Top 5 Fontes de Energia Renováveis Comerciais

A Energia Renovável é Boa para o Negócio

2020 tem sido sem dúvida um ano de estreias. Mas você sabia que também marcou um ano de sucessos sem precedentes na indústria de energia limpa?
Pela primeira vez, a geração de energia renovável não apenas ultrapassou a produção de energia a carvão, mas também se colocou firmemente como a opção de energia mais barata, em escala e comprovada disponível.
Fundos de investimento corporativos e ambientais, sociais e de governança (ESG) estimularam muito desse crescimento. Provando que a energia renovável é boa para os negócios, os contratos de compra de energia corporativa (PPAs) surgiram enquanto compromissos corporativos públicos, como o RE100, de mudar para energias 100% renováveis também ultrapassaram o mercado.
O que torna uma fonte de energia renovável e por que são tão populares?

O que é energia renovável?

>
Existem dois fatores-chave que tornam a energia renovável. Primeiro, ela é gerada a partir de recursos naturais que se reabastecem prontamente. Segundo, a energia renovável também cria poucas ou nenhumas emissões de gases de efeito estufa (GEE).
Muitas pessoas pensam na energia renovável como algo novo. Na realidade, a energia disponível através dos recursos naturais é algo em que a humanidade tem confiado desde que aprendeu a cozinhar em uma fogueira a lenha, navegar para novos lugares através da força do vento, ou alimentar as primeiras fábricas com rodas d’água.
Energia Renovável é a Opção de Energia Mais BarataConversa de dinheiro. E a palavra é para fora que alavancando uma variedade de fontes, a energia renovável é frequentemente a opção de energia mais barata – mesmo sem subsídios governamentais.
A Agência Internacional de Energia Renovável (IRENA) publicou um relatório em maio de 2020 mostrando que o custo da energia solar fotovoltaica em escala de uso – a tecnologia de painel solar mais amplamente implantada, versátil e econômica no mercado atualmente – ou a energia solar fotovoltaica diminuiu 82% desde 2010. Durante o mesmo período de tempo, os custos da energia eólica onshore e offshore diminuíram 39% e 29%, respectivamente.
Portanto, a descarbonização do setor de energia não é apenas viável, é acessível – o que explica porque a energia renovável está substituindo os combustíveis fósseis. De acordo com a Administração de Energia dos EUA, as energias renováveis representaram mais de 17% do mix energético dos EUA em 2019 – quase o dobro da quota de 9% em 2000. As projeções dos conservadores são de que poderemos exceder 30% nos próximos 10 anos, até 2030.

As 5 principais fontes de energia renováveis comerciais, classificadas por participação de mercado e crescimento, são:

1. Eólica
2. Hidroeléctrica
3. Solar
4. Geotérmica
5. Emergente &Impulsionadores de Emissões

#1: Energia Eólica

“Até agora, o vento é uma força indomável e indomável; e muito possivelmente uma das maiores descobertas daqui em diante será a sua domação e aproveitamento.”
– Abraham Lincoln
Em seu Relatório de 2019 Wind Powers America, a American Wind Energy Association identifica o vento como a principal fonte de energia renovável e sem emissões dos Estados Unidos.
A energia eólica fornece 7% de toda a eletricidade dos EUA com quase 60.000 turbinas eólicas de larga escala operando em 41 estados e dois territórios – confira o mapa eólico dos EUA para ver onde a eletricidade é gerada perto de você. A energia eólica inclui eletricidade gerada em locais onshore (como 350-MW Frontier II em Oklahoma e 182-MW Maryneal no Texas), enormes torres offshore e pequenas turbinas localizadas em e entre propriedades comerciais. Em 2020, a Administração de Informação de Energia prevê que o vento se tornará a fonte de geração nº 1, compreendendo 44% de toda a nova capacidade de geração elétrica.
Não é surpreendente que a geração eólica seja a nº 1, considerando o uso do vento pela humanidade como energia, remontando aos primeiros veleiros, entre 3000 e 1500 a.C. Operando há mais de 1000 anos, os moinhos de vento de Nashtifan, Irã, estão entre os mais antigos do mundo, e resistiram a ventos de até 74 milhas por hora. Seja usado como energia para transporte ou convertido em energia mecânica para bombear água, moer grãos ou alimentar motores a vapor, a energia eólica é limpa, abundante e disponível em todo o mundo.
O que vem a seguir para o vento? Através de grandes avanços no desempenho em terra e da criação de enormes torres eólicas offshore, a maior turbina tem atualmente mais de 722 pés de altura e gera individualmente 9,5 MW de eletricidade. As futuras turbinas podem ser ainda mais altas, aerotransportadas, e incluem pipas de grau militar para microgeradores que trabalham em ambientes de baixo vento e até mesmo turbinas sem pá.

