Armazenar energia “verde” compensa?

Cientistas de Stanford calculam a energia necessária para armazenar energia eólica e solar na rede

As baterias de armazenamento convencionais são boas para “fazendas” de energia solar (em larga escala), mas são necessários aperfeiçoamentos tecnológicos para o armazenamento da energia eólica, dizem os cientistas de Stanford.

Original (em inglês) por MARK SHWARTZ

wind turbines

Um novo estudo descobre que pode ser melhor para o meio ambiente desligar uma turbina eólica do que armazenar a energia excedente que ela pode gerar. Crédito da imagem: Charles Barnhart

A energia de fontes renováveis é a grande esperança para que se torne possível reduzir as emissões de dióxido de carbono. Mas há ocasiões onde as “fazendas” solares e eólicas geram mais energia do que a demanda requer. Armazenar essa energia excedente para futuro emprego parece uma solução óbvia, porém um novo estudo da Universidade Stanford sugere que essa solução nem sempre se aplica.

“Examinamos as baterias e outras tecnologias promissoras para o armazenamento da energia solar e eólica na rede elétrica”, explica Charles Barnhart, o principal autor do estudo e doutor-pesquisador no projeto da Stanford Global Climate and Energy Project (GCEP).

“Nossa meta principal foi calcular o custo energético total – ou seja, a quantidade total de combustível e eletricidade necessários para construir e fazer funcionar essas tecnologias de armazenamento. Descobrimos que, quando se computa os custos energéticos, baterias em escala de rede só fazem sentido para armazenar energia solar excedente, mas não a eólica”.

O estudo, financiado pelo GCEP, foi publicado na edição online de Energy and Environmental Science.

Mudanças climáticas e energia renovável

A maior parte da energia elétrica nos Estados Unidos é gerada em usinas que funcionam a base de carvão e gás natural – combustíveis fósseis que contribuem de maneira significativa para o aquecimento global através da emissão de grandes quantidades de dióxido de carbono. As energias solar e eólica não geram emissões e são fontes renováveis, mas são dependentes da luz solar e dos ventos para funcionarem.

“Para que a rede funcione eficientemente, a geração de energia precisa se adequar à demanda sempre, porém, no caso das fontes renováveis, nem sempre é o caso”, prossegue Barnhart. “Por exemplo, as fazendas de ventos algumas vezes produzem eletricidade demais à noite, quando a demanda é pequena. Este excesso de energia tem que ser armazenado ou usado em outro lugar, senão, será desperdiçado. No entanto, a rede de energia dos Estados Unidos tem uma capacidade de armazenagem muito limitada”.

Uma grande variedade de tecnologias está sendo desenvolvida para resolver essa deficiência de capacidade de armazenagem de energia na rede. A equipe de Stanford avaliou várias tecnologias emergentes, inclusive cinco tipos de baterias – ácido-chumbo, íon de lítio, sódio-enxofre, vanádio-redox e zinco-bromo.

Em um estudo anterior, Barnhart calculou o custo energético para a construção e manutenção de cada um dos cinco sistemas de baterias para armazenagem em escala da rede. Ele descobriu que as baterias ácido-chumbo eram as de maior custo energético, enquanto as de íon de lítio eram as de menor.

“Calculamos quanta energia é empregada ao longo de todo o ciclo de vida da bateria – desde a mineração das matérias primas, até a instalação do dispositivo pronto”, explica Barnhart. “As baterias com maior custo energético são aquelas são as que mais consumem combustíveis fósseis e, portanto, são responsáveis pelas maiores emissões de dióxido de carbono ao longo de seu tempo de vida. Se o custo energético de uma bateria for alto demais, sua contribuição para o aquecimento global pode neutralizar os benefícios que a fazenda solar ou eólica – cujo funcionamento ela deveria apoiar – possam gerar”.

Para o presente estudo, ele e seus colegas calcularam o custo energético de células solares fotovoltáicas turbinas elólicas na escala da rede.

“Tanto as turbinas eólicas quanto as células fotovoltaicas produzem mais energia que o necessário para construí-las e mantê-las”, diz o doutor-pesquisador do GCEP Michael Dale, um co-autor do estudo. “No entanto, nossos cálculos mostraram que o custo energético global das turbinas eólicas é muito menor do que o dos painéis solares convencionais, os quais requerem uma grande quantidade de energia, fundamentalmente de combustíveis fósseis, para o processamento do silício e a fabricação de outros componentes”.

É melhor armazenar ou desligar?

