Pico petrolífero: Cortes na energia eléctrica

As nossas empresas de energia, água e comunicações são actualmente extremamente interdependentes e particularmente energívoras — sendo incapazes de resistirem a interrupções da sua fonte de energia por mais do que umas poucas horas, ou no máximo alguns dias. O pico iminente na produção mundial de petróleo terá consequências imprevistas para o abastecimento de todas as empresas, as quais são de alcance vasto e potencialmente severas. A Curva Hubbert, que pode ser utilizada para prever a oferta de petróleo, sugere um declínio inicialmente suave nos fluxos de petróleo, em torno dos 3% a 6% ao ano. Mas as consequências de tal declínio serão tudo menos suaves e, a menos que sejam tomadas medidas rapidamente, isto potenciará um colapso simultâneo e catastrófico de todas as nossas empresas de serviços públicos (utilities) e, com isto, do nosso actual modo de vida.

RESERVA GIRANTE E PARADA

Em quase todos os países a produção e transporte de energia eléctrica faz-se através de redes nacionais de alta tensão que permitem a combinação instantânea de muitas centrais produtoras para atender a procura e melhorar a resiliência em caso de falhas no funcionamento do sistema interligado. Esta configuração permite que picos localizados na procura sejam satisfeitos de um modo ordenado e previsível desde que haja alhures reserva girante com capacidade produtora .

Actualmente, a electricidade é produzida por diferentes vias, que vão desde o petróleo, o gás, o carvão, o nuclear e, numa menor extensão, o vento e as ondas do mar. Mas todas elas exigem grandes investimentos de capital. Em consequência, até agora o excesso de reserva girante tem permanecido uns poucos por cento acima da procura instantânea.

FUTURAS DESINSTALAÇÕES DE POTÊNCIA

A pesada dependência dos EUA e do Reino Unido em relação a centrais térmicas a gás, a carvão e fuelóleo para produzir electricidade e o envelhecimento das centrais nucleares — prestes a serem retiradas de serviço — resultará num esmagamento da potência instalada que coincidirá aproximadamente com o momento do pico petrolífero. No número de Julho de 2006 do Energy Review, do governo britânico, estima-se que uma potência instalada, actualmente de 18 gigawatts, equivalente a cerca de 25% do total actual, será perdida por saídas de serviço até 2023.

No Reino Unidos, por exemplo, termoeléctricas a gás representam mais de 40% da oferta, a carvão 33% e nucleares em torno de 19% [1] . Foi previsto que de 2011 [2] a 2030 [3] o mais tardar, a oferta mundial de petróleo atingirá o pico e com isto a dependência em relação ao gás russo aumentará (uma vez que a produção do Mar do Norte já atingiu o pico por volta de 1999 [4] ) e então declina e desaparece quando a oferta de gás europeu atingir o pico em 2010 [5] .

A oferta de gás russo tem sido congelada numa aberta demonstração de força e pode muito bem voltar a ser. Ao mesmo tempo, a produção nuclear diminuirá para cerca da metade da potência actual. Um quadro semelhante também é verdadeiro em relação à América, dependente como está do rápido declínio dos campos de gás e de um programa nuclear estagnado e com reactores obrigados a serem postos fora de serviço. A perda de uma fonte de energia primária tal como a oferta de gás ou a nuclear está a tornar-se mais real e a margem de reserva girante ou parada cada vez mais delgada, ao ponto de uma variação brusca (surge) na procura devido, digamos, a uma onda de frio ou a um disparo inesperado de uma central electro-produtora faz reduzir esta margem a zero (ou até a um valor negativo).

EXCESSO DE PROCURA

Se for apresentado à rede um excesso instantâneo de procura maior do que a reserva girante, esta pode sofrer disparos parciais (brownouts) provocados por abaixamentos na tensão de transporte. Isto pode resultar pelos aumentos da corrente de transporte. De facto, o objectivo de utilizar uma rede de alta tensão é minimizar a corrente de transporte a fim de diminuir as perdas de energia devidas ao efeito de Joule provocado pelo aquecimento. A perda de energia é proporcional ao quadrado da corrente de modo que a duplicação da corrente quadruplica a energia perdida no transporte [6] . Quando a corrente aumenta, a eficiência do transporte de electricidade reduz-se de modo que quando a procura aumenta outra vez, aumenta ainda mais a corrente que está fisicamente limitada pelas secções dos cabos das linhas de transporte que podem deixar de suportar a sobrecarga da procura. A rede tentará libertar a carga pelo disparo automático de protecções de sobrecarga, provocando cortes localizados de fornecimento de energia e provocando aumentos de potência na rede quando os níveis de tensão recuperarem. Se uma secção da rede, que contenha centrais electroprodutoras ou permita acesso a centrais, desconectar-se, então a carga remanescente tem de ser fornecida através de menor número de centrais. Quando a procura está próxima ou acima da potência em funcionamento isto pode provocar mais sobrecargas (surges) e um disparo em cadeia (cascading fault) que poderá finalmente desligar todas as centrais electroprodutoras que estavam ligadas à rede. Quando as centrais são desligadas da rede e ficam de repente sem carga, podem ocorrer danos no próprio equipamento electroprodutor.

