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Entendendo por que o “Green New Deal” não funciona

09 Outubro Escrito por  Gail Tverberg Lido 472 vezes

Gail TverbergAs razões pelas quais o Novo Acordo Verde (Green New Deal) realmente não funciona são bastante sutis.

Uma pessoa realmente precisa examinar os detalhes para ver o que está errado. Neste post, tento explicar pelo menos alguns dos problemas envolvidos.

[1] Nenhuma das novas energias renováveis pode ser facilmente utilizada para produzir energia suficiente no inverno.

As necessidades de energia do mundo variam, dependendo da localização. Em locais próximos aos polos, haverá uma necessidade significativa de luz e calor durante os meses de inverno. As necessidades de energia serão relativamente mais uniformes ao longo do ano, próximas ao equador.

A energia solar é particularmente um problema no inverno. Nas latitudes do norte, se as concessionárias quiserem usar energia solar para fornecer eletricidade no inverno, provavelmente precisarão aumentar várias vezes a quantidade de geração solar necessária para o verão para ter eletricidade suficiente disponível para o inverno.

Figura 1. Produção solar média diária dos EUA, com base em dados da US Energy Information Administration.

A hidrelétrica tende a ser uma fonte mais abundante na primavera. Sua quantidade tende a variar significativamente de ano para ano, o que torna difícil sua confiabilidade.

Figura 2. Produção hidrelétrica média diária dos EUA, com base em dados da US Energy Information Administration.

Outro problema com a hidrelétrica é o fato de que as localizações mais adequadas já foram desenvolvidas. Mesmo que hidrelétricas adicionais possam ajudar com as necessidades de energia do inverno, adicionar mais hidrelétricas geralmente não é uma opção.

A energia eólica (Figura 3) chega mais perto de ser adequada para atender às necessidades de consumo da economia no inverno. Em pelo menos algumas partes do mundo, a energia eólica parece continuar em um nível razoável durante o inverno.

Figura 3. Produção eólica média diária dos EUA, com base em dados da US Energy Information Administration.

Infelizmente, o vento tende a ser bastante variável de ano para ano e mês para mês. Isso torna difícil confiar na geração sem um excesso de capacidade considerável.

A energia eólica também depende muito da continuidade de nossa economia atual. Com muitas peças móveis, as turbinas eólicas precisam de substituição frequente de peças. Essas peças precisam estar precisamente construídas, praticamente sem tolerância a mudanças. Às vezes, são necessários helicópteros para instalar as novas peças. Devido à necessidade de manutenção contínua de serviços de alta tecnologia, não é de esperar que a energia eólica continue operando por muito tempo, a menos que a economia mundial, com toda a sua globalização, possa continuar como hoje.

[2] A biomassa queimada no inverno é uma opção, mas já sabemos que esse caminho provavelmente levará ao desmatamento em larga escala.

Historicamente, as pessoas queimavam madeira e outras biomassas para fornecer calor e luz no inverno. Se a biomassa é queimada para aquecimento e iluminação, é fácil usar o carvão derivado para fundir metais em produtos como pregos e pás. Mas com a população atual de 7,7 bilhões de pessoas, a enorme demanda por biomassa desmataria rapidamente o mundo inteiro.

Já existe um problema com o crescente desmatamento, especialmente em áreas tropicais.

Entendo que o “New Green Deal” esteja focado principalmente em energia eólica, hidrelétrica e solar, e não em biomassa, por causa desses problemas.

[3] O armazenamento em baterias para energias renováveis é muito caro. Devido ao seu alto custo, as baterias tendem a ser usadas apenas por períodos muito curtos. Em um nível de armazenamento de três dias, as baterias não fazem nada para suavizar a variação de disponibilidade de estação para estação e ano para ano.

