia, a partir
delas, a uma vasta região, desde que tal seja economicamente viável. Ou seja, se uma
região remota possuir uma densidade populacional aceitável, pode-se recorrer à CS como
alternativa global, em vez de se proceder à instalação de SSFs ou de outra fonte de energia
que possa trabalhar autonomamente;
✔
A CS poderá igualmente ser construída em algumas zonas mineiras remotas, permitindo
que se faça um tratamento (ou pelo menos um pré-tratamento) do minério no local, o que
reduz os custos de longos transportes do minério com muita ganga 198 incorporada.
As Desvantagens/Problemas da CS são:
✗
O espaço que ocupa é um dos factores mais negativos da CS, pelo que é importante que se
dê uso ao espaço interior do colector;
197 De salientar que o problema do material eléctrico se coloca a qualquer tipo de central.
198 A ganga são os materiais sem valor económico que vêm com o minério que queremos explorar, que
encarecem o transporte do nosso minério.
98
✗
Para obter um maior rendimento, para a mesma área ocupada, é útil que o telhado do
colector seja todo em vidro, mas isto encarece o custo da central, pelo que se recorre a
painéis de polímeros na área mais exterior 199;
✗
A chaminé da CS poderá necessitar de equipamentos muito especializados (e caros) e
maiores cuidados na construção e manutenção da mesma;
✗
Além do impacto visual provocado pela enorme chaminé, é necessário proibir a utilização
do espaço aéreo local, para evitar acidentes;
✗
A noção de que um deserto é um local sem vida é errada. Significa dizer que é prudente
pensar na construção de algum tipo de barreira (talvez um fosso), que impeça o acesso à
central dos animais herbívoros, interessados nas plantações, e, eventualmente, dos
carnívoros que se possam interessar pelos operadores e agricultores;
✗
A água necessária para a agricultura exigirá um circuito logístico delicado, dada a provável
escassez deste bem nas imediações da central, pelo que, muito provavelmente, terá de
praticar-se uma agricultura que utilize a irrigação pelo método gota-a-gota;
✗
Existe a dúvida sobre se aquecer ar numa área tão vasta poderá causar alterações
climatéricas, contribuindo para o aquecimento global (ver 2.4.8.1).
Ainda sobre o problema criado pela CS relativamente à utilização do espaço aéreo, há
quem aponte que uma estrutura destas dimensões poderia ser facilmente atingida por aviões,
numa referência aos atentados de 11 de Setembro de 2001 no World Trade Center. Embora
reconheçamos que esta ameaça é real, não consideramos isto como um problema directo
porque:
199 Implicando também um aumento do diâmetro do colector para compensar a perda.
99
1. Qualquer tipo de central ou edifício poderá ser atingida deste forma, não sendo um
problema exclusivo da CS;
2. Em caso de um atentado deste tipo contra uma CS, os únicos “ganhos” que os terroristas
teriam seriam o terror que o acto provocaria e a extinção da energia na região. Embora
possa haver um número significativo de agricultores, a forma da central facilita a fuga; os
seus estragos não iriam muito além dos limites da central, porque a altura da chaminé é
inferior ao raio do colector. Já um atentado contra uma central hidroeléctrica ou nuclear, ou
mesmo contra o centro de uma cidade, provocaria, decerto, muito mais estragos 200!
2.4.7.1 – Balanço da Chaminé Solar
Por enquanto não se pode dizer que, em termos técnicos, já se possa definir exactamente
como deve ser construída “a chaminé solar”, de forma que seja passível de reprodução
imediata para qualquer local com as condições ideais, adaptando-a apenas para melhor
explorar as condições específicas do dito local. Ou por outras palavras, ainda estamos na fase
de tentativa e erro.
Para se obter estes dados em concreto é necessário continuar a investigar, o que leva
tempo e consome recursos. Não podemos esperar que num curto espaço de tempo se saiba
tudo o que é preciso sobre esta ou outra qualquer tecnologia. Em caso de sucesso, a central de
Mildura poderá dar uma primeira resposta, mas provavelmente o conceito de chaminé solar
continuará a alterar-se com as próximas centrais a serem construídas.
Da análise que fazemos nesta dissertação (ver 3.3.3), se as previsões disponibilizadas pela
SBP e EnviroMission estiverem correctas, então neste momento a chaminé solar já será
competitiva com outras tecnologias, especialmente na área solar, em termos de custo do kWh
produzido e custo de investimento por potência instalada, embora requerendo a construção de
centrais de alguma dimensão.
Mas, não nos podemos esquecer que a chaminé solar está apenas na fase de construção da
sua primeira central, havendo ainda muitas incógnitas a serem apuradas, o que implica um
200 Na linha de pensamento de se utilizar aviões em atentados, Ignacio Ramonet, director do jornal Le Monde
diplomatique chegou a questionar se seria razoável a construção do Airbus A380, o maior avião da Airbus.
100
custo importante de investigação, para se evitar incorrer em soluções pouco adequadas que
poderiam reduzir o seu potencial, ou mesmo erros técnicos que possam por em causa toda a
central (e a tecnologia em si).
Há críticas que alegam que os dados apresentados até agora pelas empresas responsáveis
por esta tecnologia são pouco claros, duvidosos, mal fundamentados ou de gerarem um
resultado final que perspectiva um quadro pouco optimista para esta tecnologia
201
. É nosso
dever chamar a atenção para que os percursores desta tecnologia, ou seja, a SBP, é uma
empresa com provas dadas tanto ao nível da energia solar como na construção civil 202, e com
um nome a defender no mercado, pelo que é menos crível que se arriscassem de ânimo leve a
inventar dados, ou, mesmo a referirem-se, à Chaminé Solar como “uma solução tecnológica
que poderá resolver os problemas energéticos do terceiro mundo” (como está no seu sítio de
internet).
É de admitir que esta empresa ainda não possa publicar todos os dados que possui, ou julga
possuir, especialmente porque ainda não foram testados na prática. Entre o teórico e o real vai,
na maior parte das vezes, um longo caminho, pelo que as simulações até agora realizadas
poderão mostrar-se optimistas, aceitáveis ou mesmo pessimistas, após a central de Mildura
estar pronta.
Embora dos contactos com a SBP não tenhamos recebido qualquer informação ultrasecreta, somos os primeiros a reconhecer que a empresa se disponibilizou sempre a responder
às questões que lhe colocamos, quer as tenha considerado demasiado simples ou delicadas,
pelo que expressamos o nosso sentido agradecimento.
2.4.7.2 – Balanço da Chaminé Solar para Angola
Partindo do princípio que a central de Mildura é construída, e que, após alguns anos de
funcionamento, os dados apontem para o sucesso do projecto, será provável que novas
centrais sejam projectadas, especialmente na Austrália, China, e, mais tarde, na Índia,
201 Verdade seja dita que algumas destas críticas apresentam valores completamente afastados do projecto da
chaminé solar, induzindo em erro que as lê. Ver (Members.Axion, 2003).
202Poderá encontrar a participação da SBP em projectos como: as torres Fair Tower Leipzig e Tower at Fair
in the City of Rostock; nos renovados estádios Commerzbank-Arena Frankfurt e Olympic Stadium
Berlin; nas pontes Rostock North-Bridge e na Ting Kau Bridge em Hong Kong; no projecto de energia
solar Dish/Stirling 8,5 m Euro Dish, em Milão, e em muitos outros. Ver (SBP, 2004).
101
garantindo a evolução desta tecnologia até ao ponto que se torne numa solução ao alcance de
Angola.
O facto de a CS utilizar a energia solar permite que, em Angola, onde se beneficia de uma
forte radiação global anual, se escolha entre muitos muitos locais para a sua construção, locais
que, em alguns casos, poderão ser mais vantajosos do que para outras fontes alternativas,
nomeadamente a energia hidroeléctrica. A sua relativa estabilidade de funcionamento poderá
ser explorada para operar como uma central autónoma. Significa isto dizer que poderão ser
construídas centrais do género em vários pontos do país, poupando muitos quilómetros de
rede de transporte, que de outra forma seriam necessário, reduzindo-se assim o tempo de
chegada da rede eléctrica a locais estratégicos e outros remotos.
No futuro, com uma rede interligada a CS, embora não tenha uma disponibilidade de
serviço total, aparentemente, poderá fornecer uma parte importante da energia consumida no
local, especialmente durante o período diurno, o que permitirá um maior armazenamento da
água das barragens para o Inverno ou períodos de maior consumo.
Sendo Angola um país produtor de petróleo, a hipótese de produzir parte da sua energia
por via da CS permite que a parte do petróleo, que de outra forma seria destinado a centrais
térmicas (e ao seu transporte até às centrais) possa ter outras utilidades, como, por exemplo, a
venda a outros países, ou à produção de materiais que têm por base o petróleo. Isto tornaria a
CS numa forma indirecta de geração de divisas para o país.
Além disso, a CS poderá ajudar a fixar as populações nas regiões rurais, fornecendo-lhes
não só energia, como emprego, especialmente na agricultura ou em actividades a ela
associadas. Igualmente, regiões mineiras muito afastadas da rede eléctrica poderão recorrer a
esta tecnologia.
No entanto, existem factores, como o mau estado das vias rodoviárias e a produção de
cimento apenas em Luanda, além da ainda não produção de outros materiais necessários, que
encarecerão o custo de uma central, pelo menos no curto prazo. Ao contrário de Mildura, em
Angola (e em África em geral) os clientes dificilmente estarão dispostos a pagar um preço de
kWh mais elevado por se tratar de uma fonte de energia renovável, pelo que a CS tem de
apresentar preços competitivos para ser aceite como uma alternativa. Também não há a
pressão por parte do Governo de Angola para construir centrais que utilizem fontes
102
renováveis, em ordem a cumprir com metas do Protocolo de Quioto, dado que Angola é um
dos países que ainda não o subscreveu 203.
2.4.8 – Críticas e Ideias com Base na Chaminé Solar
2.4.8.1 – Críticas à Chaminé Solar
Como todas as novas tecnologias, a CS tem despertado críticas sobre as suas
exequibilidades técnica e económica. Analisemos as críticas principais.
Crítica à hipótese de construção de CS – E. Lorenzo, o mesmo que nos “apresentou” o
artigo de Cabanyes (ver 2.4.2), faz uma série de críticas à ideia de se construir uma chaminé
de 1 000 m de altura: “tal como Cabanyes, estes autores [os da central de Manzanares – SBP]
olhavam por cima do ombro ao estado-de-arte anterior a eles e atribuíam múltiplas
vantagens aos seus futuros engenhos ... incluindo a de poder resolver o problema dos países
pobres ... e do mundo na sua globalidade”.
E. Lorenzo relembra os problemas com a central de Manzanares e refere como ideias
destas levam a pensar no que aconteceu ao Titanic. Finalmente, apresenta, uma solução
alternativa que cruza princípios da CS com a central receptora.
Comentário: certamente que é ousado construir uma chaminé de 1 000 m (que se deverá
manter de pé por pelo menos 50 anos) mas será que devemos declarar tal como impossível
antes mesmo de o tentar, havendo ainda por cima indicação científica de que tal construção já
é possível? Não era o Museu Guggenheim também “impossível de construir”? Além de que
nem todas as CSs precisarão de uma chaminé de 1 000 m.
Quanto à central de Manzanares, a história que se segue talvez ajude a pensar nas
consequências de não testar ideias, por mais estranhas que possam parecer. Por volta de 100
A.C., existiu um “engenheiro” grego, de nome Heron (ou Hero), que, entre outras coisas,
203 Poderá consultar a lista dos países que já têm algum compromisso com o Protocolo de Quioto em: (Unfccc,
2004).
103
inventou as portas de abertura automática e um brinquedo chamado Aeolipile ou “bola de
vento”, que não era mais que uma esfera oca, que rodava quando o vapor de água aquecido
(numa tina por baixo dela) entrava (através de dois tubos) para esta e saía por dois tubos em L
situados em extremos opostos da dita esfera (Figura 18). Se Heron tivesse juntado um pistão a
este brinquedo teria inventado o motor a vapor há mais de 2000 anos. Como imaginar quais
seriam as consequências disto?
Figura 18 - Replica da aeolipile de Heron
Se Cabanyes tivesse experimentado a sua ideia, e ela fosse viável (tanto mais que as
quantidades de energia necessárias no seu tempo eram pequenas quando comparadas com as
necessidades actuais), então talvez a maior parte dos problemas desta tecnologia já estivessem
resolvidos, ou, em alternativa, já se poderia ter definitivamente desistido dela 204.
Críticas à central de Mildura: há referências cépticas sobre se será possível reproduzir
os resultados de uma pequena central como Manzanares numa central 40 vezes maior, além de
custar mais de cerca de 70% do que instalar a mesma potência através de parques eólicos
205
.
Também referida a hipótese de a CS poder reduzir o albedo da Terra e, ao transformar a
radiação solar em calor, contribuir para o aquecimento global, mesmo apesar de não emitir
gases com efeito de estufa.
204 Também se pode colocar a questão: se Cabanyes tivesse desenvolvido esta tecnologia e ela provasse ser
exequível, quais teriam sido as consequências, no século XX, dado que isso teria sido contemporânea do
petróleo?
205 Ver (Wired, 2004).
104
Comentário: relativamente à capacidade de reproduzir os resultados numa escala maior, além
dos modelos experimentais da SBP, convém observar que a EnviroMission afirma ter
consultados vários especialistas independentes que não encontraram nenhum problema na
reprodução dos resultados
206
. Quanto à comparação com a energia eólica, já vimos que à
energia disponibilizada pela CS (sem o recurso aos tubos negros) é, no mínimo, equiparável a
dos parques eólicos, mas, sendo mais fácil de prever, talvez que a questão seja decidir o que é
mais importante: o custo de investimento ou as características da energia gerada?
Quanto à hipótese de a CS contribuir para a redução do albedo, é preciso considerar que,
primeiro, o albedo é a fracção de luz reflectida pelo planeta e pela sua atmosfera 207, ou seja, é
a reflexão das ondas curtas pela Terra (radiação visível e ultravioletas) o que não inclui os
infravermelhos. Em segundo lugar, cabe considerar o balanço energético da Terra (Anexo 5).
O equilíbrio térmico na superfície do planeta é alcançado porque as entradas de energia
são iguais às saídas, ou seja, 21% (radiação directa) + 29% (radiação difusa) = 3%
(radiação reflectida) + 33% (evaporação) + 14% (equilíbrio da radiação infravermelha).
O albedo corresponde aos cerca de 34% da radiação que resulta da soma da radiação
reflectida pela atmosfera (31%) e da radiação reflectida pela superfície terrestre (3%). Da
radiação reflectida pela superfície terrestre, a maior parte é emitida pelos gelos polares a
menor pelas zonas mais equatoriais (ver Anexo 5), que é onde as CSs são mais eficientes, pelo
que a eventual redução no albedo (luz reflectida) será compensada por radiações de
infravermelhos (ver 2.4.4.1), ou seja, em vez de devolver a energia sobre a forma de luz
reflectida, a CS irá devolvê-la finalmente como radiações de infravermelhos
208
, não
significando isto uma alteração do balanço energético da Terra.
Quanto à CS poder contribuir para o aquecimento global, cabe observar que a maior parte
das radiações de infravermelhos são retidas no interior do colector (o telhado actua como se
fosse a camada de nuvens da atmosfera). As perdas de calor do colector para a periferia não
deverão ser significativas, dado que o fluxo de ar circula no sentido inverso, empurrando o
calor para o centro. A única perda de calor será, portanto, através do ar aquecido que sai pela
chaminé da central (sem emissão de gases com efeito de estufa). Este calor seguirá o percurso
206 Ver (Wired, 2004).
207 (HINRICHS, 2001).
208 Para uma explicação mais cuidada sobre radiação solar, Ver (Geog.ouc, 2003).
105
normal das radiações de infravermelhos que, caso não existisse a atmosfera, seria a dissipação
no espaço. Uma atmosfera mais densa (com maior poluição atmosférica) poderá
efectivamente fazer com que esta radiação infravermelha fique retida junto à superfície. Desta
forma, é possível que a chaminé solar possa causar, indirectamente, alguma alteração microclimatérica. Só depois da central de Mildura entrar em funcionamento se poderá observar se
tal acontecerá e em que escala. Note-se, que a central receptora sofrerá, provavelmente, do
mesmo problema, dado que o raio de luz concentrado também aquecerá o ar circundante.
2.4.8.2 – Ideias geradas pela Chaminé Solar
1 - Melhorar a Chaminé
Alan Williams disponibilizou um artigo intitulado “The Solar Chimney - would a
regenerator improve efficiency?” 209. Para Williams: a tecnologia poderá tornar-se o método
mais barato de geração em larga escala de electricidade solar [electricidade através de
energia solar].
O autor preocupa-se com a questão da baixa eficiência da chaminé (de apenas 2 a 3%) e
propõe um regenerador, ou seja, uma CS modificada que, teoricamente, elimina as perdas de
energia. Tal seria obtido ao selar completamente o colector, utilizando um vidrado duplo de
baixa emissividade, enquanto que a chaminé seria devidamente isolada e incorporaria um
permutador de calor ao longo de quase toda a sua altura (ver Figura 19). O ar quente subiria
do colector e faria girar a turbina, a energia residual desse ar em ascensão seria transferida
para o ar que vinha a descer pelo permutador de calor permitindo uma recuperação de energia
de até 95%. O ar do permutador entraria pela abertura da chaminé no nível ‘h’, a partir do
topo, que seria necessária para que o sistema funcionasse. Este ar seria aquecido enquanto
viajasse para baixo, pela chaminé, passaria pela turbina e em seguida pelas duas camadas de
vidro do colector até à base, entrando pelo colector através do chão da central.
Não seriam necessárias bombas para fazer circular o ar, a chaminé seria aberta ao ar e à
pressão atmosférica. Seria a gravidade a conduzir todo o processo uma vez que o ar do
209 O autor chama a atenção que se trata de uma tecnologia com um custo de investimento alto, mas com custos
de exploração muito baixos, (sendo o “combustível” grátis e tendo a central um longo período de vida útil).
Ver (GlobalWarmingSolutions, 2004).
106
colector, aquecido pela radiação solar, subiria por ser mais leve, fazendo com que o ar
ambiente, mais pesado, fosse sugado, do exterior, pelo permutador.
Williams alega que, com estas alterações, as perdas de energia seriam substancialmente
reduzidas, além de haver perdas menores no vidrado duplo, pelas paredes da chaminé e pela
energia potencial devido ao nível ‘h’. As perdas na turbina ou pela fricção no permutador de
calor seriam recicladas como calor no ar que entra por este. A maior perda de energia seria no
regenerador, que se manifestaria na saída do ar com uma temperatura superior ao do ar
ambiente àquela altitude, com uma maior velocidade e com um maior volume que o ar que
entra. O desafio seria portanto construir um regenerador com a maior eficiência possível.
Figura 19 - Proposta de melhoria da eficiência térmica da chaminé solar
Williams admite que estas modificações na CS iriam porventura duplicar o custo do
investimento mas, em contrapartida, iriam aumentar em muito a sua eficiência.
107
Comentário: sem dúvida que é muito interessante procurar aumentar a eficiência da
chaminé, pois, como já vimos (ver 2.4.4.2), a mesma é a responsável pela baixa eficiência da
CS. Caso fosse possível aumentar radicalmente a sua eficiência “apenas” à custa da
duplicação do custo do investimento, talvez esta tecnologia ainda fosse viável, porque, por
outro lado, poderiam ser mais pequenas. Mas existem alguns aspectos desta teoria que podem
levantar problemas, designadamente:
1) Como construir o regenerador com o melhor desempenho possível? Além da questão
do custo, estão ainda em jogo o tipo de materiais a utilizar, a dimensão da área
ocupada pelo mesmo no interior da chaminé de forma a não afectar a corrente de ar
ascendente e, ao mesmo tempo, a maximizar a troca de calor entre as duas massas de
ar. E que efeito teria a abertura do permutador na estabilidade da chaminé?
2) Seria a turbina capaz de manter o equilíbrio entre os volumes de ar que entram e os
que saem? E o facto de o ar só entrar pelo topo e num regime forçado (além de entrar
por sucção, ainda segue um percurso pouco linear) não criará dificuldades ao
funcionamento?
3) Como fazer a distribuição do ar que entra pelo permutador de forma a que este ajude a
activar a turbina e, em seguida, se distribua por todo o colector?
4) Como evitar a acumulação de poeiras sobre o vidro interior, que poderá fazer com que
este actue como um pré-colector, passando a aquecer o ar que circula por entre os dois
vidros, fazendo-o subir em vez de descer?
2 - Vento a partir do Sol (Wind from the Sun)
Ronald L. Conte Jr. propõe um novo tipo de central (apesar da infelicidade da sua
nomenclatura
210
), que designa como uma tecnologia híbrida, inspirada na CS mas com
algumas alterações importantes.
210 A nomenclatura escolhida para esta ideia “Wind from the Sun” (Vento a partir do Sol) é em si algo infeliz
pois se confunde com “Vento Solar”, o fenómeno através do qual o Sol expele uma nuvem de partículas
electromagnéticas que atravessa o Sistema Solar a uma velocidade de até 4 milhões km/h. A designação
“Vento a partir do Sol” quer, no entanto, fazer referência à se gerar vento a partir da radiação solar captada.
Ver (Webplaces, 2004) e (Gardeningplaces, 2003).
108
Antes de mais, convém explicar que não parece correcto chamar ao Vento a partir do Sol
(nem à CS) “tecnologias híbridas” porque, embora estejam presentes no seu funcionamento
tanto a energia solar como a eólica, sem a primeira não haveria a segunda, enquanto que o
termo “híbrido” melhor se justifica quando uma central pode funcionar com dois tipos
independentes de energia 211 (pense na nova geração de automóveis híbridos, em que o veículo
pode ser impulsionado, independentemente, por um motor eléctrico ou um motor de
combustão).
A proposta de Conte Jr. altera significativamente a forma da chaminé solar (Figura 20).
Figura 20 - Proposta de central Vento a partir do Sol
Em vez de ter uma estufa, a área do colector é coberta por vários materiais escuros, como
gravilhas cerâmicas (materiais de baixa reflexividade) para converter a luz solar em calor
212
.
A cor negra destes materiais seria obtida aplicando uma camada de carbono (negro de fumo)
211 O termo “central híbrida” talvez seja melhor aplicado aos parques eólicos ou à central receptora que
possuam uma instalação alternativa, geralmente de gás natural, a que podem recorrer em qualquer momento.
Mesmo assim o termo híbrido não é absolutamente correcto, porque existem momentos em que estas centrais
não podem recorrer a sua fonte de energia principal.
212 Segundo Conte Jr., esta gravilha cerâmica negra seria espalhada sob a área do colector utilizando
maquinaria, requerendo por isso menor trabalho manual, além de que o seu fabrico seria mais barato do que
os materiais utilizados no colector da CS.
109
213
, sob a forma de um pigmento capaz de absorver mais de 90% da radiação solar (incluindo
uma grande fracção dos infravermelhos).
Segundo Conte Jr., este colector, exposto à luz solar, produziria o mesmo efeito que o
colector da CS, aquecendo o ar sob ele (criando uma zona de baixa pressão) mais do que o ar
da periferia (que seria uma zona de alta pressão), originando assim um fluxo de ar para o
interior do colector
214
. A diferença de temperaturas entre as camadas de ar interior e exterior
faria com que o ar sob o colector subisse (formando uma coluna de ar ascendente) e se
estreitasse, por a temperatura no interior do colector ser mais alta, obrigando o ar da periferia
a curvar-se em direcção ao centro, e porque o ar ascendente do centro encontraria menor
resistência para subir, por estar rodeado por ar que também estaria a subir. Estes efeitos
combinados formariam uma “chaminé virtual” (ou seja, não existiria uma verdadeira
chaminé) para a qual o ar fluiria 215.
Conte Jr. sugere que se construam largos Canais de Ar (largos tubos com uma área
circular ou rectangular) que ligariam o interior do colector (zona de baixa pressão) ao exterior
(zona de alta pressão). Devido a esta diferença de pressão entre estas, o ar fluiria, pelos canais
de ar, da zona de alta pressão para a zona de baixa pressão.
Dentro dos canais de ar estariam Turbinas Eólicas que, tal como na chaminé solar,
deveriam funcionar por diferença de pressão e não de velocidade para gerar energia. Estas
turbinas turbinas criariam alguma resistência ao fluxo de ar, mas não a suficiente para
interromper o processo, isso porque o colector deveria manter uma diferença de pressão
constante entre as duas extremidades do canal de ar.
Comentário: esta ideia é oposta à da melhoria da chaminé. Aqui não só se eliminaria a
chaminé como todo o telhado de vidro. Certamente que disto resultaria uma central muito
mais barata que a CS, mas levanta muito mais questões como:
213 Este pigmento é utilizado nas indústrias de tintas e de pneumáticos. Ver (ColumbianChemicals, 2004).
214 Segundo o autor, o colector solar tenderia a ser mais quente no centro e mais frio ao longo do seu perímetro,
e as perdas de calor para o exterior seriam tanto menores quanto maior fosse o colector, pois se atingiria uma
maior diferença de temperatura entre o centro e o perímetro do colector.
215 Também segundo Conte Jr., a massa de ar sob o colector seria tão grande que, além de se mover para o
centro, e para cima, também rodaria. Esta rotação do ar, sob uma área de baixa pressão, é um fenómeno
meteorológico comum causado pelo efeito de Coriolis.
110
1) Sem um telhado de vidro para criar o efeito de estufa, como será possível preservar o
calor libertado pelo solo de gravilha cerâmica escura para o ar? Não teria assim este
calor uma maior tendência em dissipar-se?
2) Como será possível que o ar ascendente ganhe velocidade suficiente para accionar as
turbinas sem uma chaminé para maximizar o efeito de sucção? (como vimos na CS,
quanto maior for a chaminé maior é o rendimento total do sistema. Como poderá
funcionar uma central sem chaminé?) Poderia, efectivamente, ser criada a chaminé
virtual? E quais seriam os efeitos de o ar ascender sem uma chaminé a servir de guia?
Se o ar ascender em rotação, não poderemos estar a criar um pequeno furacão?
