Direito Ambiental
Por Enio Fonseca e Decio Michellis Jr.
Tuas ideias não correspondem aos fatos
O tempo não para
Eu vejo o futuro repetir o passado
Eu vejo um museu de grandes novidades
O tempo não para
Não para, não para …
Nas noites de frio é melhor nem nascer
Nas de calor, se escolhe: é matar ou morrer
E assim nos tornamos brasileiros
(“O Tempo Não Para”, Cazuza)
Eventos climáticos extremos, são fenômenos meteorológicos que ocorrem fora do padrão usual de uma região em termos de intensidade, duração ou frequência. Esses eventos podem incluir chuvas intensas, secas prolongadas, ondas de calor ou de frio extremo, tempestades severas (como ciclones extratropicais, muito comuns no Brasil, que são sistemas de baixa pressão atmosférica, caracterizado por fortes tempestades e ventos) e outros tipos de fenômenos que causam impactos significativos na sociedade, na economia no meio ambiente e na geração de energia elétrica.
A energia do Sol é convertida de várias formas para formatos conhecidos, como: solar, eólica, hidrelétrica, biomassa, biocombustível, biogás, maremotriz, ondas, geotérmica e fotossíntese artificial.
O Sol a estrela central do Sistema Solar, uma esfera de plasma, gera sua energia através da fusão de núcleos de hidrogênio (74% de sua massa, ou 92% de seu volume) para a formação de hélio (24% da massa solar, 7% do volume solar). A cada segundo, mais de 4 milhões de toneladas de matéria são convertidas em energia dentro do centro solar. O Sol formou-se cerca de 4,57 bilhões de anos atrás. Em cerca de 5 bilhões de anos, o hidrogênio no núcleo solar esgotará.
O Sol é responsável pelos fenômenos meteorológicos, pelo clima na Terra e pelas principais fontes de energia que utilizamos. De forma simples, podemos afirmar que o Sol é energia nuclear a uma distância média segura de 150 milhões de quilômetros ou 8 min e 18 segundos, na velocidade da luz.
Os principais conceitos dos tipos de energia elétrica são:
Energia Renovável: É a energia permanente que vem de recursos naturais como sol, vento, rios e correntes de água doce chuva, matéria orgânica, marés e calor, que são renováveis (naturalmente reabastecidos) na medida em que são mantidas ou substituídas pela natureza. O conceito de renovabilidade depende da escala temporal utilizada e os padrões de utilização dos recursos. A energia renovável pode ser sustentável se a taxa à qual extraímos o recurso permanecer abaixo da taxa à qual o recurso se pode reabastecer naturalmente. Quando começamos a colher recursos mais rapidamente do que eles podem ser repostos, a energia renovável torna-se insustentável.
Energia Alternativa: Energia obtida de fontes diferentes das usadas nas grandes usinas comerciais, que atualmente são as usinas térmicas convencionais, as hidrelétricas e as nucleares. Referente à matriz energética vigente: energia nuclear é alternativa no Brasil e principal na França. Energia Geotérmica é principal na Islândia e outros poucos países e insignificante na maioria dos demais países. Os principais tipos atuais de energia alternativa são a energia solar, eólica, das marés, geotérmica, das ondas e da biomassa. Novas tecnologias até desenvolvimento pleno e aplicabilidade econômica também podem ser classificadas como alternativas.
Energia Limpa ou Energia Verde: Conceito relativo e subjetivo onde se busca maior ecoeficiência em relação ao “Business as usual scenario”. Pressupõe uma avaliação comparativa, envolvendo estudo e análise do ciclo de vida do produto para determinar se os ganhos serão positivos.
Energia Sustentável: Envolve a produção de energia que não compromete a capacidade das gerações futuras de atender suas próprias necessidades, cuja capacidade de ser mantida em uma determinada taxa ou nível, evitando o esgotamento dos recursos naturais, a fim de manter um equilíbrio ecológico.
Deve melhorar a qualidade de vida sem causar danos ambientais (mas admite impactos negativos). Todas as fontes de energia, sem exceção, geram impactos negativos, em maior ou menor grau, incluindo desde a implantação (fabricação, construção e montagem), a operação e o descomissionamento. Objetivos de sustentabilidade devem abranger desempenho econômico, ambiental e social de fontes renováveis e não renováveis. Avaliações abrangentes de sustentabilidade devem assegurar que os impactos sociais e ambientais negativos sejam evitados, reduzidos ou compensados e que os resultados positivos sejam maximizados.
Fatores ambientais afetam criticamente o desempenho da geração de energia em diversos climas. Mudanças climáticas de longo prazo e eventos climáticos extremos representam desafios futuros para a geração. Considerando a diversidade e complexidade das energias renováveis vamos concentrar a análise dos extremos climáticos em três fontes de geração de energia elétrica: solar fotovoltaica, eólica e hidrelétricas.