- O custo das baterias não é simplesmente o preço de compra. Parece haver vários custos relacionados ao uso de baterias:

- O custo inicial das baterias

- O custo das substituições, porque as baterias geralmente não duram muito em comparação com, digamos, os painéis solares

-O custo de reciclar os componentes da bateria em vez de simplesmente deixá-la para poluir os arredores

- A perda de carga elétrica que ocorre quando a bateria fica ociosa por um período de tempo e a perda relacionada ao armazenamento e recuperação de eletricidade

Podemos ter uma idéia do custo das baterias a partir de uma análise de Roger Andrews, de um sistema Tesla / Solar City instalado na ilha de Ta'u. A ilha fica na Samoa Americana, perto do equador. Esta ilha recebeu uma doação que foi usada para adicionar painéis solares, além de bateria de 3 dias, para fornecer eletricidade para a pequena ilha. Quaisquer interrupções maiores que a capacidade da bateria continuarão sendo tratadas por um gerador a diesel. O objetivo era reduzir a quantidade de diesel usado, não eliminar completamente o seu uso.

Com base na análise de Andrews, adicionar um backup de bateria de três dias mais que dobrou o custo do sistema isolado de PV. (Acrescentou 1,6 vezes o custo das baterias instaladas). O problema, como apontei acima, é que o custo não para com a compra das baterias iniciais. É provável que pelo menos um conjunto de baterias de reposição seja necessário durante a vida útil do sistema. E há outros custos que são mais sutis e difíceis de avaliar.

Além disso, esta análise foi para um sistema solar. Parece haver mais variação em períodos mais longos para o vento. Não está claro que a quantidade relativa de baterias seja suficiente para o backup de três dias de um sistema eólico ou para uma combinação de energia eólica, hidrelétrica e solar. O custo a longo prazo de um painel solar mais um sistema de bateria pode facilmente chegar a quatro vezes o custo de um sistema eólico ou solar sozinho.

Há também a questão da sobreposição necessária para fazer o sistema funcionar. Em Ta'u, perto do equador, com backup de energia a diesel, o sistema é configurado de tal forma que 40% da geração solar excede o consumo diário de eletricidade da ilha. Isso constitui outro custo do sistema, além do custo da bateria de três dias.

Se também eliminarmos o backup de diesel, começaremos a adicionar mais custos porque o nível de capacidade excessiva precisaria ser ainda mais alto. E, se criarmos um sistema semelhante em um local com variação sazonal substancial de temperatura, ainda será necessária uma capacidade adicional para que seja disponibilizada energia suficiente para fornecer geração suficiente no inverno.

[4] Mesmo na ensolarada e quente Califórnia, parece que é necessário adicionar capacidade excedente substancial para evitar o problema de geração inadequada durante os meses de inverno, se o sistema elétrico usado for baseado em energia eólica, hidrelétrica, solar e energia elétrica e em backup de bateria de reserva de 3 dias.

Suponha que desejamos substituir o consumo de eletricidade da Califórnia (excluindo outras energias, incluindo produtos petrolíferos) por um novo sistema usando energia eólica, hídrica, solar e bateria de três dias. A atual geração renovável da Califórnia, comparada ao consumo atual, é mostrada na Figura 4, com base nos dados da EIA.

Figura 4. Consumo total de eletricidade da Califórnia em comparação com a soma da produção solar, eólica e hidrelétrica, em média mensal. Dados utilizados pela US Energy Information Administration até 30 de junho de 2019.

O consumo de eletricidade da Califórnia atinge o pico em agosto, provavelmente devido a todo o uso de ar condicionado (Figura 5). Isso ocorre dois meses após o pico de junho na produção de painéis solares. Além disso, o uso de eletricidade não diminui tanto durante o inverno quanto se reduz a produção solar. (Compare as figuras 1 e 5.)

Figura 5. Consumo de eletricidade da Califórnia por mês, com base nos dados da US Energy Information Administration.