3) Como fazer com que o ar no exterior do colector flua para os canais de ar quando este
ar pode alcançar a zona de baixa pressão pelo exterior, seguindo por sobre o colector?
Talvez se possam esclarecer as dúvidas geradas pelas duas teorias se se construírem
modelos à escala, e, caso funcionassem, partir então para um pequeno protótipo para verificar
se centrais do género podem efectivamente ser construídas.
111
3 – A Chaminé Solar como Alternativa para Angola
3.1 – Dados Gerais de Angola
3.1.1 – Geografia e Clima
A República de Angola (Figura 21) situa-se na zona sub-equatorial e tropical do
hemisfério Sul, no Sudoeste do continente africano 216. Angola tem uma forma aproximada de
um quadrado (de Norte a Sul o País mede cerca de 1 300 km, e de Oeste para Este cerca de 1
250 km) com excepção da província de Cabinda, que constitui um enclave a norte do país
(separado pela República Democrática do Congo).
Angola faz fronteira a Norte com a República do Congo (só a província de Cabinda) e a
República Democrática do Congo
217
, a Leste com a República Democrática do Congo e
República da Zâmbia, a Sul com a República da Namíbia, e a Oeste é banhada pelo Oceano
Atlântico.
Cerca de 65% do território situa-se entre os 1 000 e os 1 600 metros, sendo a região do
centro (Huambo, Huíla e Bié) elevada, conhecida como Planalto Central.
Actualmente a divisão administrativa inclui 18 províncias, fruto de alterações após a
independência do país em 11 de Novembro de 1975 218.
Quanto ao clima, existem apenas duas estações:
1. Estação das Chuvas – que corresponde à estação mais quente durante a qual,
tipicamente, ocorrem as chuvas, e que se prolonga de meados de Setembro a Abril;
2. Cacimbo – Estação mais fria e com menor queda pluviométrica; ocorre de Maio a
meados de Setembro.
216 Entre os paralelos 4º21'26'' e 18º02'10 de latitude S, e os meridianos 11º38'40'' e 24º03'20'' de longitude E.
Tem uma área de 1 246 700 km2, com 1 600 km de costa marítima e 4 837 km de fronteiras terrestres.
217 Ex-Zaire, referido como Zaíre pelos angolanos para evitar confusões com a província angolana do Zaire.
218 No Anexo 3 constam as alterações administrativas e de nomenclatura de províncias e cidades de Angola.
112
Figura 21 - Mapa actual de Angola
Na região litoral a humidade média relativa é de 30% e a precipitação média anual é
inferior a 600 mm 219, sendo a temperatura média superior a 23 ºC. As regiões interiores norte
são marcadas por elevadas temperaturas e elevada queda pluviométrica. A zona de altitude,
219 Angola é um país de extremos: no extremo norte, a província de Cabinda é uma região de floresta tropical e
a precipitação média anual é de 800 mm, enquanto que no extremo sul a província do Namibe é uma região
desértica e a precipitação média anual é de 50 mm.
113
que abrange o Planalto Central, é caracterizada por uma temperatura média de 19 ºC, com
temperaturas mínimas acentuadas durante o cacimbo. Por fim, a zona Sudoeste é semi-árida,
dada a proximidade ao deserto do Namibe (que é uma extensão do deserto do Kalahari), e é
marcada pelas temperaturas elevadas na estação quente, e baixas na estação fria 220.
3.1.2 – População e Economia
Um dos dados mais difíceis de apurar, de momento, sobre Angola é a sua população
actual. O último censo populacional decorreu em 1970 e a população então registada foi de
5.673.046 habitantes
221
. Daí em diante sucederam-se a Independência de Angola e a guerra
civil, que provocaram grandes alterações na estrutura populacional. Primeiro, ocorreu a saída
do território da maior parte da população de origem portuguesa; em seguida, a guerra civil
levou muitas populações rurais a deslocarem-se para as cidades (principalmente Luanda) ou
para as regiões vizinhas; finalmente, houve o movimento das populações que se refugiaram
nos países vizinhos. Algumas estimativas apontam para cerca de 4 milhões de deslocados.
Os os valores que se podem encontrar são baseados em estimativas, pelo que partem do
último censo e utilizando diferentes taxas de crescimento, somos conduzidos a cifras como
como as apresentadas na Tabela 5.
Indício das dificuldades neste campo é a informação (usada também por fontes oficiais do
Governo angolano) de que a população masculina é superior à população feminina 222. O que é
difícil de entender num país que esteve em guerra durante muitos anos e, onde se nota, em
muitas regiões, um maior número de mulheres. Apenas a FAO apresenta uma estimativa de
55,6% para a população feminina e 44,4% para a masculina em 1996 223.
220 As grandes variações de temperatura ao longo do país devem-se as influências do Planalto Central e da
corrente fria de Benguela. No Anexo 3 podemos observar mais pormenorizadamente os dados
meteorológicos de algumas regiões de Angola, que utilizaremos mais adiante.
221 (OLIVEIRA, 1972).
222 Por exemplo, em (U.S. Bureau of the Census, 2004) indica que para 2004 a população masculina seria de
5.546.558 e a feminina seria de 5.431.994.
223 Ver (FAO, 2004a).
114
Ano
População estimada
(habitantes)
Julho de 1999
11.177.537 224
2003
13.900.000 225
Julho de 2003
10.766.471 226
2004
10.978.552 227
2004
13.348.900 228
Tabela 5 – Estimativas da população actual de Angola.
Só quando o processo de reunião de famílias terminar, a maior parte dos refugiados
regressar para as suas regiões de origem, e se realizar um censo populacional é que será
possível determinar a dimensão e composição da população angolana, com maior segurança.
No que parece haver consenso é na estimativa de que cerca de 50% da população
angolana têm menos de 20 anos de idade, o que poderá ser um factor importante no processo
de reconstrução.
Vamos por tudo isto utilizar como valor de referência para a população “12.000.000” de
habitantes. Com este valor obtém-se uma densidade populacional de 9,6 habitantes/km2 229.
A pirâmide populacional parece apresentar a estrutura indicada na Figura 22.
Quanto à economia, baseamo-nos em estimativas que dizem que em 2003 o Produto
Interno Bruto (PIB) foi de 20 590 M USD 230, donde resulta um PIB per capita de 1 716 USD
231
. O Sector Agrícola contribuiu com 8%, o Industrial com 67% e os Serviços com 25% para
a formação do PIB em 2001 232.
224 Ver (Webpages, 2004) – mantendo a taxa de crescimento (2,84%) a população em finais de 2003 seria de
cerca de 12.679.963 habitantes.
225 Ver (EIA.DOE, 2004).
226 Ver (NationMaster, 2004) mantendo a taxa de crescimento (1,97%) a população em finais de 2003 seria de
cerca de 10.872.520 habitantes.
227 Ver (U.S. Bureau of the Census, 2004).
228 Ver (WorldGazetteer, 2004).
229 No Anexo 3 disponibilizamos estimativas da população actual nos locais mais densamente habitados.
230 Ver (CIA, 2004).
231 De realçar ainda que Angola tem uma dívida externa que, em 2003, era estimada em 9.200 M USD. Ver
(CIA, 2004).
232 Ver (CIA, 2004).
115
Figura 22 - Pirâmide populacional angolana
116
Importa referir que o resultado do sector industrial é basicamente dependente das
indústrias petrolífera e diamantífera, com alguma participação da indústria pesqueira.
A inflação no ano de 2002 terá sido de 106%, a taxa de desemprego excederia os 50%
sobre os mais de 6,23 milhões que constituem a população activa, repartindo-se esta por 85%
na Agricultura e os restantes 15% distribuídos entre Indústria e Serviços 233.
3.1.3 – Recursos Energéticos
Um dos recursos energéticos de Angola melhor conhecido é o petróleo. Segundo
estimativas de 2003, Angola produziu 923.000 barris/dia e consumiu cerca de 33.000
barris/dia, ou seja, cerca de 3,6% do total produzido. Em Janeiro de 2004, as suas reservas
estimadas eram de 5.400 milhões de barris, e é esperado que, em 2008, a produção atinja os 2
milhões de barris/dia
234
. As jazidas de petróleo de Angola são de petróleo não-convencional
(ver 2.2.1), situadas em off-shore ao longo da sua costa noroeste sendo, de momento, as da
província de Cabinda as mais exploradas.
Associado ao petróleo está o gás natural, de que se estima que em 2001 Angola produziu
e consumiu 530 milhões de metros cúbicos (m³)
235
; as reservas estimadas em Janeiro de 2004
eram de 45 307 milhões de m3 236.
Quanto ao carvão, no leste do país, na região de Luena, Moxico, existem reservas de
lenhite 237 estimadas em 30 milhões de toneladas 238.
Dos recursos hídricos é de realçar que Angola possui 47 bacias hidrográficas orientadas
para cinco vertentes principais - Atlântico, Congo, Zambeze, Okavango e Etosha
239
, sendo
que só os rios e riachos da vertente de Etosha (que atravessam a província do Cunene) são de
233 Ver (CIA, 2004).
234 Ver (EIA.DOE, 2004).
235 Ver (CIA, 2004).
236 1.600.000 milhões de pés cúbicos. Ver (EIA.DOE, 2004).
237 Dos 4 tipos de carvão a lenhite é o segundo com menor teor de carvão e poder calorífico. Ordenando do
menor ao maior poder calorífico temos: turfa, lenhite, hulha e antracite.
238 (FITUNI, 1985).
239 Ver (Angop, 2004).
117
regime intermitente. A construção de algumas barragens em cinco dos maiores rios de Angola
poderá por si só aumentar a potência instalada em 16 505 MW (ver 3.2.3).
Não existem ainda estudos detalhados sobre o potencial eólico em Angola. As zonas mais
escarpadas da costa e a região do Planalto Central poderão, porventura, reunir condições que
permitam o aproveitamento desta fonte de energia.
Quanto à biomassa, no ano 2000 Angola tinha mais de 69,7 milhões de hectares (ha)
consideradas como terreno florestal
240
241
, o que equivale a 56% do terreno do país; no entanto,
só cerca de 141 mil ha estavam a ser explorados 242. Além disso, há que adicionar os resíduos
da agricultura e de criação de animais, e também os resíduos sólidos urbanos.
Relativamente à energia oceânica, a extensa costa atlântica poderá vir a ser, no
médio/longo prazo, uma importante fonte de energia. Por exemplo, o fenómeno de calema 243
poderá ser uma boa forma de aproveitamento da energia das ondas. Actualmente parece
prematuro pensar num programa de aproveitamento desta fonte de energia porque as suas
tecnologias estão ainda em fase experimental (ver 2.2.5).
E, caso a energia nuclear seja considerada como opção, Angola possui pelo menos duas
regiões onde foram encontrados vestígios de torbernite
244
no Dondo e na Caala
245
sem, no
entanto, estarem determinadas as suas dimensões 246.
No que respeita à energia solar, Angola recebe uma radiação média de cerca de 1.875
kWh/(m2.ano), o que é relativamente superior ao valor de 1.850 kWh/(m2.ano), que foi
utilizado como referência para Mildura (ver 3.4.5)
247
. Na verdade, o norte de Angola
beneficia de apenas 1.667 kWh/(m2.ano), ou seja, 6.000 MJ/(m2.ano), enquanto que o sul
240 1 hectare corresponde a 0,01 km2.
241 Basta lembrar que originalmente a fábrica da empresa portuguesa do papel e pasta de papel Soporcel,
actualmente na Figueira da Foz, estava projectada para ser construída em Angola, utilizando como matériaprima as árvores plantadas ao longo do Caminho de Ferro de Benguela.
242 Ver (FAO, 2004b).
243 Calema é um efeito das águas do mar, que se registam durante o cacimbo, em que as ondas rebentam com
muita violência sobre a praia.
244 A torbernite é um minério de urânio com a fórmula química: Cu(UO2)2(PO4)2.10H2O
245 Este jazigo situa-se na zona planáltica de Benguela, na região Caala, que não deve ser confundida com a
Caála que se situa na província do Huambo.
246 (FITUNI, 1985).
247 Este valor foi facultado pelo Doutor Gehard Weinrebe, da SBP.
118
beneficia do óptimo valor de 2.083 kWh/(m2.ano), ou seja, 7.500 MJ/(m2.ano)
248
. Na Figura
23 está representada a incidência solar anual sobre a África Austral que servirá como
informação de base para estudar o potencial da chaminé solar 249.
Figura 23- A radiação global anual total média sobre a África Austral (em MJ/m2).
Adaptado de: (Greenhouse, 2004a)
3.2 – O Sector Eléctrico Actual
3.2.1 – As Entidades
A empresa estatal Empresa Nacional de Electricidade (ENE) é o principal organismo
responsável pela geração e abastecimento de energia eléctrica em Angola. Outro organismo
importante no sector é a Empresa Distribuidora de Energia de Luanda (EDEL),
248 Ver (Greenhouse, 2004).
249 Para mais detalhes, ver também a Figura 24.
119
responsável pelo abastecimento da energia eléctrica em Luanda, província maior consumidora
e com maior número de clientes conectados 250.
O sistema energético está dividido em 3 grandes áreas:
1. Norte – engloba o Zaire, Uíge, Luanda, Bengo, Kwanza Norte e Malanje;
2. Centro – inclui o Kwanza Sul, Benguela, Huambo e Bié;
3. Sul – aglomera o Namibe, Huíla, Cunene e Kuando Kubango 251.
3.2.2 – As Infra-estruturas existentes
O Sector Eléctrico beneficiou de uma forte expansão no final do período colonial. Se, em
1962, Angola tinha 817 centrais instaladas e produzia 195,654 GWh
1542 centrais, tendo a produção no ano sido de 984 GWh
252
, em 1973 existiam
253
, ou seja, em 11 anos o sector
expandiu-se em mais de 500%. Destas centrais, 1472 eram centrais térmicas, com uma
potência instalada de 152 MW representando 26,2% do total da potência instalada, enquanto
que as centrais hidroeléctricas representavam os restantes 73,8%, com 482 MW 254.
No entanto, estes valores estavam muito longe de cobrir todo o país, e muita da energia
obtida pelas povoações mais remotas advinha da lenha, que nessa altura representava 38% dos
recursos energéticos consumidos, enquanto que os derivados do petróleo representavam 32%,
a energia hidroeléctrica 19% e o carvão vegetal os restantes 11% 255.
O período pós-independência foi marcado pela guerra civil que condicionou a realização
de grandes obras no Sector Eléctrico. Algumas das cidades que beneficiavam do fornecimento
de energia pelas barragens adoptaram vias alternativas (grupos geradores)
256
para evitar que
alguns serviços, ou a própria cidade, ficassem de todo sem energia eléctrica em caso de
250 O Engº José Maria Botelho de Vasconcelos é o actual Ministro da Energia e Águas.
251 Algumas províncias não estão, ainda, inclusas nestas regiões, mas é provável que sejam integradas segundo o
seguinte alinhamento: Norte: Cabinda, Lunda Norte e Lunda Sul; Centro: Moxico.
252 (OLIVEIRA, 1972).
253 (FITUNI, 1985).
254 (FITUNI, 1985).
255 (FITUNI, 1985).
256 Geradores a gasóleo, gasolina ou jet fuel.
120
sabotagem das centrais ou da rede de transporte de energia. Da mesma forma, algumas
localidades, que não estavam ligadas a nenhuma central, instalaram grupos geradores.
As principais centrais actualmente existentes em Angola são as referidas na Tabela 6 257:
Província
Tipo de central
Potência (MW)
Estado
Localização
Luanda
Térmica
107,2
Activa
Luanda
Bengo
Hidroeléctrica
17,8
Danificada
Rio Dande
Kwanza Norte
Hidroeléctrica
180
Activa
Rio Kwanza
Kwanza Sul
Térmica
11
Activa
Sumbe
Malange
Térmica
9
Activa
Malange
Benguela
Hidroeléctrica
49,4
Activa
Rio Catumbela
Benguela
Térmica
49,1
Activa
Benguela
Huambo
Hidroeléctrica
3,1
Danificada
Rio Cunene
Huambo
Térmica
19,1
Activa
Huambo
Huíla
Hidroeléctrica
41,1
Activa
Rio Cunene
Huíla
Térmica
10,5
Activa
Lubango
Namibe
Térmica
16,1
Activa
Namibe
Tabela 6 – As principais centrais eléctricas existentes em Angola.
De uma recolha efectuada recentemente, foi possível apurar alguma informação
relativamente às centrais actualmente existentes um pouco por todo o país 258:
➢
Luanda – Foram instalados grupos geradores na Cidadela Desportiva 259; junto ao Hospital
Josina Machel 260; e junto ao posto de seccionamento Nº 5 no centro da cidade 261. Existem
ainda grupos geradores alternativos na Praia do Bispo, Quartéis, Congolenses, Viana e
Cacuaco mas com problemas de falta de peças sobressalentes
262
. Devido aos problemas
com o transporte de energia a partir de Cambambe durante os últimos anos, e dado que
estes geradores, quando entram em funcionamento, fornecem energia as diferentes zonas
da cidade num regime rotativo, todas as empresas e cidadãos particulares com recursos
257 Algumas das centrais activas têm o seu funcionamento condicionado por falta de peças . Ver (Mbendi, 2004).
258 O nosso agradecimento ao Engº João Ventura por esta recolha. Infelizmente não foi possível apurar a
potência de cada grupo gerador.
259 Principal recinto desportivo do país.
260 Antigo Hospital Maria Pia, é o principal hospital de Luanda.
261 Corresponde a central térmica de 107,2 MW mencionada na Tabela 6.
262 Ver (Angop, 2004).
121
financeiros suficientes instalaram geradores, de baixa potência, um pouco por toda a cidade
263
. Na província de Luanda é ainda de destacar o início da utilização de sistemas solares
fotovoltaicos em residências situadas na cidade de Viana (cidade satélite de Luanda);
➢
Bengo – Instalados grupos geradores nas regiões de Cabo Ledo e Ambriz;
➢
Zaire – Grupo gerador no N'zeto (ex Ambrizete);
➢
Uíge – Instalados grupos geradores nas cidades do Uíge e Negage;
➢
Lundas Norte e Sul – Instalados grupos geradores nas respectivas capitais provinciais;
➢
Kwanza Sul – 3 grupos geradores instalados no Sumbe, outros geradores instalados em
Porto Amboim, Gabela e Quibala.
Falta ainda referir as barragens de Capanda (ou Kapanda), com 520 MW, no rio Kwanza
(Kwanza Norte), actualmente em funcionamento pleno; e as barragens do Lomaum, no rio
Catumbela (em Benguela) e de Calueque (ou Ruacaná), no rio Cunene (no Cunene), que
foram destruídas durante a guerra. Existem também duas centrais térmicas de 10 e 11 MW na
província de Cabinda 264.
Se somarmos as potências de todas as centrais em funcionamento atrás mencionadas (e de
que dispomos da potência), e lembrando-nos de que nem todas foram instaladas para trabalhar
em simultâneo, chegaríamos aos 1033,5 MW/capacidade total instalada em Angola (dos quais
243 MW de centrais térmicas e 790,5 MW de centrais hidroeléctricas), valor que só pode ser
“admissível” para um país em guerra, em que apenas 15% da população tem acesso à energia
eléctrica
265
e, praticamente, onde não há indústria. Mas, se esperarmos vir a ter um
desenvolvimento social e económico “acelerado” que nos coloque mais próximo do nível de
desenvolvimento dos países europeus, então basta considerar Portugal que, com uma
população mais pequena (cerca de 10,5 milhões de habitantes) e sem um forte sector
industrial, tinha, em 1999, uma potência instalada de cerca de 10,5 GW
266
, ou seja, a
capacidade do sector eléctrico angolano é inferior a 10% da do homólogo português 267.
Contribui em muito para o valor calculado (1.033,5 MW) a entrada em actividade da
barragem de Capanda (520 MW), que se deu em finais de 2003. A construção desta barragem
263 Isto é válido para praticamente toda Angola.
264 Ver (Winne, 2004).
265 Esta percentagem não incluía ainda a população servida pela barragem de Capanda. Ver (Mbendi, 2004a).
266 Ver (ERSE, 2004).
267 Sector português que já de si é pequeno se tivermos em conta que o Estado de Illinois, nos E.U.A., com
cerca de 13 milhões de habitantes, tem cerca de 30 GW de potência instalada. Ver (UnitedWorld, 2004) .
122
é, aliás, um excelente exemplo da importância estratégica que tem o sector energético: esta
barragem deveria ter entrado em funcionamento em Dezembro de 1993 e custado 750 M
USD, mas, em Novembro de 1992, foi atacada, ocupada e danificada pela UNITA; em 1998,
de novo em posse do Governo, começaram as obras de recuperação, mas em 1999 a barragem
foi novamente atacada e danificada; a construção foi reiniciada em Janeiro de 2000 e o custo
total da barragem foi superior a 4.000 M USD
268
, ou seja, 5 vezes maior do que o
inicialmente previsto.
Assim, Angola terá muito que fazer também no que respeita ao seu sector eléctrico, pois
não só a maioria das centrais actualmente instaladas são de baixa potência, como todo o
Sector é caracterizado pela quase ausência de Redes de Alta Tensão (necessária para conectar
as centrais e para grandes clientes industriais), e sendo que, onde existem, asseguram apenas o
transporte de energia das barragens para as cidades; portanto, não existe uma Rede Nacional
efectiva.
Aquelas linhas de transporte também foram fortemente atingidas durante a guerra, quer
porque os postes eléctricos eram dinamitados para cortar a energia às cidades, quer porque as
populações ao longo das linhas retiravam traves de suporte dos postes para ter alguma coisa
para trocar por alimentos, o que tornou os postes instáveis e de fácil derrube pelas chuvas
tropicais da região. Se o primeiro problema já não se verifica, o segundo ainda persistia em
finais de 2004 269.
3.2.3 – Planos para o Futuro
Nos próximos anos as prioridades de Angola vão a para a recuperação das barragens
destruídas e para a reabilitação das que estão em funcionamento (70 M USD para Cambambe
que deverá ver elevada a sua cota, 3 M USD para o Biópio e 20 M USD para a Matala),
devendo ser investidos 200 M USD no Programa de Reabilitação das Barragens
270
. Também
268 Ver (WashingtonPost, 2004).
269 Aliás, é também devido a este problema que, mesmo com a entrada em funcionamento da barragem de
Capanda, a cidade de Luanda ainda teve alguns problemas no seu abastecimento eléctrico durante 2004. Por
enquanto Capanda está a partilhar a linha de transporte com Cambambe.
270 Ver (sas.UPenn, 2004) e (Angop, 2004).
123
nos próximos anos dever-se-ão se realizadas reparações nas restantes centrais da ENE com
um custo estimado em 300 M USD, totalizando um investimento de 500 M USD. Em 20 anos
Angola planeia investir, dependendo do estado das centrais, cerca de 800 M USD (incluindo
os 500 M USD acima referidos) na reconstrução da rede eléctrica 271.
Também estão planeadas 5 barragens nos rios Kwanza, Longa, Queve-Catumbela, Cunene
e Cubango
272
com um potencial esperado de 16,5 GW, estando a Sociedade Nacional de
Combustíveis (SONANGOL) a planear uma central térmica para Luanda. Relativamente ao
rio Cunene, existe um acordo bilateral entre Angola e a Namíbia para a construção de uma
barragem. Após um aturado estudo, as quedas de Epupa, nas montanhas Bayne, foram
escolhidas como o local ideal para esta infra-estrutura, mas a população local (povo Himba) e
grupos ambientalistas têm-se oposto à esta construção 273.
Poderá ainda ser construída uma barragem no rio Chicapa, Lunda Norte, dado que a
empresa russa Alrosa pretende investir 40 M USD na exploração das jazidas diamantíferas
dessa região de Angola, para o que necessita de energia 274.
Parece lógico que Angola aposte primeiramente na recuperação das centrais que já possui,
sendo de louvar uma aparente abertura de mercado ao sector privado, mas não deixa de ser
preocupante que o país pareça estar a planear investir apenas na energia hidroeléctrica e em
centrais térmicas, sem aparentar dar grande importância a outras energias renováveis,
especialmente às energias solar e de biomassa.
271 Ver (Mbendi, 2004a).
272 Internacionalmente conhecido como rio Okavango.
273 Ver (Mbendi, 2004a). Os estudos foram orçados em 7 M USD.
274 Ver (Mbendi, 2004a).
124
3.3 – Os locais de Angola que poderão beneficiar da Chaminé Solar
3.3.1 – Factores que influem nos Custos de Construção Locais
Sabemos que construir uma CS de 200 MW num país desenvolvido custará mais de 500
M USD (ver 2.4.5), mas quais serão os custos de centrais do género em países em
desenvolvimento, mais especificamente, em Angola?
Para obtermos resposta a esta questão podemos analisar primeiramente os dados que se
seguem (Tabela 7), fornecidos pela SBP, referentes aos custos gerais de 4 CSs de diferentes
dimensões, e para locais com uma radiação solar global de 2.300 kWh/(m².ano).
Capacidade
MW
5
30
100
200
Altura da Chaminé
m
550
750
1000
1000
Diâmetro da Chaminé
m
45
70
110
120
Diâmetro do Colector
m
1250
2850
4300
7000
Custo da Chaminé
6
22,8
58,8
187,2
204,0
6
x10 USD
12,0
56,4
128,4
313,2
Custo das Turbinas
x106 USD
9,6
38,4
90,0
159,6
Engenharia, Ensaios, Outros
x106 USD
7,2
18,0
48,0
50,4
Custo Total
x106 USD
51,6
171,6
453,6
727,2 276
Custo do Colector
x10 USD
275
Tabela 7 – Custos de Construção de Chaminés Solares.
No estudo da SBP com um parceiro indiano foi levantada a hipótese de, na Índia, e devido
ao menor custo da mão-de-obra, o custo de construção de uma central (o custo de construção é
cerca de 70% do custo total do investimento) poder ser apenas 56% do custo que a mesma
central teria se construída na Europa 277, o que tornaria o custo total em cerca de 70% do custo
total da mesma central na Europa. Entretanto, este valor já não é o correcto porque a adição
dos tubos negros faz aumentar a área do colector, e, consequentemente, o seu custo, mas o
pressuposto assumido para o custo da mão-de-obra continua a ser válido, pelo que é de supor
275 Para o cálculo deste valor foi assumido que o custo do trabalho não especializado seria de 6,5 USD/h.
276 Fazendo as contas com o valor de 1.000 M de dólares australianos chegaríamos a um valor de 700 M USD.
A diferença explica-se pela forte depreciação da moeda norte-americana no ano de 2004.