A seguir, os cientistas examinaram os custos energéticos do desligamento dos painéis solares e turbinas eólicas para não permitir a geração de um excesso de energia para a rede.

“O desligamento de fontes de energia renovável parece um desperdício”, diz Barnhart. “Porém os operadores da rede rotineiramente desligam turbinas eólicas para evitar um excesso súbito e inesperado de geração de eletricidade que poderia causar uma sobrecarga nas linhas de transmissão e causar apagões. A frequência desses desligamentos nos EUA provavelmente vai aumentar, na medida em que as fontes de energia renováveis se tornem mais participantes”.

Desligar uma fonte de energia limpa pode parecer contra-intuitivo, mas será que armazenar o excesso de energia em baterias é uma alternativa prática?

Para descobrir, os pesquisadores compararam o custo energético do desligamento dos geradores solares e eólicos com o custo energético do armazenamento em grande escala na rede. Seus cálculos se basearam em uma fórmula conhecida como “retorno em energia sobre o investimento” – a quantidade de energia produzida por uma tecnologia, dividida pela quantidade de energia necessária para construir e manter essa tecnologia.

Usando esta formula, os pesquisadores calcularam que a quantidade de energia necessária para criar uma fazenda solar é comparável à energia usada para construir cada uma das cinco diferentes tecnologias de baterias de armazenamento. “O uso de bateria para armazenar energia solar durante os períodos de baixa demanda seria, portanto, favorável em termos energéticos”, afirma Dale.

Os resultados foram bem diferentes para as fazendas de ventos. Os cientistas descobriram que o desligamento das turbinas eólicas reduz o retorno do investimento em energia em apenas 10%. Porém o armazenamento dos eventuais excessos de energia elétrica gerada por turbinas eólicas resulta em reduções ainda maiores – desde cerca de 20% com baterias de íon de lítio, até mais de 50% com baterias de ácido-chumbo.

“Idealmente, o custo energético do deligamento de um sistema deveria ser ao menos igual ao custo de armazenagem”, explica Dale. “Este é o caso com as células fotovoltaicas, porém no caso das fazendas de ventos, o custo energético do desligamento é muito menor do que o de armazenagem com baterias. Assim, o desligamento de uma turbina eólica é mais eficiente em termos de economia de energia do que o custo de armazenagem de excessos”.

Ele faz a comparação com um cofre: “Não compensa gastar $100 em um cofre para guardar um relógio de $10”, diz ele. “Da mesma forma, não é sensato montar baterias energeticamente caras para armazenar uma energia cujo custo de produção é barato como o vento, embora faça sentido para sistemas de células fotovoltaicas que demandam muita energia em sua produção”.

Barnhart aduz que a maneira mais eficaz de melhorar o desempenho energético de uma bateria, seria aumentar sua vida útil. Baterias de íon de lítio convencionais duram cerca de quatro anos, ou 6.000 ciclos de carga-descarga. As baterias de ácido-chumbo duram apenas 700 ciclos. Para armazenar de maneira eficiente a energia para a rede, as baterias deveriam suportar entre 10.000 e 18.000 ciclos, segundo ele.

“Armazenar energia consome energia e desligar a fonte é um desperdício”, conclui Barnhart. “Em ambos os casos há uma redução no total do retorno energético do investimento”.

Outras opções

Além das baterias, os pesquisadores consideraram outras tecnologias para armazenamento de energia de fontes renováveis, tais como armazenamento por bombeamento para hidroeléticas, que usa a energia elétrica excedente para bombear água para um reservatório de uma barragem. Mais tarde, quando a demanda por energia crescer, a água armazenada é liberada através das turbinas da barragem para gerar eletricidade.

“O bombeamento de água é usado em 99% do armazenamento para a rede atualmente”, diz Barnhart. “Funciona incrivelmente bem, de um ponto de vista energético, tanto para energia solar como eólica. O retorno do investimento em energia é 10 vezes melhor do que o das baterias convencionais. Mas existem restrições geológicas e ambientais para o armazenamento da água bombeada”.

O armazenamento não é a única maneira de melhorar a confiabilidade da rede. “A energia que seria perdida em caso de excesso de produção, pode ser usada para bombear água para irrigação, ou para recarregar uma frota de veículos elétricos, por exemplo”, sugere Dale.

