Kharen Stecca

Como tornar a transição energética viável sem repetir problemas ambientais ou criar novos gargalos tecnológicos? O Jornal UFG conversou com pesquisadores da Universidade Federal de Goiás para entender como a ciência vem buscando alternativas para os problemas elencados pelo mercado e pela sociedade. As pesquisas da UFG estão na fronteira do conhecimento sobre a transição energética e buscam solucionar os gargalos técnicos e ambientais do setor.

A questão energética é tão importante hoje no contexto brasileiro que permitiu a criação, em 2023, do Centro de Excelência em Hidrogênio e Tecnologias Energéticas Sustentáveis (CEHTES) da UFG. A unidade reúne uma série de linhas de pesquisa que abordam questões relacionadas à energia de formas complementares.

Como explica o diretor-geral do CEHTES, Christian Alonso, a intenção é desenvolver diversas frentes de estudo sobre energia, por meio de parcerias com instituições públicas e privadas. O CEHTES desenvolve não só tecnologias, mas também estudos sobre o setor, de forma a nortear políticas públicas para a área.

Hidrogênio Verde e armazenamento de energia

Um dos maiores desafios discutidos é a impossibilidade de armazenar energia na forma elétrica. Um grupo de pesquisadores da UFG foca em pesquisas sobre o hidrogênio como um vetor energético, permitindo "guardar" a energia gerada (por exemplo, pela fonte solar ou eólica) para seu posterior uso ou transporte, funcionando como uma alternativa às baterias químicas.

Uma das principais apostas é o conceito Power-to-X (PTX): converter a eletricidade excedente, que não pode ser jogada na rede, em um "ativo químico" como o hidrogênio. "Se eu tenho fontes de produção de energia que produzem em grande quantidade, mas não consigo escoar, eu utilizo essa energia para a produção de combustíveis sintéticos, produtos químicos e outros insumos", explica Christian.

Na UFG, a tecnologia de água supercrítica – que opera em condições extremas de pressão e temperatura – permite produzir hidrogênio a partir de efluentes industriais e farmacêuticos, agregando valor a esses resíduos. Além disso, o Centro desenvolve processos para capturar dióxido de carbono e combiná-lo ao hidrogênio para criar petróleo sintético, que pode ser refinado em gasolina, diesel e, principalmente, SAF (combustível sustentável de aviação).

 

 

Um longo caminho até o mercado

Embora as tecnologias de transição energética, como o hidrogênio verde, sejam promissoras, o pesquisador da UFG ressalta que há uma série de dificuldades técnicas, econômicas e operacionais que impedem sua inserção imediata no mercado. Segundo ele, há um longo caminho a percorrer, até que as soluções alcancem viabilidade comercial.

O hidrogênio, por exemplo, tem muitos gargalos técnicos ainda a serem superados. Ele é altamente volátil e, em contato com metais, pode fragilizá-los, gerando um alto risco de explosão. Muitas pesquisas, segundo o professor, são para testar materiais compatíveis com o hidrogênio. Isso também é importante na garantia de infraestrutura adequada até mesmo para realizar a pesquisa.

 

 

Segundo Christian, as pesquisas realizadas hoje na UFG estão em um nível de prontidão tecnológica (TRL) entre 5 e 6, mas para chegar ao mercado precisam alcançar o TRL 9. No entanto, esse é o caminho das tecnologias modernas: "Alguns processos levam tempo até que o mercado tenha condições de receber o resultado produzido pela ciência".

Os custos para essa tecnologia ainda são altos. "Um ônibus movido a hidrogênio ou 100% elétrico, por exemplo, pode reduzir os níveis de poluição drasticamente, mas seu uso pode mais que dobrar a tarifa", pontua o pesquisador.

Christian acrescenta: "É muito difícil para o hidrogênio e os combustíveis sintéticos competirem com o volume e o preço do petróleo convencional. Pequenas escalas de produção não são competitivas e dependem de subsídios ou de um mercado de crédito de carbono muito bem regulado".

 

 

Energia eólica: uma alternativa para pequenas propriedades isoladas

A base da pesquisa em energia eólica na UFG, segundo o professor da Escola de Engenharia Elétrica, Mecânica e de Computação (EMC) da UFG, Felipe Pamplona Mariano, está fundamentada na linha de Mecânica dos Fluidos e Termodinâmica, tendo sido impulsionada em 2018 por uma parceria estratégica com a Furnas-Eletrobrás (atualmente ÁXIA Energia). O pilar desses estudos teve início com uma demanda de Furnas sobre a análise do potencial eólico, que busca quantificar a energia cinética disponível no vento para otimizar a escolha de terrenos e a instalação de usinas.

