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Fau e a Eficiência Energética
Usando a metodologia FAU – Fonte ao Uso, é possível fazer uma apresentação gráfica
sintética do sistema energético do país. Com base nos dados do BEN-2006 e naqueles
levantados pelo INEE, foi feita uma agregação de todos os fluxos da economia em oito
grandes processos representados no diagrama de Sankey, conforme a figura 1, no final
deste trabalho.
Quatro processos referem-se aos “setores de energia”, ou seja, setores da economia que
transformam as formas primárias de energia em secundária:




1)setor de combustíveis fósseis, no qual o petróleo e gás natural são
processados e levados aos consumidores;
2) setor elétrico, que transforma diversas modalidades de energia em energia
elétrica e a distribui aos consumidores;
3) setor sucro-alcooleiro, no qual a cana é utilizada para produzir álcool e
energia elétrica, além de não-energéticos; e
4) setor da madeira energética (“lenha”), usada diretamente ou
preliminarmente transformada em carvão vegetal e outros produtos.
Quatro outros são referentes aos principais blocos consumidores de energia: 1)
transportes; 2) residencial e rural; 3) comercial, serviços e governo; e 4) indústria.
A síntese do FAU facilita a visualização dos principais fluxos de um sistema energético
complexo como é o brasileiro, subjacentes às tabelas-resumo do BEN. A tarefa é
facilitada com o uso do gráfico Sankey1 em que os fluxos de energia são representados
por setas cujas larguras lhes são proporcionais.
Na figura 1 as perdas foram representadas por setas cinzentas, que convergem para uma
grande “lata de lixo” energética. O gráfico ressalta o volume de energia desperdiçada e
sua proporção em relação à energia primária utilizada. Para cada unidade de energia útil
demandada pela sociedade, cerca de duas unidades são transformadas em calor, sem
qualquer proveito para a economia e a sociedade.
As perdas ocorrem tanto nas UTs do lado da oferta quanto nas de consumo. Chama a
atenção, a importância das perdas nos transportes. Isto decorre de uma série de fatores
analisados em item específico, a seguir, em que se destaca o fato de que os veículos
acionados por motores de combustão interna apresentam eficiências da ordem de 15%
(para motores a gasolina ou etanol, ciclo Otto) a 20% (para motores a ciclo Diesel). De
um modo geral, os níveis de perdas no Brasil não diferem substancialmente daqueles
observados em outros países e que também podem ser reduzidos, como comentado
adiante.
No lado esquerdo do gráfico, nos setores de energia melhor estruturados – petróleo, gás
e elétrico – nos quais ocorrem algumas das principais transformações, as perdas são
relativamente pequenas, exceto quando há transformações termodinâmicas. Chamam a
atenção, entretanto, os elevados níveis de perdas nas transformações das biomassas –
1
Apresentação devida ao engenheiro irlandês Matthew H. Sankey usada no final do século
XIX. Um entusiasta desta representação afirma que “A Sankey diagram says more than 1000
pie charts” (in http://www.sankey-diagrams.com /who-is-this-sankey-guy)
*1*
cana e madeira, justamente duas fontes renováveis que contribuem, cada uma, com
parcelas da matriz de energia primária da mesma ordem de grandeza da energia
hidráulica.
No caso da cana, como seu uso energético foi instituído pelo PROALCOOL em
decorrência dos choques de petróleo da década de 70, o foco foi dirigido para a
produção de etanol, a partir da sacarose, a qual contém apenas um terço da energia total
da planta. A maior parte desta energia está na biomassa (bagaço, pontas e palhas) que,
até o início da presente década, foi queimada ou usada com baixa eficiência, para
atender apenas as necessidades de vapor e energia elétrica das usinas, muito aquém do
seu potencial de cogeração de eletricidade e vapor. As barreiras à produção e exportação
de energia elétrica para a rede e o desinteresse das usinas para investirem na nova
atividade estiveram na origem dos elevados desperdícios registrados embora em 2006 já
se tenha verificado uma modificação dessa situação, com vendas de aproximadamente 2
TWh, de um total de 8 TWh gerados por este setor.