Barnhart acrescenta que é importante que a sociedade tenha consciência de como economizar energia, notadamente quanto à implementação de novas tecnologias. “Investidores e aqueles que tomam as decisões políticas precisam também considerar os custos energéticos, além dos financeiros, das novas tecnologias”, afirma ele. “Se a economia for o único fator considerado, as tecnologias mais baratas que necessitam significativas quantidades de energia para sua manufatura, manutenção e substituição, podem sair vencedoras – mesmo que elas ao fim e ao cabo aumentem as emissões de gases de efeito estufa e acabem por jogar fora todos os benefícios de longo prazo da implementação da geração de eletricidade por energia solar e eólica”.

“Nossa meta é compreender o que é necessário para construir um sistema energético com baixo rastro de carbono”, diz a co-autora Sally Benson, diretora do GCEP e professora de engenharia de recursos energéticos. “O retorno do investimento em energia é uma dessas métricas que alertam sobre prováveis obstáculos a frente. Temos esperança que este estudo forneça um padrão para desempenho que guie futuras pesquisas de armazenamento de energia em escala para a rede”.

Adam Brandt, um  professor assistente de engenharia de recursos energéticos da Escola de Ciências da Terra em Stanford, também assina o estudo como co-autor.

Mark Shwartz escreve sobre ciências e tecnologias da energia para o Precourt Institute for Energy na Universidade Stanford.

Biocombustíveis ou bioeletricidade?

Duas notícias do EurekAlert sobre o mesmo artigo, me soaram um tanto estranhas… O artigo, da edição online da Science de 07 de maio (edição impressa de 22 de maio) é assinado pelo professor-assistente Elliot Cambell da Universidade da Califórnia em Merced (press-release aqui), e Chris Field, diretor do Departamento de Ecologia Global Ecology na Instituição Carnegie (press-release aqui), é bem direto na afirmação: Produzir eletricidade a partir da queima de bio­massa é mais econômico e causa menos emissão de poluentes, do que produzir biocombus­tíveis para veículos de motor de combustão interna. Em outras palavras: gerar eletricidade em termoelétricas que queimam biomassa, para abastecer veículos elétricos, é melhor do que pro­duzir biocombustíveis para veículos com motor de combustão interna (leia-se – aliás, eles dizem com todas as letras – etanol).

O cálculo apresentado no estudo (segundo os press-releases) indica que “comparado com o etanol
usado para motores de combustão interna, a bioelectricidade usada para veículos acio­nados por baterias daria, em média, 80% mais quilometragem por hectare de colheita e a metade da emissão de gases de efeito estufa
“. (os grifos são meus)

Field, que também é professor de biologia na Universidade Stanford e membro senior do Ins­tituto Woods para o Ambiente em Stanford, argumenta:

A bioeletricidade sai como clara vencedora na comparação “transporte x quilômetros por hec­tare, indiferentemente de se a energia for produzida a partir de milho ou do capim tipo switchgrass (panicum virgatum). Por exemplo, um pequeno SUV alimentado por bioeletrici­dade pode cobrir perto de 14.000 milhas em estrada com a energia líquida produzida por um acre de switchgrass, enquanto que um veículo comparável com motor de combustão interna só cobriria 9.000 milhas em estrada. (A milhagem médica para cidade e estrada seria de 15.000 milhas para um SUV bioelétrico e 8.000 para um de combustão interna).

“O motor de combustão interna simplesmente não é muito eficiente, especialmente em com­paração com veículos elétricos. Mesmo as melhores tecnologias de produção de etanol com veículos híbridos não são suficientes para superar isso”

É… Pode ser…

O que não fica bem claro nos press-releases é quais veículos foram usados como base de comparação. Os SUV a gasolina são famosos “Pantagruel-da-goela-seca” com um ren­dimento de ruim a ridículo. Colocar um motor a álcool super-dimensionado em um SUV é pe­­dir para ter um enorme consumo de combustível. Se o negócio é queimar álcool à toa, po­diam ter calculado o consumo de um motor de navio (engraçado, né?.. ninguém fala nesses super-poluidores…) E qual é esse “SUV elétrico”?… Os que existem, são protótipos e ficam muito longe do desempenho dos SUV a gasolina, em termos de potência e “esportivida­de”. Será que não foram comparar uma A-10 com um furgão elétrico?…

Outra coisa que não fica nem um pouco clara dos press-releases é o que quer dizer “produ­zir eletricidade a partir de biomassa”? Queimar exatmente o que?… A planta seca e sem qualquer beneficiamento ou o combustível (etanol, novamente…) gerado a partir dessa biomassa?