Geração Solar Fotovoltaica
Diversos fatores ambientais influenciam o desempenho da energia solar fotovoltaica: ()
Aumento da temperatura do módulo reduz a eficiência em 0,4–0,5% por grau Celsius
Um módulo fotovoltaico típico converte 6–20% da luz solar incidente em eletricidade, e a irradiação solar incidente que não é convertida ou refletida gera calor, aumentando a temperatura do módulo fotovoltaico. Há uma relação inversa entre a temperatura da célula fotovoltaica e sua eficiência e produção. As células c-Si comerciais (silício cristalino, material predominante em células solares devido à sua alta eficiência) normalmente apresentam uma queda de 0,45% na eficiência por aumento de °C na temperatura, em comparação com 0,25% por °C para a-Si (silício amorfo, mais barato de produzir e tem eficiência menor). Um módulo policristalino operando a 45 °C deve, portanto, produzir 9% menos energia do que sua classificação prevista via STC (Condições Padrão de Teste). O teste padronizado de Temperatura Nominal de Operação da Célula (NOCT) mede a temperatura das células em circuito aberto em um módulo sob condições específicas: temperatura ambiente de 20 °C, irradiância de 800 W/m², e velocidade do vento de 1 m/s.
Os sistemas fotovoltaicos sofrem degradação de desempenho ao longo de sua vida útil, o que leva à redução da produção de energia. Temperaturas elevadas aceleram a degradação das células fotovoltaicas e de outros componentes do sistema, como por meio de corrosão, descoloração, abaulamento, delaminação, fraturas de vidro ou células e falhas de interconexão. A taxa de degradação dos módulos fotovoltaicos aproximadamente dobra para cada aumento de 10 °C na temperatura operacional.
Taxa de degradação dos módulos fotovoltaicos: ou o declínio na geração de energia ao longo do tempo, varia de acordo com o fabricante e o modelo.
Condições atmosféricas (nuvens, aerossóis, poluentes e poeira) podem reduzir a produção de eletricidade em até 60%.
A cobertura de nuvens impacta fortemente a produção solar fotovoltaica, principalmente pela redução da Irradiância Normal Direta (DNI) recebida. A cobertura de nuvens reduz os fatores de capacidade fotovoltaica em 50% no Norte da Europa e em 15–30% nos EUA e na China. Além da extensão da cobertura de nuvens, o impacto depende das características físicas das nuvens, como cobertura, forma, espessura óptica, conteúdo de água líquida e distribuição do tamanho das partículas. Nuvens espessas podem bloquear a luz solar direta, aumentando a dispersão e a difusão, e podem refletir a luz solar por meio de efeitos de albedo das nuvens.
Os aerossóis atmosféricos dispersam e absorvem a luz solar, reduzindo a quantidade que atinge a superfície da Terra. Os aerossóis são uma suspensão de partículas sólidas e líquidas microscópicas na atmosfera, como poeira, neblina, neblina, sal marinho, fumaça de incêndios florestais e poluição de atividades naturais e humanas. Os aerossóis atmosféricos reduzem os fatores de capacidade fotovoltaica em até 20%, dependendo da região do mundo. Por exemplo, regiões da Coreia do Sul com má qualidade do ar experimentam uma queda de 15 a 24% na geração fotovoltaica devido aos aerossóis. Da mesma forma, estima-se que a poluição do ar na China reduza o CF fotovoltaico em 11 a 15%.
Aerossóis com tamanhos de partículas variando de 0,1 μm a 1000 μm podem se acumular em superfícies fotovoltaicas ao longo do tempo, comumente chamado de sujeira. Os fatores que afetam a deposição de poeira incluem condições ambientais (velocidade do vento, proximidade de fontes de poeira, concentração de poeira e condições climáticas), propriedades da poeira (tamanho, forma e composição química) e características do módulo fotovoltaico (ângulo de inclinação, orientação e propriedades do material da superfície). Uma densidade de poeira de 10–30 g/m 2 é suficiente para reduzir a saída do painel em 20%. Partículas maiores são mais influenciadas pela gravidade e inércia e, portanto, se depositam mais rapidamente. Partículas menores permanecem no ar por mais tempo, levando ao acúmulo mais rápido de poeira fina. A velocidade do vento, a direção e as propriedades da poeira influenciam o acúmulo de poeira, com brisas leves aumentando o acúmulo de poeira e ventos fortes limpando módulos de poeira. A poeira também pode acelerar a degradação do módulo fotovoltaico devido a partículas corrosivas e ácidas. O superaquecimento também pode acelerar a falha das células se os módulos não forem limpos regularmente. A deposição de poeira pode reduzir a produção de energia em até 60% em regiões desérticas. Os métodos de limpeza podem ser classificados em quatro grandes categorias: (i) mecânica, (ii) autolimpante, (iii) eletrostática e (iv) natural. A escolha do método de limpeza depende do tamanho das partículas de poeira. Cada método oferece benefícios e desvantagens distintos.
A umidade geralmente exibe uma relação inversa com a saída de energia solar fotovoltaica. Gotículas de água no ar refratam, refletem e difratam a luz, reduzindo a intensidade incidente nas células solares. Também faz com que partículas finas se acumulem na superfície do módulo, prejudicando a transmissão de luz. A umidade também acelera a degradação da célula por meio da delaminação do encapsulante. No entanto, um feedback positivo é que o aumento da umidade melhora a eficiência de um módulo ao diminuir sua temperatura, com um aumento de 1% na umidade reduzindo a temperatura do módulo em 0,94 °C.