277 (SCHLAICH, 1995).
125
que o custo de construção seja menor nos países em desenvolvimento, como é o caso de
Angola.
Mas existem outros factores nos países em desenvolvimento que poderão aumentar o
custo da central, ou esbater parte do efeito de redução do custo causado pela mão-de-obra.
Para analisarmos a influência desses factores vamos listar os principais materiais e as
respectivas quantidades para a construção de CSs de 5, 30 e 100 MW (Tabelas 8 e 9),
baseadas nas seguintes adaptações aos valores calculados em Manzanares (ver Anexo 6):
1. Com a adição dos tubos negros, a área do colector aumentou, mas o diâmetro da chaminé
foi reduzido (e, consequentemente, a sua área) em cerca de 8,3%, para as centrais de 5 e 30
MW, e cerca de 9,6% para a central de 100 MW. A SBP ainda não divulgou nenhum
documento a corrigir a área da cobertura, por isso, vamos manter os valores calculados
em Manzanares, apenas para termos uma ideia aproximada destes valores;
2. Na área da chaminé (incluindo suportes) vamos utilizar as reduções antes mencionadas
no diâmetro da chaminé;
3. Os valores obtidos para Aço para suportes, vigas,...; Betão C25 (fundações dos
suportes); e Aço (para betão armado) foram calculados proporcionalmente aos valores
originais, com a área do telhado de vidro a servir de referência.
4. Relativamente aos valores de Manzanares, após a primeira revisão, as chaminés tornaramse mais altas (exceptuando a central de 200MW que viu a altura da sua chaminé reduzida
para os 1.000 m), mas também passaram a ter um menor diâmetro. Para termos uma ideia
aproximada dos valores em questão vamos utilizar os valores originais (ver Anexo 6),
excepto no que concerne aos diâmetros exterior e interior das fundações da chaminé, que
são corrigidos de forma a manter as mesmas relações de distância que existiam
originalmente. Por exemplo, para a chaminé da central de 5 MW, o diâmetro era de 54 m,
sendo os diâmetros interior e exterior de 52 m e 76 m, respectivamente, ou seja, as
fundações começariam 2 m dentro da chaminé e teriam um raio de 24 m. Vamos manter
estas relações mas agora para um diâmetro de chaminé de 45 m.
126
Potência
MW
5
30
100
m
1250
2850
4300
Área coberta total 278
x10³ m²
1.227,2
6.379,4
14.522,0
Área do telhado de vidro
x10³ m²
1.207,0
6.330,3
14.423,9
Vidro simples (4mm)
x10³ m²
787,9
4.106,0
9.315,4
Vidro duplo (2x4mm)
x10³ m²
419,0
2.224,3
5.108,5
x10³ m²
1.626
8.555
19.532
x10³ t
7,1
39,7
99,7
x10³ m³
2,8
14,8
32,8
t
51
304
658
Área da Cobertura
x10³ m²
16,1
39,0
80,0
Chaminé em Betão C45
cimento
Aço (para betão armado)
x10³ m³
3,4
8,2
15,3
t
270
650
1.200
t
190
460
860
x10³ m²
4,1
10,1
18,1
Total de lâminas de vidro (4mm)
Aço para suportes, vigas,...
Betão C25 (fundações dos suportes)
279
Chaminé metálica Aço (incluindo suportes)
Área da Chaminé (incluindo suportes)
Tabela 8 – Materiais e área necessários para o Colector (e Cobertura).
Chaminé
MW
5
30
100
m
45
70
110
Altura da chaminé
m
550
750
1.000
Espessura no topo
m
0,16
0,16
0,16
Espessura na base
m
0,30
0,70
0,90
Fundações (diâmetro exterior)
m
67
114
154
Fundações (diâmetro interior)
m
43
78
106
Betão C25 para fundações
x10³ m³
9,6
29,1
64,5
Betão C45 para suportes
x10³ m³
3,8
12,7
27,7
Betão C45 para o tubo (chaminé)
x10³ m³
13,7
67,8
153,5
x10³ t
3,0
9,4
14,6
56
119
Cabos para fortalecer os níveis
t
30
Tabela 9 – Materiais e Dimensão necessários para a Chaminé.
Das Tabelas 8 e 9 podemos retirar que, por exemplo, para uma central de 30 MW, serão
necessários cerca de:
278 Área coberta total = área do telhado de vidro + área da cobertura + área da chaminé (incluindo suportes).
279 Os dados originais do betão estão referenciados em m², mas vamos assumir que se trata de um erro e que a
unidade que se queria referir era o m³.
127
•
8,56 km² de lâminas de vidro de 4 mm;
•
133 mil m³ de betão;
•
50,1 mil toneladas de aço;
•
56,0 toneladas de cabos (aço galvanizado).
Atendendo às vicissitudes por que tem passado a economia angolana, não custa admitir
que, de certa forma, até aqui há problemas para construir uma central deste tipo em Angola:
actualmente, dos materiais antes referidos, apenas se produz cimento em Angola, e, com uma
produção significativa, unicamente em Luanda.
Segundo o mapa da Figura 24, as melhores opções, em termos de radiação global anual,
para centrais do género seriam o extremo sudoeste (província do Namibe e a parte das
províncias da Huíla e Cunene) ou o extremo sudeste (Sul da província do Kuando Kubango),
representadas a vermelho no mapa, embora toda a zona cor de laranja, que ocupa mais de
metade de Angola, seja igualmente adequada à tecnologia da chaminé solar.
Como opção para a construção de uma primeira CS em Angola, optaríamos pelo sul de
Benguela ou no Namibe, porque ficará mais próximo de uma fabrica de cimento 280 (além de
outros motivos que referiremos mais adiante), e o cimento é, como se sabe, um produto que
encarece sensivelmente à medida que nos vamos afastando da respectiva fábrica.
Mas se, relativamente ao cimento, a questão está (ou promete estar em breve) resolvida, o
mesmo não acontece com os outros materiais porque, ao que conste, de momento Angola não
produz nem vidro nem aço. A curto prazo, a alternativa seria importar estes materiais.
A menos que, e, no tocante ao vidro, a questão seja resolvida localmente, com a
construção de uma instalação (abastecida por um gerador) que produziria as lâminas de vidro
para a CS em construção, passando a fábrica de vidro em seguida a ser um dos clientes da CS.
A fábrica de vidro tornar-se-ia, eventualmente, num centro de produção regional para futuras
CSs, e, sempre, um fornecedor para o sector da construção civil. Seria, nesta hipótese,
necessário acrescer ao investimento de construção da primeira CS o investimento na fábrica
280 Dado haver a previsão de recuperar proximamente a fábrica de cimentos do Lobito, de momento com uma
produção muito limitada.
128
de vidro. Mas com a vantagem de, numa óptica de boa gestão, durante o período de
construção da CS, a fábrica produzir, na medida do possível, o vidro numa filosofia JIT
(Just-In-Time), dado que as suas encomendas diárias seriam facilmente previsíveis.
Figura 24 - Padrão da Radiação Global Anual em Angola
A solução encontrada para o vidro não se aplicará à produção de aço pelos óbvios motivos
da economia de escala siderúrgica. Além de se tratar de um processo que consome muita
energia, dificilmente abastecido por uma CS 281. Portanto, neste quadro, para uma primeira CS
o aço teria de ser importado na totalidade 282.
Existe ainda mais um problema para se construir uma central (e especialmente do tipo
desta, por ocupar uma área relativamente grande) algures em Angola. Estamos a falar daquele
que é o segundo ou terceiro país com mais minas terrestres do mundo, estimando-se,
actualmente, que possam existir cerca de 12 a 13 milhões destes malévolos artefactos. Isto
implica que, antes de se tentar construir seja o que for, se deva fazer um cuidadoso trabalho de
desminagem. Segundo algumas estimativas, o custo total de remoção de cada mina é de 1.000
281 Apesar de não fazer sentido construir uma siderurgia apenas para satisfazer uma CS, fica aqui a referência
que as reservas de ferro conhecidas em Angola são de cerca de 1.700 Mt, situadas principalmente na bacia do
Cassinga, na Huíla. O teor de ferro no minério varia entre os 35 e os 60%. Estas reservas poderão abastecer
um complexo siderúrgico de média capacidade. (FITUNI, 1985).
282 A África do Sul é o grande produtor de aço mais próximo de Angola, sendo provavelmente o potencial
vendedor. Mas atenção é devida na escolha do fornecedor de aço, já que o que importa é o preço da
mercadoria colocada em Angola e não o seu preço à saída da fábrica produtora.
129
USD
283
, o que significa dizer que, por exemplo, se na área que escolhermos para a central
existissem 1.000 minas, seria prudente agravar o investimento no projecto em 1 milhão USD.
Importa, no entanto, sublinhar que o problema de falta de materiais de construção e das
minas não será exclusivo da CS, mas, antes, um problema que afectará todo e qualquer
tipo de tecnologia energética, bem como outros tipos de infra-estruturas.
A escolha de um local entre Benguela e o Namibe para a primeira CS (local que deve ser
definido não só em função da radiação global anual, mas também pelo padrão das chuvas,
quedas de granizo, tempestades e actividade sísmica – ver 2.4.1), além da questão da
proximidade da fábrica de cimento, traz outros benefícios, quando comparado com outros
locais adequados à CS, designadamente:
1. Portos – um dos motivos que esteve na génese da cidade do Lobito residiu no
aproveitamento da sua baía natural, de águas profundas, para a construção de um
porto
284
. Também na cidade do Namibe, relativamente próxima, temos o terceiro
porto mais importante de Angola (depois dos de Luanda e Lobito). Estes dois portos
facilitarão a entrada dos materiais e equipamentos que tiverem que ser importados.
2. Densidade Populacional – estima-se que o Lobito e Benguela sejam,
respectivamente, as terceira e quarta cidades mais habitadas de Angola, num total
aproximado de 272 mil habitantes, enquanto que a cidade do Namibe será a quinta,
com cerca de 132 mil habitantes. Aliás, a província de Benguela é uma das
províncias com maior densidade populacional (cerca de 23,5 habitantes/km²), o que
poderá facilitar a viabilidade da rede de transporte e distribuição de energia. O
Namibe, por seu turno, tem a maior parte da população (mais de 75%) na capital
provincial, pelo que se afigura vantajoso localizar a central o mais próximo possível
desta. De qualquer modo, juntas, as duas províncias perfarão cerca de 914 mil
habitantes 285.
283 Ver (ClearMines, 2005).
284 O porto do Lobito mede cerca de 5 km de comprimento, com uma entrada de 600 m, tem 1,5 km de largura
máxima (no interior da baía), com uma profundidade entre os 15 e os 36 m, sendo a maior amplitude de maré
de 1,9 m. A sua área excede os 300 mil m².
285 Ver (WorldGazetteer, 2004).
130
3. Clima e Tipo de Solo – o sul da província de Benguela e a província do Namibe,
na
sua
totalidade,
são
regiões
de
clima
desértico
ou
semi-desértico,
consequentemente com um menor potencial agrícola. Se, por um lado, isto pode ser
desfavorável em termos de disponibilidade de solo arável para o colector da CS,
trata-se de zonas menos “disputadas” durante a guerra, logo menos carregadas de
minas terrestres.
Em todo o caso, impõe-se realizar um estudo detalhado em ordem a determinar se estes
factores permitirão que o custo da central seja inferior, e em que proporção, ao custo segundo
os parâmetros dos países desenvolvidos.
3.3.2 – Custo e qualidade da energia em Angola
Em face da análise expendida, caberia utilizar os valores europeus como referência, a fim
de estimar o custo do kWh de uma chaminé solar e compará-lo com o custo do kWh
actualmente em vigor em Angola. Em rigor, porém, diga-se desde já que a comparação se
torna impossível de fazer tendo em conta o que se segue. Segundo a correcção de preços,
efectuada em Angola em Maio de 2004, os preços de venda de energia eléctrica, fornecida a
uma tensão inferior a 1 kV, BT, são os referidos na Tabela 10.
Se convertermos para USD
286
o preço da energia eléctrica para o consumo doméstico,
concluímos que Angola tem um preço de 1,64 cêntimosUSD/kWh (0,01635 USD/kWh).
Trata-se de um valor muito baixo se, como termo de comparação, considerarmos que o preço
médio da energia eléctrica nos E.U.A. em 2003 foi de 7,40 cêntimosUSD/kWh 287 (os E.U.A.,
um país conhecido por subvencionar algumas fontes de energia, e por ter um sector eléctrico
bem estabelecido).
286 De acordo com a informação disponibilizada em (BNA, 2005), em 17 de Janeiro de 2005, a taxa de câmbio
do dólar norte americano (compra) era: 1 USD = Kz. 86,84716. Kz. é a abreviatura de Kwanza, a moeda
nacional de Angola.
287 Ver (EIA, 2005).
131
Tipo de consumidor
Custo (Kz/kWh) 288
Consumo doméstico
1,42
Consumo em actividades industriais
3,07
Consumo em iluminação pública
2,46
Tabela 10 – Preços da energia eléctrica em Angola (Maio de 2004).
Considerando apenas o valor do kWh em Angola para base de decisão, tornar-se-ia difícil
perceber como qualquer forma de produção de energia se poderia estabelecer no país, e de
como seria possível recuperar o investimento, por exemplo, como o feito na barragem de
Capanda. Torna-se, por isso, necessário analisar o preço de outros bens necessários à vida da
população e compará-los com os mesmos bens noutro mercado, o que vamos fazer para o
mercado português (Tabela 11).
Para Portugal utilizaremos como dados de referência o valor do kWh para consumo
doméstico de Baixa Tensão Normal (20,7 kVA) em vigor em 2005
289
; para os combustíveis,
os valores da gasolina (de 95 octanas) e gasóleo são os referentes à primeira semana de
Fevereiro de 2005 290.
Podemos observar que os preços de electricidade praticados em Angola são
comparativamente baixos, acabando por influir nos custos das actividades dos sectores, que
não têm prejuízos acentuados porque, por sua vez, beneficiam também de subsídios
governamentais.
Produto
Electricidade (consumo doméstico)
Gasolina
291
Gasóleo
Cimento Portland I 42,5 R 292
Unit
Angola
Portugal Angola/Portugal
centUSD/kWh
1,64
15,11
11%
USD/l
0,44
1,36
32%
USD/l
0,33
1,08
31%
USD/Saco
5,60
6,37
88%
Tabela 11 – Comparativo de preços de materiais entre Angola e Portugal
288 Ver (Jornal de Angola, 2004).
289 Ver (EDP, 2005).
290 Ver (Negócios, 2005).
291 Ver (Angonotícias, 2005).
292 Em Angola o cimento é classificado em Portland (de maior resistência), utilizado pelos empreiteiros, e Filler
que é vendido à população. No caso português, o preço do saco (50 kg) que referimos é relativo ao cimento
portland I 42,5 R vendido pela fábrica Cimentos Madeira.
132
Para a CS, que no processo de construção consome cimento, electricidade (na fabricação
dos materiais, como por exemplo o vidro) e combustível (na fabricação e transporte dos
materiais e transporte dos trabalhadores) estes menores preços significariam, por sua vez, um
menor custo do projecto (projecto subsidiado, afinal, mesmo que não directamente), que se
traduziria por um menor custo do kWh cobrado aos clientes.
No entanto, desde Maio de 2004, o preço dos combustíveis em Angola já foi corrigido
pelo menos quatro vezes, com o intuito a reduzir estes subsídios que ascendem a mais de 600
M USD por ano. A redução destes subsídios é uma das principais recomendações do Fundo
Monetário Internacional (FMI). A redução dos subsídios aos produtos petrolíferos é uma das
medidas que consta do Orçamento Geral do Estado (OGE) para 2005, aprovado pelo
Parlamento angolano, segundo o qual as despesas com subsídios apresentam uma redução
substancial, passando de 4,5 para 1,1 do PIB 293. Um dos objectivos traçados é o de fazer subir
o preço da gasolina até ao valor equivalente a 1 dólar norte-americano ainda este ano (2005),
pelo que os aumentos de preços continuarão
294
. É possível que o sector eléctrico também
venha a efectuar revisões nos seus tarifários no futuro.
Em termos de gestão, estes aumentos de preços dos combustíveis e energia, fazem
sentido, uma vez que os valores de venda se estão a aproximar a valores mais reais, tendo em
conta os custos efectivos das actividades.
Embora, dado o fraco poder de compra da população angolana, seja desejável que o
aumento dos preços fosse gradual, tanto mais que muito dificilmente haverá um aumento
compatível dos salários e de empregos disponíveis, o que, por sua vez, poderá levar muitos
clientes a não pagar a energia que consomem, gerando um problema económico e social muito
delicado. Na verdade, grande parte dos clientes já acha que o preço do kWh actualmente
praticado é muito elevado. Poderá parecer que estes clientes não têm razão dado que,
aparentemente, os preços da energia em Angola são excessivamente baixos em relação aos da
Europa. Porém, levando em conta os menores salários dos Angolanos, na verdade, se fizermos
uma comparação dos preços para, por exemplo, o sector alimentar, teremos resultados muito
variáveis, com produtos com preços superiores, iguais ou apenas ligeiramente inferiores ao
preços em Portugal. Ou seja, nem tudo é barato em Angola, ou seja, os menores salários não
são acompanhados por uma compensação geral de preços na economia angolana.
293 Ver (Angonotícias, 2005).
294 Isto implicará, quase de certeza, um ano de forte inflação dada a dependência da população nestes
combustíveis para o seu transporte pessoal e para o transporte de mercadorias.
133
Por outro lado, relativamente à qualidade da energia eléctrica, por exemplo, em Luanda,
embora o preço da energia seja baixo, a qualidade do serviço deixa a desejar, com cortes e
avarias um pouco por toda a cidade, especialmente nos períodos de chuva. Um dos principais
problemas é a sobrecarga constante a que a rede de distribuição está sujeita, tanto pelos
clientes efectivos do serviço
295
, como pelas “incalculáveis” ligações ilegais que se
estabeleceram, sobretudo, nos bairros periféricos da cidade.
Este risco de, a qualquer momento, o luandense ficar sem luz, faz com que, quem tem
possibilidades, adquira um gerador. Significa dizer que, nesta altura, a factura energética deste
cidadão é muito superior, porque embora ele não vá adicionar o custo dos combustíveis para o
gerador na sua “factura” eléctrica, este custo conta efectivamente nas suas despesas 296.
3.3.3 – Comparação da Chaminé Solar com outras alternativas
Dado que, por agora, não é razoável comparar o custo das novas formas de produção de
energia, mais especificamente a CS, a partir dos preços praticados em Angola, vamos
proceder à comparação (a nível de preços) internacional, explicitando, primeiramente, como é
calculado o custo do kWh produzido pela chaminé solar.
Como vimos em 2.3.1, é aconselhável que os países africanos analisem com mais atenção
as opções energéticas de que dispõem, e, sempre que possível, escolham outras opções que
não apenas os hidrocarbonetos e recursos hídricos. Em 2.2 e 2.1.3 vimos que, provavelmente,
Angola dispõe de todas as alternativas energéticas referidas 297, embora, em termos eléctricos,
com aproveitamentos distintos.
295 Mesmo sem dados sistemáticos, é fácil de perceber que o consumo actual de energia é muito superior ao
consumo que existia quando a rede de distribuição foi instalada nas residências ou empresas, basta reparar no
número crescente de aparelhos de ar condicionado que têm sido instalados.
296 Vejamos o seguinte exemplo de uma forma alternativa para evitar os problemas de falta de energia. Em
edifícios residenciais houve casos em que os moradores “desistiram” da energia da rede. Um dos moradores
instalou um gerador com capacidade para fornecer energia para todo o prédio (bem como o sistema de gestão
da rede). Os restantes moradores pagam uma quantia mensal fixa por este serviço. Embora esta quantia
mensal seja elevada, relativamente ao que estes moradores pagariam se obtivessem a energia da rede (sem
falhas), a garantia de ter um fornecimento constante de energia fez com que prefiram esta solução.
297 Voltamos a referir que são necessários ainda estudos sobre as energias eólica e oceânicas, bem como para
determinar as reservas de urânio existentes.
134
Existem diversas formas de produzir energia, cada qual com os seus factores específicos,
como potência, custo, disponibilidade, dimensão, vida útil, etc., que, se não forem
devidamente considerados, poderão levar à escolha de uma solução errada (é o que geralmente
acontece quando só se leva em conta o factor custo, embora este seja um elemento importante
para a decisão).
Recorre-se ao método das anuidades para cálculo do custo do kWh produzido. Neste
método é calculado o factor anual dos custos do capital (An). Ao multiplicar este factor pelo
custo do investimento, ao longo de um dado período de depreciação (n), obtemos o custo do
capital anual 298. O método das anuidades pode ser nominal ou real, dependendo se se utiliza
ou não a taxa de inflação para corrigir os valores ao longo do tempo. O factor anual dos custos
do capital é matematicamente definido como:
Com:
n = período de depreciação em anos 299
i = taxa de juro em %
znom = 1+ inom
e = taxa de inflação em %
Para se utilizar o método real teríamos ainda:
f=1+e
zreal = 1+ ireal = znom /f
Para calcular o factor anual dos custos de operação utilizamos a expressão seguinte:
298 Está relacionado com a actualização dos recebimentos futuros, em função do risco assumido.
299 O período de depreciação não deve ser confundido com o período de recuperação do investimento (PRI). O
PRI estimado da chaminé solar é de cerca de 10 anos.
135
Com base nestas duas equações a SBP calculou, segundo o método nominal (o método
real apresenta valores finais mais baixos), os custos de kWh 300 para as 4 centrais de referência
(ver Tabela 12).Foram utilizados os seguintes pressupostos: um período de depreciação de 30
anos (n = 30); uma taxa de juro de 6% (i = 0,06); e uma taxa de inflação de 3% (e = 0,03)
301
, e obteve-se: An = 0,072648911 e Bn = 1,398222778.
Importa esclarecer que na Tabela 12 :
1. O custo do investimento corresponde ao custo estimado para uma central do género.
2. O custo investido por kW corresponde à divisão do custo do investimento pela potência da
central (em kW);
3. Os custos de exploração do 1º ano correspondem aos custos de operação e manutenção da
central, estimados pela SBP;
4. Os custos de exploração (média) são equivalentes aos custos de exploração médios da
central ao longo do período de 30 anos (calculam-se multiplicando os custos de exploração
do 1º ano por Bn);
5. O custo do capital resulta da multiplicação do custo do investimento pela anuidade (An) do
período em causa;
6. O custo do capital acumulado corresponde ao custo do capital ao longo dos 30 anos;
7. O custo do capital alheio
será o valor anual que a central terá de pagar aos seus
investidores (calcula-se multiplicando o custo do investimento por An e subtraindo o custo
do investimento, dividido pelo período n);
8. Os custos do capital alheio acumulados corresponde ao custo deste capital ao longo dos 30
anos;
9. Os custos totais são o somatório dos custos de exploração (média) e do capital;
10.Os custos totais acumulados são os custos totais ao longo dos 30 anos;
300 O método das anuidades foi o escolhido porque é o método oficial utilizado pela Associação de Utilidades
Eléctricas Alemãs (VDEW – Vereinigung Deutscher ElektrizitätsWerke) – (SCHLAICH, 1995).
301 Este valor para a inflação não é referido no documento (SCHLAICH,2003), mas é de crer que o valor seja
este ou muito próximo, dado os resultados finais.
136
11.A produção de energia corresponde à energia produzida pela central anualmente (sem os
tubos negros);
12.A produção de energia acumulada é a energia produzida ao longo dos 30 anos;
13.Os custos de produção da energia resultam da divisão dos custos totais pela produção de
energia.
Potência
MW
6
5
30
100
200
Custo do investimento
x10 USD
52
172
454
727
Custo investido por kW
USD/kW
10.400
5.733
4.540
3.635
Custos de exploração no 1º ano
x106 USD
0,24
0,72
2,04
3,36
Custos de exploração (média)
x106 USD/ano
0,33
1,01
2,85
4,70
Custos do capital
x106 USD/ano
3,72
12,48
33,00
52,80
111,60
374,40
990,00
1584,00
x10 USD/ano
1,99
6,76
17,89
28,55
x106 USD
59,91
202,71
536,86
856,62
x106 USD/ano
4,05
13,49
35,85
57,50
Custos totais acumulados
x106 USD
121,50
404,70
1075,50
1725,00
Produção de energia
GWh/ano
14
88
320
680
GWh
420
2640
9600
20400
USD/kWh
0,29
0,15
0,11
0,08
Cênt USD/kWh
29
15
11
8
Custos do capital acumulado
Custos do capital alheio
Custos capital alheio acumulado
Custos totais
Produção de energia acumulada
Custo de Produção da Energia
Custo de Produção da Energia 302
6
x10 USD
6
Tabela 12 – Custos de Investimento e custo do kWh para as Chaminés Solares.
Como, através do método das anuidades, são levados em conta todos os gastos em que se
espera que a central incorra ao longo do período de recuperação do investimento, torna-se
possível comparar diferentes tecnologias, mesmo que nestas os principais custos ocorram em
períodos muito diferentes da vida útil da central. Por exemplo, as centrais térmicas têm um
custo inicial relativamente baixo e custos de exploração e manutenção relativamente altos,
enquanto que as tecnologias solares (CS inclusive) e eólicas têm um custo inicial
relativamente alto e custos de exploração e de manutenção relativamente baixos.
O custo do kWh produzido dá-nos ainda uma ideia de quanto é que o cliente deverá pagar
pela energia que consumir, em função da tecnologia escolhida.
302 Ou Levelized Energy Cost (LEC) - Custo de Energia Nivelado.
137
Assim, com base nos valores constantes da Tabela 12, podemos comparar o “custo da
energia produzida” e o “custo do investimento por kW” da chaminé solar com outras
tecnologias. Utilizamos uma recolha destes custos efectuada por F. D. Yamba
303
(alguns dos
valores são referentes a produção apenas a de calor), referidos na Tabela 13.