E, finalmente, como assim “não importa se é switchgrass ou milho”?… Faz toda a dife­rença! Todo o grão que for desviado da produção de alimentos, causa um terrível impacto na economia global (que já não anda lá muito bem das pernas… em parte, graças aos “queri­dos” SUV dos gringos).

Sem brincadeira: parece mais um daqueles estudos patrocinados pela “Coalizão do Clima Global”… “Vamos lançar uma cortina de fumaça para deixar tudo como está”…

Belo exemplo de “Bad Science”!


“Por dentro da Ciência” do Instituto Americano de Física (12/11/08)

Inside Science News Service
12 de novembro de 2008

Altos Padrões de Vida, mas com Menos Energia

Relatório faz Recomendações para a Economia de Energia em Edifícios e Automóveis

Por Phillip F. Schewe
Colaborador do ISNS

Usar a energia de maneira sábia vai ajudar a encher seu bolso, proteger o meio ambiente e, talvez, melhorar a segurança nacional — isto de acordo com um novo relatório sobre eficiência energética emitido pela Sociedade Americana de Física (American Physical Society  = APS), a principal organização de físicos nos EUA. O relatório, que contempla o aumento da eficiência energética nos setores de transportes e da construção civil, faz diversas recomendações específicas para políticas, tais como conseguir independência dos combustíveis fósseis em novas construções até 2030; alcançar um rendimento de 35 milhas por galão (cerca de 15 km/l) para automóveis e caminhonetes até 2020 e de 50 milhas por galão (cerca de 21,5 km/l) até 2030; diminuir o consumo de energia per capita por todo o país; e aumentar a quantidade de dinheiro investido pelo governo federal em pesquisas sobre energia, até chegar aos patamares de 1980.

O presidente do comitê que preparou o relatório, Burton Richter, um cientista em Stanford e ganhador de um Nobel de Física, diz que estamos agora em uma era de instabilidade energética. Porém, diferentemente das crises anteriores, tais como a que atingiu os EUA em 1979, os atuais problemas energéticos provavelmente serão de longo prazo. A dependência americana de petróleo importado é muito maior do que era há 30 anos, existe uma competição com economias em desenvolvimento — especialmente a China e a Índia — por fontes de energia e, atualmente, temos consciência de um problema praticamente desconhecido em 1979, mais exatamente a ameaça ao clima criada pelas massivas emissões de dióxido de carbono.

De algumas formas, as coisas vão melhor do que há 30 anos. Os EUA, através de grandes melhoramentos na produtividade, foram capazes de cortar pela metade a quantidade de energia necessária para a produção de cada unidade do Produto Interno Bruto (PIB). Essas são as boas notícias. As más notícias são que os EUA ainda usam mais energia per capita do que qualquer outro país, exceto o Canadá. Os custos rapidamente crescentes dos combustíveis, a importação massiva de petróleo de lugares instáveis ao redor do globo e as preocupações de que a continuada dependência de combustíveis fósseis estejam alterando o clima, tudo isso realça a necessidade de aumentar a eficiência.

A eficiência energética é a quantidade de energia que alimenta um dispositivo, seja uma lâmpada ou um veículo, que realmente resulta no efeito desejado, tal como a produção de luz ou o movimento. A geração de energia elétrica em uma usina, por exemplo, é em média de 33% de eficiência. Somente cerca de um terço da energia contida em um certo peso de carvão se torna eletricidade; o resto se perde como calor.

Em seu exame do uso de energia no setor da construção, o estudo sobre eficiência da APS afirma que, por volta do ano de 2020, será economicamente factível construir prédios residenciais que não necessitem de consumo de combustíveis fósseis, exceto em climas muito quentes e úmidos. Tais “edifícios de energia-zero” (“zero-energy buildings”, ou ZEB) pode ser feito principalmente com tecnologia já existente, através de uma enorme diminuição na quantidade de energia necessária para aquecer e iluminar o edifício, e através de um maior emprego de fontes de energia renováveis, tais como painéis solares o topo. Muitos experts em energia abraçaram esta meta e até o Departamento de Energia do Governo dos EUA declarou que a construção de ZEB deve ser a meta para a construção de novos prédios do governo federal.

Diminuir a dependência dos edifícios comerciais do consumo intenso de energia é mais difícil do que o caso dos edifícios residenciais, por causa das diferenças de tamanho, formato e das demandas colocadas sobre os sistemas de aquecimento/refrigeração e  iluminação. Porém, argumenta o relatório da APS, até com edifícios comerciais se pode chegar a zerar as necessidades de consumo de combustíveis fósseis por volta do ano de 2030.