O vento aumenta a eficiência ao resfriar os módulos, especialmente durante os horários de pico de luz solar, e reduz a sujeira ao soprar o acúmulo de poeira. No entanto, o vento também pode depositar poeira e mantém as partículas no ar, causando dispersão de luz. Geralmente, velocidades de vento mais baixas promovem a deposição de poeira e partículas, enquanto velocidades mais altas limpam os módulos.
Fatores do terreno, como albedo, aumentam a reflexão impulsionando a produção.
A reflexão do solo, ou albedo, é a razão entre a irradiação solar refletida e a irradiação incidente total, com 0 significando absorção total e 1 significando reflexão total. As nuvens têm albedo variando de 40 a 90%, as florestas normalmente têm 5 a 15% de albedo e a água pode variar de 2 a 99%.
O aumento da reflexão de superfícies com albedo mais alto aumenta a insolação incidente nos módulos solares, levando ao aumento da geração de energia. Isso aumenta particularmente a geração durante os períodos de baixo ângulo zenital solar, levando ao aumento da geração de energia durante os períodos de pico de demanda no início da manhã ou no início da noite. Superfícies com albedo mais alto também têm um efeito de resfriamento ao refletir a luz solar, diminuindo a temperatura operacional dos módulos fotovoltaicos, aumentando a eficiência e a vida útil.
Condições climáticas extremas, como incêndios florestais e tempestades de granizo, causam danos substanciais
Os incêndios florestais produzem grandes quantidades de aerossóis que reduzem o desempenho da energia solar fotovoltaica ao bloquearem a luz solar. Na Califórnia, onde a energia solar fornece quase 20% da eletricidade, os incêndios florestais extremos de setembro de 2020 reduziram a produção de energia solar em 30%.
As tempestades de granizo causam vários graus de danos, influenciados por fatores como o tamanho, a intensidade e a energia cinética. Os danos incluem vidros partidos, quebra de células, microfissuras, disfunção celular e deformações estruturais. O efeito das tempestades de granizo nos módulos fotovoltaicos depende fortemente do material usado na camada frontal. Quando a cobertura de vidro se parte, pode danificar diretamente o material fotoativo ou expor componentes internos ao ambiente, levando à deterioração química ou física ao longo do tempo. Tempestades mais severas, podem pôr fim à vida útil dos módulos, mas tempestades menores também levam a danos cumulativos. Os módulos devem suportar 11 impactos de granizo de 25 mm a uma velocidade de 23 m/s, conforme exigido pela norma IEC 61215 para c-Si.
Danos a módulos fotovoltaicos causados por granizo em Nebraska, EUA (esquerda), e as características IV de módulos fotovoltaicos rachados (direita). As linhas representam a progressão do desempenho de um módulo ao longo do tempo: ‘normal’ refere-se a um módulo sem rachaduras, ‘inicial’ refere-se a 3 meses, ‘intermediário’ refere-se a 6 meses e ‘tardio’ refere-se a 12 meses após a ocorrência da rachadura. Foto cortesia da GenPro Energy Solutions.
A maior pedra de granizo que já caiu no Brasil, com 14,6 cm de diâmetro foi registrada em Bagé/RS em 29/09/24. As regiões do Brasil onde mais ocorrem tempestades de granizo são o oeste, o centro e a faixa litorânea do Rio Grande do Sul, Santa Catarina e Paraná. O granizo é mais comum em latitudes médias e no interior continental, e menos comum nos trópicos. Nas montanhas, o granizo é mais provável porque os ventos são forçados para cima, intensificando as correntes de ar dentro das tempestades.
As velocidades do vento podem durante os ciclones extratropicais atingir mais de 120 km/h (relativamente comuns no sul e sudeste do Brasil), ameaçando a integridade estrutural das instalações solares. Ventos fortes e detritos podem danificar módulos, montagens e fiação, interrompendo a geração de energia. O projeto e a instalação adequados devem mitigar esses riscos.
Os eclipses solares reduzem temporariamente a irradiação solar, causando uma queda rápida, mas de curta duração, na geração de energia solar, podendo reduzir até 69% na produção de energia solar fotovoltaica.
Mudanças de longo prazo na irradiação solar, impulsionadas por mudanças climáticas e poluentes atmosféricos.
As mudanças climáticas poderão afetar muitos dos fatores que reduzem o desempenho da energia solar fotovoltaica, incluindo o aumento da umidade e da frequência de incêndios florestais e tempestades de granizo.
A carga de aerossóis influencia a quantidade de irradiação solar que atinge a superfície da Terra. Em regiões altamente poluídas, camadas densas de aerossóis podem aquecer e estabilizar a atmosfera, o que dificulta a formação de novas nuvens, conhecido como ‘efeito semidireto’ dos aerossóis. Essa estabilização também reduz a evaporação da superfície, limitando ainda mais a formação de nuvens. Regiões com maiores diminuições nas concentrações de aerossóis também exibiram os maiores aumentos na irradiação solar.
