Energia e a Dimensão Econômica

Serviços específicos de energia são fornecidos pelas várias combinações entre fontes de energia e tecnologia. Neste sentido, tecnologia é frequentemente vista como conhecimento e capital. Para uma ampliação dos serviços de energia, os recursos energéticos e a tecnologia dominante, podem ser substituídos por capital e conhecimento. Isto é, substituir tecnologias menos eficientes e poluidoras, por outras mais eficientes e mais limpas, significa a substituição de capital1 e conhecimento por energia. Ou seja, tecnologia é uma variável determinante entre o suprimento e acesso aos serviços de energia, viabilidade de crescimento econômico e compatibilidade ambiental.

1 _{Investimento de capital envolve tipicamente a energia incorporada em materiais, manufatura, construção, bem}

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No entanto, tecnologia é mais do que uma planta de geração de energia, um automóvel ou refrigerador; esta inclui infraestrutura (construções), padrões de assentamento, estradas, sistemas de transporte, plantas industriais e equipamentos. Não obstante, também compreende preferências sociais e culturais, bem como leis e regulamentações que refletem a compatibilidade das opções tecnológicas com tais preferências (ROGNER & POPESCU, 2000).

Neste panorama, a disponibilidade de energia a qualquer tempo, em várias formas, em quantidades suficientes e a preços acessíveis são pontos críticos no debate sobre Energia e Desenvolvimento Sustentável. Isto é, o suprimento energético é foco de atenção devido, tanto a distribuição irregular das reservas de petróleo (no qual a maioria dos países depende), quanto à capacidade de desenvolver tecnologias e explorar recursos renováveis.

Embora os recursos renováveis sejam melhores distribuídos do que os fósseis e nucleares, seu potencial econômico é afetado por restrições no uso do solo, variação da disponibilidade da irradiação solar na superfície terrestre (em função da latitude), localização (vento e hidroeletricidade) e qualidade do solo e água (biomassa). Ainda assim, os fluxos de energia renovável são, na ordem de magnitude, 3 (três) vezes maior do que a demanda global (ROGNER & POPESCU, 2000).

Sob o ponto de vista dos recursos, mesmo diante da ausência de limitações reais no futuro da disponibilidade energética, a existência de fontes renováveis é menos relevante do que como estas podem contribuir no suprimento dos serviços de energia. Por outro lado, à medida que a sociedade reconhece a insustentabilidade dos atuais sistemas energéticos e a necessidade premente de introduzir adequadas políticas públicas, a participação de serviços que utilizam recursos renováveis pode alterar a forma como é realizado o suprimento energético.

De outra forma, políticas públicas podem estimular os avanços e o desenvolvimento tecnológico, estimular o consumo eficiente de recursos, os processos de conversão limpos e uso de fontes renováveis. No campo tecnológico, destaca-se, além do aumento da eficiência de conversão e a conservação da energia, o uso de novos vetores energéticos, particularmente o hidrogênio. Este

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vetor tem sido vislumbrado como o combustível do futuro, no qual credita-se diversos benefícios sociais, econômicos e ambientais (BALLAT, 2008).

O potencial a longo prazo do hidrogênio é o de, entre outros, permitir a redução da dependência de combustíveis fósseis e das emissões de carbono no setor de transporte. No âmbito da energia sustentável, a introdução de sistemas de energia baseados em hidrogênio é uma das numerosas estratégias “ganha-ganha” que pode, simultaneamente, beneficiar o bem estar social, o meio ambiente (em diferentes escalas) e a economia (SORENSEN, 2005).

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2. HIDROGÊNIO

2.1 Panorama Geral

O documento Estado da Arte e Tendências das Tecnologias para Energia, elaborado pelo Centro de Gestão e Estudos Estratégicos – CGEE (2003) relata que o uso do hidrogênio como vetor energético tem sido crescentemente estudado e existe já um razoável consenso sobre suas vantagens em sistemas de energia futuros. Revisões a esse respeito pode ser encontradas nas publicações de Kordesh & Simader (1996), Soresen (2004, 2005), Ballat (2008), Babir (2008) e Bartels (2010).

Atualmente, o uso ideal do hidrogênio para produção de energia elétrica ocorre por meio da Célula a Combustível (CaC). Estas são dispositivos eletroquímicos que podem converter continuamente a energia química desse elemento em eletricidade, sem a necessidade de combustão a quente e com um rendimento global superior aos equipamentos de transformação convencionais.

Em adição a natureza eletroquímica da reação produzindo água (KORDESH & SHIMADER, 1996), a alta eficiência pode propiciar uma significativa redução do uso de combustíveis fósseis e da liberação de gases do efeito estufa, resultando em emissões locais extremamente baixas durante o uso, fator especialmente importante em áreas densamente povoadas (PENHT, 2004).

Desta forma, os diferentes tipos de tecnologia CaC podem viabilizar a utilização energética do hidrogênio, em aplicações móveis e estacionárias, incluindo pequenas residências, plantas de energia e calor de média e larga escala, respectivamente. No setor móvel, as CaC, particularmente as de baixa temperatura de operação (80 a 90 °C), como a Célula a Combustível de Membrana Trocadora de Prótons – PEMFC, podem ser usadas em veículos comerciais e coletivos, trens, aviões, barcos, além de sistemas portáteis de diversos usos (BAUEN et. al., 2003).

Diante deste quadro, os líderes políticos, a comunidade científica, a mídia e as grandes empresas automobilísticas têm abraçado o hidrogênio como a melhor opção para responder rapidamente as ameaças levantadas pelo aquecimento global e a dependência da importação de combustíveis fósseis. O entusiasmo pelo hidrogênio é largamente predizível, não somente, pelas potenciais vantagens em

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relação ao petróleo como combustível veicular, como também pela grande diversidade de fontes de suprimento, na qual a biomassa e energia solar representa um importante papel na promessa de independência energética, por ser encontrar distribuída mundialmente e, amplamente, em países tropicais como o Brasil.

Neste sentido, além das propriedades, aplicações atuais e fabricação industrial do hidrogênio, este capítulo apresenta as rotas de produção energética do hidrogênio, notadamente a partir da biomassa e da energia solar fotovoltaica, bem como de outras tecnologias vigentes e aplicáveis.