Observamos na Figura 4 que a produção hidrelétrica é extremamente variável. Parece que a geração hidrelétrica pode variar em um fator de cinco, comparando anos altos a anos baixos. A geração hidrelétrica da Califórnia usa todos os rios disponíveis; portanto, qualquer nova geração de energia precisará vir de energia eólica e solar.

Mesmo com baterias de reserva de três dias, precisamos que o sistema produza eletricidade de forma confiável o suficiente para atender às necessidades médias de geração de eletricidade de cada mês separado. Fiz uma estimativa aproximada de quanto eólica e solar o sistema precisaria adicionar para elevar a geração total para que seja suficientemente alta, a fim de evitar problemas de eletricidade durante o inverno. Ao fazer a análise, presumi que a proporção de energia eólica e solar adicionada seria semelhante às proporções relativas em 30 de junho de 2019.
Minha análise sugere que, para preencher de maneira confiável a lacuna entre produção e consumo (veja a Figura 4), seria necessário adicionar aproximadamente seis vezes mais energia eólica e solar (produzindo 7 = 6 +1 vezes a geração total), como era o caso em em 30 de junho de 2019. Com esse acordo, haveria uma quantidade enorme de energia eólica e solar cuja produção precisaria ser reduzida durante os meses de verão.

Figura 6. Parte estimada da produção eólica e solar que precisaria ser produzida para fornecer geração de inverno adequada. Pressupõe-se que a geração hidrelétrica não seria reduzida.

[5] Nenhum dos pesquisadores que estudou a utilidade da energia eólica e solar compreendeu a necessidade de capacidade excessiva ou, alternativamente, pagar aos provedores de eletricidade de backup adequadamente por seus serviços. Em vez disso, eles assumiram que os únicos custos envolvidos estão relacionados aos próprios dispositivos, além dos inversores. Essa abordagem faz com que o vento e a energia solar intermitentes pareçam muito mais úteis do que realmente são.

O vento e a energia solar estão operando em quase um mundo de fantasia. Eles receberam o subsídio de “sair na frente”. Se mudarmos para um sistema exclusivo de energias renováveis, esse subsídio de “sair na frente” desaparecerá. Em vez disso, o sistema precisa ser extremamente sobrecarregado para fornecer a geração durante todo o ano que os provedores de eletricidade de backup possibilitaram sem compensação alguma ou com pouca compensação. (Essa falta de compensação adequada para os provedores de backup está causando problemas para o sistema atual, mas está além do escopo deste artigo discuti-los aqui.)

Os analistas não entendem que existem custos substanciais que não estão sendo reembolsados hoje, o que permite que as energias eólica e solar tenham o subsídio de “sair na frente”. Por exemplo, se o gás natural for usado como reserva durante o inverno, ainda será necessário armazenamento subterrâneo, permitindo que o gás natural seja armazenado para uso. Também precisará haver dutos que não são utilizados a maior parte do ano. Os trabalhadores precisarão ser pagos o ano todo para fazer a manutenção dos dutos. Os custos anuais do sistema de gás natural não serão muito reduzidos simplesmente porque o vento, a hidrelétrica e a água podem substituir o uso de gás natural na maioria dos meses do ano.

Analistas de vários tipos emitiram relatórios indicando que a energia eólica e solar têm "energia líquida positiva" ou outras características favoráveis. Essas análises favoráveis desapareceriam se (a) a sobreposição necessária do sistema ou (b) o custo real dos serviços de backup fosse adequadamente reconhecido. Esse problema permeia estudos de vários tipos, incluindo estudos de custo nivelado de energia, estudos de Energia Recuperada em relação a Energia Investida e análises de ciclo de vida.

Essa situação estranha, mas necessária, de construção de capacidade excessiva também tem implicações em quanto os proprietários de imóveis devem ser pagos pela geração de eletricidade solar no telhado. Quando ficar claro que apenas uma pequena fração da eletricidade gerada pelos painéis solares será realmente usada (porque ocorre no verão e o sistema foi construído em excesso para produzir geração suficiente no inverno), os pagamentos aos proprietários pela eletricidade gerada pelos sistemas nos telhados precisará diminuir drasticamente.