Mudanças de longo prazo na radiação solar, causadas por mudanças climáticas e poluição do ar, apresentarão desafios futuros para manter a eficiência da energia fotovoltaica.
Geração Eólica
Vários fatores ambientais impactam significativamente a geração de energia eólica. Estes incluem velocidade e direção do vento, densidade do ar (influenciada pela temperatura e pressão) e condições atmosféricas como formação de gelo e precipitação.
Densidade do ar
Ar mais denso (maior pressão de ar e menor temperatura) proporciona mais resistência contra as pás da turbina, levando a uma maior geração de energia. A densidade do ar varia de acordo com a localização e a estação do ano. Assim, a densidade do ar desempenha um papel importante ao fazer a avaliação da energia eólica. Os erros podem ser reduzidos quando a variação sazonal da densidade do ar em um local específico é considerada em vez da densidade do ar constante. A variação de ± 6% pode ser observada devido à mudança de estação, ou seja, inverno para verão.
A alta umidade pode reduzir ligeiramente a densidade do ar, o que pode afetar a potência da turbina. O ar de menor densidade oferece menos resistência para as pás da turbina. Esse efeito é mais pronunciado em temperaturas mais altas.
Precipitação
A chuva também pode afetar o desempenho aerodinâmico e aumentar o arrasto. A água da chuva pode causar erosão nas superfícies das pás das turbinas eólicas. A erosão das lâminas aumenta a rugosidade da superfície à medida que os resultados aumentam o coeficiente de arrasto aerodinâmico das lâminas, resultando em desempenho indesejavelmente inferior e perda de energia. A produção anual de energia as perdas podem chegar a 25% devido à erosão nas pás das turbinas eólicas. Além disso, a condensação do vapor de água ocorre extensivamente na região de baixa pressão e libera o calor latente das gotas de água.
As gotas de chuva incidentes formam uma fina película de água sobre a das pás. A película é impactada pelas gotas de chuva subsequentes, causam crateras e resultam em uma película irregular que efetivamente torna a superfície das pás áspera e aumenta o arrasto. Vários estudos têm demonstrado que o desempenho da energia eólica turbinas diminui em até 27% a produção de energia devido à efeitos da chuva.
Temperatura
A temperatura afeta a densidade do ar e pode impactar o desempenho dos componentes da turbina. Ondas de calor podem alterar os padrões de vento, levando a velocidades mais baixas em algumas áreas, o que pode reduzir a produção de energia de turbinas eólicas. A principal preocupação é a intermitência do vento, que pode ser afetada por mudanças climáticas e ondas de calor, levando a reduções na produção de energia. Ondas de calor podem alterar os padrões de vento, levando a velocidades mais baixas em algumas áreas, o que pode reduzir a produção de energia de turbinas eólicas. Turbinas eólicas podem ter sua eficiência reduzida em temperaturas muito altas, embora isso dependa do projeto e da localização da usina.
Condições do solo
As propriedades do solo podem influenciar a estabilidade das fundações das turbinas e a facilidade de construção. A estabilidade e a capacidade de suporte do solo determinam o tipo e o tamanho da fundação necessária. Solos ruins podem levar a custos e tempo de construção mais altos, enquanto solos bons podem permitir soluções mais simples e econômicas. Solos frágeis exigem fundações maiores e mais complexas para distribuir a carga. Menor resistência ao cisalhamento exige fundações mais fortes e profundas. A permeabilidade do solo (a facilidade com que a água flui através dele) pode afetar a estabilidade da fundação, especialmente em condições úmidas. Alta permeabilidade pode reduzir a estabilidade, enquanto baixa permeabilidade pode exigir sistemas de drenagem.
A superfície da Terra é coberta com diferentes tipos de materiais, como vegetação, rocha, areia, água, gelo/neve etc. Cada um desses materiais tem diferentes taxas de reflexão e absorção da radiação solar, levando a altas temperaturas em algumas áreas (por exemplo, desertos) e baixas temperaturas em outras, mesmo nas mesmas latitudes. A rugosidade da superfície da Terra é resultado tanto da geografia natural quanto de estruturas artificiais.
Intensidade da turbulência
A turbulência causa flutuações na velocidade e direção do vento, resultando em cargas dinâmicas nas pás e na torre da turbina. Essas cargas flutuantes, especialmente em altas turbulências, podem induzir fadiga, reduzindo a vida útil dos componentes da turbina. Alta turbulência pode levar ao aumento das cargas de fadiga, redução da eficiência e maiores custos de manutenção. Ela afeta tanto as cargas aerodinâmicas nas pás do rotor quanto as cargas estruturais na torre da turbina, podendo levar ao desgaste prematuro ou até mesmo à falha estrutural.
Alta turbulência pode afetar a estabilidade da turbina e reduzir a potência de saída. A turbulência interrompe o fluxo de ar suave sobre as pás da turbina, reduzindo sua capacidade de capturar energia eólica e convertê-la em eletricidade. Isso pode resultar em menor potência e menor produção de energia. Embora uma turbulência maior possa aumentar a produção de energia em alguns casos devido à relação cúbica entre a velocidade do vento e a potência, ela também introduz instabilidade e potencial para desligamentos devido à ultrapassagem dos limites operacionais.