Entretanto, para atingir essas metas, será necessário realizar muito mais pesquisa sobre energia. O relatório demonstra que o aumento de recursos só precisa chegar ao ponto que existia em 1980. As pesquisas naquele tempo levaram a um importante aumento nos padrões de eficiência. Por exemplo, as lâmpadas fluorescentes compactas e os refrigeradores atualmente usam apenas um quarto da energia em comparação com os modelos disponíveis há 30 anos. Os aparelhos de ar condicionado são duas vezes mais eficientes do que os de 1980. Esses melhoramentos dramáticos do uso de energia poderiam ser mantidos, argumentam vários experts, mas somente se um programa coordenado de pesquisas energéticas for posto em ação. Os melhoramentos se auto custearão na forma de menores contas de combustível.

A eficiência pode continuar a melhorar? Não teremos chegado ao ponto de extrair toda a eficiência possível? Bem, a Europa usa aproximadamente metade da energia elétrica per-capita da América, com a mesma qualidade de vida. Um menor consumo de energia pode ser possível nos EUA? Já é. O consumo per-capita de energia na Califórnia, cerca de metade da média nacional, vem se mantendo no mesmo patamar nos últimos 30 anos, principalmente por causa de um ambicioso programa de padrões para eletrodomésticos e outras inovações nos projetos de edifícios.

No fronte dos transportes, o relatório da APS reclama por melhores padrões de rendimento para carros e caminhonetes: uma frota com um consumo médio de 15 km/l até 2020 e 20 km/l até 2030. O relatório declara que as metas para 2020 são factíveis com os conhecimentos atuais de projetos, mas a meta para 2030 necessitará de esforços coordenados de pesquisa adicionais. Especialmente na área de baterias, que teriam que ser muito mais econômicas em termos de preços e capacidade de armazenagem de energia, os níveis de pesquisas e incentivos para a comercialização precisam ser aumentados.

O relatório sobre a energia da APS também deixa claro que, ao mesmo tempo que se deve avançar na pesquisa de componentes energéticos específicos, tais como baterias, eletrodomésticos, ou automóveis, é igualmente importante custear a pesquisa básica, o tipo de trabalho que resulta em novos conhecimentos fundamentais sobre novos tipos de materiais e processos de conversão de energia — e pesquisas aplicads de longo prazo que freqüentemente não é contemplada no orçamento federal de pesquisa e desenvolvimento.

Uma cópia do relatório pode ser obtida em: www.aps.org/energyefficiencyreport

Phillip F. Schewe é um escritor de ciências do Instituto Americano de Física e autor de “The Grid: A Journey Through the Heart of Our Electrified World” (National Academies Press, 2007).


Este texto é fornecido para a media pelo Inside Science News Service, que é apoiado pelo Instituto Americano de Física (American Institute of Physics), uma editora sem fins lucrativos de periódicos de ciência. Contatos: Jim Dawson, editor de notícias, em [email protected].

Resolvido o problema de armazenagem de energia solar?

Notícia veiculada pelo EurekAlert (que quase me passou despercebida), de uma pesquisa promissora do MIT.

Massachusetts Institute of Technology
“Importante descoberta” do MIT promete desencadear uma revolução solar