FALHAS EM CADEIA

Quando a procura ultrapassa a potência máxima das centrais em funcionamento, a rede torna-se essencialmente caótica e completamente incontrolável. Este comportamento imprevisível pode ser visto em lugares onde a infraestrura da rede de electricidade é inadequada ou está danificada devido a efeitos de guerra. Exemplos de oscilações isoladas de energia eléctrica que flutuam (flicker) ligando-se e desligando-se podem ser vistos por todo o mundo em desenvolvimento e não apenas na espinhosa guerra do Iraque. Quando a potência eléctrica é perdida, as estações de bombagem de água paralisam em simultâneo juntamente com muitas outras empresas de serviços públicos. Uma vez iniciada esta instabilidade — mesmo sem uma guerra — torna-se extremamente difícil recuperar certos equipamentos eléctricos como disjuntores, seccionadores e transformadores sofrem falhas repetidas à medida que são sujeitos a um serviço com sobrecargas que provocam falhanços mais adiante. Algumas destas falhas são momentâneas ou são mais rápidas de reparar, como os seccionadores de circuitos aéreos, outras, como nos transformadores de alta tensão, podem levar dias, semanas e mesmo meses para reparar.

PREVENÇÃO DE FALHAS

O ciclo de falhas seguidas em cadeia persiste até que o excesso de procura seja removido. Em termos simples, quem tem responsabilidade na produção de energia eléctrica tentará prevenir esta situação de falhas através da separação selectiva e deliberada de secções da rede de um modo controlado a fim de que a rede jamais entre numa situação caótica e imprevisível. A separação selectiva e controlada na satisfação da oferta permite que haja suficiente flexibilidade topológica na rede e que as centrais electroprodutoras possam ser isoladas de secções da rede para reduzir a procura. Finalmente, quando a rede é progressivamente desligada, suas secções mais remotas e portanto menos eficientes serão cortadas antes daquelas secções próximas a fim de que as centrais electroprodutoras permaneçam online. Porque muitas das redes são transnacionais, quando isto ocorre visto do espaço, o planeta parecerá apagado e a localização das centrais tornar-se-á visível como velas num bolo de aniversário tal como na viragem para o século XX, antes do advento das redes modernas.

RACIONAMENTO DA OFERTA ELÉCTRICA

A perspectiva a longo prazo, em termos de meses, anos e décadas, é de que o actual sistema electroprodutor interligado tornar-se-á demasiado caro para operar e, ainda mais importante, demasiado ineficiente para continuar viável. A produção centralizada de energia eléctrica e a rede acabarão finalmente por dar lugar à produção localizada com grandes áreas populacionais tendo ou de racionar as centrais produtoras remanescentes quando forem ligadas uma ou duas horas por dia, ou retornar a um estilo de vida mais afim àqueles dos séculos XVIII e XIX.

REACÇÃO DOS GOVERNOS

As consequências civis da distribuição desigual de energia eléctrica serão agudas pois alguns grupos continuarão quase sem ser afectados ao passo que a maioria dos outros será totalmente removida do nosso moderno modo de vida devorador de energia. Algumas escolhas difíceis terão de ser feitas pelos governos, que terão de priorizar a utilização do seu combustível fóssil para impedir que partes da população se revoltem contra o seu recém-descoberto estilo de vida eco-amistoso. Inicialmente, isto será através da protecção agressiva dos seus abastecimentos e da obrigatoriedade de outros países menos ricos e menos avançados militarmente consumirem menos. A divisão resultante e a comoção civil provocada pela perda de serviços básicos como aquecimento, luz e água servirão como uma advertência sombria. Governos ocidentais por todo o mundo podem ser tentados a restringir a liberdade e o movimento.

Será que a opção dos governos se reduz outra vez à escolha de Hobson [NT] , quando os abastecimentos de gás e petróleo se contraírem e a oferta finalmente não puder mais acompanhar a procura por gás, e petróleo para electricidade ou para transporte? Nenhuma das duas opções é bem vinda.

PLANEAMENTO PARA O FRACASSO

Há dois lados quanto ao uso da energia eléctrica: a oferta e a procura. Actualmente, apenas a oferta tem sido coordenada através de uma super-oferta de uma rede, e isto tem sido possível devido a um excesso de oferta de combustível fóssil. Onde a rede fracassou na satisfação do excesso de procura, os governos tiveram a capacidade, com a tecnologia moderna, de coordenar o lado da procura. Isto é feito (a) coordenando a procura da população por energia eléctrica; e (b) impedindo o excesso de procura, a fim de que a rede não falhe. Utilizando um gráfico que compara a potência disponível para a oferta minuto a minuto durante a próxima década seria possível de forma inteligente comutar o ligar e o desligar de cada uma delas e de todas as unidades dos equipamentos dos consumidores.

Há mais fontes potenciais de energia no mundo de modo que a utilização da geotermia, ondas, vento e marés pode ajudar a cobrir as deficiências o que, quando combinado com a coordenação activa da procura, permitiria que continuasse a vida normal para todos embora forçada a um estilo de vida mais eco-amistoso seguindo a Curva de Hubbert pós pico petrolífero e com a recuperação de energia utilizando fontes de energias renováveis.

ACTUAR AGORA, PLANEAR DEPOIS

Uma questão de grande preocupação é quando será introduzida a coordenação activa da procura com fontes de energia renováveis? Quanto mais for adiada mais difícil será evitar irreparáveis falhas de rede e o grande risco para a sociedade. Para mitigar os efeitos das falhas de energia em cadeia, um programa planeado de distribuição localizada através de micro-geradores utilizando sistemas combinados de calor e energia naquelas localizações mais distantes das centrais electroprodutoras será necessário. Tristemente, parece ser de pouco interesse para o governo promover esta abordagem prevendo o futuro quando nós cambaleamos em direcção às noites negras de uma nova era sombria.