Importante estudo finlandês revela a impossibilidade da descarbonização

– As falácias correntes da “descarbonização”
– “A substituição do sistema actual com combustíveis fósseis (petróleo, gás e carvão) por outro com renováveis (solar ou eólico) não será possível para toda a população global”

Daniel Vaz de Carvalho

A transição impossível do fóssil ao renovável.

O relatório "Avaliação da capacidade extra necessária de sistemas alternativos de energia para substituir completamente os combustíveis fósseis" (Assessment of the Extra Capacity Required of Alternative Energy Electrical Power Systems to Completely Replace Fossil Fuels), publicado pelo Geological Survey of Finland, foi elaborado por Simon P. Michaux, professor associado de Processamento de Minerais e Geometalurgia, com a colaboração de outros 25 académicos. O texto deveria ser tema central do debate sobre os problemas energéticos e, de uma forma mais geral, ecológicos. Porém, como é de regra os políticos do sistema justificam as suas opções com pareceres de especialistas que seguem a narrativa das megaempresas sejam farmacêuticas, sejam do sector da energia.

As teses da descarbonização são uma oportunidade para fugir a investimentos em sectores cujo de lucro está em queda, associado a incertezas e riscos, obtendo pelo contrário subsídios do Estado com taxas de lucro e mercados garantidos. Não é por acaso que o homem mais rico do mundo passou a ser Elon Musk, dono da Tesla (veículos elétricos).

Já neste sítio temos tratado estes temas:  Acerca da emergência climática ou A descarbonização e os seus álibis. No detalhado estudo que mencionamos, com cerca de 1000 páginas, parte-se da análise da situação quanto às necessidades energéticas atuais e do que seria necessário realizar para as substituir por energias alternativas renováveis.

Em 2018, o consumo de energia primária por fonte repartia-se do seguinte modo: petróleo 33,62%; carvão 27,21%; gás natural 23,87%; hidroeletricidade 6,84%; renováveis 4,05%; nuclear 4,41%. (pág. 33) Globalmente o consumo de energia destina-se a:  indústria 35,81%; transportes 25,58%; residencial 22,25%; comercial 7,67%; outras 8,7%. (99).

Quanto à produção de energia elétrica global repartia-se do seguinte modo:  carvão 38,17%; gás natural: 23,37%; derivados do petróleo: 3,03%; nuclear 10,21%; hidroelétrica: 15,85%; eólica: 4,8%; solar: 2,2%; outras renováveis: 2,36%. (163). Na UE 42,1% da energia elétrica é produzida a partir de combustíveis fosseis. (178)

Note-se que a produção de cimento e as siderurgias de alto forno não dispensam carvão. Os plásticos de origem petroquímica são aplicados em praticamente todos os ramos industriais. A produção global de plásticos atingiu 8 100 milhões de ton (218) 95% dos quais não são reciclados. (226) Só muito parcialmente podem ser substituídos (papel, madeira, têxteis, etc.) com custos ambientais que não podem ser ignorados.

Uma substituição tecnologicamente viável é a dos bioplásticos fabricados a partir de matéria-prima de biomassa. A questão será obtê-lo nas quantidades necessárias. Quanto à substituição de combustíveis fósseis por biocombustíveis com origem na soja ou milho, a terra arável necessária para o cultivo de biomassa excederia em muito a atual terra global usada para a produção de alimentos. Essa terra arável usada para a produção de alimentos está sujeita a degradação e deterioração persistente, devido aos métodos de produção agrícola industrial atuais. Outros desafios para os biocombustíveis estão relacionados com o consumo de água. A água doce adicional necessária para biocombustíveis seria aproximadamente 9 vezes o atual consumo global de água doce. (660)

A utilização de baterias elétricas só é viável para embarcações de pequena dimensão, por exemplo ferry-boats. Em navios é tecnicamente viável a utilização de hidrogénio (H2) porém a transformação necessária é complexa. O estudo mostra que um navio de 60 000 ton necessita de um reservatório de H2 de 5,5 ton. (419). Foi estimado que para a frota marítima global seriam necessários 51,7 milhões de toneladas de H2, requerendo 2 983,7 TWh [1] de eletricidade para a sua produção. (658)