Cerca de um terço da lenha empregada para fins energéticos tem uso doméstico e rural,
normalmente de caráter não comercial, com baixa eficiência, embora de forma
razoavelmente sustentada. A importância da madeira (lenha) energética no Brasil se
prende ao fato de que dois terços desta fonte é usada na indústria, queimada diretamente
(alimentos, cerâmicas e gesseiras) ou para produzir carvão vegetal, destinado à obtenção
de 35% do ferro-gusa produzido no país, único no mundo a fazer esta utilização do
carvão vegetal em larga escala. Com exceção da indústria de papel e celulose e de
algumas siderúrgicas que produzem a lenha e o carvão vegetal que utilizam, os demais
usos e transformações energéticas da madeira geralmente apresentam eficiências muito
inferiores às tecnicamente possíveis. São, inclusive por este motivo, causa de sérios
problemas ambientais pois metade da madeira empregada para fins energéticos tem
origem nativa.
Como historicamente o planejamento energético enfatiza a garantia da oferta, acaba-se
aceitando os enormes desperdícios como fatalidades. São perdidas oportunidades para
atender as demandas aumentando a eficiência energética dos processos e/ou a partir de
rearranjos do mercado como a destinação preferencial do GN para uso em co-geração.
Com efeito, a visão Uso  Fonte no planejamento enseja a percepção clara das
possibilidades de atendimento dos requisitos de energia da sociedade e das alterações
das estruturas de transformação necessárias para este fim.
Observa-se que há diferenças significativas entre os níveis médios das eficiências de
extração, transporte e distribuição, de um lado, e daquelas de transformação e de uso
final, de outro. As primeiras são superiores a 90% (exceto as extrações da lenha nativa e
da cana, onde há considerável desperdício) enquanto as transformações do lado do
suprimento e aquelas de uso final apresentam valores mais dispersos. A média
ponderada (pelos valores do Balanço Energético Nacional de 2006) das eficiências das
transformações do lado da oferta é, aproximadamente, 77%, fortemente influenciada
pela eficiência das refinarias, bem mais elevada do que as das usinas termelétricas. Por
outro lado, estima-se que a eficiência média dos usos finais, na obtenção das energias
úteis, seja da ordem de 50%.
Conforme a análise desse Balanço, a eficiência global, desde as fontes primárias até a
obtenção da energia útil, foi de 32%, aproximadamente. Esta estimativa inclui os usos
*2*
não energéticos. Note-se que nessa análise alguns valores do BEN/2006 foram
modificados, de modo a incluir consumos e perdas na extração de biomassas (cana e
lenha), na transformação da energia hidráulica em elétrica e no carvoejamento da lenha
nativa. Essa estimativa não inclui nos usos finais os consumos necessários à realização
dos processos considerados no BEN como Consumos do Setor Energético, por não
contribuírem diretamente para o atendimento do mercado.
Dado que cerca de dois terços da energia colocada à disposição da economia do país
deixa de ser aproveitada, constata-se a importância e a oportunidade de se buscar não
apenas aumentos de eficiência pontuais, de UTs, mas, sobretudo as rotas de obtenção
das energias úteis que constituam cadeias energéticas de maior eficiência agregada.
Enquanto ganhos pontuais dependem da evolução tecnológica e da exigência de padrões
de desempenho mínimo dos equipamentos consumidores de energia colocados no
mercado, dentre outras medidas, a escolha das fontes primárias e das rotas tecnológicas
para a obtenção da energia útil que proporcionem maiores eficiências FAU depende de
análises baseadas em estudos análogos ao aqui relatado. Depende, outrossim, da
aplicação de políticas e da implementação de planos energéticos, bem como da
orientação aos consumidores, calcadas nos resultados de tais estudos. Trata-se portanto
de procedimentos pouco exigentes em termos de capital mas que demandam
conhecimento amplo dos processos econômica e ambientalmente aplicáveis e das
possibilidades de sua combinação. Finalmente, esta é uma abordagem das opções
energéticas que pode proporcionar ganhos significativos para a economia do país e para
o meio ambiente.