Comparando o custo do kWh da chaminé solar com o custo de outras tecnologias,
percebemos que o custo para as pequenas centrais (em especial a de 5 MW) é relativamente
alto, mas, ainda assim, é comparável com as melhores soluções solares fotovoltaicas
existentes.
No que diz respeito às grandes centrais (100 a 200 MW), a chaminé solar obtém valores
bastante competitivos, sendo que o seu valor mínimo (8 cêntimos USD/kWh para a central de
200 MW) só fica ligeiramente acima do máximo da energia hidroeléctrica de grande porte, o
que é um excelente indicador, dado que esta é uma das tecnologias de produção mais maduras
(não se espera que o seu custo de exploração venha a baixar num futuro próximo,
considerando a Tabela 13). A chaminé solar está, por seu lado, apenas na fase de construção
da sua primeira central, sendo de esperar que a experiência acumulada com futuras centrais
faça com que o seu custo de produção venha também a descer, podendo então competir
melhor com a energia hidroeléctrica de grande porte.
Mas o preço da energia produzida pela CS poderá ser ainda menor se recorrermos
aos tubos negros. Voltando ao exemplo em que calculámos uma produção de energia de
cerca de 1100 GWh/ano (ver 2.4.7) para uma central como a de Mildura (de 200 MW),
mantendo tudo o resto (há um maior custo de investimento mas a diferença não deverá ser
muito significativa), obteríamos um custo de 6 cêntimos USD/kWh.
303 F. D. Yamba trabalha para o Centro de Energia, Ambiente e Engenharia da Zâmbia. Ver (Ceest, 2005).
138
Tecnologia
Custo do investimento
chave-na-mão
(USD/kW)
(cêntimos USD/kWh)
Custo da energia
Potencial custo
futuro da energia
Electricidade
900 – 3000
5 – 15
4 – 10
Produção de calor
250 – 750
1–5
1–5
8 – 25 USD/GJ
6 – 10 USD/GJ
(cêntimos USD/kWh)
Biomassa
Etanol
Eólica
1100 – 1700
5 – 13
3 – 10
Solar Fotovoltaica
5000 – 10000
25 – 125 304
5 ou 6 – 25
Solar Térmica
3000 – 4000
12 – 18
4 – 10
Aquecedor Solar de
baixa temperatura
500 – 1700
3 – 20
2 ou 3 – 10
Grandes Barragens
1000 – 3500
2–8
2–8
Mini-Hídricas
1200 – 3000
4 – 10
3 – 10
Electricidade
800 – 3000
2 – 10
1 ou 2 – 8
Produção de calor
200 – 2000
0,5 – 5
0,5 – 5
Marés
1700 – 2500
8 – 15
8 – 15
Ondas
1500 – 3000
8 – 20
incerto
Correntes
2000 – 3000
8 – 15
5–7
incerto
incerto
incerto
Hidroeléctrica
Geotérmica
Oceânicas
OTEC
Tabela 13 – Custos de investimento e do kWh para outras tecnologias.
Está claro ser de ressalvar o facto de desconhecermos todos os pressupostos assumidos no
cálculo das outras tecnologias, cujos resultados estão na Tabela 13. Mas o cotejo a que
procedemos indica-nos que, do ponto de vista de custo de produção de energia, parece haver
fortes possibilidades de a CS ser uma solução interessante.
É certo que, relativamente ao custo investido por kW, a chaminé solar apresenta valores
elevados, só comparáveis aos SSFs. No entanto, quanto maior for a central, menor é o custo
304 Estes valores parecem relativamente altos (no E.U.A. encontramos preços de 17 cêntimos USD/kWh) , mas
eles dependem da região em que esta tecnologia é aplicada. Em África o custo desta tecnologia é
relativamente alto.
139
por kW instalado (Tabela 13), sendo que o custo investido por kW para a central de 200 MW
não é muito superior ao valor máximo para as tecnologias hidroeléctricas de grande porte.
Além do custo, cabe considerar outras vertentes. Uma vantagem que as tecnologias
solares (especialmente os SSFs) têm em relação às outras tecnologias, que deve ser tida
sempre em conta quando se escolhe entre uma tecnologia do tipo solar e uma outra qualquer, é
a seguinte: enquanto que uma barragem tem de ser construída num rio (e neste rio nem todos
os locais serão favoráveis à sua construção), ou um parque eólico tem de ser construído num
local em que o vento seja forte e regular, o que pode implicar que estas centrais tenham de ser
construídas a dezenas ou mesmo centenas de quilómetros da zona de consumo
305
, já para
uma central solar a escolha da localização beneficiará de uma área geográfica muito
maior naturalmente dependente das condições meteorológicas).
Ou seja, podemos aproximar bastante uma central solar do centro de consumo (ou
localizá-la o mais perto possível do centro gravítico dos locais de consumo), e reduzir a
dimensão da rede de transporte de energia. Ou recorrer a linhas de Média Tensão ou Baixa
Tensão em vez de linhas de Alta Tensão.
Esta vantagem poderá ser crucial em Angola, tendo em conta a estimativa para o custo de
extensão da rede (em MT ou BT) em áreas rurais nos países em vias de desenvolvimento, que
variará entre 3.000 a 10.000 USD/km
306
, enquanto que o custo de linhas da Alta ou Muito
Alta Tensão, que são utilizadas para linhas de transporte a longa distância (ou para conectar
centrais), naquela região de África, pode ser superior a 222.000 USD/km 307.
Lembremos que o motivo da escolha de Mildura para local da primeira CS se deveu, entre
outros factores, à proximidade da rede nacional de energia australiana, permitindo isso a
redução dos custos de capital e a poupança de energia, por menores perdas no transporte.
Além disso, como vimos (em 2.4.7) é expectável que a área do colector da CS sofra uma
redução, acompanhada por um aumento da energia produzida anualmente, e existia,
igualmente, a possibilidade de a construção de uma central do género em países em
desenvolvimento ser mais barata, devido ao menor custo de mão-de-obra. Com base nesta
305 Por exemplo, a barragem de Capanda dista mais de 300 km de Luanda.
306 Ver (cru.uea, 2004).
307 Ver (NationAudio, 2005).
140
informação, criámos 3 possíveis cenários para o custo de uma central do género num país
como Angola (ver Anexo 7).
Com a devida ressalva que estes valores são apenas uma interpretação dos dados que
colectamos ao longo desta dissertação, representamos na Tabela 14 o custo do kWh e do
investido por kW segundo os cenário traçados.
Potência
MW
5
30
100
200
Cenário 1 - Uma alternativa ainda cara
USD/kW
Custo de produção de energia Cênt USD/kWh
9360
5160
4086
3272
14
7
6
4
7800
4300
3405
2726
10
5
4
3
6240
3440
2724
2181
8
4
3
2
Cenário 2 - Uma alternativa aceitável
USD/kW
Cenário 3 - Uma excelente alternativa
USD/kW
Tabela 14 – Custos possíveis da CS em países em desenvolvimento.
3.3.4 – Formas de financiamento de uma Chaminé Solar para Angola
As formas de investimento de projecto deste tipo podem ser complexas e a escolha de uma
delas poderá ter uma série de condicionantes que, eventualmente, necessitaria de um estudo
também extenso. Refiramos apenas alguns traços gerais de quatro formas de investimento,
que, em nosso entender, poderiam ser adequadas a um projecto desta natureza em Angola:
1. Ser inteiramente financiado pelo Governo;
2. Formar-se uma parceria entre o Governo e potenciais investidores internacionais e/ou
nacionais;
3. Ser inteiramente financiado por investidores internacionais e/ou nacionais;
141
4. Ser financiado por um outro país tendo em conta um acordo de direitos de emissão de CO2
ao abrigo do Protocolo de Quioto.
1 – Financiamento Governamental
Dependendo da abertura ou não deste sector ao mercado, mas interessando este tipo de
tecnologia às autoridades angolanas, o Governo poderá assumir a vontade de financiá-lo.
Quando se fala pela primeira vez desta tecnologia, dois aspectos despertam a atenção do
ouvinte: a altura da chaminé (principalmente os 1000 metros das centrais de 100 a 200 MW) e
o custo do projecto.
Relativamente ao custo do projecto, ainda que as autoridades angolanas possam demonstrar
interesse por este tipo de tecnologia, é de admitir, porém, que a decisão seja difícil, levando
em conta a necessidade de concentrar muitos recursos financeiros na solução de inúmeros
problemas do foro social.
Acresce ainda a questão do risco associado à CS, por se tratar de uma nova tecnologia, e
com alguns pormenores técnicos que, no mínimo, podemos considerar “não triviais”.
Além disso, o Governo de Angola definiu como prioritária para o sector eléctrico a
recuperação das barragens destruídas no período de guerra civil, e a ligação da rede angolana à
dos restantes países da África Austral. Neste quadro, um projecto do tipo da CS, mesmo que
bem entendido, poderá ser considerado por muitos como não prioritário.
Não propomos, aliás, que se comece a construir uma chaminé solar neste preciso momento
em Angola, mas pensamos ser nosso dever chamar a atenção para que, logo que o país adquira
estabilidade política (o que, desejamos, talvez ocorra depois das próximas eleições) poderá
haver um forte interesse por parte de muitas empresas, nacionais e estrangeiras, em investir
nos muitos recursos de Angola
308
. Ora, isto implicará a necessidade de uma maior oferta de
energia eléctrica, que poderá exceder a que será disponibilizada pelas barragens em curso de
reparação. É fácil entender que, se Angola não for capaz de fornecer energia em quantidade e
qualidade bastantes, muitos potenciais investimentos não serão realizados ou terão de ser
adiados, se é que, em alguns casos, não se tornarão em oportunidades perdidas.
308 Note que, por exemplo, se antigamente só se associavam os diamantes às províncias das Lundas, actualmente
já foram encontrados vestígios deste minério em províncias como o Moxico, Huíla e Bié.
142
Dir-se-á que as empresas com suficientes recursos financeiros poderão construir as suas
próprias centrais (ver Alrosa em 3.2.3). Se, por um lado, isto alivia o peso deste investimento
sobre o Estado, levanta o perigo de, em pouco tempo, poderem proliferar centenas ou milhares
de centrais fracamente monitorizadas e muito prejudiciais para o ambiente 309.
Além disso, muitas destas centrais seriam construídas apenas a pensar em satisfazer as
necessidades das empresas, deixando de fora a população e as pequenas e médias empresas
locais. Pode dar-se ainda o caso de, caso o tenham, estas centrais poderem vender o seu
excesso de energia às populações, mas, em que condições? Sem concorrência e sem a
obrigação de prestar este serviço, estas empresas poderão, eventualmente, incorrer em práticas
monopolistas, além de que não são obrigadas a prestar um serviço de qualidade.
Se é admissível que o Governo possa canalizar primeiramente os seus recursos para outras
aplicações que não do foro energético, é importante que, em qualquer caso, mantenha o
controlo sobre o mesmo. Nestas condições, poderá haver interesse em que o Governo
angolano conserve por algum tempo mais o controlo sobre este sector, até que se criem as
condições e regras necessárias para a sua abertura ao mercado.
Por conseguinte, se a CS vier a ser uma das centrais reconhecidas como útil para o
desenvolvimento de Angola, o seu financiamento poderia ser assegurado reavaliando os
objectivos estabelecidos para o sector, ou programando a sua construção para o período
posterior ao dos objectivos já definidos. Nestas condições, existiriam mais pormenores sobre a
chaminé solar, através dos resultados obtidos com a central de Mildura, e, possivelmente, já
teriam sido construídas mais centrais do género, originando uma redução do custo da
tecnologia.
2 – Parceria entre o Governo angolano e investidores privados
Uma parceria entre o Governo angolano e investidores privados, internacionais e/ou
nacionais, poderia ser uma alternativa mais expedita, dado que o esforço do investimento seria
repartido por mais entidades.
309 Não nos estamos a referir só às centrais accionadas com combustíveis fósseis. Por exemplo, existe quem
defenda as mini-hídricas como a melhor alternativa para regiões de baixo consumo, mas se for construída
uma série destas centrais ao longo de um rio, em vez de uma única central de grandes dimensões, fácil é ver
que estas pequenas centrais podem ser mais gravosas para o rio.
143
Uma solução deste género permitiria ao Estado angolano não só reduzir o seu montante de
investimento na central como poderia permitir que se começasse a investir mais cedo neste
tipo de tecnologia, reestruturando o plano de investimentos no sector, para os próximos anos,
ou admitindo um aumento moderado deste investimento, para evitar comprometer o plano
previamente estabelecido.
Com a sua participação na central, o Estado poderia manter o controlo sobre o sector (até
estarem criadas as condições para a eventual liberalização do mesmo), podendo, sempre que
considere que está em jogo o interesse nacional, utilizar os seus direitos na administração da
central através de medidas de gestão.
A construção desta (ou de qualquer outra central) poderá ser gerida segundo os interesses
nacionais, ou seja, o local, tipo e potência da central seriam definidos segundo um plano
nacional, que tivesse em conta não só a necessidade de energia para uma determinada
actividade industrial, mas, também, o desenvolvimento local e a protecção do ambiente.
Além disso, o facto de o Governo estar a participar no financiamento da central poderá
conferir maior segurança aos investidores privados acerca da importância atribuída a tal
projecto, e toda a fase de construção poderá ser gerida como sendo um projecto Estatal,
evitando complicações que por vezes ainda ocorrem em projectos privados.
No entanto, é de referir que, para que tal tipo de organização funcione, será necessário
definir detalhadamente, e a priori, as responsabilidades, direitos e deveres e condições de
intervenção de cada uma das partes, porque projectos com estas características mistas têm
tendência a gerar conflitos de difícil resolução. Questões como os momentos de realização dos
investimentos, a supervisão do avanço do projecto e o rigor na sua gestão devem ser
cuidadosamente estabelecidos, em particular.
3- Investimento Privado
Para o sector energético, cada vez mais, vem-se defendendo que o Estado o liberalize e
deixe que seja o mercado a assumir a sua gestão (ver 2.3.1). Isso exigirá a definição das
estruturas de regulação do sector no que se refere tanto à construção como à exploração das
centrais eléctricas.
144
A lei terá de prever como os privados podem investir no sector, que tipo de centrais
poderão ser construídas, em que local, etc., de forma a promover o desenvolvimento local e a
cumprir com as leis de protecção do ambiente.
Angola já tem três disposições legais referentes ao investimento estrangeiro que convém
observar 310:
•
Lei do Investimento – Lei n.º 15/94, de 23 de Setembro;
•
Regulamentação da Lei do Investimento – Decreto n.º 12/95, de 5 de Maio;
•
Incentivos Fiscais – Decreto n.º 73/97, de 24 de Outubro.
Da Lei do Investimento destacamos o Artigo 2.º (Promoção do investimento estrangeiro)
em que está expresso:
“O Governo deve promover e incentivar o investimento estrangeiro que se coadune com
a prossecução do desenvolvimento económico e social do País e do bem-estar geral da
população.”
O facto de a CS ser uma tecnologia nova e conter alguns desafios tecnológicos, com um
custo de investimento relativamente elevado, e o facto de Angola ser um país em vias de
desenvolvimento, com um passado bélico muito recente, e com pouca tradição na construção
civil, poderá fazer com que muitos potenciais investidores estejam mais tentados a arriscar
noutro tipo de central. Se, nos próximos anos, Angola não der mostras de desenvolvimento e
estabilidade política e militar, poucas, se algumas, empresas arriscarão num investimento
desta dimensão (ainda que os principais obstáculos tecnológicos da CS possam entretanto ser
ultrapassados).
Como vimos (em 2.4.5.2), não foi possível levar adiante um investimento deste tipo na
Índia, que, neste momento é contudo, aparentemente, mais estável do que Angola. Caso o
projecto do Rajastão tivesse sido levado avante, seria a primeira vez que se construiria tal tipo
de central, com as incertezas que marcam agora Mildura. Angola só poderá beneficiar da
vantagem de já haver a central de Mildura como referência.
310 (MIRANDA, 2003).
145
Uma forma de aumentar as probabilidades de Angola beneficiar da CS com financiamento
estrangeiro poderá ser à de juntar-se a lista de países que já têm um acordo com a
SolarMission Technologies Inc. (ver 2.4.5.3), uma vez que os investidores para futuras
centrais naqueles países poderão igualmente interessar-se pelo mercado angolano.
Relativamente a potenciais investidores nacionais, o mais provável é que o seu interesse
recaia sobre as centrais de menores dimensões (até 50 MW), destinadas às regiões mais
remotas e formadas por pequenas povoações. Como vimos, de momento, o custo de
investimento, em termos relativos, é mais elevado para as pequenas centrais, pelo que o mais
provável é que este mercado leve mais tempo a desenvolver-se.
4 – Acordo através do Protocolo de Quioto
O Protocolo de Quioto não exige que os países signatários reduzam as suas emissões de
CO2 apenas através da redução nas fontes emissoras já existentes, senão admite a construção
de novas centrais mais “amigas” do ambiente, ou, em outras palavras, que recorram às
energias renováveis.
Mas os países que têm de reduzir as suas emissões tendem também a ser aqueles para que
se espera um menor crescimento relativo do sector energético, motivados por um baixo
crescimento populacional e uma actividade económica mais estável, resultando, até certo
ponto, numa menor necessidade de novas centrais, no curto prazo, do que se espera noutros
pontos do globo. Além disso, muitos destes países possuem alternativas energéticas limitadas
(caso da energia solar na maior parte da Europa), ou as alternativas que dispõem poderão ser,
eventualmente, menos atraentes.
O Protocolo de Quioto abre a possibilidade de estes países negociarem novas centrais, que
utilizem energias renováveis, com outros países em que estas centrais são não só possíveis
como muito necessárias, estabelecendo acordos de direitos de emissão. Ou seja, um país
pode financiar a construção de uma central num segundo país, ficando depois com o direito
das emissões (ou, antes, das não emissões) desta central que lhe serão descontados no total das
suas emissões ao longo do período de funcionamento da central 311. Sob esta perspectiva seria
311 (VICTOR, 2001).
146
possível que Angola estabelecesse acordos com países desenvolvidos para que se construam
centrais no país em troca de direitos de emissão.
É certo que há quem acredite que o Protocolo de Quioto não venha a ter uma aplicação
prática, não só pela decisão dos E.U.A. e da Austrália em não o ratificar, mas, também, pela
pouca expressão da Lei Internacional, que não parece ter formas de obrigar os países a,
realmente, cumprirem com o que está acordado ou a pagar as multas em caso de não
cumprimento 312.
Seja como for, talvez nem todo o Protocolo desapareça, como por exemplo esta
possibilidade de negociação de direitos de emissão entre os países detentores da tecnologia e
países com necessidades de investimento em energias renováveis.
Embora possa parecer algo contraditório, é de salientar que mesmo os E.U.A. e a Austrália
mostram preocupações com o controlo das suas emissões e investem em energias renováveis.
Afinal, não é, precisamente, a Austrália que está a construir a primeira chaminé solar, apesar
de não quando parecer preocupada com cumprir a sua meta de emissões de CO2 em
estabelecida em Quioto 313?
312 (VICTOR, 2001).
313 A título informativo, para a Austrália tinha ficado definido que as suas emissões em 2012 deveriam ser, no
máximo, equivalentes à 108% das suas emissões em 1990.
147
4 – Conclusões
Aqui chegados, impõe-se responder à questão: É ou não a Chaminé solar uma
alternativa para Angola?
A nossa resposta é: é cedo para dizer se sim ou não, em termos definitivos!
A verdade é que, apesar dos esforços já desenvolvidos e que percorremos com razoável
pormenor, existem ainda alguns factores técnicos que não estão muito claros, fazendo com
que, de momento, a CS seja, provavelmente, uma das tecnologias que reúne maior
controvérsia entre especialistas e entre o público (ver 2.4.8).
Daí a importância dos resultados da central de Mildura, que, goste-se ou não, parece
assumir-se como a questão pendente maior em todo este processo, tanto no plano técnico
como no plano económico.
No entanto, de acordo com a análise que fizemos (ver 2.4.7), podemos dizer desde já que
muito dificilmente, a chaminé solar será uma solução passível de aplicação na grande
maioria dos países desenvolvidos ou em muitos em desenvolvimento, devido ao baixo
nível de radiação global anual nos mesmos, que tornam a exploração desta tecnologia
pouco, ou não viável, técnica e economicamente. Além de que grande parte destes países
possuem outras alternativas que, de momento, são mais práticas e mais económicas do que a
chaminé solar (por enquanto os combustíveis fósseis continuam, aparentemente, a ser a
melhor opção).
A chaminé solar, se for uma solução viável, sê-lo-á para uma parcela do mundo (que
incluí a maior parte dos países africanos e do médio oriente, alguns do sul da Ásia e a
Austrália).
Sistematizemos então os argumentos que impelem para o Não e os que militam a favor do
Sim:
148
4.1 – A Chaminé Solar não será uma alternativa para Angola
(Hipótese Negativa)
Existem três hipóteses de a chaminé solar não ser uma alternativa para Angola:
1. Mildura revelar-se um fiasco – Se não for possível construir a central de Mildura, ou se,
depois de concluída, se revelar um fiasco em termos de produção de energia, a CS deixará
de ser considerada uma solução tecnológica para Angola, ou outra qualquer parte no
mundo, durante, pelo menos, um lapso de tempo considerável.
Neste cenário, pouco resta a dizer além de que o nome “chaminé solar” levará um duro
golpe do qual, eventualmente nunca recuperará.
2. Não haver forma de reduzir os custos – Apesar de ter sido construída sem problemas, o
seu desempenho situa-se relativamente aquém do esperado. São realizados mais estudos e
são mesmo construídas mais centrais na Austrália, China e Índia, mas, após vários anos, a
redução no custo das novas centrais ainda não é suficiente significativamente para que
África, e, mais especificamente, Angola, a possa considerar como uma alternativa
energética, em detrimento de outras tecnologias, que, obviamente, também procurarão
evoluir no sentido de se tornarem mais eficientes.
Aliás, no caso de Angola, em que a alternativa hidroeléctrica é primeira opção, e
lembrando que esta é uma das tecnologias mais desenvolvidas e mais baratas actualmente
existentes, a chaminé solar terá realmente, deste ponto de vista, de alcançar um baixo custo
para ser considerada como alternativa. Neste cenário, a CS poderá ser encarada como uma
solução para o Longo Prazo, sendo sistematicamente preterida em relação a outras
soluções, acabando por nunca ser implementada.
O impacto ambiental provocado pela Chaminé Solar é maior que o seu benefício – Esta
hipótese será a última a tornar-se evidente porque ou as mudanças provocadas pela central no
clima são imediatamente evidentes (o que é pouco provável), ou só após alguns anos de
149
funcionamento é que tal se tornará evidente. Em seguida, será necessário determinar se estas
alterações climáticas serão sentidas apenas ao nível local, ou se poderão ter um impacto
global. Dependendo das conclusões alcançadas, no caso do menor impacto, caberá aos países
que ainda não tiverem investido na tecnologia decidir se vale a pena correrem o risco, ou se é
preferível procurar outras alternativas.
4.2 – A Chaminé Solar como alternativa para Angola no
Médio/Longo Prazo (Hipótese Afirmativa)
Importa valorizar a circunstância de se estar a preparar a construção de uma central do
género, o que é um ponto a favor dos que acreditam nesta solução, porque, certamente, não
lhes terá sido fácil convencer os investidores a comprometerem-se em financiar uma
tecnologia tão diferente de tudo o que já foi feito. No caso de sucesso, a CS far-se-á apresentar
por uma chaminé de 1.000 metros no sudeste australiano, que prevalecerá por muitos anos,
produzindo energia limpa, além de trazer outros benefícios à comunidade local.
Uma vez confirmados os resultados desta primeira central, e ficando provado que os dados
experimentais estavam correctos (ou muito próximos disto) é de assumir que mais países
comecem a investir nesta tecnologia (de lembrar que há uma empresa de interesses chineses
associada à EnviroMission nos estudos da central de Mildura), contribuindo para uma redução
do seu custo de investimento, ao ponto de se tornar numa tecnologia passível de execução em
Angola, dependendo este prazo não só dos dados finais de Mildura (que poderão apresentar
desde já uma redução da dimensão da central), como do interesse do público e/ou privado que
esta tecnologia gere no país. Quanto mais cedo se investir na tecnologia (depois de se garantir
o seu sucesso), maiores serão as hipóteses do desenvolvimento rápido da mesma, ou seja,
centrais iniciais relativamente caras poderão ser o garante de estações mais baratas no futuro.
Para Angola, e para África em geral, a possibilidade de uma tecnologia destas poderá
significar um maior desenvolvimento nas regiões rurais, que, caso contrário, poderiam esperar
anos para ter energia eléctrica, ou ter de lidar com soluções menos adequadas.
150
A vantagem da produção de energia 24 sobre 24 horas torna a CS num investimento
atractivo, mesmo no caso de o custo do kWh produzido seja ligeiramente superior ao de
algumas outras energias alternativas que não possuam a mesma disponibilidade.
No caso de a CS, em termos de produção eléctrica, ficar um pouco aquém do que deveria,
cabe observar que a mesma pode ser solução para Angola, porque, com efeito, um dos
problemas das críticas à CS é de não olharem para o seu todo mas, apenas, para a
vertente da produção de energia. Como vimos em 2.4.5.3, apesar de o factor decisivo no
investimento nesta tecnologia ser a questão energética, existe a hipótese de as outras
actividades associadas à CS, principalmente a agricultura, somadas todas as parcelas, façam
com que a central ainda possa ser um investimento lucrativo, globalmente considerado.
4.3 – Angola e as outras alternativas energéticas
Sendo cedo para afirmar que a chaminé solar é ou não uma alternativa para o futuro de
Angola, e embora esta dissertação se centre nesta tecnologia, tivemos a preocupação de olhar
para todas as alternativas energéticas que se perfilam diante de nós. A aposta numa única
fonte (hidroeléctrica), que parece fazer o seu caminho em Angola, poderá revelar-se tão
espinhosa como a opção do petróleo se começa a tornar para o mundo 314.