O estudo dos requisitos para a aviação comercial não foi considerado dado não haver tecnologia disponível. (413) No estudo também não se incluem os consumos das ações de âmbito militar. A estimativa para o total de veículos com motores de combustão interna é de 1416 milhões. A sua substituição por sistemas de combustível não fóssil (células de hidrogênio, baterias ou biocombustíveis) necessita de 65,19 TWh de baterias (282,6 milhões de toneladas de baterias de lítio) e um adicional anual de 6 158,4 TWh de eletricidade da rede elétrica global para carregar essas baterias. (658)

O relatório salienta que a economia mundial é altamente dependente de combustíveis fósseis, para a atividade industrial, PIB, produção de alimentos. Em particular, o preço do petróleo correlaciona-se com as crises económicas globais. É também claro que o consumo de combustíveis fósseis (energia) está fortemente ligado ao crescimento da população humana global, ao aumento da sofisticação tecnológica. Além disto, o consumo per capita tem aumentado ao longo dos anos. (657)

Outro problema para a substituição dos combustíveis fósseis é o da continuidade de serviço. A potência garantida nas horas de maior consumo (após o pôr do Sol) é a seguinte:   solar 0%; vento 7 a 25%; hídrica 79 a 92%; fóssil e nuclear 77 a 95%; (181)

Para eliminar os combustíveis fósseis, todo o ecossistema industrial terá que ser redesenhado, reequipado e completamente reconstruido em torno de fontes de energia não fósseis e uma nova tecnologia de transporte com objetivos mais realistas. Por outro lado a energia nuclear por si só não pode substituir diretamente a geração de energia elétrica dada a não disponibilidade de recursos suficientes ao longo do tempo. (661)

Por exemplo, para substituir uma única central a carvão de tamanho médio (861,3 MW de potência instalada, produzindo 7,0 TWh anualmente), seriam necessários 213 parques fotovoltaicos de tamanho médio (33 MW de potência instalada, produzindo 33 GWh anualmente). Da mesma forma, pode-se calcular que seriam necessários 87 parques eólicos de tamanho médio (37,2 MW de capacidade instalada, produzindo 81,2 GW por ano). A razão para a grande diferença está relacionada com a proporção da energia disponível relativamente à energia investida (indice ERoEI). Em resumo, o ERoEI das fontes de energia usadas para apoiar a industrialização há 100 anos era muito mais eficaz e lucrativo em comparação com as fontes de energia alternativas. Consistentemente a melhor fonte é o petróleo e o gás natural com um índice ERoEI entre 12 e 30 e carvão até 80:1. (662)

O relatório avança com vários desafios que se colocam na substituição dos combustíveis fósseis: Tempo insuficiente para cumprir as metas de construção; fornecimento de minerais suficientes para as tecnologias renováveis; desenvolvimento de armazenamento de energia suficiente para gerir o intermitente fornecimento de energia; encontrar novos locais suficientes para centrais hidroelétricas; crescimento da população humana. O mais desafiador de tudo isto é que teria de ser feito em algumas décadas. (662 a 665)

Fontes de energia como solar, eólica ou hídrica são tecnicamente renováveis. Porém, cada uma dessas unidades requer fabricação, proveniente de recursos minerais finitos não renováveis, tendo uma vida útil de 10 a 20 anos (com a exceção da hidroelétrica), após o qual precisam ser substituídas por novas unidades. Isso significa que os sistemas de combustível não fóssil não são realmente renováveis, mas na verdade são melhor descritos como de "substituíção". (668)

As tarefas estratégicas são enormes, incluindo designadamente: Reconstruir o sistema de energia de combustível fóssil e infraestrutura de apoio em algumas décadas. Reabilitar terras aráveis que foram degradadas com a aplicação inadequada da agricultura industrial. Restabelecer a cadeia alimentar do solo em regiões geográficas inteiras. Remover a poluição de plástico e a acidificação dos oceanos. Reflorestar grandes regiões do planeta, para restabelecer a biodiversidade natural da flora e da fauna. Esses desafios teriam de ser realizados num período de 20 a 50 anos. Para fazer-lo é necessária uma fonte de energia confiável que esteja disponível para a maioria da população humana com uma razão ERoEI de cerca de 50: 1. A tecnologia renovável por si só não é suficiente para atender a esses requisitos. (668 a 672)

O estudo considera que algo radicalmente novo é necessário, designadamente reestruturar a sociedade e o ecossistema industrial para reduzir os consumos. O texto mostra-nos com números as falácias da descarbonização. A narrativa oficial, ditada pelos centros do grande capital é dada como verdade absoluta, tudo o que a contraria é escamoteado e os comentadores limitam-se a glosas repetindo o que as centrais da (des)informação emitem. Claro que os protestos inconsequentes da menina Greta, interessam mais que o debate científico. Voltamos à época de Galileu e Giordano Bruno...