  • Cientistas imitam a essência do sistema de armazenagem de energia das plantas
  • CAMBRIDGE, Mass. — Em um salto revolucionário que pode transformar a energia solar de uma fonte de energia marginal, de butique, em uma fonte principal de energia, os pesquisadores do MIT superaram uma das principais barreiras no uso em larga escala da energia solar: a armazenagem da energia para utilização quando o Sol não estiver brilhando.
    Até agora, a energia solar era uma fonte apenas diurna, porque armazenar a energia solar excedente para uso posterior era proibitivamente caro e grosseiramente ineficiente. Com o que foi anunciado hoje [31/07], os pesquisadores do MIT acertaram em um processo simples, barato e altamente eficiente para armazenar a enegia solar.
    Necessitando de nada mais do que materiais naturais, não-tóxicos e abundantes, esta descoberta pode ser a chave para a mais potente e livre de carbono fonte de energia de todas: o Sol. “Este é o nirvana do qual vínhamos falando por anos”, disse Daniel Nocera, o Henry Dreyfus Professor of Energy do MIT e principal autor do artigo que descreve o trabalho na edição de 31 de julho da Science. “ A energia solar sempre foi uma solução limitada, remota. Agora podemos pensar seriamente na energia solar como ilimitada e para breve”.
    Inspirados pela fotossíntese realizada pelas plantas, Nocera e Matthew Kanan, um colega pós-doutorado no laboratório de Nocera, desenvolveram um processo sem precedentes que permite que a energia solar seja usada para dividir a água em hidrogênio e oxigênio gasosos. Posteriormente, o oxigênio e o hidrogênio podem ser recombinados dentro de uma célula de combustível, criando eletricidade (livre de carbono) para alimentar sua casa ou seu carro elétrico, de dia ou de noite.
    O componente chave do processo de Nocera e Kanan é um novo catalizador que produz oxigênio gasoso a partir da água; outro catalizador produz o valioso hidrogênio gasoso. O novo catalizador consiste de cobalto metálico, fosfato e um eletrodo, imerso em água. Quando a eletricidade – produzida por uma célula fotovoltáica, uma turbina eólica ou qualquer outra fonte – atravessa o eletrodo, o cobalto e o fosfato formam uma fina película no eletrodo e se produz oxigênio gasoso.
    Combinado com outro catalizador, tal como a platina, que pode produzir hidrogênio gasoso a partir da água, o sistema pode produzir a reação de divisão da água que ocorre durante a fotossíntese.
    O novo catalizador funciona à temperatura ambiente, em água com pH neutro e é bem fácil de preparar, diz Nocera. “Por isso sabemos que vai funcionar. Porque é tão fácil de implementar”, declarou ele.
    UM “SALTO GIGANTESCO”
    A luz solar tem o maior potencial de todas as fontes de energia para resolver os problemas de energia do mundo, argumentou Nocera. Em uma hora, a luz solar que atinge a Terra é suficiente para prover a energia necessária para um ano.
    James Barber, um dos principais estudiosos da fotossíntese, que não esteve envolvido nesta pesquisa, chamou a a descoberta de Nocera e Kanan de “um salto gigantesco” para a geração de energia limpa, livre de carbono, em larga escala.
    “Esta é uma importante descoberta com enormes implicações para a prosperidade futura da humanidade”, afirmou Barber, o Professor “Ernst Chain” de Bioquímica no Imperial College de Londres. “A importância da descoberta deles não pode ser superestimada, uma vez que ela abre as portas para o desenvolvimento de novas tecnologias para a produção de energia, reduzindo, assim, nossa dependência de combustíveis fósseis e contribui para a solução do problema das mudanças climáticas globais”.
    “SOMENTE O COMEÇO”
    Os eletrolisadores atualmente disponíveis, que separam a água com eletricidade e são de uso freqüente na indústria, não são adequados para a fotossíntese artificial, porque eles são muito caros e requerem um ambiente extremamente básico [N.T: em oposição a “ácido”] que não é benigno e que tem muito pouco a ver com as condições em que se processa a fotossíntese.
    Mais trabalho de engenharia precisa ser realizado para integrar esta nova descoberta científica nos sistemas fotovoltaicos existentes, porém Nocera disse estar confiante em que tais sistemas se tornarão uma realidade.
    “Isto é apenas o começo””, declarou Nocera, o principal investigador do Solar Revolution Project (Projeto Revolução Solar), patrocinado pela Chesonis Family Foundation, e co-Diretor do Eni-MIT Solar Frontiers Center. “A comunidade científica vai realmente correr atrás disso”.
    Nocera espera que, dentro de dez anos, as pessoas possam energizar suas casas durante a luz do dia com células fotovoltaicas, ao mesmo tempo que usam a energia solar excedente para produzir hidrogênio e oxigênio para energizar suas próprias células combustíveis domésticas. A energia elétrica distribuída por fios a partir de uma fonte central pode ser uma coisa do passado.

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    O projeto é parte da MIT Energy Initiative, um programa projetado para ajudar a transformar o sistema global de produção de energia para atender as demandas do futuro e ajudar a construir uma ponte para esse futuro por meio da melhoria dos atuais sistemas de produção de energia. O diretor do MITEI, Ernest Moniz, Professor Cecil and Ida Green de Física e Sistema de Engenharia, observou que “esta descoberta no laboratório de Nocera demonstra que os melhoramentos necessários para a transformação de nosso sistema de produção de energia para um com base em recursos renováveis, vai depender grandemente de pesquisa científica básica de ponta”.
    O sucesso do laboratório de Nocera demonstra o impacto de uma mistura de fundos de financiamento – governos, filantropia e indústria. Este projeto foi financiado pela National Science Foundation e pela Chesonis Family Foundation, que doou ao MIT US$10 milhões no início do ano para lançar o Solar Revolution Project, com a meta de possibilitar a disseminação em larga escala de energia solar, dentro de dez anos.