Esta abordagem permite selecionar alguns temas que se destacam pelas possibilidades
de aumento da eficiência global. Os itens abaixo relacionados encontram-se indicados
pelos números correspondentes, nos respectivos fluxos representados na figura 1.
1. Uso de veículos elétricos, mais eficientes e limpos que os convencionais 2. Há
várias soluções para equacionar a disponibilidade de energia elétrica a bordo,
sobretudo mediante baterias (carregadas a partir da rede) e grupos geradores
(híbridos). Veículos de acionamento elétrico têm condição de se tornar um
novo padrão da indústria e sua introdução no mercado brasileiro deve se
acelerar com um trabalho de divulgação, retirada de imperfeições e de
pesquisa tecnológica.
A eletrificação veicular trará, em futuro não muito remoto, mudanças
importantes nos sistema elétrico e na relação consumidor/concessionária: na
maioria dos casos, veículos ficam estacionados mais de 90% do tempo e o
carregamento das baterias dos VE constituirá cargas interruptíveis. Por outro
lado, existe a possibilidade de haver milhões desses veículos, com potências
de 15 kW a 30 kW, que podem se tornar reservas descentralizadas de ponta,
na prática unidades de geração distribuída.
A análise tem levado também à postura crítica com relação a práticas tais
como o uso do GNV por entender que o GN tem uma destinação cinco a seis
vezes mais eficiente se usado em co-geração.
2. Nas indústrias, comércio, serviços e governo, a geração distribuída é da
maior importância para incentivar a cogeração. Para este objetivo, a
2
nos transportes onde as combinações de torque e rotações variam muito
*3*
legislação que regulamenta a figura do produtor independente de energia –
PIE e a da geração distribuída é da maior importância podendo se aprimorar
sua regulamentação. O apoio à atuação das ESCOs deve contribuir para o
aumento da eficiência de diversos usuários, particularmente daqueles de
grande porte.
3. A eficiência energética do setor residencial deve ser alavancada pela Lei
10.295/2001 que estabelece limites mínimos de eficiência para os
equipamentos e instalações prediais. Sancionada em 2001, como uma das
respostas à crise elétrica, tem aplicação geral (inclui veículos, prédios e
equipamentos elétricos e a gás, por exemplo) e sua regulamentação precisa
ser ampliada, com presteza.
4. No que concerne à cana é preciso criar meios para que os resíduos
combustíveis sejam utilizados3, particularmente para a geração de energia
elétrica, além do vapor. Note-se que a maioria das usinas sucro-alcooleiras
tem sazonalidade complementar à das hidrelétricas e proximidade do
mercado elétrico. Entende-se ser esta uma notável e particularmente viável
oportunidade para aumentar a eficiência energética do país. Só muito
recentemente caíram as principais barreiras e uma linha de crédito do
BNDES que incentiva o investimento em instalações mais eficientes
modificou a atitude de algumas usinas. Saltos tecnológicos de eficiência
recomendam um investimento em pesquisa em temas como a gaseificação da
biomassa, inexplicavelmente abandonados nos anos 80.
5. O uso energético da madeira e do carvão vegetal não tem recebido atenção
proporcional a sua relevante participação na matriz energética, apesar de
substituir a importação de energia fóssil e propiciar exportações. Trata-se da
única forma de energia comercializada sem qualquer norma, o que estimulou
um mercado caótico onde, ao lado da elevada ineficiência, o custo ambiental
é muito alto. É necessário que sejam feitos investimento em pesquisa e
tecnologia e que sejam criadas normas para a comercialização desses
combustíveis (madeira, carvão vegetal, alcatrões e bio-óleos) o que dará
início a uma cadeia virtuosa de aumento da eficiência de produtores e
consumidores.
3
Da totalidade da energia da cana, apenas cerca de um sexto, que corresponde à metade das palhas e
pontas, não pode ser aproveitada para fins energéticos, pois precisa ficar no terreno, para sua
preservação.
*4*
SETOR DE ENERGIA
SETOR CONSUMO
Total de fontes: 261 Mtep Largura das setas proporcional ao uso da energia
1
2
3
4
5
Fig. 1 – fluxo Sankey – Resumo do Sistema Brasileiro 2006 (anexo A)
*5*
2
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