Não será o capitalismo, cada vez mais agressivo e arrogante, mesmo mascarado de verde que efetuará qualquer transição ecológica, tal não é possível num sistema guiado pelo lucro. A verdadeira alternativa é um sistema de economia política guiado pela maximização das necessidades sociais, incluindo obviamente a defesa do meio ambiente.

Em complemento a estas notas, apresentamos o Sumário (Abstract) do relatório.

Sumário do Estudo (páginas ii a iv)

Este relatório aborda os desafios em torno da ambiciosa tarefa de eliminar gradualmente os combustíveis fósseis (petróleo, gás e carvão) que são usados atualmente na tecnologia de motores de combustão interna (MCI) e para geração de energia elétrica. Estudos anteriores tenderam a concentrar-se nos custos estimados de produção e nas métricas de pegada de CO2, o presente relatório baseia-se nos requisitos físicos e de materiais. Todos os dados, figuras e diagramas foram criados ou reproduzidos a partir de fontes disponíveis publicamente e são citados de forma adequada.

Tomando primeiro o caso de substituir todos os veículos baseados em combustível fóssil por veículos de tecnologia elétrica (VE), em 2019 cerca de 7,2 milhões de VE estavam em serviço. No entanto, a frota total de veículos na época foi estimada em 1416 milhões de veículos, sugerindo que apenas 0,51% da frota global era atualmente elétrica, 99,49% da a frota global ainda não foi substituída.

Quanto ao sistema energético global, os dados de 2018 estimam que 84,7% dependia de combustíveis fósseis, enquanto as renováveis (solar, eólica, geotérmica e biocombustíveis) representaram apenas 4,05% da geração global de energia. Isso reforça a escala dos desafios que se enfrentam.

A decisão estratégica global adotada pela maioria das nações para eliminar gradualmente os sistemas de combustíveis fósseis e substituí-los por sistemas de geração de energia renovável é amplamente impulsionada pelas emissões de CO2 e mudanças climáticas associadas e não pela redução dos recursos, embora seja bem conhecido que petróleo, gás e as reservas de carvão são finitas.

O plano geral pode ser resumido da seguinte forma: os veículos MCI serão eliminados e substituídos por veículos elétricos (VE) e veículos movidos a célula de combustível de hidrogénio (célula H2). Os VE devem ser alimentados com baterias de lítio. A geração de energia elétrica com carvão e gás deve ser eliminada e substituída por energia solar fotovoltaica, turbina eólica, hidroelétrica, nuclear, geotérmica ou biomassa.

O conhecimento em torno dos recursos minerais conhecidos sugere que as matérias-primas necessárias para a fabricação e manutenção dessas tecnologias renováveis permanecerão de natureza verdadeiramente global. Isto é, não haverá nação ou região geográfica que possa ser verdadeiramente auto-suficiente.
(...)

Os modelos calculados preveem cenários futuros para as próximas décadas. Esta abordagem reconhece os longos tempos de inicialização típicos para a exploração dos recursos desde a descoberta ao início da extração mineral, que podem ser entre 10 a 30 anos e que para cada 1000 depósitos descobertos, apenas um ou dois normalmente se tornam minas viáveis. Mantêm-se ciclos de fabricação igualmente longos desde a invenção até a comercialização.

Cálculos do relatório sugerem que a capacidade anual total adicional de energia elétrica de origem não fóssil seja adicionada à rede global deverá ser em torno de 37 670,6 TWh. Mantendo a mesma composição de energia de origem não fóssil como 2018 isso traduz-se em mais 221 594 novas centrais necessárias encomendar e construir.

O total de centrais de energia em 2018 (todos os tipos, incluindo de combustível fóssil) era de apenas 46 423 centrais. O número acima reflete a menor proporção de energia disponível relativamente à energia investida (ERoEI) nas centrais de energia renovável em comparação com as de combustíveis fósseis atuais.