    Nota para os fãs de sci-fi: Robert A. Heinlein sugeria a existência de coisa parecida no seu romance Friday. A exemplo dos braços mecânicos articulados que são popularmente conhecidos como Waldos, poderiam chamar essas células combustíveis de Shipstones

    Petróleo extraído de algas

    “Petróleo extraído de Algas”, uma promessa de um combustível “climate friendly”
    Por Alok Jha, correspondente de tecnologias “verdes”
    Quinta-feira, 31 de julho de 2008

    Green crude

    Um novo começo… o website da companhia Sapphire Energy faz promoção do “petróleo-verde” feito de algas

    Um combustível líquido feito de plantas que é quimicamente idêntico ao petróleo cru, mas que não contribui para as alterações climáticas quando é queimado, ou, diferentemente dos outros bio-combustíveis, não precisa de terras agricultáveis para ser produzido, parece ser bom demais para ser verdade. Porém uma compahia em San Diego afirma que produziu exatamente isto — uma versão sustentável de petróleo que ela chama de “green crude” (literalmente “cru verde”).
    A Sapphire Energy utiliza organismos unicelulares, tais como algas, para produzir uma mistura química da qual é possível extrair combustíveis para carros ou aviões. Quando é queimado, o combustível libera na atmosfera apenas o dióxido de carbono absorvido pelas algas durante seu crescimento, o que torna o processo inteiro neutro em termos de Carbono.
    Grandes investidores já estão abrindo seus talões de cheques: a Sapphire já levantou um total de US$50 milhões em capital de risco nas últimas semanas, a maior quantia já levantada por uma companhia de biotecnologia de algas, inclusive um significativo investimento do Wellcome Trust da Grã-Bretanha.
    Algas são vistas por muitos experts como uma fonte promissora de combustível verde no futuro: variando de organismos unicelulares até grandes plantas marinhas, elas são a forma de vida vegetal mais abundante do mundo e, através da fotossíntese, elas são extremamente eficientes no uso da energia solar e do dióxido de carbono do ar para fazer materiais orgânicos tais como açúcares, proteínas e, sob as novas condições, petróleo.
    Yusuf Chisti da Universidade Massey na Nova Zelândia estima que as algas possam produzir quase 100.000 litros de biodiesel por ano por hectare de terra, comparados aos 6.000 litros por hectare do óleo de palmeira, atualmente o biocombustível mais produtivo.
    O dinheiro para a Sapphire começou a chegar em avalanches depois que a companhia atingiu sua mais significativa marca até agora, refinar gasolina de alta octanagem a partir de seu “green crude”. “A gasolina resultante é completamente compatível com a atual infraestrutura, o que significa que não serão necessárias quaisquer modificações nos automóveis dos consumidores”, declarou um porta-voz da Sapphire.
    Uma vantagem adicional é que a gasolina deles não tem contaminantes tais como enxofre, nitrogênio e benzeno, contidos no petróleo cru comum, e a companhia acredita que o custo de seus combustíveis será comparável ao dos combustíveis fósseis vendidos no mercado.
    Muitas companhias de biotecnologia por todo o mundo estão trabalhando no uso de algas para produzir etanol ou biodiesel que possa substituir os tradicionais combustíveis usados nos transportes, enquanto se evita os problemas causados pelos biocombustíveis tirados da agricultura, tais como a diminuição da área para o plantio de alimentos. Um porta-voz da Sapphire declarou que, com o uso de algas, não existiria a necessidade de usar o valioso terreno agricultável para o crescimento do insumo básico. “De fato, o processo utiliza área não arável e água não-potável, e produz de 10 a 100 vezes mais energia por hectare do que os biocombustíveis agrícolas”.
    O que diferencia a Sapphire de outras companhias que pesquisam algas, é que ela não almeja produzir biocombustíveis normais, tais como etanol ou biodiesel. Em lugar disto, eles se inspiram na maneira como o petróleo cru foi criado em primeiro lugar, milhões de anos atrás.
    “Naquela época, quando as algas eram responsáveis pela criação de hidrocarbonetos de cadeias longas, tais como o diesel e as frações mais pesadas, a biomassa simplesmente ficou enterrada e foi comprimida na forma de petróleo cru”, diz Steven Skill, um pesquisador sobre o emprego de algas na fabricação de substâncias químicas orgânicas no Plymouth Marine Laboratory e que está familiarizado com o trabalho da Sapphire. “Algas sintetizam esses hidrocarbonetos de cadeias longas dentro das células”.