Mesmo no caso de sucesso da chaminé solar, esta tecnologia poderá não ser solução para o
norte de Angola (como vimos pela Figura 24), pelo que, insistimos, apostar tudo numa única
tecnologia poderá ser um erro colossal.
Angola poderá, prudentemente, apostar num modelo onde coexistam as energias
hidroeléctrica, solar (com ou sem CS), eólica, oceânica e biomassa (e mesmo nuclear),
podendo ainda explorar centrais com base no petróleo (quando não existir outra alternativa e
ciente de que será uma solução temporária) e carvão, e ter sempre em atenção a evolução das
314 A 24 de Junho de 2005 o preço do barril do petróleo ultrapassou a barreira dos 60 USD/barril!
151
pilhas de combustível e Fusão Nuclear, ou outra qualquer fonte de energia que no entretanto
se desenvolva.
Angola só beneficiará em se manter aberta a todas as possibilidades e avaliar quais poderão
ou não ser adoptadas, ao longo do tempo.
Aliás, existem outras alterações recentes e muito importantes nos mercados energéticos
que vêm reforçar alguns dados apresentados nesta dissertação:
1. Colin J. Campbell publicou uma revisão da sua previsão do Pico Global do petróleo, tendo
a data do pico sido recalculada para 2008 e não para meados de 2015 315.
2. Como que a confirmar estas previsões, a Rússia anunciou recentemente que poderá atingir
o seu pico de produção dentro de 2 anos e que, a partir de 2010, poderá deixar de exportar
petróleo, reservando-o para o seu mercado interno 316.
3. Um estudo publicado por Robert L. Hirsch alerta as autoridades americanas para a
possibilidade de, caso não sejam tomadas medidas preventivas com pelo menos 10 anos de
antecedência, do pico global, poderemos enfrentar uma crise energética nos 20 anos
seguintes ao pico 317.
4. O mesmo estudo refere que a produção do gás natural (muitas vezes referido como a
energia de transição entre o petróleo e o desenvolvimento de outras fontes, mais
especificamente das pilhas de combustível), na América do Norte (Estados Unidos da
América e Canadá), tem registado decréscimos desde 2003, sendo possível que já se tenha
atingido o pico de Hubbert nesta região relativamente ao gás natural.
5. Ainda neste estudo, é apresentada uma tabela com algumas previsões do Pico Global do
petróleo, semelhante à Tabela 1, sendo que estas são bastante convergentes entre si,
assumindo, na melhor hipótese, que o Pico Global ocorra, o mais tardar, em 2015.
6. Existem cada vez mais dúvidas sobre os valores das reservas de petróleo existentes no
Médio Oriente 318.
315 Ver (Peakoil, 2005).
316 Ver (MosNews, 2005) e (MosNews, 2005a).
317 Ver (Resistir, 2005).
318 Ver (Resistir, 2005a).
152
Se os receios relativamente ao petróleo se vierem a confirmar, então estamos a pouco
tempo do “Pico Global” e as energias alternativas serão chamadas a desempenhar um papel
mais alargado no mercado energético bem antes do que se esperava recentemente. Como a
maior parte delas ainda está numa fase inicial, tudo isto poderá traduzir-se num aumento
significativo do custo da energia nos próximos anos.
Insistimos em que existem muitas alternativas que precisam de ser investigadas (ver 2.2,
2.4 e Anexo 1), independentemente de as mesmas se tornarem ou não em alternativas viáveis
a curto médio prazo. Por exemplo, neste século, as pilhas de combustível poderão ser uma
próxima forma de energia interessante, mas a disponibilidade de hidrogénio carece de energia
para o produzir, e, para tal, serão necessárias outras fontes energéticas.
Os países desenvolvidos poderão ter que recorrer mais à energia nuclear, mas como vimos
em 2.2.6, África poderá não ter esta opção. Muitos são os que apontam que o continente deve
apostar na energia solar, que é uma das suas maiores riquezas, e é gratuita. Se assim for, que
não se cometa o erro de só apostar na energia solar.
Em suma, quanto à chaminé solar, em nosso entender é prematuro condenar uma
tecnologia que ainda não foi devidamente testada. No caso de a mesma se revelar uma má
opção, somos dos que não teremos problemas nenhuns em reconhecê-lo, mas, por enquanto,
supomos adequado que se dê oportunidade à tecnologia de , para o bem ou para o mal, trilhar
os seus passos.
Por isso, fechamos esta dissertação citando um provérbio chinês que nos parece
absolutamente adequado ao caso:
“Até
a mais alta das torres começa no chão”.
153
Anexo 1 – Energias Alternativas no Futuro?
1 – Energias dos Oceanos
1.1 – Correntes Marítimas
As correntes oceânicas da Terra dividem-se em correntes quentes (ex: a Corrente do
Golfo) e frias (ex: a Corrente de Benguela) que se formam, respectivamente, nas regiões
equatoriais ou polares, e influem no clima à escala planetária. Essas correntes são por sua vez
influenciadas pelo vento, salinidade da água (que origina diferenças de densidade) e entalpia,
topografia do leito oceânico e pela rotação da Terra 319.
Porém, quando falamos de Correntes Marítimas para a produção de energia, não nos
estamos a referir às grandes correntes oceânicas (quentes e frias), mas, antes, às correntes que
se formam junto às costas, que são provocadas principalmente pelo efeito das marés (e,
portanto, pela rotação da Terra e pelas atracções lunar e solar – ver 2.2.5.1) e, numa menor
escala, por efeitos térmicos e de densidade. Estas correntes são formadas em estreitos, entre
ilhas e junto aos cabos, sendo também são comuns em braços de mar, baías e grandes portos,
em locais em que a profundidade da água é baixa e existe uma grande diferença entre as
marés, e, ainda, em locais onde há uma diferença significativa entre as marés dos dois lados
de grandes ilhas 320.
Nestes locais, pode-se gerar energia eléctrica através de turbinas hídricas (similares às
turbinas eólicas mas projectadas para trabalhar submersas em água).
As principais vantagens são:
✔
Trata-se de uma energia renovável, e que não produz emissões durante a sua exploração;
319 Ver (Seawifs, 2004).
154
✔
Estima-se que existam muitos locais no mundo em que a velocidade destas correntes seja
de 5 nós (2,5 m/s) ou maior
321
. Só para a Europa, um estudo denominado “Marine
Currents Energy Extraction: Resource Assessment” apontou a possibilidade de existirem
106 locais adequados, podendo fornecer mais de 12 GW
✔
322
;
Apesar de as correntes marítimas serem mais lentas que as correntes de ar, a densidade da
água do mar é 835 vezes maior que a do ar, pelo que, consequentemente, transporta mais
energia, daí que as turbinas hídricas possam ter um tamanho menor do que uma turbina
eólica para produzir a mesma potência, embora as turbinas hídricas tenham de ser mais
robustas
323
. As turbinas hídricas têm ainda a vantagem de sua a fonte de energia ser mais
regular ao longo do tempo e de estarem menos sujeitas ao efeito de tempestades;
✔
Depois de realizados os devidos estudos, a velocidade das correntes ao longo do tempo
passa a ser previsível, tornando mais fácil a condução da central 324;
✔
Tanto turbinas de eixo horizontal como de eixo vertical (tipo Darrieus) já foram ensaiadas
com êxito, admitindo-se ainda que as turbinas hídricas de eixo vertical possam ter um
melhor desempenho que as suas congéneres eólicas 325;
✔
O facto de centrais do género (Parques Hídricos) serem construídas dentro do mar evita o
problema da utilização e valorização do terreno, quando em terra;
✔
Os materiais necessários para desenvolver este tipo de turbinas podem já ter sido
desenvolvidos pelas indústrias petrolífera (na sua exploração oceânica), hidroeléctrica e
eólica, além de as turbinas não estarem sujeitas às mesmas flutuações de corrente que as
suas “irmãs” eólicas 326;
322 Ver (Sustdev, 2004).
323 Uma corrente de água a uma velocidade de 2 m/s transporta 4 kW/m2 de energia. Para atingir a mesma
energia, uma corrente de ar teria de se deslocar a 18 m/s. Ver (Sustdev, 2004).
325 Ver (WorldEnergy, 2004) e (Sustdev, 2004).
155
✔
As correntes fortes situam-se junto às linhas costeiras e a construção por módulos desta
tecnologia evita grandes concentrações de mão-de-obra 327;
✔
A baixa velocidade de rotação das turbinas não deverá causar problema à vida aquática.
As Desvantagens/Problemas desta tecnologia são as seguintes:
✗
Ainda não existe nenhuma central do género em funcionamento e, por isso, é impossível,
por ora, determinar factores como custo da energia produzida, fiabilidade, eficiência,
custos de manutenção e exploração. Existem planos para a construção de uma primeira
central de 30 MW nas Filipinas 328;
✗
Este tipo de aproveitamento de energia tem variações ao longo do tempo, pelo que deve ser
pensado para estar ligado em rede com outro tipo de central regular;
✗
Pode ser difícil a escolha, e manutenção, dos materiais adequados para o meio marinho,
que é muito mais agressivo que o meio terrestre;
✗
As turbinas estão sujeitas ao efeito de cavitação, o que pode ser evitado reduzindo a
velocidade linear das pás para um máximo de 8 m/s;
✗
A fim de viabilizar a tecnologia, a velocidade da corrente deve ser de pelo menos 4 nós (2
m/s) 329, pelo que torna-se necessário recorrer-se à utilização de concentradores à volta das
pás da turbina para aumentar a velocidade do fluxo e a potência da turbina 330, o que a torna
mais dispendiosa;
✗
É preciso evitar que a vida marinha cresça nas pás ou que entrem detritos na turbina. A
turbina tem de resistir à corrosão e estar devidamente isolada. Uma alta fiabilidade das
turbinas exigirá custos de exploração e de manutenção elevados 331;
329 Embora seja possível gerar energia a partir de correntes de 1 m/s. Ver (WorldEnergy, 2004).
156
✗
As turbinas terão que ser fixadas no leito marinho ou penduradas a partir de uma estrutura
flutuante. Isto exige uma operação especializada de instalação (e, depois, de manutenção)
que, por enquanto, não se sabe se pode ser feita sem elevados custos económicos 332;
✗
A instalação destas turbinas pode inviabilizar rotas marítimas importantes. Também poderá
ser conveniente interditar estas zonas aos mergulhadores (e banhistas, caso a central seja
junto à praia);
✗
Ainda não são conhecidos os impactos ambientais que uma central deste género poderá
provocar.
Para se recorrer a esta tecnologia são necessários, primeiramente, estudos para determinar
se existem locais com as condições adequadas a sua utilização. Os locais adequados à mesma
são estreitos, por natureza, e poderão, em alguns casos, ser importantes rotas marítimas, pelo
que a instalação das turbinas poderá limitar ou mesmo impedir a circulação naval.
Por outro lado, uma invenção no campo das turbinas hídricas poderá vir a revolucionar a
forma de aproveitamento de energia em locais com correntes (desenvolvida originalmente
para os rios, e aplicável às correntes marinhas). Trata-se da Turbina Gorlov (Figura 25), uma
turbina em forma de dupla hélice (como as moléculas de ADN), que se apresenta como uma
alternativa à produção de energia em barragens
333
. Esta turbina foi inventada em 1993 por
Alexander Gorlov 334, tendo a sua patente sido premiada pela American Society of Mechanical
Engineers Thomas A. Edison e considerada uma das 100 melhores invenções pela revista
Popular Science em 2001 335.
Segundo Gorlov, estas turbinas são capazes de converter 35% da energia cinética da água
em energia eléctrica, contra os 20% das turbinas convencionais, podendo ser aplicadas em
cursos de água e estuários de maré, sendo o seu design também adaptado para funcionarem
como turbinas eólicas 336.
332 Ver (WorldEnergy, 2004) e (Sustdev, 2004).
333 A ideia de procurar uma forma alternativa de produzir energia, a partir das correntes de água, ocorreu ao seu
autor (Gorlov) enquanto trabalhava na barragem de Answan no Egipto. Ver (GCKTechnology, 2004) e
(EECA, 2004).
334 Alexander Gorlov nasceu na ex-U.R.S.S., onde se formou em Engenharia Mecânica. É actualmente
Professor jubilado de Engenharia mecânica na Northeastern Uninersity, em Boston, onde é também director
do Hydro-Pneumatic Power Laboratory. Ver : (EECA, 2004).
335 Ver : (EECA, 2004).
336 Ver (EECA, 2004).
157
A turbina Gorlov é baseada na turbina Darrieus, mas torcida em hélice para resolver os
problemas de vibração que as afectavam 337.
Figura 25 - A turbina Gorlov
Está a ser construída uma central de 90 MW com as turbinas Gorlov ligadas umas às
outras numa grelha e ancoradas no Canal Uldomok, nos mares da Coreia do Sul, devendo
estar concluída em 2006. Em caso de êxito, a Coreia do Sul poderá instalar até 3,5 GW na ilha
Jindo. Gorlov estima que os custos de instalação destas turbinas num rio teriam um valor
entre 400 a 600 USD/kW, ou seja, um parque de 10 MW custaria entre 4 a 6 M USD 338.
No entanto, restam ainda algumas dúvidas sobre se estas turbinas poderão ter um grande
impacto na vida dos peixes, dada a sua velocidade de rotação.
1.2 – Ondas
Têm-se desenvolvido várias tecnologias para aproveitar a energia das ondas, mas muitas
delas só foram ensaiadas em tanques de simulações de ondas e muito poucas, realmente, no
oceano.
337 Ver (GCKTechnology, 2004).
338 Ver (GCKTechnology, 2004).
158
Estas tecnologias podem extrair a energia da superfície das ondas, ou das variações de
pressão abaixo da superfície da água, ou podem mesmo extrair a energia de toda a onda. Os
sistemas de conversão de energia podem ser fixos e deixar que as ondas passem por eles ou
seguirem o movimento das ondas. Podem ainda concentrar e focalizar as ondas de forma a
aumentar o seu tamanho e potencial para a conversão em energia eléctrica. O sistema pode
estar submerso ou a flutuar, estar na costa (mais comum) ou mais ao largo 339.
De uma forma geral, estas tecnologias podem ser agrupadas em 6 categorias 340:
1. Oscillanting Water Columns (OWC) – Colunas de Água Oscilante;
2. Overtopping devices (OTS) – Dispositivos de “Overtopping” 341;
3. Float with Pumps (FP) – Bóia com Bombas;
4. Wave mill/turbine systems (WT) – Sistemas de Moinhos/Turbinas de Ondas;
5. Mechanical Systems (MS) – Sistemas Mecânicos;
6. Linear Generator systems (LG) – Sistemas de Gerador Linear.
As vantagens destas tecnologias são:
✔
Zonas com forte ondulação, como a costa de Jutland, na Dinamarca, têm um potencial
médio de 16 kW/m
342
, pelo que se poderão construir centrais que necessitem de uma área
relativamente pequena, por exemplo, com este potencial, necessitaríamos de apenas 62,5
m para gerar 1 MW;
✔
Trata-se de uma energia renovável e, quando em funcionamento, não produz emissões ou
resíduos significativos;
✔
Podem “importar” know-how de outras indústrias que já lidam há mais tempo com as
dificuldades de construção de equipamentos para o meio marinho (ver 2.2.5.1);
✔
Estas tecnologias, principalmente as costeiras, podem ser, numa primeira fase, uma solução
adequada para fornecer energia a povoações costeiras que estejam afastadas de uma rede de
energia principal;
339 Ver (Energy. California, 2004).
340 Ver (WaveEnergy, 2004).
341 “Overtopping” significa que as ondas ao passarem excedem a altura do dispositivo.
342 Ver (WaveEnergy, 2004).
159
As Desvantagens/Problemas destas tecnologias são:
✗
Desde logo, a falta de concordância no interior do sector quanto ao tipo de central a
construir actua como um factor negativo, porque se estão a produzir equipamentos
diferentes, sem se beneficiar de economias de escala, já que a curva de aprendizagem de
cada uma das tecnologias é mais lenta. Parece serem necessários ainda muitos
estudos/experiências até que se chegar a uma tecnologia ou a um grupo de tecnologias
mais solidamente estabelecidos;
✗
Dependendo do tipo de central, pode ou não haver impacto visual. Os sistemas costeiros
causam a alteração da paisagem local 343quanto mais não seja pela sua presença;
✗
Para a construção de uma central na costa é preciso que o local reúna as condições
geomorfológicas adequadas, o que limita os potenciais locais de construção 344;
✗
Em alto-mar a incidência das ondas é 3 a 8 vezes superior à da costa, o que implica
melhores condições para aproveitar o potencial da energia, mas os custos de transporte (e
das operações de manutenção) da energia para a terra elimina esse benefício 345;
✗
Os equipamentos têm de ser resistentes às condições impostas pelo oceano;
✗
Ainda não se sabe bem quais são os impactos destas tecnologias nos “habitats” locais e,
mesmo, para as próprias linhas costeiras;
✗
Algumas tecnologias podem ser um perigo para a navegação, porque o baixo perfil dos
equipamentos, de produção de energia torna-os indetectáveis à visualização directa e ao
radar; a sua localização pode também interferir com a pesca comercial e desportiva 346;
✗
As ondas dependem do vento e das marés (ver 2.2.5.1) e, por isso, vão apresentar um
padrão oscilatório e sazonal, o que significa que a produção de energia também o terá.
344 Ver (EnergiasRenováveis, 2003).
345 Ver (EnergiasRenováveis, 2003).
160
Para estas tecnologias, primeiramente será preciso definir quais as mais adequadas,
tecnológica e economicamente, para haver uma maior convergência dentro do sector. É
igualmente necessário apurar os impactos por elas causados ao meio ambiente e definir
formas de evitar que elas dificultem a navegação, ou sejam abalroadas por navios.
O seu funcionamento será oscilatório e sazonal, pelo que, nos locais em que esta
tecnologia for adoptada será prudente que elas estejam ligadas à rede, ou que possuam uma
central alternativa, que não sofra dos mesmos problemas.
1.3 – Conversão de Energia Térmica Oceânica 347
Uma vez que os oceanos cobrem 70% da superfície do planeta é neles que incide a
maioria da energia solar. O calor do Sol aquece a superfície dos oceanos mas não chega a
aquecer águas mais profundas a partir dos 2.000 pés (~610 metros). No entanto, se a diferença
de temperaturas entre as águas for superior a 40ºF (4,44ºC), existem condições para gerar
energia eléctrica 348.
Actualmente existem três formas, experimentais, de gerar energia por esta via 349:
1. Ciclo Fechado – A água quente da superfície é utilizada para vaporizar um fluido
de serviço com um ponto de ebulição baixo, como o amoníaco. O vapor produzido
é utilizado para accionar uma turbina que transmite a energia cinética a um gerador
350
.
2. Ciclo Aberto – A água do mar ferve, recorrendo a sistemas de baixa pressão. O
vapor produzido é utilizado para produzir energia tal como nos sistemas de Ciclo
Fechado.
3. Híbridos – Combinam os dois sistemas anteriores.
A OTEC apresenta as seguintes Vantagens 351:
347 Ocean Thermal Energy Conversion (OTEC).
348 Ver (Hawaii.Governo, 2004).
349 Ver (NREL, 2004).
350 Este sistema utiliza o mesmo princípio que os colectores solares.
351 As vantagens e desvantagens desta tecnologia foram retiradas de (Hawaii.Governo, 2004).
161
✔
Trata-se de uma fonte renovável, sem emissões nocivas significativas (a água, depois de
utilizada, não deverá provocar nenhum efeito no oceano), e não é tão aleatória ou sazonal
como as outras tecnologias oceânicas;
✔
As tecnologias OTEC também podem produzir água potável (mais facilmente nas de ciclo
aberto, em que a água fervida perde grande parte dos sais, que a tornam impróprias para o
consumo, podendo ser condensada neste estado mais puro), o que é uma enorme vantagem
para as ilhas ou locais onde as fontes de água potável são limitados;
✔
A energia solar armazenada pelos mares tropicais poderia mesmo ser suficiente para
fornecer todo o planeta (desde que se conseguissem produzir os devidos meios de
conversão e armazenamento de energia).
Relativamente às Desvantagens/Problemas temos:
✗
Comparando com os custos de referência actuais (combustíveis fósseis), esta energia seria
mais cara, pelo que e uma central OTEC teria de funcionar durante 30 anos ou mais sem
avarias para que se justificasse a sua construção;
✗
Para aproveitar a diferença de temperatura de forma rentável é preciso que o oceano tenha
profundidade suficiente junto à zona costeira. Provavelmente, as centrais terão de ser
flutuantes;
✗
Apesar do êxito nas instalações de pequena escala, ainda não existe nenhuma central do
género que possa servir de referência para futuras centrais (custos de construção,
exploração e manutenção; comportamento dos materiais às condições exigidas; custo da
energia produzida, etc.). Ainda serão necessários mais estudos/experiências para o
desenvolvimento desta tecnologia. Falta também conhecer os possíveis impactos que esta
tecnologia possa ter nos ecossistemas locais;
162
✗
A central carece dum local em que, durante todo o ano, se registe o diferencial de
temperatura antes mencionado. Isto só ocorre nos mares das regiões tropicais, mas não nos
podemos esquecer da influência das correntes frias 352.
A OTEC aparenta ser uma tecnologia de grande potencial, mas ainda serão necessários
mais estudos para melhor à compreender e para determinar os locais que lhe são adequados.
Poderão não só ser uma fonte de energia como também de água potável em regiões em que
este recurso é, por vezes, limitado. Ainda não existe uma ideia clara do seu impacto
ambiental, pelo que é preciso agir com alguma prudência.
2 – Pilhas de Hidrogénio (Fuel Cells)
O hidrogénio é um dos elementos mais abundante na natureza
353
, e por ser intermédio
pode-se gerar energia eléctrica através de Pilhas de Combustível (PCs), em que se combina
com o oxigénio para produzir água. Existe também a possibilidade de se produzir energia
através de pilhas de combustível propano-oxigénio, em que a reacção global que ocorre na
pilha é idêntica a da queima de propano no oxigénio 354. De uma forma geral, as PCs utilizam
hidrogénio (directa ou indirectamente) como combustível.
A PC foi inventada já em 1839, mas só recentemente passou a ser amplamente considerada
como uma alternativa energética viável, dado o êxito na indústria aeroespacial e o crescente
interesse manifestado pela indústria automóvel 355.
A PC mais simples é formada por um electrólito (membrana) e por dois eléctrodos inertes,
em geral porosos 356, podendo integrar substâncias catalisadoras para acelerar a reacção, e que
influem na temperatura em que a reacção ocorre. Os dois reagentes (hidrogénio e oxigénio
352 A costa angolana, por exemplo, é atravessada pela Corrente Fria de Benguela, o que pode reduzir o número
de eventuais centrais deste tipo no país. Talvez apenas na costa norte ( Cabinda e Zaire), que se situa mais
próximo do Equador, será possível que se encontrem zonas aonde esta tecnologia possa ser aplicada.
353 Na verdade, o hidrogénio é o elemento químico mais abundante no Universo.
354 (CHANG, 2005).
355 (SRE / INETI, 2002).
356 Os eléctrodos têm uma dupla função: servem como condutores eléctricos e proporcionam a superfície
necessária à decomposição inicial das moléculas em espécies atómicas.
163
gasosos no caso mais simples) são alimentados em contínuo nos compartimentos anódico e
catódico, iniciando uma série de reacções que produzirão água (e dióxido de carbono se um
dos reagentes for um hidrocarboneto gasoso) e uma corrente eléctrica, se houver um condutor
que ligue o ânodo e o cátodo para formar um circuito.
O condutor é necessário porque os electrões que se libertam das moléculas de hidrogénio
não passam através do electrólito, tendo de circular através do condutor para alcançar a região
de carga positiva (cátodo), originando uma corrente eléctrica. Por outro lado, os protões
oriundos das moléculas de hidrogénio passam através da membrana e reagem com o oxigénio,
produzindo água e libertando calor 357.
As PCs não armazenam energia química, ou seja, se se interromper o fornecimento dos
reagentes (ou de um deles), a reacção parará. Daí que uma PC se assemelhe mais a um motor
do que a uma bateria, ao contrário do que o seu princípio de funcionamento possa levar a crer.
Da mesma forma, as PCs precisam de remover continuamente os produtos da reacção.
Existe já uma grande variedade de PCs que dependem do electrólito e da temperatura de
funcionamento
358
. Vamos referir alguns exemplos, com uma descrição breve de
características.
●
PAFC – Phosphoric Acid Fuel Cell (Pilha de Combustível de Ácido Fosfórico) – é a
tecnologia mais desenvolvida e a única já disponível comercialmente. O vapor que produz
(dado que opera acima do ponto de ebulição da água) pode ser utilizado em co-geração,
permitindo rendimentos de 85%. Pode ainda usar hidrogénio impuro (desde que a
percentagem de monóxido de carbono não exceda os 1,5%), o que aumenta o número de
combustíveis possíveis de usar.
No entanto, a utilização de um catalisador de platina na ânodo aumenta o seu custo,
enquanto que o seu tamanho e peso, para a potência disponibilizada, também actuam como
desvantagens, quando comparadas com outras PCs;
●
PEMFC – Proton Exchange Fuel Cell (Pilha de Combustível com Membrana de Permuta
de Protões) – para a sua dimensão, apresentam uma potência considerada elevada, e têm
ainda a vantagem de conseguir variar a tensão de saída muito rapidamente, indo de
encontro a aumentos e diminuições bruscos de energia necessária, o que as torna atractivas
357 (SRE / INETI, 2002).
358 A informação que se segue está disponível em (EnergiasRenováveis, 2003) e (SRE/INETI, 2002)
164
como fonte de energia para os automóveis e, também, para edifícios. Poderão servir como
substitutos de baterias recarregáveis.
Como desvantagens, temos novamente o custo causado pela utilização de platina (mas com
menor custo que as PAFC), e de ser sensível às impurezas do combustível;
●
MCFC – Molten Carbonate Fuel Cell (Pilha de Combustível de Carbonatos Fundidos) –
dado que trabalha a altas temperaturas, o seu rendimento total poderá ser de 60% a 85%,
com co-geração. Além dos combustíveis já referidos, pode ainda utilizar: monóxido de
carbono, gás natural, propano, biogás, diesel e produtos de gaseificação derivada do carvão,
destinando-se a aplicações eléctricas. Tem ainda a vantagem de não necessitar de
colectores caros, contrariamente aos dois casos anteriores.