O número de instalações de painéis solares, instalações de turbinas eólicas, centrais de energia nuclear, centrais hidroelétricas e biomassa para centrais de energia para fornecer essa necessidade adicional de energia também foi calculado. O não fóssil existente no sistema de geração de energia elétrica (9 528,7 TWh) teria que ser expandido com capacidade adicional para 4 vezes o total existente.

Cada um dos sistemas de combustível não fóssil modelados tem limitações práticas para expansão, por exemplo, foi proposto desenvolver 16 504 novas centrais hidroelétricas de tamanho médio, mas é claro que a hidroeletricidade só pode ser localizada em condições geográficas muito específicas, e pode não haver novos locais suficientes que sejam viáveis.

A primeira parte do relatório examina como todas as economias desenvolvidas são altamente dependentes de combustíveis fósseis (em particular quanto ao preço, quantidade de petróleo disponível e produtos derivados), para a atividade industrial, PIB, produção de alimentos.

A segunda parte do relatório quantifica como os combustíveis fósseis são usados e em que quantidades são consumidos. Os cálculos foram feitos com base na pegada de um ano completo de operação para todo o ecossistema industrial, incluindo o consumo de combustível fóssil (óleo, gás e carvão), aquecimento, fabricação de aço, geração de eletricidade, número de veículos de cada classe e distância percorrida.

A terceira parte do relatório documenta a escala e a dimensão do sistema de alternativas de combustíveis não fósseis examinando 6 cenários. O cenário A examina a logística e a pegada para eliminar gradualmente os veículos MCI substituindo-os por VE. O Cenário B baseia-se no Cenário A, onde todas as outras aplicações de combustíveis fósseis (aquecimento a gás de edifícios, fabricação de aço a carvão e geração de eletricidade a partir de combustível fóssil) foram substituídos por sistema não fóssil. O cenário C examina a viabilidade de uma economia baseada no hidrogénio. O cenário D analisa a viabilidade dos biocombustíveis, frequentemente considerados a única fonte de energia verdadeiramente renovável. O cenário E procura estabelecer se o total de centrais elétricas nucleares poderiam ser expandidas suficiente rápido para uma capacidade de produção de energia elétrica necessária para substituir os sistemas de combustível fóssil. Finalmente, o cenário F é um solução híbrida com base no que foi aprendido dos Cenários A a E.

Em resumo, constatou-se que cada sistema de combustível não fóssil apresenta vantagens e desvantagens claras quando comparado com todos os outros sistemas. São feitas recomendações para quando deve ser usado um VE alimentado por baterias e quando um veículo de célula de H2 é a melhor tecnologia alternativa, levando em consideração a energia elétrica necessária para carregar as baterias de VE e produzir hidrogénio.

Biocombustíveis são recomendados para abastecer uma pequena parte da indústria de aviação e a biomassa é recomendada para a produção de bioplásticos, substituindo parte da indústria de plásticos existente. A energia nuclear pode ser expandida moderadamente da capacidade atual para suportar algumas operações industriais e aquecimento edifícios durante o inverno, especialmente no hemisfério norte.

Uma vez que a dimensão e o total da pegada de um sistema de transporte e energia de combustível não fóssil sejam desenvolvidos, foi em comparação com estudos estratégicos existentes que foram examinados objetivos futuros para eliminar os combustíveis fósseis. Foi descoberto que trabalhos anteriores subestimaram significativamente o número de veículos a serem substituídos e mantidos, e isso impacta os números projetados de VE, baterias e veículos de célula de H2 a serem fabricados, o que por sua vez corresponde a uma menor estimativa do tamanho da rede elétrica necessária.

Consequentemente, o número de novas centrais de energia necessárias estimado neste estudo é muito maior do que em qualquer relatório anterior. Além disso, as metas da política atual (por exemplo, Parlamento Europeu) apontam para que 30% do sistema global de energia e transporte seja renovável até o ano 2030. Isto é, apenas a 8,5 anos de distância, e o tempo de realização de uma nova central pode variar entre 2 a 5 anos (ou 20 anos para uma central nuclear).

A massa das baterias de lítio necessárias para alimentar os 1390 milhões de VE propostos no Cenário F seria de 282,6 milhões toneladas. Cálculos preliminares mostram que as reservas globais do recursos necessários e ainda mais a capacidade de produção global, podem não ser suficientes para recurso a quantidade de baterias exigidas.