Surge uma pergunta sobre o que fazer com toda a produção de eletricidade que excede as necessidades dos clientes. Muitas pessoas sugerem o uso desse excesso de eletricidade para produzir combustíveis líquidos. O problema dessa abordagem é que o combustível líquido precisa ser muito barato para ser acessível aos consumidores. Não podemos esperar que os consumidores possam pagar preços mais altos do que atualmente pagam pelos produtos de combustíveis fósseis. Além disso, os novos combustíveis líquidos idealmente devem alimentar os equipamentos atuais. Se os consumidores precisarem comprar novos equipamentos para utilizar os novos combustíveis, isso reduzirá ainda mais a acessibilidade econômica de uma mudança planejada para um novo combustível.

Como alternativa, os proprietários de painéis solares podem ser incentivados a usar a superprodução de verão. Eles podem definir as temperaturas de seus aparelhos de ar condicionado para uma configuração mais baixa ou aquecer uma piscina. É improvável que o excedente possa ser vendido com lucro a empresas de serviços públicos nas proximidades, porque elas provavelmente encontrarão o mesmo problema no verão, se estiverem usando um mix de geração semelhante.

[6] Por mais atraente que uma economia totalmente elétrica pareça, a transição para essa economia pode levar 150 anos, com base na velocidade da transição desde 1985.

Claramente, a economia usa muitos produtos de energia que não são eletricidade. Estamos familiarizados com derivados de petróleo queimados em muitos veículos, por exemplo. O óleo também é usado de várias maneiras que não requerem queima (por exemplo, óleos lubrificantes e asfalto). Gás natural e propano são usados para aquecer casas e cozinhar alimentos, entre outros usos. Às vezes, o carvão é queimado na fabricação de ferro-gusa e cimento como na China.

Figura 7. Eletricidade como uma parcela do uso total de energia para áreas selecionadas, com base na Revisão Estatística da BP de 2019 da World Energy.

A participação da eletricidade no consumo total de energia tem aumentado gradualmente (Figura 7). * Podemos fazer uma estimativa aproximada da rapidez com que a mudança ocorre desde 1985. Para o mundo todo, o consumo de eletricidade representava 43,4% do consumo de energia em 2018, passando de 31,2% em 1985. Em média, o aumento foi de 0,37%, no período de 33 anos apresentado. Se assumirmos que esse mesmo padrão de crescimento linear se mantém no futuro, levará 153 anos (até 2171) até que a economia mundial possa operar usando apenas eletricidade. Esta não é uma mudança rápida!

[7] Embora pareça atraente, afastar-se dos combustíveis fósseis é difícil, pois praticamente tudo na economia de hoje é fabricado e transportado para seu destino final usando combustíveis fósseis. Se ocorrer uma falha que diminua muito o consumo total de energia, o mundo poderá ficar sem um sistema financeiro operacional e com pouca comida.

Mais de 80% do consumo de energia atual é proveniente de combustíveis fósseis. De fato, os outros tipos de energia mostrados na Figura 8 não seriam possíveis sem o uso de combustíveis fósseis.

Figura 8. Consumo mundial de energia por combustível, com base nos dados de 2019 BP Statistical Review of World Energy.

Com mais de 80% do consumo de energia proveniente de combustíveis fósseis, praticamente tudo o que temos em nossa economia hoje está disponível graças aos combustíveis fósseis. Não teríamos casas, escolas ou mercearias de hoje sem combustíveis fósseis. Mesmo painéis solares, turbinas eólicas, baterias e barragens hidrelétricas modernas não seriam possíveis sem combustíveis fósseis. De fato, no futuro próximo, não podemos fabricar nenhum desses dispositivos apenas com eletricidade.