A sua desvantagem está na elevada temperatura de operação (necessária para a quebra de
ligações carbono-carbono nos hidrocarbonetos) que tende a provocar a rápida corrosão e o
colapso de componentes;
●
SOFC – Solid Oxid Fuel Cell (Pilha de Combustível de Óxido Sólido) – tem sido apontada
como a possível solução para aplicações de grande escala e de alta potência, incluindo
centrais eléctricas de escala regional. Os motores de veículos são também indicados, sendo
no entanto necessários unidades auxiliares de energia (APU – Auxiliary Power Unit). Uma
vez que opera a temperaturas muito elevadas, poderá ter um rendimento entre 60% a 85%
em co-geração.
Estas mesmas temperaturas poderão funcionar como desvantagem, tal como no caso
anterior, se bem que em menor efeito, dado tratar-se de material cerâmico, mais resistente;
●
AFC – Alkaline Fuel Cell (Pilha de Combustível Alcalina) – Tem sido utilizada pela
NASA (usadas na nave espacial Apollo para produzir electricidade e água potável), e
atinge rendimentos até 70%.
Como desvantagens tem a necessidade de hidrogénio e oxigénio puros e de não “reformar”
inteiramente qualquer combustível devido à sua relativamente baixa temperatura de
operação;
●
DMFC – Direct Methanol Fuel Cell (Pilha de Combustível de Metanol Directo) – são
semelhantes às PEMFC, mas com a diferença de o catalisador do ânodo retirar o
165
hidrogénio do metanol líquido, eliminando a necessidade de um reformador. São
adequadas para aplicações médias: telemóveis, computadores portáteis, etc;
●
RFC – Regenerative Fuel Cell (Pilha de Combustível Regenerativa) – trata-se de uma
tecnologia bastante recente, mas, aparentemente, atractiva para a produção de energia em
ciclo fechado. As unidades actualmente existentes funcionam acopladas a um sistema solar
fotovoltaico que fornece energia para o processo de electrólise, separando o hidrogénio e o
oxigénio que são injectados respectivamente no ânodo e no cátodo da PC, produzindo
assim electricidade. A água produzida pela PC é injectada novamente para que a energia
gerada pelo SSF volte a produzir a sua electrólise, reiniciando o processo;
●
ZAFC – Zinc Air Fuel Cell (Pilha de Combustível Zinco-Ar) – as PCs deste tipo, além de
partilhar características com outras PCs, também partilham características com as baterias
convencionais. Esta PC é constituída por um ânodo de zinco, alimentado com hidrogénio
ou com um hidrocarboneto, e um cátodo, que é separado do fornecimento de ar por um
GDE (Gas Diffusion Electrode). O GDE é uma membrana permeável que permite a
passagem ao oxigénio atmosférico, deixando que este reaja com o hidrogénio, obtendo-se
iões hidróxido (OH-) e água. Nesta PC também ocorre uma reacção entre iões OH- e o
ânodo de zinco (que também liberta electrões), e forma óxido de zinco (ZnO)
359
.
Consequentemente, de tempos em tempos é necessário remover este ânodo, para devolver
o zinco ao seu estado inicial (o processo não deve demorar mais de 5 minutos). As ZAFC
funcionam à base de Zinco, que é relativamente abundante e barato e, como há poucas
perdas entre recargas, são bastante melhores que as baterias convencionais.
●
PCFC – Protonic Ceramic Fuel Cell (Pilha de Combustível de Cerâmica Protónica) – Este
novo tipo de pilhas de combustível contém um electrólito de material cerâmico que exibe
uma condutividade protónica a temperaturas elevadas (cerca de 700ºC). Partilham as
vantagens térmicas e cinéticas das MCFC e SOFC por trabalharem a altas temperaturas,
bem como das PAFC pelo benefício intrínseco da condutividade protónica num electrólito
cerâmico. Neste tipo de PC os combustíveis fósseis são oxidados directamente no ânodo,
eliminando a necessidade de produção prévia de hidrogénio. As moléculas gasosas dos
hidrocarbonetos são absorvidas na superfície do ânodo, na presença de vapor de água, e os
359 Ver (Fctec, 2005).
166
átomos de hidrogénio são eficientemente removidos e absorvidos pelo electrólito. Como
têm um electrólito sólido, a membrana não seca e o líquido não se escapa como nas PAFC
360
. Na Tabela 15 constam alguns aspectos destas tecnologias.
Tecnologia
Potência de
saída (kWe) 361
Temperatura de
funcionamento
(ºC)
Eficiência
eléctrica
(%)
Combustível
Electrólito
PAFC
50 a 1200
190 a 220
35 a 40
Hidrogénio ou Gás
Natural
Ácido fosfórico
PEMFC
0,2 a 100
60 a 80
30 a 40
Hidrogénio ou Gás
Natural
Polímero
MCFC
>100
600 a 650
45 a 55
Hidrogénio, Gás
Natural ou
Hidrocarbonetos
Solução aquosa de
carbonatos 362
SOFC
1 a >100
800 a 1000
35 a 55
Hidrogénio, Gás
Natural ou
Hidrocarbonetos
Material cerâmico 363
AFC
1 a 150
80 a 100
30 a 45
Hidrogénio
Solução aquosa de
364
hidróxido de potássio
<0,01
60 a 100
40 a 50
Metanol
Polímero
RFC
-
-
-
Hidrogénio
-
ZAFC
-
700
-
Hidrogénio ou
Hidrocarbonetos
Material cerâmico 365
PCFC
-
700
-
Hidrocarbonetos
Material cerâmico
DMFC
Tabela 15 – Dados técnicos das Pilhas de Combustível
As Vantagens destas tecnologias são:
✔
As PCs permitirão locomover veículos com uma melhor eficiência e menor consumo
relativamente aos motores convencionais, e sem emissões nocivas para o ambiente;
✔
As PCs têm uma construção modular, são fáceis de projectar e instalar e poderão ser
utilizadas para: co-geração, transporte e distribuição de energia, podem ser combinadas
360 Ver (Gillchair, 2005).
361 Existem grandes diferenças na potência atribuída a algumas das tecnologias referidas nas fontes
(EnergiasRenováveis, 2003) e (SRE/INETI, 2002). Nos casos de divergência utilizamos os dados de
(SRE/INETI, 2002).
362 O electrólito é constituído por uma solução líquida de carbonatos de lítio, sódio e/ou potássio.
363 O electrólito é sólido, sendo normalmente usado um material cerâmico de óxido de zircónio com uma
pequena quantidade de itria.
364 O hidróxido de potássio (KOH) permite uma grande capacidade condutora.
365 É um material cerâmico sólido que utiliza o OH- como transportador de carga.
167
com turbinas a gás ou com as centrais de energias renováveis, podem ser usadas para
geração de energia em grande escala, e, por fim, nos meios de transporte;
✔
A sua enorme flexibilidade e capacidade de auxiliar todos os tipos de produção energética
(relativamente à escala) mostram a sua grande valia económica;
✔
As PCs poderão ser utilizadas em qualquer ponto do planeta, desde que se resolvam os
problemas da produção de hidrogénio, armazenamento e do seu transporte (ver
desvantagens/problemas);
✔
Se as PCs constituírem centrais híbridas com qualquer outra tecnologia energética poderse-á aumentar a disponibilidade da central. Por exemplo, considerando o caso da energia
eólica: enquanto houver vento, parte (ou o total) da energia produzida por esta via poderá
ser utilizada para produzir hidrogénio, que será utilizado pela PC para produzir energia
quando o vento cessar. O mesmo se aplica quando o problema é o excesso e não a falta de
energia, ou seja, por exemplo, no caso das centrais térmicas de funcionamento contínuo ou
das centrais nucleares, a energia produzida em excesso
366
poderá igualmente ser utilizada
na produção de hidrogénio, que irá alimentar a PC quando for realmente necessário uma
maior produção de energia 367;
✔
Desde que se resolvam os problemas do armazenamento e transporte do hidrogénio, as PCs
poderão resolver o problema da energia tanto em regiões rurais, como para as grandes
cidades ou, mesmo, em todo um país. Por exemplo, se as dificuldades com o manuseio do
hidrogénio forem ultrapassadas,
locais como a Europa e o Japão, teoricamente com
recursos energéticos limitados, poderiam importar energia de qualquer parte do mundo
(desde que economicamente viável), mesmo de lugares tão distantes como a África
Austral, a América do Sul ou a Austrália.
As Desvantagens/Problemas são:
366 Este “excesso” de energia deve-se à própria dinâmica do processo que não permite que a central reduza a sua
produção de energia abaixo de um certo limite.
367 Note que para o sector eléctrico a PC poderá ser mais fácil de adoptar do que noutros sectores porque deixa
de haver o problema do transporte do hidrogénio. No entanto, a questão do armazenamento deve ser bem
pensada, sob risco se perder toda a central em caso de acidente. Se se adoptar as PCs nas centrais, tal como
referimos, poder-se-á mesmo reduzir o número de centrais eléctricas necessárias para uma região.
168
✗
As PCs produzem algumas emissões derivadas do tipo de combustível usado e do próprio
ar, mas em valores desprezáveis, à excepção das emissões água. Se, no caso do sector
eléctrico faz todo o sentido recuperar esta emissão para voltar a produzir hidrogénio, no
caso de sector automóvel, em que a reconversão da água em hidrogénio poderá não ser
possível no local (no próprio automóvel), poderá ser aconselhável que esta seja armazenada
e depois eliminada em sítio próprio (que poderá ser o colector de esgoto) sob pena de
termos as estradas constantemente molhadas;
✗
Não nos devemos esquecer que, em caso de acidente, a presença de depósitos de
hidrogénio torna a situação muito perigosa;
✗
Apesar da prodigiosa diversidade de tentativas de construção de PCs que vimos referindo,
existem alguns problemas associados que, em particular, precisam de ser resolvidos sob
pena de inviabilizarem a tecnologia 368:
1) Produção do Hidrogénio – Embora seja um elemento muito comum na natureza,
o hidrogénio não existe no estado puro, e nos compostos que estabelece (mesmo os
mais simples como a água e o metano), possui ligações atómicas muito fortes que
necessitam de muita energia para serem quebradas. Por esse motivo, em vez de se
não recorrer ao hidrogénio puro (que seria o combustível com maior rendimento
nas PCs – cerca de 80%), será mais económico recorrer àr compostos hidrogenados
simples como o Metanol (CH3OH) ou Etanol (C2H5OH), como combustível para as
PCs;
2) Armazenamento do Hidrogénio – O hidrogénio em estado puro é difícil de
armazenar porque, por ser o elemento com a mais baixa densidade, facilmente se
escapa do seu contentor. É preciso fazer armazenamento sobre pressão (que
actualmente pode ir até aos 700 bar), o que se torna tecnologicamente complicado,
caro e perigoso. É mais fácil lidar com o metanol ou etanol;
3) Transportes – Os problemas do armazenamento estendem-se ao transporte.
Embora se pretenda que o hidrogénio venha a usar as estruturas já desenvolvidas
368 Ver (EERE, 2003).
169
para o GPL ou o gás natural, o seu risco é maior. Assim sendo, as estruturas
precisam de ser melhoradas para desempenharem de forma eficaz esta missão.
As PCs têm quase tudo para se tornarem a energia do futuro: um funcionamento simples,
são adaptáveis aos sectores eléctrico e dos transportes, e produzem baixas emissões. A grande
aposta nesta tecnologia é já visível no sector automóvel, onde os grandes grupos automóveis
têm investido fortemente na área.
O seu maior problema parece ser “de onde se extrai o hidrogénio?”. Além da PC, tem de
se possuir uma unidade para “reformar” o combustível e extrair o hidrogénio, num processo
que liberta uma pequena quantidade de gases com efeito de estufa.
Curiosamente, a natureza produz hidrogénio, quase puro, através das excreções de algas
situadas em algumas regiões pantanosas, pelo que, teoricamente, estas algas poderiam ser
cultivadas como forma simples e barata de produzir hidrogénio
369
. Mas o problema passa a
ser: onde cultivar estas algas de forma a produzir hidrogénio suficiente para satisfazer as
nossas necessidades? Realizando tal empreendimento em pântanos, rios, lagos e oceanos
corremos o risco de bloquear a radiação solar necessária às demais espécies vegetais
aquáticas, condenando-as à morte, juntamente com milhões de outras espécies delas
dependentes, cenário que provocaria uma catástrofe ambiental sem precedentes.
Assim, não será de estranhar a tendência para sacrificar a eficiência de produção das PCs
(utilizando hidrogénio menos puro), e gerar mais emissões, já que se usam combustíveis
hidrogenados líquidos (metanol e etanol) que, além de mais, podem adaptar-se facilmente ao
circuito de distribuição de combustíveis já estabelecido. Resta saber se há capacidade
suficiente de produção destes combustíveis, de forma sustentável.
3 – Fusão Nuclear controlada
A fusão nuclear é o processo no qual dois núcleos de átomos leves (preferencialmente de
hidrogénio) se fundem, constituindo elementos cada vez mais pesados, numa reacção contínua
(Hidrogénio→Hélio→Berílio...). Esta é a mesma reacção que ocorre nas estrelas, onde os
369 Ver (NREL, 2004a).
170
elementos mais leves (H e He) vão sendo fundidos em elementos cada vez mais pesados, até
formarem elementos maciços, como o Ferro (Fe) e o Níquel (Ni), parando o processo. Esse
processo liberta quantidades enormes de energia (sob a forma de fotões, protões, neutrinos,
electrões e positrões) 370.
3.1 – Fusão Termonuclear
Para que essa fusão possa ocorrer (vencendo-se as forças de repulsão electrostáticas entre
os átomos) são necessárias temperaturas na ordem dos 100 milhões ºC. A estas temperaturas,
o hidrogénio encontra-se ionizado no estado de plasma (os átomos são despojados dos
electrões, passando a formar uma mistura gasosa de iões positivos e electrões) e não pode
estar em contacto com paredes materiais sob pena de as vaporizar, ou de o plasma arrefecer
(só possível se a quantidade de plasma fosse ínfima) 371.
Existe, de momento, apenas uma solução tecnológica para conter o plasma – o Tokamak que cria um campo magnético (dado que o plasma consiste em partículas carregadas) em
forma de tubo circular (como um donut) em volta do plasma, isolando-o termicamente das
paredes materiais.
O objectivo é desencadear a fusão dos dois isótopos pesados do hidrogénio (ver nota 87), o
deutério (D), abundante no mar; e o trítio (T), radioactivo, não existe na natureza, pelo que
tem de ser produzido. Na reacção, os neutrões presentes nos iões positivos (os neutrões são os
responsáveis por 80% da energia produzida) serão absorvidos numa camada fértil (Blanket),
que envolve o núcleo do reactor, e que contém Lítio (Li), que será decomposto em Trítio e
Hélio (He). Essa camada será suficientemente espessa (cerca de 1 m) para retardar os neutrões
de fusão. A desaceleração dos neutrões provoca o aquecimento do Blanket. Esse calor será
transferido para um fluido que o vai transportar para fora do reactor e aquecer água para
produzir vapor. Vapor esse que será utilizado para accionar turbinas e produzir energia.
Estima-se que com um volume de cerca de 1.000 m3 de plasma a potência da fusão atinja
vários GW 372.
370 Para uma explicação detalhada sobre fusão nuclear, ver, por exemplo: (Nifs, 2003).
371 Ver (IF.UFRJ, 2003).
372 Ver (IF.UFRJ, 2003).
171
Uma alternativa é utilizar lasers de elevada potência para dar início ao processo de fusão.
Nesta tecnologia, a energia de um raio laser é transferida para um pequeno grânulo de
combustível, provocando o seu aquecimento e posterior implosão, comprimindo-se num
volume muito pequeno 373.
Ambas as soluções precisam ainda de mais estudos para se superar uma série de
dificuldades tecnológicas.
Se for possível desenvolver estas tecnologias poder-se-iam resolver de uma vez por todas
os problemas energéticos e de poluição associada à produção de energia e, apesar de poderem
ter grandes custos iniciais, uma vez em operação, os custos seriam facilmente amortizados a
longo prazo dado que produziriam energia por muitos anos (talvez séculos). As suas matériasprimas baratas seriam outro grande incentivo para a generalização total da tecnologia.
Por agora apenas se conseguiu produzir a reacção inicial, mas ainda não se obteve o
controlo do resto do processo, não se sabendo, de momento, quando tal será alcançado. Resta
esperar que a ciência e a tecnologia avancem o suficiente para se resolver a questão do
controlo do processo.
Um importante passo pode ter sido dado, no desenvolvimento desta tecnologia, com a
assinatura do acordo de construção do primeiro reactor ITER, pelas seis partes envolvidas
(União Europeia, E.U.A., Rússia, Japão, Coreia do Sul e China), em França, a 29 de Junho de
2004 374. ITER significa “o caminho” em Latim, e poderá ser o princípio da transição entre os
actuais estudos de plasma e as centrais de fusão nuclear no futuro 375.
3.2 – Fusão Não Termonuclear
A fusão pode ser feita a temperatura ambiente se os electrões nas moléculas de deutério e
trítio forem substituídos por partículas negativas muito mais pesadas.
Uma dessas partículas pesadas é o Muão negativo – que é uma partícula instável, com uma
massa 207 vezes superior à do electrão e um tempo de vida de 2,2 μs.
373 (CHANG, 2005).
374 Ver (News.Yahoo, 2005).
375 Ver (ITER, 2005).
172
Embora a física da reacção catalisada pelo Muão esteja bem estabelecida, factores como a
necessidade da sua produção por aceleradores de partículas e a ligação que se estabelece entre
o Muão e o núcleo de Hélio, resultante da fusão deutério–trítio, têm impedido que se obtenha
um balanço energético positivo 376.
3.3 – Fusão Fria
É a electrólise da água pesada (água com átomos de deutério) com eléctrodos de Paládio
(Pd) nos quais se concentram, a muita alta densidade, núcleos de hélio 377.
Apesar de o primeiro anúncio de êxito neste campo da ciência, em 1989, por Stanley Pons
e Martin Fleischmann se ter revelado erróneo e ter lançado o descrédito em grande parte da
comunidade científica (e na opinião pública), existem laboratórios em pelo menos 8 países a
investir nesta potencial tecnologia 378.
Até agora, as experiências realizadas neste campo foram inconclusivas, dado existir desde
logo a dificuldade em perceber se os núcleos de hélio detectados no espectrómetro de massa
resultam efectivamente da fusão dos átomos de deutério, submetidos a alta pressão, e a
alguma energia, ou se provêm do ar ambiente (que contem cerca de 5 partes por milhão deste
gás), dado que o hélio é um gás que facilmente se infiltra em qualquer lado 379.
A funcionar, qualquer dos processos utilizaria como combustíveis substâncias abundantes
por todo o planeta, baratas (deutério, lítio e água) e não radioactivas (excepto o trítio, que tem
de ser produzido). O nível de controlo da reacção (e da produção de energia) seria total, ou
seja, bastava parar a injecção de combustível para, em segundos, parar o processo.
Não se produzirão cinzas radioactivas e os gases formados serão absorvidos pelo próprio
processo. Dependendo da pureza das matérias-primas, a reacção poderá não emitir nenhum
composto poluente. No entanto, há que recordar que a reacção nas estrelas pára quando todo o
material é transformado nos elementos maciços como o ferro e o níquel. É preciso pensar nas
376 Ver (IF.UFRJ, 2003).
377 Ver (IF.UFRJ, 2003).
378 Ver (Wired, 2003).
379 Ver (Wired, 2003).
173
aplicações a dar a esses materiais, que, embora, não nocivos para a nossa saúde, poderiam vir
a formar grandes acumulações.
A menos que isso pudesse tornar-se numa vantagem destas tecnologias, porque
produziriam, à superfície, matérias (como o ferro) que têm sido muito úteis para a
humanidade e que têm necessitado de tecnologia cada vez mais avançada para fazer a sua
extracção em profundidade.
No entanto, os custos de investimento inicial serão elevados e a necessidade de
temperaturas muito elevadas (na termonuclear) para iniciar o processo são difíceis de
conseguir. A eventual hipótese de automação e miniaturização dos processos poderá mais
tarde reduzir esses custos.
Vistas em conjunto (especialmente a fusão fria), estas tecnologias poderiam adaptar-se à
produção de energia e, se se conseguir miniaturizar os equipamentos de controlo de reacção,
aos transportes (o que por agora parece impossível).
174
Anexo 2 – O Diagrama de Carga
O Diagrama de Carga é a visualização gráfica da energia eléctrica que foi produzida e
consumida numa região durante um único dia (o de maior consumo), porque nos dá a imagem
de como evolui o consumo de electricidade ao longo das 24 horas.
Naturalmente que não faz sentido traçar um diagrama para um período temporal inferior,
pois ficaria incompleto, tal como não faz muito sentido um diagrama para um período
superior, porque seria uma média (ou um gráfico contínuo, pouco prático), onde factores
como a estação do ano, fins-de-semana e feriados, etc. influenciariam o resultado final,
tornando o diagrama praticamente inútil. Além disso, um diagrama de carga detalhado
permite-nos observar como foram utilizadas as diferentes tecnologias de produção de
electricidade ao longo do dia, bem como os valores máximo e mínimo de potência solicitada à
rede, ou ainda as temperaturas registadas nesse dia, que influem tanto na produção como no
consumo da electricidade.
A Figura 27 ilustra o diagrama de carga do dia 25 de Janeiro de 2000 em Portugal, que
correspondeu ao dia de ponta máxima (ou seja, de maior consumo) registada nesse ano. A
apresentação das diferentes tecnologias de produção de energia eléctrica no diagrama de carga
está por ordem decrescente da utilização.
Analisando o diagrama, torna-se claro que as centrais a gás natural, a carvão e a fuelóleo
são centrais de base, ou seja, funcionam em contínuo e o mais próximo possível da sua
capacidade máxima, e, durante a noite, fornecem quase que exclusivamente toda a energia
pedida pela rede. Se Portugal tivesse centrais nucleares estas também seriam centrais de base.
Eventuais centrais de biomassa também teriam um funcionamento similar às actuais centrais
de base.
175
Figura 26 - Diagrama de carga de Portugal do dia de ponta do ano de 2000
As centrais hidroeléctricas, de fios de água e albufeiras, permitem a modulação da carga
ao longo do dia, ou seja, vêm em auxílio das centrais de base, para responder as necessidades
energéticas de um país que “acorda e começa a trabalhar”, permitindo, com a sua maior
flexibilidade, que se produza uma quantidade de energia variável ao longo do dia, em função
176
do comportamento do consumo, mas também podem ser projectadas para operar em contínuo.
Num cenário de consumo como o diagrama de carga da Figura 27, eventuais chaminés solares
com capacidade significativa, operariam como as centrais hidroeléctricas, devido à sua
versatilidade do funcionamento, enquanto que as demais tecnologias solares poderão,
eventualmente operar em contínuo durante os períodos com luz solar. Já os parques eólicos
carecem desta versatilidade (ver 2.2.2) pelo que são utilizados quando lhes é possível
produzir, reduzindo a produção de outras fontes de energia que possam mais facilmente
reguladas (como a hidroeléctrica).
Os diferentes períodos horários, em função do consumo de energia que apresentam, da
estação do ano, e de se tratar de um dia de semana ou de fim-de-semana ou feriado, são
designados 380:
•
Horas Vazias – correspondentes às horas de menor consumo, que ocorre, em geral, entre
as 00h00 e as 07h00 (por vezes consideram-se as horas de menor consumo deste período
como Horas de Super Vazio);
•
Horas Cheias – correspondentes às horas de consumo mais regular ao longo do dia, que se
registam entre as 07h00 e as 09h30, entre as 12h00 e as 18h30, e entre as 21h00 e as
24h00;
•
Horas de Ponta – correspondentes às horas de maior consumo, entre as 09h30 e as 12h00,
e entre as 18h30 e as 21h00.
O diagrama de carga é muito semelhante em muitos os países, relativamente ao seu
comportamento, mas difere em termos de quantidade de energia eléctrica produzida, no tipo
de centrais utilizadas e na relação entre as horas de ponta e de vazio. Alguns possuem ainda
algumas particularidades, por exemplo, no sistema português ocorre uma importação de
energia (de Espanha) durante o período de vazio (embora, aparentemente, tal pudesse ser feito
utilizando as centrais fuelóleo, o menor custo da energia de Espanha nesse período tornam
esta opção melhor em termos económicos). Tal deve-se à necessidade de bombear água a
380 Os valores aqui utilizados são os do período de hora legal de Inverno, para clientes de BT e MT com
potências contratadas inferiores ou iguais a 2MW (≤2MW), do ciclo semanal, em vigor em Portugal em 2000.
177
jusante das barragens, de volta para as albufeiras, para que se possa gerar mais energia nas
horas de ponta. Esta operação se torna necessária devido à grande diferença de consumo entre
a energia necessária no períodos de vazio e de nos de ponta (uma maior industrialização em
contínuo reduziria esta relação de consumos máximos e mínimos diários).
Devido à sua forma, com dois picos de consumo bastante pronunciados (que basicamente
correspondem aos dois períodos de ponta), o diagrama de cargas também é conhecido por
Diagrama do Dorso de Camelo, numa alusão às duas bossas deste animal.
178
Anexo 3 – Dados de Angola
Alterações Administrativas Internas
Algumas províncias de Angola, e sobretudo as cidades, mudaram de nome após a
Independência do País em 11/11/1975. A província de Luanda subdividiu-se em Luanda e
Bengo; a província da Lunda dividiu-se em Lunda Norte e Lunda Sul; a província de
Moçâmedes passou a chamar-se Namibe; as províncias do Cuanza Norte e Cuanza Sul
passaram a ser escritas como Kwanza Norte e Kwanza Sul; e a província do Cuando Cubango
passou a ser escrita como Kuando Kubango (para as três últimas províncias é comum
encontrar as duas designações).