#2: Energia Hidroeléctrica

“A água é para mim, confesso, um fenómeno que desperta continuamente novas sensações de maravilha tão frequentemente quanto eu a vejo”.
– Michael Faraday, 1853 Inventor do primeiro gerador eléctrico.
Número 2 (anteriormente número 1 até que o vento o ultrapassou em 2020) é aquele doador de vida: a água e sua alternativa de geração de energia, a energia hidrelétrica. Segundo a Associação Nacional de Hidrelétricas, a energia produzida pela movimentação das águas – rios, riachos e marés – representava 7% da geração total de eletricidade.

A energia hidrelétrica é uma das fontes de energia mais antigas do planeta. Agricultores da Grécia antiga usavam água em movimento para girar turbinas e completar tarefas como moer grãos. Durante a revolução industrial norte-americana, a energia hidrelétrica forneceu a energia mecânica necessária para produzir têxteis e outros equipamentos. E em 1882, a primeira usina hidrelétrica dos EUA foi construída em Appleton, Wis., alimentando iluminação para uma fábrica de papel e várias casas. Uma das maiores holdings de energia comercial do país, a Duke Energy (empresa matriz da Duke Energy Renewables), iniciou suas operações como uma empresa hidroelétrica em 1900. A empresa continua a possuir e operar 31 hidrelétricas e duas instalações de armazenamento de energia hidrelétrica bombeada.
Hoje, 2.500 represas em 41 estados e dois territórios fornecem 78 gigawatts (GW) de energia hidrelétrica convencional e 22 GW de energia hidrelétrica de armazenamento bombeada. Em comparação, existem mais de 80.000 barragens em todo o país que não produzem eletricidade. Embora nem todas essas represas sejam adequadas para a produção de energia, um estudo do Departamento de Energia dos EUA sugere que adicionar capacidade de geração de energia a apenas 100 dessas represas poderia potencialmente somar até 8 GW de nova capacidade renovável – energia suficiente para energizar cerca de 3,2 milhões de casas e aumentar o tamanho da frota de energia hidrelétrica convencional existente em 10%.
Como qualquer fonte de geração de energia criada por humanos, a energia hidrelétrica tem lados bons e ruins. O conhecido impacto negativo nos peixes e ecossistemas naturais está causando a demolição de muitas represas mais antigas. Um avanço é o potencial de combinar a energia hídrica como armazenamento de energia para trabalhar em conjunto com a solar quando o sol não brilha e/ou o vento quando o ar está parado. A geração de energia híbrida renovável é discutida mais no número 5 da nossa lista.

#3: Solar

“Eu colocaria o meu dinheiro no sol e na energia solar. Que fonte de energia! Espero que não tenhamos que esperar até que o petróleo e o carvão se esgotem antes de enfrentarmos isso. Eu gostaria de ter mais anos!”
– Thomas Edison
> O sol é outra fonte natural de energia, emitindo energia suficiente a cada segundo para satisfazer a demanda global de energia por mais de duas horas. Portanto, não é surpreendente que a geração de energia solar, como a solar fotovoltaica, seja uma das fontes de energia renovável comercial de mais rápido crescimento.

Geração solar funciona em qualquer lugar onde o sol brilha, com oito estados americanos já gerando mais de 5% de sua eletricidade a partir da solar. A Califórnia lidera em cerca de 19% e na Carolina do Norte, onde a Duke Energy Renewables está sediada, 6% da energia é obtida através da energia solar. Espera-se que o mercado solar dos EUA atinja 3 milhões de instalações em 2021 e 4 milhões de instalações em 2023.
Tapping the sun for power tem uma história antiga, que remonta até 7 a.C. quando os humanos o usaram pela primeira vez para acender incêndios. As primeiras células solares e fotovoltaicas de silício capazes de converter o suficiente da energia do sol em energia para o funcionamento diário de equipamentos elétricos foram desenvolvidas em 1954 por Daryl Chapin, Calvin Fuller e Gerald Pearson nos Laboratórios Bell. A mais longa planta solar em operação no mundo, Solar Energy Generating Systems (SEGS), começou a gerar energia solar em escala comercial na década de 1980 a partir do deserto de Mojave.
Hoje, a geração solar varia de carregadores solares ultra-leves e portáteis adequados para mochilas a operações solares em larga escala como o maior telhado solar da Amazônia no Colorado, e de energia solar em universidades e escolas a projetos em escala de uso como o projeto Holstein Solar de 200-MW no Texas. Os pesquisadores estimam que com todos os avanços nas tecnologias solares, poderíamos alcançar 700% de melhoria na produção de energia até 2050 (ou antes).