    A Sapphire não revela detalhes dos tipos de algas que está empregando, porém Skill acha que ela provavelmente está usando cianobactérias geneticamente modificadas, que costumam ser chamadas de algas azuis. Esses organismos podem crescer rapidamente (algumas eflorescências podem dobrar sua massa em apenas uma hora), funcionar em altas temperaturas e algumas cepas podem até fixar o nitrogênio do ar para criar seus próprios fertilizantes.
    “A Sapphire declara que pode desenvolver o que ela quiser na cepa de algas com a qual está trabalhando agora”, declara Skill. O novo passo, diz ele, depende do desenvolvimento dos sistemas de engenharia e cultivo, para fazer as algas crescerem em escala economicamente viável.
    Produção Comercial
    John Loughhead, diretor executivo do Centro de Pesquisa de Energia da Grã-Bretanha declarou que a pesquisa com algas é uma parte crucial do trabalho no desenvolvimento de fontes de energia verdes no futuro. “Eu diria que é uma idéia muito sensata, mas a questão é: eles são capazes de fazer qualquer coisa prática de maneira eficiente? A questão chave é com qual eficiência esse processo funciona”.
    Ele aduziu: “Eles também têm o principal problema quando se lida com as fontes renováveis clássicas: o fato de que você está lidando com a fonte básica de energia, o Sol, que é bastante difusa, de forma que o máximo que se obtém é em torno de 0,5 KW por metro quadrado. Serão necessárias grandes, vastas áreas de cultivo”.
    Algas podem ser facilmente cultivadas em cisternas abertas, mas isto resultaria em eflorescências de densidade muito baixa e, portanto, uma maneira ineficiente para produzir grandes quantidades de combustível. Skill declarou que a Sapphire precisa melhorias na tecnologia chamada foto-bio-reatores para cobrir a distância até a produção em escala comercial.
    Foto-bio-reatores são vasos fechados que fornecem muita luz e condições cuidadosamente ajustadas para o crescimento intensivo de microorganismos. Várias equipes, por todo o mundo, estão testando projetos para cultivar algas, mas, até agora, nenhuma conseguiu um resultado comercializável.
    Igualmente crucial para tornar o “green crude” comercialmente viável é o uso dos resíduos de produção além do petróleo extraído das algas. “Provavelmente se pode transformar 40% do peso das algas em petróleo e se fica com 60% de outras substâncias, e aí há muitos componentes valiosos em termos de substâncias químicas alimentícias”.
    Esses ingredientes extra, que incluem gorduras, açúcares e proteínas, podem ser usados para rações animais ou mesmo como substitutos para outros produtos derivados de petróleo, usados em tudo, desde cosméticos, até plásticos.
    A Sapphire declarou que espera entrar em produção comercial de “green crude” dentro de três a cinco anos. Geoffrey Love, encarregado do capital de risco no Wellcome Trust, declarou que o investimento foi feito com isto em mente. “Já existia uma forte equipe de ciências e gerenciamento”,
    “Eles já estabeleceram marcas de progresso ao provar que podem fazer não apenas biodiesel, o que muitas outras companhias por aí podem fazer, mas (também) o próprio petróleo cru”.
    Ele acrescentou que o Fundo Caritativo Biomédico realizou suas próprias diligências científicas, antes de fazer o investimento, e que o apoio de outro grupo de invetimento, como o qual o Trust já trabalhou freqüentemente, o Arch Ventures, ajudou em sua própria decisão.
    Doug Parr, cientista chefe do Greenpeace-UK, declarou: “Nós precisamos encontrar urgentemente maneiras de mandar a economia baseada em combustíveis fósseis para a história. As algas são promissoras, mas para para saber exatamente o que essa tecnologia pode oferecer, nós precisaríamos de muito mais informações a nossa disposição. O requisito crucial é que o produto final possa ser fornecido em grandes quantidades e de maneira sustentável, senão estaremos saltando do fogo para a frigideira ”.
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    Pronto, Maria Guimarães e Carlos Hotta… Eu não aguentei e traduzi… (Agradeço as correções que se fizerem necessárias)

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