A Tabela 16 resume as equivalências entre os nomes das cidades capitais de província:
Designação antes da Independência
Cabinda
São Salvador do Congo
Carmona
Luanda
Caxito
Salazar
Malange
Veríssimo Sarmento
Henrique de Carvalho
Novo Redondo
Benguela
Nova Lisboa
Silva Porto
Vila Luso
Moçâmedes
Sá da Bandeira
(Vila) Pereira de Eça
Serpa Pinto
Designação Actual
Cabinda
M’Banza Congo
Uíge
Luanda
Caxito
N’Dalatando
Malanje*
Lucapa
Saurimo
Sumbe**
Benguela
Huambo
Kuito
Luena
Namibe
Lubango
Ondjiva ou Onjiva
Menongue
Tabela 16 – Equivalências de nomes das cidades de Angola do pré e pôs-independência.
Fontes: (Oliveira,1972) e (Fituni, 1985)
* É normal encontrar as duas designações.
** Primeiro, a cidade designou-se N'Gunza e, depois, Sumbe.
179
Dados Meteorológicos de algumas regiões de Angola 381 e Mildura (Austrália)
Anual
Jan
Fev
Mar
Abr
Mai Jun
Jul
Ago
Set
Out
Nov
Dez
Temperatura Média
(ºC)
25
26
26
26
26
25
22
21
23
22
25
25
25
13 anos de registos
Temperatura Máxima média
(ºC)
28
30
30
30
30
28
25
25
25
26
27
28
28
13 anos de registos
Temperatura Mínima média
(ºC)
22
22
22
23
22
22
20
18
19
21
23
23
23
13 anos de registos
Temperatura Máxima registada
(ºC)
34
32
32
33
33
32
29
28
28
30
32
33
34
13 anos de registos
Temperatura Mínima registada
(ºC)
13
20
18
18
19
18
15
13
15
15
19
19
19
13 anos de registos
Número médio de Dias de Chuva
(Dias)
51
5
8
6
7
4
-
-
-
-
2
7
7
13 anos de registos
Número médio de dias com mais de 32ºC
(Dias)
73
10
10
11
11
8
-
-
-
-
5
7
7
13 anos de registos
Precipitação Média
(mm)
660
50
100
80
110
50
-
-
-
-
30
110
80
13 anos de registos
(%)
81
80
81
80
82
84
82
78
80
80
80
79
82
13 anos de registos
Mai Jun
Jul
Ago
Set
Out
Nov
Dez
Humidade Relativa média
Tabela 17 – Dados Meteorológicos de Cabinda.
Dados geográficos: Elevação: 74 m; Latitude: 05 35S; Longitude: 012 12E
Temperatura Média
(ºC)
(mm)
Anual
Jan
Fev
Mar
Abr
21
22
22
23
22
22
21
20
19
20
22
22
22
1621
153
154
205
287
121
7
1
1
41
159
280
211 28 anos de registos
Tabela 18 – Dados Meteorológicos de Caulo (Uíge).
381 Os dados meteorológicos referentes à Angola podem ser consultados em: (WeatherBase, 2004).
180
19 anos de registos
Anual
Jan
Fev
Mar
Abr
Mai
Jun
Jul
Ago
Set
Out
Nov
Dez
Temperatura Média
(ºC)
24
24
24
25
24
24
23
23
24
24
24
23
23
3 anos de registos
(ºC)
30
29
29
30
29
30
31
31
31
30
30
28
28
3 anos de registos
(ºC)
18
19
20
20
20
18
15
15
18
19
19
19
19
3 anos de registos
(ºC)
35
32
34
33
32
32
34
33
35
34
33
32
31
3 anos de registos
(ºC)
10
17
18
17
17
13
12
10
13
16
17
17
17
3 anos de registos
(Dias)
88
10
9
9
9
4
-
-
3
6
11
12
9
13 anos de registos
(Dias)
118
9
8
10
9
10
12
14
14
11
10
6
n
3 anos de registos
(mm)
1500
180
130
180
200
40
-
-
40
90
180
210
(%)
73
83
79
81
80
74
54
50
63
70
76
81
82
2 anos de registos
Tabela 19 – Dados Meteorológicos do Dundo (Lunda Norte).
Dados geográficos: Elevação: 744 m; Latitude: 07 22S; Longitude 020 50E
Anual
Jan
Fev
Mar
Abr
Mai
Jun
Jul
Ago
Set
Out
Nov
Dez
Temperatura Média
(ºC)
19
19
19
19
19
17
15
16
18
20
20
19
19
14 anos de registos
(ºC)
26
25
25
25
25
25
24
25
27
28
27
25
25
14 anos de registos
(ºC)
12
14
14
14
13
10
7
8
10
12
14
14
14
14 anos de registos
(ºC)
32
31
31
30
28
28
28
28
33
32
32
30
30
14 anos de registos
(ºC)
2
8
10
10
7
5
2
2
5
7
10
8
9
14 anos de registos
(Dias)
-
-
9
10
8
1
-
-
-
1
9
13
-
14 anos de registos
(Dias)
12
-
-
-
-
-
-
-
-
7
4
-
-
14 anos de registos
(mm)
1450
220
190
240
140
10
-
-
-
10
130
240
(%)
54
67
71
70
61
45
37
30
30
40
61
69
70
Tabela 20 – Dados Meteorológicos do Huambo.
(dados de Nova Lisboa) Dados geográficos: Elevação: 1.715 m; Latitude: 12 48S; Longitude: 015 45E
181
13 anos de registos
Anual
Jan
Fev
Mar
Abr
Mai
Jun
Jul
Ago
Set
Out
Nov
Dez
Temperatura Média
(ºC)
18
19
19
19
18
17
14
15
17
20
19
19
18
10 anos de registos
(ºC)
25
25
24
24
24
24
23
24
26
28
26
24
23
10 anos de registos
(ºC)
12
14
14
15
13
10
6
7
9
12
13
14
14
10 anos de registos
(ºC)
31
29
28
28
29
28
27
27
31
31
31
29
28
6 anos de registos
(ºC)
-5
3
7
5
-
-1
-5
-
-
3
6
6
5
5 anos de registos
(Dias)
-
9
9
9
6
1
-
-
-
1
7
11
-
10 anos de registos
(mm)
1220
190
190
200
70
10
-
-
-
20
100
190
(%)
60
75
77
79
74
57
42
37
32
43
60
73
75
8 anos de registos
Tabela 21 – Dados Meteorológicos do Kuito (Bié).
(dados de Silva Porto) Dados geográficos: Elevação: 1.719 m; Latitude: 12 23S; Longitude: 016 57E
Anual
Jan
Fev
Mar
Abr
Mai
Jun
Jul
Ago
Set
Out
Nov
Dez
Temperatura Média
(ºC)
24
25
26
26
26
24
21
20
19
21
23
25
25
13 anos de registos
(ºC)
27
28
29
30
30
28
25
23
23
24
26
28
28
13 anos de registos
(ºC)
21
22
23
23
23
21
18
17
16
18
20
22
22
13 anos de registos
(ºC)
35
35
35
34
35
33
33
28
29
28
30
33
32
19 anos de registos
(ºC)
10
13
16
18
18
13
12
10
11
12
13
16
17
18 anos de registos
(Dias)
28
1
3
8
4
-
-
-
-
-
2
2
5
19 anos de registos
(Dias)
-
7
8
11
10
7
-
-
-
-
-
6
7
13 anos de registos
(mm)
350
20
30
110
50
-
-
-
-
-
30
20
60
19 anos de registos
(%)
78
77
75
77
79
78
79
80
81
80
80
78
77
20 anos de registos
Tabela 22 – Dados Meteorológicos do Lobito (Benguela).
182
Anual
Jan
Fev
Mar
Abr
Mai
Jun
Jul
Ago
Set
Out
Nov
Dez
Temperatura Média
(ºC)
24
24
26
26
26
24
22
20
20
21
23
24
25
36 anos de registos
(ºC)
27
28
29
30
29
27
25
23
23
24
26
27
28
36 anos de registos
(ºC)
21
23
23
23
23
22
20
18
17
19
21
22
23
36 anos de registos
(ºC)
36
32
35
35
34
36
31
29
28
28
31
36
34
36 anos de registos
(ºC)
14
20
21
21
21
17
15
14
14
16
18
20
19
36 anos de registos
(Dias)
26
2
3
6
7
1
-
-
-
-
-
2
1
59 anos de registos
(Dias)
53
7
8
10
9
5
-
-
-
-
-
5
7
36 anos de registos
(mm)
320
20
30
70
110
10
-
-
-
-
-
20
20
59 anos de registos
(%)
79
78
76
77
80
80
79
80
81
80
79
78
77
22 anos de registos
Tabela 23 – Dados Meteorológicos de Luanda.
Dados geográficos: Elevação: 24 m; Latitude: 08 51S; Longitude:013 14E
Anual
Jan
Fev
Mar
Abr
Mai
Jun
Jul
Ago
Set
Out
Nov
Dez
Temperatura Média
(ºC)
18
18
18
18
18
17
15
15
18
20
20
19
19
13 anos de registos
(ºC)
26
25
25
25
25
25
24
24
26
28
28
26
25
13 anos de registos
(ºC)
11
12
12
12
11
9
6
6
10
12
12
12
12
13 anos de registos
(ºC)
38
30
30
30
28
30
28
27
30
31
34
38
31
19 anos de registos
(ºC)
-1
5
5
2
3
-
-1
-1
-
4
3
5
3
19 anos de registos
(Dias)
60
10
10
9
6
-
-
-
-
-
5
7
10
19 anos de registos
(Dias)
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
7
-
-
13 anos de registos
(mm)
920
140
150
160
90
-
-
-
-
-
70
110
(%)
51
66
64
71
64
48
41
34
28
32
48
60
61
Tabela 24 – Dados Meteorológicos do Lubango (Huíla).
(dados de Sá da Bandeira) Dados geográficos: Elevação: 1.760 m; Latitude: 14 55S; Longitude: 013 34E
183
10 anos de registos
Anual
Jan
Fev
Mar
Abr
Mai
Jun
Jul
Ago
Set
Out
Nov
Dez
Temperatura Média
(ºC)
20
21
21
21
21
19
17
17
19
22
22
21
21
13 anos de registos
(ºC)
27
27
26
27
27
27
26
26
28
31
29
27
27
13 anos de registos
(ºC)
13
16
16
16
15
11
8
8
11
14
16
16
16
13 anos de registos
(ºC)
35
32
32
32
33
32
31
30
33
35
34
33
32
13 anos de registos
(ºC)
2
11
13
11
8
5
3
2
4
8
11
12
11
13 anos de registos
(Dias)
-
-
9
9
5
-
-
-
-
1
5
9
-
13 anos de registos
(Dias)
58
4
-
4
4
4
-
-
8
12
9
4
4
13 anos de registos
(mm)
1130
230
190
180
70
-
-
-
-
10
70
150
(%)
59
72
76
71
65
52
45
39
41
42
57
70
73
13 anos de registos
Tabela 25 – Dados Meteorológicos do Luena (Moxico).
(dados de Luso) Dados geográficos: Elevação: 1.328 m; Latitude: 11 45S; Longitude 019 55E
Anual
Jan
Fev
Mar
Abr
Mai
Jun
Jul
Ago
Set
Out
Nov
Dez
Temperatura Média
(ºC)
21
21
21
22
21
21
18
19
21
22
22
21
21
13 anos de registos
(ºC)
28
27
27
28
27
29
28
29
30
29
28
27
27
13 anos de registos
(ºC)
14
16
16
16
16
13
9
9
12
15
16
16
16
13 anos de registos
(ºC)
33
32
32
32
31
31
31
32
33
32
32
31
31
13 anos de registos
(ºC)
2
13
11
8
11
4
4
2
5
10
12
11
11
13 anos de registos
(Dias)
72
7
9
9
9
1
-
-
-
3
8
11
10
13 anos de registos
(Dias)
54
5
5
7
-
-
-
9
10
9
7
-
-
13 anos de registos
(mm)
1130
80
130
190
160
10
-
-
-
50
120
200
(%)
67
75
71
76
78
64
48
48
56
63
73
79
76
Tabela 26 – Dados Meteorológicos de Malanje.
(dados de Malange) Dados geográficos: Elevação: 1.168 m; Latitude: 09 31S; Longitude 016 20E
184
12 anos de registos
Anual
Jan
Fev
Mar
Abr
Mai
Jun
Jul
Ago
Set
Out
Nov
Dez
Temperatura Média
(ºC)
20
22
23
23
19
17
14
14
17
21
24
23
22
3 anos de registos
(ºC)
29
28
29
28
28
27
26
26
29
32
33
33
29
3 anos de registos
(ºC)
11
16
17
18
11
7
3
3
6
10
16
14
16
3 anos de registos
(ºC)
38
32
35
32
32
31
30
30
35
36
37
38
32
4 anos de registos
(ºC)
-3
10
12
13
5
-
-3
-2
-
2
8
8
10
4 anos de registos
(Dias)
48
10
10
9
4
-
-
-
-
-
2
5
10
5 anos de registos
(Dias)
103
8
8
7
7
-
-
-
9
16
18
17
9
3 anos de registos
(mm)
860
180
160
180
50
-
-
-
-
-
20
80
(%)
57
71
73
75
68
60
53
45
34
32
42
63
68
5 anos de registos
Tabela 27 – Dados Meteorológicos de Menongue (Kuando Kubango).
(dados de Serpa Pinto) Dados geográficos: Elevação: 1.420 m; Latitude: 14 39S; Longitude 017 41E
Anual
Jan
Fev
Mar
Abr
Mai
Jun
Jul
Ago
Set
Out
Nov
Dez
Temperatura Média
(ºC)
20
22
24
24
22
20
17
16
17
18
19
21
21
15 anos de registos
(ºC)
25
26
28
28
27
25
22
20
21
22
23
25
26
15 anos de registos
(ºC)
16
18
20
20
18
15
13
13
13
15
16
17
17
15 anos de registos
(ºC)
38
32
34
35
38
37
38
29
28
27
31
32
33
20 anos de registos
(ºC)
6
13
14
12
11
10
8
6
8
8
12
11
12
20 anos de registos
(Dias)
7
-
1
1
1
-
-
-
-
-
-
-
-
21 anos de registos
(Dias)
-
6
8
5
-
-
-
-
-
-
-
-
-
15 anos de registos
(mm)
60
-
10
10
10
-
-
-
-
-
-
-
-
21 anos de registos
(%)
79
77
76
75
77
78
82
82
82
80
80
77
76
13 anos de registos
Tabela 28 – Dados Meteorológicos do Namibe.
(dados de Moçamedes) Dados geográficos: Elevação: 42 m; Latitude: 15 12S; Longitude 012 09E
185
Anual
Jan
Fev
Mar
Abr
Mai
Jun
Jul
Ago
Set
Out
Nov
Dez
Temperatura Média
(ºC)
22
25
24
23
23
20
17
16
19
23
26
26
25
14 anos de registos
(ºC)
31
32
31
30
30
29
27
27
30
33
35
34
32
14 anos de registos
(ºC)
14
18
18
17
16
11
7
6
8
13
17
18
18
14 anos de registos
(ºC)
40
38
37
37
36
34
31
32
35
37
38
40
38
21 anos de registos
(ºC)
-3
11
12
9
7
2
-2
-1
-3
1
7
11
7
21 anos de registos
(Dias)
48
8
10
8
5
-
-
-
-
-
1
4
10
21 anos de registos
(Dias)
155
15
11
11
11
9
-
4
11
19
22
20
15
14 anos de registos
(mm)
660
100
140
120
50
-
-
-
-
-
10
50
(%)
47
60
67
65
55
44
35
32
28
29
37
48
59
9 anos de registos
Tabela 29 – Dados Meteorológicos de Ondjiva (Cunene).
(dados de Pereira de Ca – erro de escrita) Dados geográficos: Elevação: 1.069 m; Latitude: 17 03S; Longitude 015 40E
Anual
Jan
Fev
Mar
Abr
Mai
Jun
Jul
Ago
Set
Out
Nov
Dez
Temperatura Média
(ºC)
22
22
22
22
22
21
20
20
23
23
23
22
22
9 anos de registos
(ºC)
28
27
28
28
28
29
28
29
31
30
29
27
27
9 anos de registos
(ºC)
16
17
17
17
17
14
12
12
15
17
17
17
18
9 anos de registos
(ºC)
34
32
32
32
32
32
32
31
33
34
33
32
31
9 anos de registos
(ºC)
7
14
15
13
13
7
8
8
8
13
15
15
14
9 anos de registos
(Dias)
-
-
10
10
8
1
-
-
1
6
8
13
10
5 anos de registos
(Dias)
84
5
6
7
7
9
7
-
13
11
9
5
-
9 anos de registos
(mm)
1450
230
170
240
120
10
-
-
20
90
120
240
(%)
62
79
77
79
74
50
38
33
36
56
67
76
78
Tabela 30 – Dados Meteorológicos de Saurimo (Lunda Sul).
(dados de Carvalho) Dados geográficos: Elevação: 1.100 m; Latitude: 09 41S; Longitude 020 25E
186
5 anos de registos
Temperatura Média
Anual
Jan
Fev
Mar
Abr
Mai
Jun
Jul
Ago
Set
Out
Nov
Dez
(ºC)
23
25
26
26
26
24
21
20
20
21
23
25
25
30 anos de registos
(mm)
465
22
51
155
133
6
-
-
-
3
19
42
34
57 anos de registos
Tabela 31 – Dados Meteorológicos do Sumbe (Kwanza Sul).
Localidade: Sumbe (dados de Gunza – erro de escrita)
Província: Kwanza Sul Dados geográficos: Elevação: 5 m; Latitude: 10 42S; Longitude 013 45E
Os dados meteorológicos de Mildura, Austrália, são os que se seguem 382:
Anual
Jan
Fev
Mar
Abr
Mai
Jun
Jul
Ago
Set
Out
Nov
Dez
Temperatura Média
(ºC)
17
24
23
21
17
13
10
10
11
13
16
20
22
45 anos de registos
(ºC)
23
32
31
28
23
18
16
15
17
20
23
27
30
45 anos de registos
(ºC)
10
16
16
13
10
7
5
4
5
7
10
12
14
45 anos de registos
(ºC)
46
46
44
41
37
29
25
26
28
35
40
44
44
45 anos de registos
(ºC)
-3
7
6
3
1
-
-3
-3
-2
-1
1
3
5
45 anos de registos
(Dias)
56
15
13
8
1
-
-
-
-
-
2
6
11
45 anos de registos
(mm)
290
20
20
20
20
20
20
20
20
20
30
20
20
45 anos de registos
Tabela 32 – Dados Meteorológicos de Mildura (Austrália).
Estado: Nova Gales do Sul Dados geográficos: Elevação: 49 m; Latitude: 34 14S; Longitude 142 05E
382 Ver (WeatherBase, 2004a).
187
População nos grandes centros urbanos
Na Tabela 33 estão listados os principais centros populacionais de Angola. Lembramos
que estes dados correspondem a estimativas, sendo que, por exemplo, não existe, de
momento, um valor oficial para a população de Luanda, não sendo de excluir a possibilidade
de que esta esteja muito acima do valor aqui referido.
Ranking
Região
Província
População em 2004
Luanda
2.783.000
1 Luanda
2 Huambo
Huambo
173.600
Benguela
137.400
3 Lobito
Benguela
134.500
4 Benguela
Namibe
132.900
5 Namibe
Bié
88.700
6 Kuito
Huíla
75.800
7 Lubango
Malanje
71.600
8 Malanje
67.600
9 M'Banza Congo Zaire
Uíge
49.000
10 Uíge
Cabinda
44.800
11 Cabinda
Lunda Sul
41.200
12 Saurimo
Lunda Norte
35.900
13 Lucapa
Bié
31.900
14 Chissamba*
Kwanza Sul
29.800
15 Waku-Kungo
Kwanza Sul
25.500
16 Sumbe
Bengo
24.600
17 Caxito
Zaire
23.600
18 Soyo
Kuando Kubango
23.200
19 Menongue
Huambo
22.900
20 Caála
Huíla
22.300
21 Caluquembe
Kwanza Norte
22.300
22 N'dalatando
* provavelmente trata-se de Camacupa e não de Chissamba
Tabela 33– Principais centros populacionais de Angola.
Fonte: (WorldGazetteer, 2004)
188
O mapa da Figura 28 indica o posicionamento destas regiões no mapa de Angola. No
entanto, é de notar que este mapa não tem uma definição correcta das fronteiras entre as
províncias (compare-se com o mapa da Figura 21).
Figura 27 - Localização geográficas dos principais centros populacionais de Angola
189
Anexo 4 – Correspondência
Seguem-se dois documentos que nos foram disponibilizados pela SBP, relativos à
chaminé solar:
1. (SCHLAICH, 2000): SCHIEL, W., SCHLAICH, J., (2000), Encyclopedia of Physical
Science and Technology – Third Edition, Solar Chimneys;
2. (SCHLAICH, 2003): BERGERMANN, R., SCHIEL, W., SCHLAICH, J., WEINREBE, G.
(2003), Design of Commercial Solar Tower Systems – Utilization of
Convective Flows for Power Generation 383;
383 Poderá encontrar a actualização deste documento em (SBP, 2004).
190
Solar Induced
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
Anexo 5 – Dados de Radiação Global mundial 384
O balanço energético da Terra (Figura 29) ilustra a relação de equilíbrio que ocorre entre a
radiação que chega ao planeta, vinda do espaço, e a que é emitida pela Terra para o espaço 385.
Figura 28 - Balanço energético da Terra
1. Da radiação solar que chega ao planeta, 21% atingem directamente para a superfície
(radiação directa) e 79% incidem sobre as nuvens e a atmosfera. Esta segunda componente
da radiação tem a seguinte repartição: 19% são absorvidos pelas nuvens e atmosfera; 31%
são reflectidos de volta para o espaço, e 29% são emitidos para a superfície sobre a forma
de radiação difusa. Ou seja, as radiações directa e difusa que atingem a superfície totalizam
50% da radiação que inicialmente chegou à Terra;
384 Os dados deste anexo foram retirados de (Geog.ouc, 2003).
385 Os valores do balanço energético da Terra podem apresentar valores relativamente diferentes, em função da
fonte consultada. No caso, os valores foram retirados de (HINRICHS, 2001).
211
2. Da radiação que chega à superfície, 3% são reflectidos de volta para o espaço, enquanto
que 33% são emitidos para a atmosfera pela evaporação e pela condução pelo ar. Os
restantes 14% da radiação resultam do equilíbrio da radiação infravermelha (calor) que é
reemitida de volta para o espaço mas que acaba por ser conservada no planeta, na sua
maior parte, pela atmosfera terrestre: 6% da radiação é reemitida directamente para o
espaço, outros 113% (este valor resulta da conversão da ondas curtas em ondas longas) são
igualmente reemitidos da superfície mas acabam por ser absorvidos pela atmosfera, que
volta a emitir 105% para a superfície terrestre (6% + 113% - 105% = 14%).
O que provoca o efeito de estufa é a camada de nuvens e substâncias presentes na
atmosfera que não deixam que o calor seja reemitido para o espaço. Quanto maior for essa
camada, maior será o efeito de estufa.
Como podemos observar na Figura 30, a Terra reflecte parte da radiação que capta. As
regiões mais frias são as que mais reflectem esta energia, à excepção dos pólos, que, devido à
sua posição, ficam relativamente protegidos da radiação solar.
Figura 29 - Padrão da energia reflectida de volta ao espaço pela Terra em 1987.
Na Figura 31 está representado o padrão de radiação solar absorvida pela Terra.
Podemos observar que são as regiões tropicais, especialmente os oceanos, que mais
energia absorvem.
212
Figura 30 - Padrão anual da radiação solar absorvida pela superfície da Terra em 1987
Na Figura 32 está representado o padrão de insolação média, ou seja, de radiação
incidente sobre a Terra nos meses de Janeiro, de 1984 a 1991 (média do mês de Janeiro destes
anos).
Este período corresponde ao verão no hemisfério sul, e, como podemos observar, a
Austrália, em especial a sua região sudeste, onde se situa Mildura, apresenta valores mais
elevados de radiação (lilás) do que Angola (vermelho). A escala de cores é: azul - vermelho –
branco. Valores: 0 – 350 W/m². Média Global = 187 W/m², Mínimo = 0 W/m², Máximo =
426 W/m². Os valores mais elevados ocorrem no pólo sul, devido ao grande input solar (ou
seja, um dia de 6 meses) e baixa nebulosidade.
Figura 31 - Insolação média disponível na superfície terrestre: Janeiro 1984-1991
213
A Figura 33 é referente igualmente a insolação média, mas desta vez relativa ao mês de
Julho, ou seja, correspondente ao inverno no hemisfério sul. Enquanto que Angola mantém,
basicamente, o mesmo padrão de radiação (vermelho), na região de Mildura (e na Austrália
em geral) a radiação decai (verde).
Figura 32 - Insolação média disponível na superfície terrestre: Julho 1983-1990
214
Anexo 6 – Dados Originais dos Custos da Chaminé Solar
As duas tabelas deste anexo reproduzem os valores originais calculados para a CS, em
Manzanares
386
, com excepção do primeiro parâmetro de valor em cada tabela, onde constam
os valores actualmente assumidos como mais correctos para estas centrais (ver Anexo 4).
Colector (e Cobertura)
MW
5
30
100
m
1250
2850
4300
Diâmetro original do Colector
m
1110
2200
3600
Área coberta total
m²
967700
3801000
10180000
Área do telhado de vidro
m²
947100
3751000
10080000
Vidro simples (4mm)
m²
619300
2433000
6510000
Vidro duplo (2x4mm)
m²
328800
1318000
3570000
km²
1,3
5,1
13,7
t
5600
23500
69700
m³
2200
8750
22900
t
40
180
460
Área da Cobertura
m²
16.100
39.000
80.000
Chaminé em Betão C45
cimento
m³
3.380
8.200
15.300
t
270
650
1.200
t
190
460
860
m²
4500
11000
20000
387
Total de lâminas de vidro (4mm)
Aço para suportes, vigas,...
Betão C25 (fundações dos suportes)
Chaminé
metálica
Aço (incluindo suportes)
Área da Chaminé (incluindo suportes)
Tabela 34 – Dados originais do Colector da Chaminé Solar.