Na Figura 8, o pequeno nível no consumo mundial de energia corresponde à Grande Recessão de 2008-2009. A conexão entre baixo consumo de energia e maus resultados econômicos remonta a muitos períodos anteriores. O crescimento do consumo de energia foi incomumente baixo na época da Grande Depressão da década de 1930 e na época da Guerra Civil dos EUA. A vulnerabilidade do sistema financeiro e a possibilidade de grandes guerras são duas razões pelas quais uma pessoa deve se preocupar com a possibilidade de uma troca de energia que não forneça ao sistema econômico energia suficiente para operar. As leis da física exigem dissipação de energia para essencialmente todas as atividades que fazem parte do PIB. Sem energia adequada, uma economia tende a entrar em colapso. Os economistas geralmente não estão cientes desse ponto importante.

A agricultura depende de combustíveis fósseis, principalmente petróleo. Os petroquímicos são usados diretamente na fabricação de herbicidas, pesticidas, medicamentos para animais e fertilizantes nitrogenados. São necessárias enormes quantidades de energia para produzir metais de todos os tipos, como o aço usado em equipamentos agrícolas e em bombas de irrigação. Transporte de veículos refrigerados para o mercado, usando principalmente combustível à base de petróleo. Se a transição não for tão favorável quanto se espera, o suprimento de alimentos pode se mostrar irremediavelmente inadequado.

[8] A escala da transição para hidrelétrica, eólica e solar seria inimaginavelmente grande.

Hoje, as energias eólica, hidrelétrica e solar representam cerca de 10% da produção mundial de energia. A hidrelétrica representa cerca de 7% do consumo de energia, a energia eólica cerca de 2% e a solar cerca de 1%. Isso pode ser visto na Figura 8 acima. Uma maneira diferente de ver esse mesmo relacionamento é mostrada na Figura 9 abaixo.

Figura 9. Produção mundial de hidrelétrica, eólica e solar como parcela do fornecimento mundial de energia, com base na Revisão Estatística da BP de 2019 da World Energy.

A Figura 9 mostra que a energia hidrelétrica está muito bem maximizada, como uma porcentagem do suprimento de energia. Este é especialmente o caso nas economias avançadas. Isso significa que quaisquer aumentos feitos no futuro provavelmente terão que vir da energia eólica e solar. Se as usinas hidrelétrica, eólica e solar estiverem juntas para produzir 100% do suprimento de energia do mundo, a eólica e a solar, que hoje representam 3% do suprimento de energia, precisarão aumentar até 93% do suprimento de energia. Isso equivale a um aumento de 30 vezes na energia eólica e solar entre 2018 e 2030, com base em uma versão do cronograma planejado do “New Green Deal”. Seria preciso construir fazendas eólicas e energia solar absolutamente em todos os lugares, muito rapidamente, para conseguir isso.

[9] Mudar para veículos elétricos (VEs) para ao transporte de passageiros provavelmente não será tão útil quanto muitas pessoas esperam.

Uma questão é que é possível determinar o uso de veículos elétricos, mas se os automóveis custam mais do que os cidadãos podem pagar, muitos cidadãos simplesmente param de comprar carros. Pelo menos parte da redução mundial nas vendas de automóveis parece estar relacionada a mudanças nas regras que visam reduzir as emissões de automóveis. A desaceleração nas vendas de automóveis faz parte do que está levando o mundo à recessão.

Outra questão é que os automóveis particulares de passageiros representam uma parcela menor do consumo de petróleo do que muitas pessoas acreditam. Os dados da BP indicam que 26% do consumo mundial de petróleo é gasolina. Atualmente, a gasolina abastece a grande maioria dos automóveis particulares de passageiros do mundo. Enquanto uma economia de petróleo de 26% seria boa, ainda haveria um longo caminho a percorrer.