#4 Geotérmico

“Na velha economia, a energia era produzida pela queima de algo … A nova economia energética aproveita a energia do vento, a energia proveniente do sol e o calor da própria terra”
– Lester R. Brown
A energia geotérmica (o calor da Terra) é o número 4 na nossa lista das principais fontes de energia renováveis comerciais. A água quente existe naturalmente a temperaturas e profundidades variáveis abaixo da superfície da Terra. Poços muito profundos, de uma milha ou mais, podem ser perfurados nestes reservatórios subterrâneos para serem explorados e trazer o vapor à superfície para utilização numa variedade de aplicações, incluindo a produção de electricidade, aquecimento e arrefecimento, e outras utilizações directas. Nos Estados Unidos, a maioria dos reservatórios geotérmicos está localizada nos estados ocidentais. O maior grupo de centrais geotérmicas do mundo está localizado em The Geysers, um campo geotérmico no norte da Califórnia que também utiliza águas residuais recuperadas como fonte de água adicional.

A primeira central geotérmica localizada na Toscana, Itália, começou a funcionar em 1904. Ela gerou apenas 10 quilowatts de eletricidade, o suficiente para alimentar cinco lâmpadas. Uma grande vantagem da energia geotérmica é que não necessita de combustível, tornando-a imune a flutuações no custo do combustível. No entanto, os custos de capital – principalmente o custo da perfuração – tendem a ser elevados. Existe também um elevado risco financeiro associado à localização de recursos geotérmicos viáveis.
O futuro da geotermia pode estar nos seus subprodutos – especificamente, o valioso lítio mineral. O lítio é um componente crítico das tecnologias de baterias de larga escala utilizadas em sistemas de armazenamento de energia em baterias e veículos eléctricos. Para criar novas fontes para o mineral procurado, o estado da Califórnia está financiando um projeto de extração de lítio para criar um subproduto lucrativo e livre de emissões a partir da geração de energia geotérmica existente.

#5 Energias renováveis emergentes & Redutores de emissões

“Se você quer encontrar os segredos do universo, pense em termos de energia, frequência e vibração”
– Nikola Tesla
Número 5 da nossa lista inclui tecnologias emergentes de energias renováveis, bem como inovações que, por si só, não geram estritamente energia. Ao invés disso, elas aumentam outros recursos de energia renovável. Os “impulsionadores”, como os chamaremos, têm tudo a ver com a superação da intermitência de energias renováveis como o vento e a energia solar e custos mais baixos, bem como emissões.

Pulsionadores de energia renovável incluem:

• Armazenamento de energia – Ao capturar a energia produzida em um momento e armazená-la para uso em outro, o armazenamento de energia é visto como um meio crítico para assegurar que novas fontes de energia não sejam desperdiçadas (por exemplo redução do vento e solar quando há muita energia na rede) e estão disponíveis quando as fontes não estão a produzir (por exemplo, à noite quando os painéis solares não estão a capturar energia do sol). Os sistemas de armazenamento de energia em bateria (BESS) são, de longe, os de mais rápido crescimento e mais amplamente implantados, adicionando resiliência energética e significativa economia de custos quando emparelhados com projetos solares e eólicos. Exemplo: o Projeto de Armazenamento de Bateria de 36-MW Notrees, o maior projeto americano de armazenamento de bateria em um parque eólico. Outros sistemas de armazenamento de energia são a energia hidrelétrica de armazenamento por bombagem (PSH) e o armazenamento de energia por gravidade, que é um sistema mecânico de rápida fusão que você verá muito mais no futuro.
• Fuel Cells and Green Hydrogen – As células de combustível funcionam como baterias, mas não se esgotam nem precisam ser recarregadas. Elas produzem eletricidade e calor enquanto o combustível for fornecido. Hoje em dia, esse combustível é tipicamente hidrogénio feito pelo processo de electrólise da água utilizando combustíveis fósseis. Para não haver emissões, uma variante de combustível chamada “hidrogênio verde” é criada pelo mesmo processo de eletrólise, mas é alimentada por energia eólica e/ou solar sem emissões. As células de combustível são utilizadas para fornecer energia no local, em carga de base.
• Eficiência energética – À medida que os edifícios, veículos e dispositivos se tornam mais eficientes, menos energia é utilizada ou necessária para ser produzida. Quanto menos energia for utilizada, menos geração é necessária. Assegurar altos níveis de eficiência energética irá diminuir a necessidade de cada fonte de geração de energia.
• Electrificação – Esta é a conversão de uma máquina ou sistema em energia eléctrica. Do aquecimento e arrefecimento de edifícios a carros, autocarros, camiões, navios e aviões, a electrificação transfere as necessidades energéticas para fontes de energia mais limpas e ajuda a atingir emissões líquidas zero. Muitos apontam para o futuro da energia como a descarbonização e eletrificação dos veículos. Isso significa tudo, desde e-bikes a enormes caminhões de 45 toneladas e caminhões de mineração que são tão grandes quanto um prédio de escritórios de três andares.