386 Consultar: (SCHLAICH, 1995)
387 Valores actualizados, retirados de (SCHLAICH, 2003).
215
Chaminé
MW
5
30
100
m
45
70
110
Diâmetro original da chaminé
m
54
84
115
Altura da chaminé
m
445
750
950
Espessura no topo
m
0,16
0,16
0,16
Espessura na base
m
0,30
0,70
0,90
Fundações (diâmetro exterior)
m
76
118
159
Fundações (diâmetro interior)
m
52
82
111
Betão C25 para fundações
m³
9.600
29.100
64.500
Betão C45 para suportes
m³
3.800
12.700
27.700
Betão C45 para o tubo (chaminé)
m³
13.700
67.800
153.500
t
3.000
9.370
14.550
Cabos para fortalecer os níveis
t
30
56
119
388
Tabela 35 – Dados originais da Chaminé da Chaminé Solar.
388 Idem.
216
Anexo 7 – Cenários de Evolução da Chaminé Solar
Sem realizar um estudo mais elaborado não é possível saber se o menor custo de mão-deobra em Angola compensará a não produção local de alguns dos materiais necessários, bem
como se um eventual custo de desminagem e algumas dificuldades de ordem logística,
frequentes em países subdesenvolvidos, confirmará a estimada redução do custo de
construção, para os países em desenvolvimento, de 30%.
Existem ainda as questões da redução da dimensão da central recentemente anunciada
(que acarretará uma diminuição do custo da central), mas para a qual não há ainda valores
concretos, e a do aumento de produção anual de energia, resultante da utilização dos tubos
negros, cujo único indicador é a referência de um aumento do abatimento do dióxido de
carbono em mais de 40%, pelo que se deduz que a produção de energia deverá aumentar por
esta ordem.
Para fins puramente académicos vamos assumir três cenários diferentes para a redução
dos custos e aumento da produção de energia atrás referidos e observar como eles influiriam
no custo de uma eventual central em Angola, mantendo todos os parâmetros assumidos na
Tabela 12.
Cenário 1 – Uma alternativa ainda cara
Vamos supor que a redução da dimensão da central é relativamente pequena, traduzindose apenas numa redução de 5% do seu custo de construção, e que a redução causada pelo
menor custo de mão-de-obra é quase anulada pelas dificuldades que podem existir em países
em desenvolvimento, quedando-se apenas nos 5%. No total, teríamos uma redução de 10%
no custo do investimento. Ou seja, actualizamos todos os custos da Tabela 12 (com excepção
do de produção de energia) em 10%.
Relativamente ao aumento da produção de energia, em 2.4.7 (nota 192), partimos do
pressuposto de que para Mildura esta melhoria fosse da ordem dos 24 %. Também levantámos
217
a hipótese, com base nos dados meteorológicos e no padrão de radiação global anual, que a
zona do sudoeste de Angola terá um melhor desempenho do que Mildura. Assumimos aqui,
para a central de 200 MW, que esse desempenho representará uma melhoria de 31,2 %
(abaixo dos 40% atrás referidos), ou seja, a disponibilidade da central seria de 70%, sendo
que para as centrais de 5, 30 e 100 MW assumimos, respectivamente, os valores de 59%,
62% e 66,5% . Os resultados destas adaptações constam na Tabela 36.
MW
5
30
100
200
Custo do Investimento
x106 USD
46,80
154,80
408,60
654,30
USD/kW
9360
5160
4086
3272
x106 USD
0,22
0,65
1,84
3,02
6
x10 USD/ano
0,30
0,91
2,57
4,23
Custos do capital
x106 USD/ano
3,35
11,23
29,70
47,52
x106 USD
100,44
336,96
891,00
1425,60
x106 USD/ano
1,79
6,08
16,10
25,70
x106 USD
53,92
182,44
483,17
770,96
3,65
12,14
32,27
51,75
Custos Totais
6
x10 USD/ano
6
x10 USD
109,35
364,23
967,95
1552,50
Produção de energia
GWh/ano
25,84
162,94
582,54
1226,40
GWh
775,2
4888,2
17476,2
36792
USD/kWh
0,14
0,07
0,06
0,04
Cênt USD/kWh
14
7
6
4
Tabela 36 – Pequenas alterações nos Custos das centrais.
Neste cenário, comparando com os valores originais (Tabela 12), a redução do custo do
investimento não parece significativa ao ponto de tornar as centrais muito mais atractivas,
continuando a ser um investimento relativamente caro, quando comparado com outras
alternativas, sendo competitivo apenas em relação aos sistemas solares fotovoltaicos.
Mas, relativamente ao custo de produção de energia deste cenário, a CS passaria a ser
um investimento mais competitivo, com valores mais próximos das outras alternativas
energéticas, principalmente no que se refere às grandes centrais.
218
Cenário 2 – Uma alternativa aceitável
Vamos supor agora que a redução do custo de construção da central, originada pela
redução da sua dimensão, seja da ordem dos 10%, enquanto que a redução causada pelo custo
da mão-de-obra seja mais significativo, digamos 15%, totalizando uma redução de 25% no
custo do investimento.
Assumindo que a melhoria na produção de energia será de 41,2%, para a central de 200
MW, ou seja, que a disponibilidade da central seria de 80%, sendo que para as centrais de 5,
30 e 100 MW os valores assumidos são, respectivamente, de 67%, 70% e 76%. Os
resultados desta hipótese seguem-se na Tabela 37.
MW
5
30
100
200
x106 USD
39,00
129,00
340,50
545,25
USD/kW
7800
4300
3405
2726
0,18
0,54
1,53
2,52
6
x10 USD
6
x10 USD/ano
0,25
0,76
2,14
3,53
Custos do Capital
x106 USD/ano
2,79
9,36
24,75
39,60
x106 USD
83,70
280,80
742,50
1188,00
x106 USD/ano
1,49
5,07
13,42
21,41
x106 USD
44,93
152,03
402,65
642,47
x10 USD/ano
3,04
10,12
26,89
43,13
x106 USD
91,13
303,53
806,63
1293,75
Produção de Energia
GWh/ano
29,35
183,96
665,76
1401,60
GWh
880,5
5518,8
19972,8
42048
USD/kWh
0,10
0,05
0,04
0,03
Cênt USD/kWh
10
5
4
3
Custos do Capital Alheio
Custos Totais
6
Tabela 37 – Algumas alterações nos Custos das centrais.
Neste segundo cenário, comparando com os valores obtidos na Tabela 12, já há uma
redução significativa do custo do investimento. As centrais com uma potência inferior a 30
MW continuam a ser uma alternativa relativamente cara, mas começam a ser mais atractiva
quando comparadas com os sistemas solares fotovoltaicos (Tabela 13). Quanto às centrais de
219
grande porte, e em especial a central de 200 MW, o seu custo do investimento começa a ser
equiparado aos valores mais caros de outras alternativas (biomassa, solar térmica,
hidroeléctrica, ondas e correntes marítimas), pelo que, nestas condições, e deste ponto de
vista, a CS poderá ser considerada como a alternativa a adoptar, no caso de as condições
locais serem mais adequadas a este tipo de central.
Notemos que o custo de produção de energia, com valores entre os 3 e os 10 cêntimos
USD/kWh, deste cenário, a CS passaria a ser competitiva com todas as outras alternativas da
Tabela 13, salvo as centrais hidroeléctricas de grande porte. As grandes centrais da CS
passariam a ser uma das formas mais baratas de produzir energia, sendo só superadas pelas
grandes hidroeléctricas.
Cenário 3 – Uma excelente alternativa
Mas se supusermos que redução da dimensão da central se associe uma redução de 15%
do custo de construção da central e a redução causada pelo custo da mão-de-obra atinja uma
cifra de 25%, totalizaríamos uma redução de 40% no custo do investimento.
Supondo ainda que, para a central de 200 MW a melhoria na produção de energia seria de
46,2%, ou seja, a disponibilidade da central de 85%, sendo que para as centrais de 5, 30 e 100
MW teríamos, respectivamente, 70%, 73% e 80%, chegaríamos aos valores constantes na
Tabela 38.
Neste cenário, a redução do custo do investimento tornaria a CS competitiva com todas
as outras alternativas referidas na Tabela 13 (com excepção da energia eólica), sendo que,
ainda que não apresente os valores mais baixos, já se sobrepõe na faixa do custo médio
referente às centrais de maior porte. Em particular, começa a tornar-se interessante a central
de 30 MW, tendo em conta que ela deverá, em princípio, ser uma central mais adequada a
uma região mais afastada dos grandes centros urbanos, e, portanto, mais distante da rede
eléctrica nacional. Notar que foi perto deste valor (nos 25 MW) que a EnviroMission levantou
a hipótese de conseguir, dentro em breve, tornar as CSs atractivas (ver 2.4.7).
220
MW
6
5
30
100
200
x10 USD
31,20
103,20
272,40
436,20
USD/kW
6240
3440
2724
2181
x106 USD
0,14
0,43
1,22
2,02
x106 USD/ano
0,20
0,61
1,71
2,82
2,23
7,49
19,80
31,68
x10 USD
66,96
224,63
594,00
950,40
x106 USD/ano
1,19
4,06
10,73
17,13
x106 USD
35,95
121,63
322,12
513,97
x106 USD/ano
2,43
8,09
21,51
34,50
x106 USD
72,90
242,82
645,30
1035,00
Produção de Energia
GWh/ano
30,66
191,84
700,80
1489,20
GWh
919,8
5755,2
21024
44676
USD/kWh
0,08
0,04
0,03
0,02
Cênt USD/kWh
8
4
3
2
Custos do capital
Custos Totais
6
x10 USD/ano
6
Tabela 38 – Grandes alterações nos custos das centrais.
Relativamente ao custo de produção de energia, com valores entre os 2 e os 8 cêntimos
USD/kWh, a CS passaria a ser uma alternativa tão boa como as hidroeléctricas de grande
porte, conseguido produzir energia a baixo custo em todos os tipos de central, sendo que
mesmo as centrais com potência inferior a 30 MW conseguiriam um custo de produção de
energia que já as coloca numa posição de disputa directa de mercado com as mini-hídricas.
Pequenas centrais, alternativa provisória?
Em qualquer dos cenários, as pequenas centrais da CS, são as que apresentam o maior
custo de investimento, relativamente à potência a instalar, o que é pouco atractivo quando
pensamos que estas centrais, mais do que as outras, são as indicadas para as regiões remotas,
que se encontram muito distantes de uma rede de transporte e distribuição de energia e por
221
que, por conterem pequenos agregados populacionais, têm relativamente baixas necessidades
de energia.
Uma solução possível, para este caso, seria construir as centrais com um menor custo dos
materiais, ou seja, em vez de se projectar uma central com uma vida útil de pelo menos 50
anos, calcular-se-ia o período provável em que se esperaria que a rede de distribuição
finalmente alcançasse tal região. Estas centrais teriam um estatuto de Centrais Provisórias.
No entanto, dois problemas se levantam:
1. Alguns materiais, especialmente os eléctricos, das centrais, devido ao próprio estado da
tecnologia, nunca poderiam ter um período de vida muito curto, garantindo, do mesmo
passo, que as centrais operariam sem muitas avarias. Daí resulta que estes equipamentos
devem ter uma vida útil entre os 15 e os 20 anos, talvez 25 anos. Pouco se ganharia então
se o resto da central fosse projectada para uma vida útil inferior, reduzido assim os
potenciais ganhos da utilização de materiais mais baratos.
2. Muitos empreendimentos que começam como provisórios acabam por ter de prolongar o
seu período de utilização muito para lá da prevista vida útil inicial. Disto resultaria uma
central com um maior risco de avaria, pelo que, provavelmente, teria de sofrer um processo
de melhoria que, feitas as contas, provavelmente a tornariam mais cara do que se tivesse
sido projectada para um período de vida útil mais longo. A alternativa de, simplesmente, a
desligar, tornaria os seus responsáveis altamente impopulares junto da população local.
Enfim, um estudo mais apurado poderá ajudar a esclarecer até que ponto seria possível
reduzir o custo da central por esta via.
222
Glossário
Aceleração Sísmica – é a aceleração comparada de um um sismo com a Gravidade (ou 1,0 g).
Recorrendo à acelerógrafos (instrumentos que medem a aceleração do solo), a aceleração do
solo é medida em relação ao valor da gravidade (aceleração em g/10).
Aço Galvanizado – é o aço revestido com uma camada de zinco, de forma a melhorar a sua
resistência à corrosão (isola a parte ferrosa do aço do contacto com a atmosfera e chuvas).
Albedo – é a fracção de radiação (visível e ultravioleta) reflectida pelo planeta e pela sua
atmosfera, correspondendo à cerca de 34% da radiação que resulta da soma da radiação
reflectida pela atmosfera (31%) e da radiação reflectida pela superfície terrestre (3%). Da
radiação reflectida pela superfície terrestre, a maior parte é emitida pelos gelos polares.
Bacia Hidrográfica – é área na qual toda a água superficial ou subterrânea, que não esteja
aprisionada, corre através de ribeiros, riachos e/ou lagos em direcção a um rio, e daí para o
mar.
Balanço Energético da Terra – é o equilíbrio que se regista na superfície do planeta entre a
energia que recebe (do Sol) e a energia que reflecte de volta para o Espaço.
Calema – é um efeito das águas do mar em Angola, que se regista durante o cacimbo
(inverno), quando a corrente oceânica é mais forte, em que as ondas rebentam com muita
violência sobre a praia.
Cavitação – é um fenómeno que ocorre quando uma hélice roda a alta velocidade dentro de
um líquido. A rápida rotação cria uma bolha de ar em volta da hélice, que a isola do líquido, o
que faz com que a energia do líquido não seja transmitida para a hélice e não seja gerado
trabalho.
Central de Base – é a central que opera em contínuo, fruto do combustível que utiliza
(energias como derivados do petróleo, gás natural, carvão e fissão nuclear) e da própria inércia
223
térmica do processo. Por este motivo (associado ao menor custo do kWh produzido)estas
centrais são, em geral, as que têm maior carga de trabalho nos respectivos sectores eléctricos.
Central Híbrida – é a central que possui duas ou mais fontes de energia independentes, que
possam ser accionadas alternadamente para gerar energia, conforme a disponibilidade de cada
fonte de energia e o ajuste entre a produção de electricidade e o consumo.
Central Receptora – é um dos tipos de centrais baseadas em Colectores Concentradores, em
que a luz solar é concentrada por um disco parabólico, ou por uma série de lentes e espelhos,
reflectindo-se a radiação captada sobre um único ponto, situado no alto de uma torre,
resultando num raio de grande intensidade calorífica e luminosa. Este raio vai aquecer
(porventura vaporizar) um fluido, que pode transferir a sua energia a outro fluido, para
accionar uma turbina e gerar energia eléctrica, quando não é o primeiro fluido a ser utilizado
directamente na accionamento da turbina.
Cobertura (da chaminé solar) – é uma membrana tensa de revestimento, de plástico,
moldada de forma a proporcionar características mais favoráveis para o fluxo do ar, que forma
a transição entre o telhado do colector e a chaminé.
Colector (de Ar) Solar (da chaminé solar) – é uma estrutura semelhante a uma estufa, mas
aberta na periferia, formada por um telhado plano de vidro ou de filme de plástico
transparente, montado alguns metros acima de um terreno plano. O colector deixa passar a
radiação solar para o seu interior e retém as radiações de ondas longas reflectidas pelo solo,
aquece o ar no seu interior. A radiação solar aquece o solo que está por baixo do colector, e
aquele transfere o calor para o fluxo de ar que, vindo do exterior, atravessa o colector.
Colector Solar (do Concentrador) – é estrutura formada por uma cobertura transparente, que
provoca o efeito de estufa; uma placa absorçora, que transforma a radiação solar captada em
calor; o circuito do fluido, que são os tubos por onde circula um líquido, que capta o calor da
placa e o transmite a outro fluido, geralmente a água, para produzir vapor; e uma caixa
isoladora, que isolam termicamente o colector e lhe confere protecção dos agentes exteriores.
Custo da Energia Produzida (Custo do kWh) – é o valor mínimo pelo qual a energia
eléctrica deve ser cobrada aos clientes, de forma a garantir que os demais custos em que a
224
central incorre são pagos pela venda desta energia eléctrica, dentro de um prazo préestabelecido. O valor do kWh é variável, sobretudo, conforme o tipo de central.
Custo do Capital (da empresa) – é uma das formas de ajustamento aos fluxos de tesouraria
(através de uma taxa de actualização) de todos os novos projectos de uma empresa. Este
ajustamento tem por objectivo compensar o risco associado a estes projectos. Quanto maior
for o risco maior será a taxa de rendibilidade exigida pelos investidores.
Custos de Exploração – é o custo que resulta da normal operação da empresa, como:
trabalho, materiais, energia e serviços.
Custo do Investimento – é o total de fundos aplicados num determinado empreendimento.
Depreciação – é a perda relativa de valor de um investimento ao longo do tempo, ou seja,
algo que valha 500 USD hoje, poderá valer menos do que isso dentro de 1 ano (dependendo
da evolução da moeda).
Diagrama de cargas – é a visualização gráfica da energia eléctrica que foi produzida e
consumida numa região durante um único dia (o de maior consumo), porque nos dá a imagem
de como evolui o consumo de electricidade ao longo das 24 horas.
Efeito Coriolis (Força de Coriolis) – é o efeito provocado pela rotação da Terra sobre os
ventos quando há um gradiente de pressão. Sem esta rotação os ventos mover-se-iam segundo
uma linha recta, do ponto de maior para o de menor pressão, mas o efeito Coriolis causa
desvios nestes ventos: no hemisfério norte os ventos são desviados para a direita; e no
hemisfério sul são desviados para a esquerda (este efeito não se verifica na linha do Equador e
aumenta conforma nos aproximamos dos pólos). Este efeito apenas influi na direcção, e nunca
na velocidade do vento.
Efeito de Estufa – é a radiação infravermelha (calor) emitida pela Terra para o espaço que é
reemitida de volta para a sua superfície pela atmosfera. Quanto mais densa for a atmosfera,
maior é o efeito de estufa.
225
Electrólito – é uma substância que dissocia iões livres quando se dissolve ou funde, para
produzir um meio que conduz a electricidade. Dado que geralmente consiste em iões em uma
solução, é comum designar igualmente os electrólitos por solutos iónicos.
Energia – é a capacidade de realizar trabalho, ou seja, exercer uma força ao longo de uma
distância. A Energia pode ser cinética, radiante (ou solar), eléctrica, térmica, química e
potencial. Assim sendo, energia não significa necessariamente electricidade, pois, por
exemplo, a geração de calor é uma forma de energia.
Energia Eléctrica (Electricidade) – é um fenómeno físico originado por cargas eléctricas
estáticas ou em movimento e por sua interacção.
Energia Limpa – forma de geração de electricidade com poucas ou nenhumas emissões de
materiais (sólidos, líquidos ou gasosos) ou efeitos secundários susceptíveis de causar poluição
ou destruição ambiental.
Energia Primária – é essencialmente a energia “contida” no recurso de origem (combustíveis
fósseis, biomassa, hidroeléctrica, geotérmica, solar, eólica e nuclear), ou seja é a energia de
input de um sistema.
Energia Renovável – é a energia proveniente de uma fonte que não é sujeita ao esgotamento
durante a escala de tempo humana, devendo, além disso, tal energia ser de alguma forma
gerada e/ou armazenada a partir do Sol.
Fotão – é uma partícula elementar de radiação electromagnética, ou seja, é um quantum de luz.
Fissão ou Cisão Nuclear – é o processo em que os átomos de alguns elementos químicos são
fissionados (quebrados), quando absorvem neutrões, em elementos químicos mais leves,
libertando mais neutrões que dão continuidade ao processo, e libertando grandes quantidades
de calor.
Fusão Nuclear – é o processo no qual dois núcleos de átomos leves (preferencialmente de
hidrogénio) se fundem, constituindo elementos cada vez mais pesados, numa reacção contínua
(Hidrogénio→Hélio→Berílio...).
226
Isótopo – é um elemento químico que tem um número diferente de neutrões no seu núcleo,
mas que tem o mesmo número electrões exteriores ao núcleo.
Just-in-Time – é uma técnica de gestão de stocks, caracterizada pela chegada das matériasprimas e materiais, no local necessário, no momento exacto, evitando, ao mínimo, a
necessidade de stocks.
Magnetosfera – é o campo magnético que envolve a Terra, gerado pelo seu núcleo, que nos
protege da maior parte das radiações cósmicas.
Marés Vivas – São as marés que ocorrem quando a Lua, a Terra e o Sol estão alinhados
segundo um ângulo raso (180º), por isso a força gravitacional é mais forte e originam-se
marés mais fortes.
Mini-Hídrica – é uma central hidroeléctrica com uma potência inferior a 10 MW.
OTEC (Ocean Thermal Energy Conversion) – é uma forma de geração de energia que
explora a diferença de temperatura entre as águas oceânicas superficiais e as de alguma
profundidade.
Período de Retorno do Investimento (PRI) – é o período de tempo que se obtém calculando
o número de anos que decorrerão até que os fluxos de tesouraria acumulados previsionais
igualem o montante do investimento inicial.
Permutador de Calor (para a chaminé solar) – é uma alteração na chaminé (e no colector)
para transferir o calor do ar ascendente (que sobe pela chaminé após ter passado pelas
turbinas) para o ar que desce pela chaminé (a estrutura tubular do permutador isola
fisicamente as duas massas de ar) de forma a reduzir as perdas térmicas desta tecnologia.
Petróleo Convencional – é o petróleo de fácil extracção, situado em jazidas localizadas em
terra ou em águas pouco profundas.
227
Petróleo Não Convencional – é o petróleo de extracção mais complexa quer por ocorrer
misturado com outras substâncias (como a areia, ou em rochas), ou devido ao local em que
ocorre (com águas profundas ou regiões polares).
Pico de Hubbert – A exploração de recursos finitos está sujeita a 3 regras: a sua produção
começa do zero (0); a produção chega a um pico (que nunca mais poderá ser ultrapassado);
uma vez atingido o pico, a produção decresce até se esgotar o recurso. O Pico de Hubbert é o
ponto máximo da produção, a partir do qual esta produção começa a decrescer.
Pilar Aerodinâmico (chaminé solar) – é um pilar com um formato aerodinâmico, com o
intuito de forçar o vento a tomar uma direcção específica que melhoraria o seu aproveitamento
pela(s) turbina(s).
Pilha de Combustível – é uma pilha de “combustão”, em que o oxigénio se combina com e
hidrogénio para produzir água, gerando igualmente uma corrente eléctrica. Mas existe
também a possibilidade de se produzir electricidade através de pilhas de combustível propanooxigénio, em que a reacção global que ocorre na pilha é idêntica à da queima de
hidrocarbonetos leves no oxigénio.
Poluição Térmica – ocorre quando a água dos circuitos de refrigeração é despejada num meio
receptor com uma temperatura demasiado elevada (muito superior à temperatura da água
nesse meio, ponto em perigo a sua biodiversidade). Esta poluição pode ocorrer em centrais do
tipo nuclear, térmica, de carvão, de gás natural ou em alguns tipos de centrais solares
concentradoras.
Potência – é o trabalho realizado por unidade de tempo. A sua unidade do Sistema
Internacional (SI) é o kJ/s ou kW.
Preço Nominal (Preço Corrente) – é o preço do produto ou serviço no ano em causa (inclui,
portanto, a erosão monetária).
Preço Real (Preço Constante) – é quando os produtos ou serviços produzidos em diferentes
anos são valorizados a preços de um mesmo ano (separa o efeito da erosão monetária).
228
Radiação (Solar) Difusa – é a radiação solar que chega indirectamente à superfície da Terra,
reemitida pelas nuvens e Atmosfera (cerca de 29% da radiação emitida pelo Sol para a Terra).
Radiação (Solar) Directa - é a radiação solar que chega directamente à superfície da Terra
(cerca de 21% da radiação emitida pelo Sol em direcção à Terra).
Radiação (Solar) Global - é a energia solar que incide sobre uma área (plana ou horizontal)
de 1 m². A radiação global é influenciada por factores como a latitude e a nebulosidade da
região em causa. A Radiação (Solar) Global Anual é radiação global acumulada ao longo de
um (1) ano.
Reservas (de Petróleo) – é uma estimativa de quanto mais petróleo poderá ser extraído a
partir de uma jazida de petróleo conhecida. É importante saber quanto petróleo já foi extraído.
Tensão (eléctrica) – é a diferença de potencial que existe entre dois pontos de um campo
eléctrico. Mede-se em Volt (V).
Tubos Negros (chaminé solar) – São tubos ou bolsas de cor preta, cheios de água, e
hermeticamente fechados para captar energia solar durante o dia, e libertá-la durante a noite,
sob a forma de calor. Devem situar-se junto à chaminé.
Turbina Darrieus – é a turbina eólica caracterizada por ter um gerador que roda sobre um
eixo vertical. Sobre ele estão montados aerofólios verticais, simétricos, sobre uma haste
rotativa. Esta turbina roda independentemente da direcção do vento, mas, devido ao seu
formato, é mais susceptível às avarias que as turbinas eólicas convencionais.
Turbina Enclausurada Turbo-Geradora (chaminé solar) – é um mecanismo rotativo que
capta a energia do ar em movimento, mas, ao contrário das turbinas eólicas convencionais, é a
pressão estática que é convertida em energia de rotação, em vez de ser a velocidade do fluxo
de ar.
Turbinas Gorlov – é uma variação da turbina Darrieus, especialmente concebida para operar
num líquido, em que os aerofólios são torcidos em hélice, semelhante a molécula de ADN,
para reduzir as vibrações e dar maior estabilidade.
229
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Tendo em conta a bibliografia aqui citada, e que alguns destes documentos podem já não
estar disponíveis online, o CD que acompanha esta dissertação possui uma cópia de todos os
documentos aqui referidos (excepto os da extensão MosNews).
As referências bibliográficas que se seguem estão organizadas da seguinte forma: código
da referência (como foi utilizado ao longo do documento); identificação do sítio consultado; o
título do documento ou artigo (em itálico), ou, caso este não possua um título, demos um
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A Chaminé Solar como Alternativa para Angola

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