Períodos extremos ou prolongados de alta turbulência, supostamente incrementados pelas mudanças climáticas, podem impactar negativamente seu desempenho, vida útil e a economia geral da energia eólica.
Tempestades
As tempestades mais poderosas do mundo se desenvolvem acima dos oceanos e se deslocam para o interior, para as áreas costeiras — áreas preferenciais para instalação de turbinas eólicas offshore. Ventos de alta velocidade atingem as turbinas e podem causar danos graves. Supostamente as mudanças climáticas estariam aumentando em intensidade e frequência a ocorrência de eventos críticos severos, como tempestades.
Estratificação térmica
O cisalhamento do vento e a estratificação térmica podem afetar o desempenho da turbina e a produção de energia. O arrasto de atrito e as obstruções perto da superfície da Terra geralmente retardam com a velocidade do vento e induzem um fenômeno conhecido como cisalhamento do vento. A taxa na qual a velocidade do vento aumenta com a altura varia com base nas condições locais da topografia, terreno e clima, com as maiores taxas de aumento observadas em terrenos mais acidentados. Além disso, algumas estruturas geográficas especiais podem aumentar fortemente a intensidade do vento. Por exemplo, o vento que sopra através de passagens de montanha pode formar jatos de montanha com altas velocidades.
Umidade
A umidade pode contribuir para a formação de gelo e afetar o desempenho dos componentes da turbina.
A alta umidade pode causar corrosão, condensação e problemas elétricos, causando potencialmente tempo de inatividade e reduzindo a eficiência geral da turbina.
A alta umidade, especialmente em ambientes offshore com névoa salina, acelera a corrosão de componentes metálicos dentro da nacele (gerador, caixa de engrenagens etc.) e da torre da turbina. Essa corrosão pode enfraquecer a estrutura, reduzir a vida útil e exigir manutenção ou substituição de peças mais frequentes.
A entrada de ar úmido na nacele da turbina pode ocorrer condensação nas superfícies internas. Essa condensação pode infiltrar-se nas conexões elétricas causar curtos-circuitos, corrosão de componentes eletrônicos e mau funcionamento de conversor de energia.
Congelamento
O acúmulo de gelo nas pás da turbina pode reduzir a eficiência aerodinâmica (reduz o coeficiente de potência na faixa de 20 a 50%) e potencialmente danificá-las. A formação de gelo é um fenômeno físico em regiões de clima frio; ele tem efeitos negativos maiores no desempenho da turbina eólica. O acúmulo de gelo nas superfícies das pás prejudica o desempenho aerodinâmico e a segurança. As principais preocupações devido à formação de gelo podem ser o aumento da massa na pá, alterações no formato do perfil aerodinâmico, vibrações incomuns na torre, diminuição do torque e perdas induzidas de potência etc. As pás da turbina são altamente suscetíveis a condições atmosféricas ambientais, como a formação de gelo. A pequena rugosidade da superfície da pá da turbina diminui a potência, enquanto a formação de gelo intenso pode causar o desligamento completo da turbina.
Geração Hidrelétrica
Hidrelétrica usinas foram responsáveis por 61% de toda energia gerada no Brasil em 2024. Hidrelétricas são suscetíveis às condições hidrológicas e podem ser diretamente afetadas pela alteração do padrão de pluviosidade nas bacias hidrográficas brasileiras, decorrentes de mudanças climáticas aceleradas.
O impacto na geração das hidrelétricas ainda só pode ser estimado, através de simulação de eventos críticos, além da variabilidade sazonal natural já registrada.
“O clima não é estacionário em nenhuma escala de tempo – além da tendência secular de aquecimento global, há variabilidade climática natural de várias décadas a milenares que fornece um envelope para a variabilidade climática decadal e interanual. Os problemas com o uso de modelos climáticos globais como base para avaliar os extremos climáticos regionais futuros é que as simulações do modelo climático usadas para os relatórios de avaliação do IPCC incluem apenas cenários para emissões futuras; eles não incluem previsões da variabilidade natural do clima (produção solar, erupções vulcânicas ou a evolução de circulações oceânicas multi-decadais em grande escala). A variabilidade natural do clima continua sendo o maior impulsionador de variações em eventos climáticos extremos, com no máximo mudanças incrementais associadas ao aquecimento global causado pelo homem. A coleção de simulações de modelos climáticos até 2100 usadas pelo IPCC não são previsões; devem ser interpretados como uma análise de sensibilidade das mudanças climáticas a diferentes cenários de emissões. Essas simulações são resultados possíveis que dependem das suposições feitas sobre: emissões, a falta de variabilidade em solares e vulcões, e a ausência de fases significativas dos padrões de circulação oceânica multi-decadal.” ()
Um aspecto proeminente do nosso tempo e clima é a sua variabilidade. Esta variabilidade se altera ao longo de muitas escalas de tempo e espaço (apesar de serem causados por El Niño-Oscilação Sul (ENSO), os efeitos e suas manifestações mudam, a variabilidade se altera em função da duração e intensidade do fenômeno), tais como tempestades e tornados localizados, a tempestades de grande escala, a secas, a escalas de tempo anuais e até plurianuais.