Um estudo sobre as vendas de veículos elétricos na Noruega sugere que, com grandes subsídios, esses carros são vendidos desproporcionalmente para famílias de alta renda como um segundo veículo. Os novos segundos veículos costumam ser usados no deslocamento para o trabalho, quando antes da propriedade do veículo elétrico, o proprietário usava o transporte público. Quando esse padrão é seguido, a economia no uso de petróleo resultante da adoção de VEs torna-se muito pequena, porque a construção e o transporte de VEs também exigem o uso de petróleo.

Figura 10. Fonte: Holtsmark e Skonhoft A política norueguesa de suporte e subsídios para carros elétricos. Deve ser adotada por outros países?

Se um dos objetivos do Novo Acordo Verde é nivelar as diferenças entre ricos e pobres, exigir VEs parece ser um passo na direção errada. Seria mais sensato exigir a caminhada ou o uso de bicicletas, em vez de EVs.

[10] Eólica, solar e hidrelétrica têm problemas de poluição.

No que diz respeito aos painéis solares, uma grande preocupação é que, se os painéis forem quebrados (por exemplo, por uma tempestade ou perto do fim de suas vidas), a água usada poderá liberar substâncias tóxicas no suprimento de água. Outra questão é que a reciclagem precisa ser subsidiada, para ser econômica. O preço dos painéis solares precisaria ser sobrecarregado, se houver a coleta de fundos adequados para cobrir os custos de reciclagem. Isso não está sendo feito nos EUA.

As turbinas eólicas são melhores em termos de não serem feitas de substâncias tóxicas, mas perturbam as aves, morcegos e a vida marinha nas proximidades. Os seres humanos também reclamam de suas vibrações, se os dispositivos estiverem próximos de casas. As pás de fibra de vidro das turbinas eólicas não são recicláveis e muitas delas são grandes demais para caber em máquinas de britagem padrão. Eles precisam ser cortados em pedaços, para caber em aterros sanitários.

A adição de grandes quantidades de bateria de três dias para turbinas eólicas e painéis solares criará um novo conjunto de problemas de reciclagem. A extensão dos problemas de reciclagem dependerá dos materiais de bateria utilizados.

Obviamente, se tentarmos aumentar a energia eólica e solar por um fator enorme, os problemas de poluição aumentarão proporcionalmente. A chance de que as matérias-primas se mostrem escassas também aumentará.

Também haverá um problema crescente ao encontrar locais adequados para instalar todos os dispositivos e baterias. Existem limites para o espaçamento entre as turbinas eólicas antes que a produção de uma turbina eólica interfira na produção de outras turbinas próximas. Esse problema não é muito diferente do problema da queda na produção de petróleo causada por poços no “shale” muito pouco espaçados.

Posfácio

Eu poderia explicar melhor, mas isso seria muito longo. Por exemplo, usando um sistema renovável com sobre capacidade, não há energia líquida suficiente para fornecer os altos salários que quase todo mundo gostaria de ter.

Além disso, é provável que os novos sistemas de energia renovável sejam mais locais do que muitos esperavam. Por exemplo, acho que é altamente improvável que o povo do norte da África permita que os empreiteiros construam um sistema solar no local para o benefício dos europeus.

Nota

Existem duas maneiras diferentes de comparar o valor da eletricidade com o da energia total. A Figura 7 usa a abordagem mais generosa. Nele, o valor da eletricidade é baseado na quantidade de combustíveis fósseis que precisariam ser queimados para produzir as quantidades de eletricidade mostradas. No caso de tipos de eletricidade que não envolvem queima de combustíveis fósseis, esses valores são estimados. A abordagem menos generosa compara a capacidade calorifica da eletricidade produzida com a das fontes de energia primária. Usando uma abordagem menos generosa, a eletricidade corresponde a apenas 20% do suprimento de energia primária. A transição para uma economia totalmente elétrica ficaria muito mais longe usando a abordagem da capacidade calorifica.

Original: https://ourfiniteworld.com/2019/10/02/understanding-why-the-green-new-deal-wont-really-work/

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