Emergindo tecnologias de energia renovável para observar:

• Energia das Marés – Uma fonte renovável de energia extraída do fluxo e refluxo dos oceanos. Na sua forma mais simples, as turbinas sob a superfície do oceano giram à medida que as marés sobem e descem para produzir electricidade que é depois alimentada de volta à linha de costa através de cabos submarinos. A energia das marés também é produzida através de grandes estruturas construídas ao longo de um rio, geralmente perto da sua foz, onde se encontra com o oceano, chamadas barragens. Como ainda não descobrimos como limitar os impactos negativos nos ecossistemas sensíveis dos oceanos e praias, e os custos continuam altos, os EUA não têm nenhuma usina geradora de energia de maré em escala de uso. Mas o sucesso na Ásia e o interesse em combinar com plantas de dessalinização para criar água doce potável a partir da água do mar pode mudar isso num futuro não tão distante.
• Biogás – O biogás é produzido pela degradação bacteriana anaeróbica de resíduos animais e vegetais. Isto difere do biogás/biocombustíveis, que alguns chamam de renováveis porque combustíveis como a madeira ou a cana de açúcar regeneram, mas foram omitidos desta lista por serem considerados fontes de combustível de “alta emissão”. As bactérias não são comedores picuinhas. Estes microorganismos devoram resíduos agrícolas, estrume, resíduos municipais, esgotos, resíduos verdes, ou resíduos alimentares. O biogás resultante é metano, também chamado gás natural, que depois é queimado ou queimado para gerar eletricidade. Um exemplo é a Duke Energy trabalhando com laticínios em seus territórios de serviço para canalizar metano do esterco através de seus gasodutos de gás natural para instalações de geração. Grampos americanos como Connecticut também estão colocando tempo e investimento significativos para combinar energia solar, eólica e biogás em lixões e outros locais “brownfield” para fornecer uma fonte consistente de geração de energia.
• Energia Radiante – Como a energia transmitida no movimento das ondas, especialmente no movimento das ondas eletromagnéticas (por exemplo, ímãs mais movimento), esta forma de energia natural pode ser coletada diretamente do ambiente ou extraída da eletricidade comum pelo método chamado fracionamento. Um dos primeiros telefones sem fio a ser baseado em energia radiante foi inventado por Nikola Tesla em 1916. Hoje, 99% do custo da eletricidade normal pode ser economizado com o uso de energia radiante. Há uma série de pilotos de dispositivos que funcionam com energia radiante. Não é necessária uma central eléctrica. A energia renovável final é a que acontece no próprio dispositivo. Fique atento!
• Future Renewables – Em laboratórios de todo o mundo, há muitas inovações sendo exploradas. Algumas, como o combustível do ar e melhorias exponenciais nas capacidades das células solares, parecem extremamente promissoras. Resta saber quais as futuras fontes de energia renovável que alcançarão a escala, segurança e confiabilidade necessárias para alimentar um mundo de necessidades de eletricidade.

Qual a melhor fonte de energia renovável para você?

Em tempos de incerteza, a demanda por energia limpa continua a crescer. A grande notícia é que na última década, a inovação em energia renovável saiu da categoria de “energia alternativa” e entrou no mainstream por ser muito acessível, cada vez mais confiável e geralmente disponível para um amplo público. Será divertido comparar listas em 2030 com as principais fontes de energia renovável em 2020. Esperamos então fazer uma atualização para você!

Sobre a Duke Energy Renewables

Aprender as bases da energia renovável, incluindo os principais tipos de energia renovável é o primeiro passo no desenvolvimento de soluções de energia sustentável para o seu negócio. Obter essa informação de uma fonte confiável com um histórico na prestação de serviços e soluções de energia renovável é igualmente importante.
Somos da Duke Energy Renewables e trabalhamos com profissionais de sustentabilidade em grandes corporações como The Home Depot, Sprint e the Ball Corporation para integrar soluções sustentáveis em suas operações para produzir economia de energia e atingir metas de redução de carbono. Somos especialistas em orientá-lo em economia de energia, independência energética e estamos aqui para ajudar.