Alguns exemplos desta variabilidade temporal mais longa podem incluir uma série de invernos anormalmente amenos ou excepcionalmente severos, e até mesmo um inverno ameno seguido de um inverno rigoroso. Essas variações anuais nos padrões climáticos estão frequentemente associadas a mudanças no vento, pressão atmosférica, rastros de tempestades e correntes de jato que abrangem áreas muito maiores do que a de sua região específica. Por vezes, as mudanças anuais nos padrões climáticos estão ligadas a padrões específicos de clima, temperatura e precipitação que ocorrem em todo o mundo devido aos fenômenos naturais conhecidos como El Niño e La Niña.
El Niño e La Niña são padrões climáticos naturais que resultam de interações entre o oceano e a atmosfera. Ambos envolvem anomalias das temperaturas da superfície do oceano e da circulação atmosférica, resultando em extremos climáticos em todo o mundo.
Enquanto o El Niño consiste no aquecimento anormal do Oceano Pacífico Equatorial, a La Niña é o inverso, provocando o resfriamento do Pacífico Equatorial.
Ocorre que vivemos uma combinação das anomalias climáticas cíclicas El Niño e La Niña muito rigorosas, que produzem exacerbação dos fenômenos climáticos e desastres naturais e humanitários reais, cuja frequência e intensidade estão aumentando. As previsões para as consequências das mudanças climáticas são catastróficas para os recursos hídricos, com aumento do intemperismo e ocorrências de eventos críticos: tempestades severas, secas, enchentes, chuvas de maior intensidade, ainda que o volume de chuvas não deva aumentar ao longo do ano, aumento da desertificação e restrição de acesso à água potável, condições precárias de vida que resultarão em migrações e refugiados “ambientais”. São alterações que afetam tudo, inclusive a “produção” das energias renováveis.
Em nome do “meio ambiente ecologicamente equilibrado, bem de uso comum do povo e essencial à sadia qualidade de vida” (Constituição Federal, Art. 225) eliminamos nas últimas quatro décadas a construção de hidrelétricas com reservatórios de regularização plurianual, sendo no máximo, tolerada a construção (com grandes restrições) de reservatórios a fio d´água.
O “hedge” seria a reservação (para amortecer frentes de cheia e estocagem para as secas) cada vez mais mutilada.
O Armazenamento de Energia pode ser caracterizado em:
- O armazenamento de curto prazo pode manter a estabilidade da rede atuando como capacidade de resposta rápida, por exemplo, em resposta a um aumento inesperado na demanda ou perda de fornecimento (baterias, UHEs – Usinas Hidrelétricas e UTEs – Usinas Termelétricas).
- O armazenamento diário destina-se a suavizar os requisitos de geração entre a demanda diurna que atinge o pico por volta das 18h30 e a baixa demanda noturna entre aproximadamente meia-noite e 6h da manhã (baterias e UHEs).
- O armazenamento intrasazonal seria necessário para nivelar a variação nas formas intermitentes de geração de eletricidade, como os parques eólicos e geração solar, cuja produção pode reduzir dramaticamente para eventos climáticos extremos (ondas de calor, por exemplo) por vários dias de cada vez (UHEs e UTEs – substitutas).
- O armazenamento sazonal que poderia armazenar, excedente de eletricidade gerada por energia solar e eólica nos meses de maior sazonalidade de produção. As tecnologias que poderiam fornecer essa facilidade economicamente seriam os reservatórios com capacidade plurianual de regularização que deixaram de ser construídos no Brasil desde a década de 1980 por restrições socioambientais, substituídos por aproveitamentos hidrelétricos à fio d´água (UTEs – substitutas como backup).
O setor elétrico brasileiro construiu aproximadamente 1.000 barragens, algumas com mais de 130 anos em operação (a legislação ambiental brasileira tem “apenas” 43 anos). O Brasil consolidou progressivamente em seus projetos as melhores práticas de gestão socioambiental de eficácia comprovadas internacionalmente. Porém, sob a ótica de um falso paradigma da sustentabilidade: se é bom, barato e funciona não é sustentável, os ambientalistas pressionaram (e conseguiram) eliminar a construção de hidrelétricas com reservatórios de regularização plurianual sendo, no máximo, tolerada a construção (com grandes restrições) de reservatórios a fio d´água, com as supostas vantagens de:
- Menor supressão de cobertura vegetal nativa (fragmentação de habitat, perda de conectividade, redução de riqueza de espécies da flora e fauna nativa, endêmicas, raras, vulneráveis ou ameaçadas de extinção);
- Menor impacto em áreas especialmente protegidas (APPs – Áreas de Preservação Permanente, UCs – Unidades de Conservação, corredores ecológicos, cavernas, patrimônio histórico, RLs – Reservas Legais e AIs – Áreas Indígenas);
- Preservação de atributos naturais (cachoeiras, corredeiras, paredões, ilhas, morros etc.);
- Redução da população realocada involuntariamente;
- Menor infraestrutura a ser inundada;
- Menor interferência nas atividades econômicas;
- Maior apelo de viabilidade socioeconômica intrínseca aos empreendimentos.