Em teoria, existem reservas globais suficientes de níquel e lítio se forem usados exclusivamente para produzir baterias de lítio para veículos. Fazer apenas uma bateria para cada veículo no frota de transporte global (excluindo veículos comerciais pesados), exigiria 48,2% das reservas globais de níquel de 2018 e 43,8% das reservas globais de lítio. Também não há cobalto suficiente nas reservas atuais para atender a esta procura e mais torna-se necessário ser descoberto.

Cada uma das 1390 milhões de baterias de lítio só poderá ter uma vida útil de 8 a 10 anos. Portanto, 8 a 10 anos após a fabricação, novas baterias de reposição serão necessárias, de uma fonte mineral extraída ou uma fonte de metal reciclado. É improvável que isso seja prático, o que sugere que toda a solução de bateria VE pode precisar ser repensada e desenvolvida uma nova solução que não seja tão intensiva em minerais.

A energia elétrica gerada a partir de fontes solares e eólicas é altamente intermitente nas quantidade fornecidas ao longo das 24 horas e em contexto sazonal. Instalações de armazenamento de energia são necessárias se esses sistemas de geração forem usados em grande escala. O quão grande esse armazenamento de energia precisa ser, é assunto para discussão. Uma estimativa conservadora selecionada para este relatório foi de um armazenamento com capacidade para quatro semanas para energia solar e eólica apenas para gerir a temporada de inverno no hemisfério norte. Do Cenário F, a capacidade de armazenamento de energia para o sistema de energia elétrica global seria 573,4 TWh.

Em 2018, o armazenamento através de bombagem ligado a um sistema de produção de energia hidroelétrica representou 98% da capacidade de armazenamento existente. Se este armazenamento de energia fosse entregue a conjuntos de baterias de lítio, a massa de lítio nas baterias seria 2,5 mil milhões de toneladas. Isso excede em muito as reservas globais e não é prático. Contudo, não está claro como essa energia armazenada pode ser fornecida como um sistema alternativo. Se nenhum sistema alternativo for desenvolvido, a geração de energia eólica e solar pode não ser capaz de ser ampliada para o total global proposto.

As expectativas atuais são de que estes negócios irão substituir um complexo ecossistema de energia industrial que levou mais de um século para ser construído. O sistema atual foi construído com o suporte do sistema de fonte de energia de maior densidade calorífica que o mundo já conheceu (petróleo) em quantidades abundantes e baratas, com crédito facilmente disponível, e recursos minerais aparentemente ilimitados. A substituição necessita ser feita num momento em que comparativamente há energia muito cara, um sistema financeiro frágil saturado de dívidas, minerais insuficientes e população no mundo sem precedente, inserida num ambiente natural em deterioração. O mais desafiador de tudo, é que isto deve ser feito dentro de um algumas décadas. É opinião do autor, com base nos cálculos aqui apresentados, que isto provavelmente não se irá passar totalmente como planeado.

Em conclusão, este relatório sugere que a substituição do sistema existente funcionando com combustíveis fósseis (petróleo, gás e carvão), para tecnologias renováveis, como painéis solares ou turbinas eólicas, não será possível para toda a população global. Simplesmente não há tempo nem recursos suficientes para fazer isso de acordo com os atuais objetivos definidos pelas nações mais influentes.

O que pode ser necessário, portanto, é uma redução significativa da procura por parte das sociedades dos recursos de todos os tipos. Isto implica um contrato social muito diferente e um sistema de governança radicalmente diferente do que está em vigor atualmente. Inevitavelmente, isto leva à conclusão de que as tecnologias de energia renovável e VE existentes são apenas degraus para outra coisa e não a solução final. É recomendado que algum pensamento seja dirigido a isso e que outra coisa poderá ser.

Simon P. Michaux

20/Agosto/2021

[1] Tera = milhão de milhões (1012).

O texto integral de Assessment of the Extra Capacity Required of Alternative Energy Electrical Power Systems to Completely Replace Fossil Fuels encontra-se em https://tupa.gtk.fi/raportti/arkisto/42_2021.pdf e em https://resistir.info/livros/michaux_descarbonizacao.pdf

Esta resenha encontra-se em resistir.info

15/Dez/21