Para isso, o grupo utilizou uma combinação de técnicas de pesquisa, como simulações computacionais de dinâmica dos fluidos e ensaios experimentais em um túnel de vento. Mas a pesquisa não parou por aí. Uma outra área tomou corpo no grupo. Liderada pela professora da EMC Andreia Aoyagui Nascimento, a pesquisa avançou também para o desenvolvimento de aerogeradores de pequeno porte customizados para ventos de baixa velocidade, típicos da região de Goiás, e com foco na futura hibridização com a energia solar.

Sistemas eólicos de pequeno porte

Um dos grandes motivadores da pesquisadora com esses sistemas de pequeno porte é atingir pessoas com vulnerabilidade financeira. "Essas pessoas não teriam condições de arcar com uma usina solar de grande porte. A iniciativa também levaria energia para regiões de difícil acesso, como o Norte do país e áreas de floresta, onde a rede convencional muitas vezes não chega", afirma Andreia.

"Essas pesquisas visam não apenas o avanço tecnológico, mas também a criação de políticas públicas que garantam que a matriz energética brasileira permaneça limpa, segura e economicamente viável para a população", destaca a pesquisadora. A pesquisa atual, segundo ela, trabalha para que esses sistemas sejam capazes de gerar energia elétrica mesmo com brisas leves. Ela ressalta que o esforço atual é para otimizar o perfil aerodinâmico das turbinas eólicas para que elas funcionem com ventos de velocidade baixas e, além disso, sejam eficientes, mesmo em regiões antes desconsideradas para a geração eólica.

Aerogeradores instalados em telhados de prédios já são comercializados na Europa, mas, segundo Andreia, no Brasil ainda é preciso avançar em tecnologias de novos materiais e na parte elétrica para que esses pequenos sistemas cheguem efetivamente ao consumidor final. Essas pesquisas hoje têm apoio da Fundação de Apoio a Pesquisa do Estado de Goiás (Fapeg) e buscam não apenas a inovação tecnológica, mas uma solução que seja acessível e funcional para a realidade local.

No momento, o trabalho de Andreia está concentrado na otimização da eficiência aerodinâmica de turbinas eólicas para captar ventos com baixa velocidades. Os pesquisadores ressaltam que, embora a indústria prefira padrões prontos, a UFG estuda a viabilidade de fabricar essas peças sob medida para otimizar o uso em terrenos específicos.

O vídeo a seguir mostra o túnel de vento utilizado na UFG para pesquisa sobre energia eólica:

 

 

Potencial goiano

Goiás costuma ser visto como um local onde o potencial eólico é baixo, mas o professor Felipe ressalta que há um potencial em Goiás que precisa ser considerado: a complementaridade entre ventos e chuvas de forma sazonal e inversa, o que representa uma oportunidade estratégica de estabilidade do sistema elétrico.

Ele explica que o funcionamento dessa dinâmica segue um padrão: de junho a outubro vivemos um período de ventos fortes, justamente na época em que os reservatórios das hidrelétricas baixam devido à falta de chuva. E de novembro a maio temos um período de ventos fracos. Nesse intervalo, temos o retorno das chuvas e o reabastecimento dos reservatórios hídricos.

"Essa 'complementaridade' é benéfica para o estado, pois a energia eólica teria seu rendimento máximo no momento em que a geração hidráulica está em regime de contenção", afirma Felipe. O benefício seria direto ao consumidor: o uso da energia eólica para suprir a falta de água nas hidrelétricas ajudaria a evitar o acionamento de bandeiras vermelhas na conta de energia, impedindo que a população pague tarifas mais caras nos períodos de seca.

 

 

Formação acadêmica e pensamento crítico

Além dos materiais e técnicas, Felipe também destaca um outro grande "produto" que a pesquisa da universidade gera: a formação acadêmica para tornar o profissional capacitado para chegar ao ambiente de trabalho e identificar problemas e soluções inovadoras. "O pensamento crítico é o que permite ao aluno olhar para uma situação cotidiana ou industrial e perceber que algo está errado ou poderia ser melhorado", ressalta o professor.

Ele cita como exemplo uma estagiária da UFG que, ao observar o alto consumo em torres de refrigeração de uma indústria, teve a iniciativa de buscar a Universidade para propor um novo design para as pás dos ventiladores. A proposta resultou em um projeto que resultou em uma economia de 30% de energia para a empresa.

Felipe acredita que a "curricularização da extensão", que tem sido feita nas universidades, pode ser um caminho para mudar a forma como os estudantes percebem a utilidade do que aprendem, incentivando-os a serem "pontos fora da curva".

 

 

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