De 1985 até 2012, aumentamos a potência instalada em 134%, mas a capacidade de armazenamento em apenas 30%. “Considerando o fato de que, desde o final da década de 90, não entram em operação usinas hidroelétricas com reservatórios de regularização plurianual, o uso da geração termoelétrica tem sido cada vez mais intenso, mesmo com a ocorrência de anos hidrológicos próximos à média de longo termo (MLT)”.
Porém, foram observadas as seguintes desvantagens:
- Drástica redução da capacidade de armazenamento dos reservatórios das novas hidrelétricas. Quanto menores forem os investimentos na confiabilidade e segurança do suprimento energético, maior será a exposição aos riscos do intemperismo e às catástrofes naturais;
- Redução de área inundada sem redução da potência a ser instalada;
- Destruição da vantagem comparativa das usinas hidrelétricas em relação às demais fontes;
- O equilíbrio do mercado interno de energia se faz contratando majoritariamente usinas térmicas convencionais, mais caras e carbonizando a matriz elétrica para cobrir o risco hidrológico – redução de vazões em função de menores chuvas;
- Freio à competitividade da cadeia produtiva nacional, com exportação de investimentos, empregos e aumento das importações de insumos intermediários, além da perda local de oportunidades de emprego e renda. A disponibilidade e o preço da energia são fatores fundamentais para nossa competitividade industrial num mundo globalizado (a indústria já representou 25% do PIB, hoje está próxima dos 13% do PIB);
Necessidade de construção usinas adicionais – hidrelétricas ou térmicas – custos mais altos, tarifas ainda mais elevadas e menor eficiência ambiental global; e
Potencial descumprimento (???) da lei Nº 10.848 e desrespeito (???) aos direitos dos consumidores por violar a modicidade tarifária (Inciso I, Art. 2º). Idem na garantia de suprimento de energia elétrica que assegurem o equilíbrio adequado entre confiabilidade de fornecimento e modicidade de tarifas e preços (Inciso X, Art. 1º). Em resumo, adoção de políticas públicas (de energia e meio ambiente) não necessariamente convergentes com os interesses nacionais e dos consumidores de energia elétrica.
“Embora a hidroeletricidade continue sendo predominante ao longo de todo horizonte do PEN 2023, há uma expansão pouco expressiva associada a usinas com reservatório de regularização. Esse fato se deve às restrições de ordem ambiental, com requisitos de ações mitigadoras cada vez mais rigorosos, o que acaba por inviabilizar a construção de reservatórios de regularização e/ou a inviabilidade econômica de formação de grandes reservatórios em regiões como a Amazônia, por exemplo, caracterizada por potenciais hidroelétricos de baixa queda e altas vazões no período chuvoso, o que exigiria investimentos antieconômicos para o represamento das vazões nas estações úmidas.
Enquanto a energia armazenável máxima não variou no quinquênio, a carga do SIN apresenta uma previsão de acréscimo da ordem de 10 GWmed no mesmo período, o que representa um aumento de cerca de 13%.
Em função dessa característica, o GR do SIN deverá passar de 6,7 meses de estoque em 2023 para 6,0 meses em 2027, valor este com tendência de redução gradativa para os próximos anos, na medida em que o crescimento da carga não seja acompanhado pela agregação de novas usinas com reservatório de regularização e/ou por montantes equivalentes proporcionados por outras fontes complementares inflexíveis.” ()
A capacidade de armazenamento do SIN é da ordem de 292 GW mês. Todavia, o grau de regularização continuará reduzindo nos próximos anos, aumentando tanto a dependência de períodos chuvosos para o replecionamento dos reservatórios a cada ciclo hidrológico anual, quanto a importância das condições de armazenamentos iniciais no final da estação chuvosa (abril) para assegurar o pleno atendimento da carga.
Cabe ressaltar que quanto menor o GR de um sistema como o SIN, com acentuada sazonalidade das vazões naturais afluentes aos reservatórios, maior será a dependência de períodos chuvosos para o seu reenchimento a cada ciclo hidrológico anual e maior será o seu esvaziamento a cada final de estação seca, aumentando a necessidade de fontes complementares nesses períodos e/ou mecanismos operativos de segurança específicos para a garantia de atendimento ao mercado, impactando diretamente no custo final da energia produzida, em favor da segurança operativa.” ()
O PEN 2014 já alertava: “Embora seja fato de que as condições topográficas da região Amazônica, onde se situa a maior parte do potencial hidroelétrico remanescente, não favoreçam a construção de reservatórios de regularização, na medida do possível incluir na Matriz novas usinas hidroelétricas com algum grau de regularização, uma vez que estas serão importantes para mitigar as intermitências de geração das fontes não convencionais, como as usinas eólica e, proximamente, as usinas solares, bem como restaurar a capacidade do SIN de suportar períodos hidrológicos desfavoráveis;”
Conclusões
A transição energética está sendo feita com recursos dependentes do clima. Em um mundo que aparentemente está ficando mais quente e mais frio (extremos climáticos) por causa do aquecimento global, como é que podemos confiar cada vez mais em eletricidade não despachável (ou seja, intermitente, geralmente indisponível), dependente do clima de usinas eólicas e solares para substituir, não apenas suplementar, despachável (isto é, carga básica, quase sempre disponível) carvão, gás e energia nuclear? Em outras palavras, se nosso clima está se tornando menos previsível, como é que uma economia de consumo como a nossa pode depender previsivelmente de recursos dependentes do clima?
Eólica e solar não são suficientes: vento e o sol são naturalmente intermitentes e, portanto, naturalmente imprevisíveis. As transições energéticas anteriores foram até agora caracterizadas pela produção de mais energia em áreas de terra menores. Mudamos da madeira para o carvão e depois para o petróleo e o gás.
Agora com energia eólica e solar revertemos esta tendência. São fontes de energia de baixa intensidade e ocupam muito mais área, além do intenso uso de recursos naturais não energéticos e disposição final ainda não devidamente resolvida, mas reconhecidamente poluente e impactante.
As energias eólica e solar são recursos “não despacháveis” (com fatores de capacidade inferiores a 35%), enquanto os combustíveis fósseis e nucleares são “despacháveis” (com fatores de capacidade de 85% ou mais). Isso significa que as comparações de custo entre energia eólica e solar (intermitente, geralmente indisponível) versus combustíveis fósseis e nuclear (carga básica, quase sempre disponível) são muito mais imaginárias do que reais.
Na transição energética se verifica uma redução da confiabilidade na oferta de energia: estamos investindo em tecnologias certamente menos eficientes na produção de energia (eólica e solar) e menos confiáveis em entregá-la quando necessário, esperando que algo apareça para ajudar e, ao mesmo tempo, impondo, ou prometendo, restrições às escolhas de estilo de vida para lidar com as consequências (gerenciamento da demanda = racionamento). O Net Zero não é compatível com a prosperidade em massa. Estamos correndo o risco de legislarmos para o declínio econômico, miserabilismo e decrescimento.
Vivemos um dilema permanente entre os riscos detectáveis x riscos indetectáveis; os controláveis x incontroláveis; voluntários x riscos impostos; conhecidos x vagos/indeterminados; riscos fundamentais para o dia a dia x riscos incomuns; riscos futuros x imediatos. O simples fato de existirmos e respirarmos já aponta uma pegada negativa de carbono. Se consumirmos alimentos, produtos e serviços, oh meu Deus (!!!), estamos diretamente contribuindo para o fim do mundo. Estamos demandando recursos naturais, e boa parte deles não renováveis, bem como deixando um rastro de poluição nem sempre evidente. A este efeito se dá o nome de pegada ecológica.
Somos bombardeados constantemente por prognósticos catastrofistas e anúncios de limites da capacidade de suporte da vida humana na terra. Ocorrem que todas as tentativas de fixar os limites de sustentabilidade da terra foram inexoravelmente frustradas. No máximo se consegue estimar os impactos futuros a luz das tecnologias e práticas presentes. Melhorias contínuas, rupturas e revoluções tecnológicas, culturais e socioeconômicas, tem sistematicamente elevado os limites da capacidade de suporte da vida humana no planeta.
“É verdade que a experiência e o pensamento claro são a melhor maneira de fundamentar as convicções.” (Albert Einstein)
Enio Fonseca – Engenheiro Florestal, Senior Advisor em questões socioambientais, Especialização em Proteção Florestal pelo NARTC e CONAF-Chile, em Engenharia Ambiental pelo IETEC-MG, em Liderança em Gestão pela FDC, em Educação Ambiental pela UNB, MBA em Gestão de Florestas pelo IBAPE, em Gestão Empresarial pela FGV, Conselheiro do Fórum de Meio Ambiente do Setor Elétrico, FMASE, foi Superintendente do IBAMA em MG, Superintendente de Gestão Ambiental do Grupo Cemig, Chefe do Departamento de Fiscalização e Controle Florestal do IEF, Conselheiro no Conselho de Política Ambiental do Estado de MG, Ex Presidente FMASE, founder da PACK OF WOLVES Assessoria Ambiental, foi Gestor Sustentabilidade Associação Mineradores de Ferro do Brasil e atual Diretor Meio Ambiente e Relações Institucionais da SAM Metais. Membro do Ibrades, Abdem, Adimin, Alagro, Sucesu, CEMA e CEP&G/ FIEMG e articulista do Canal direitoambiental.com.
Decio Michellis Jr. – Licenciado em Eletrotécnica, com MBA em Gestão Estratégica Socioambiental em Infraestrutura, extensão em Gestão de Recursos de Defesa e extensão em Direito da Energia Elétrica, é Coordenador do Comitê de Inovação e Competitividade da Associação Brasileira de Companhias de Energia Elétrica – ABCE, assessor técnico do Fórum do Meio Ambiente do Setor Elétrico – FMASE e especialista na gestão de riscos em projetos de financiamento na modalidade Project Finance.
https://independent.academia.edu/DecioMichellisJunior
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O Dever que Persiste: A Responsabilidade do Município Após a Destinação dos Resíduos ao Aterro
