No sistema de energia moderno, mais de 10% do fornecimento total de energia primária é gasto para encontrar, desenvolver, extrair, transformar e transportar portadores de energia para os usuários finais 1. Alguns recursos particularmente desafiadores, como petróleo pesado, exigem um mesmo maior gasto fracionário para sua extração e processamento. Esse gasto de energia no setor de energia e na economia em geral tem consequências econômicas, sociais e ambientais e, portanto, atraiu muito interesse na esteira do embargo do petróleo árabe na década de 1970. Maiores gastos com energia para apoiar as atividades do setor de energia também exigem investimento de capital adicional para aumentar a produção de energia por unidade de produto energético final entregue a setores não energéticos (por exemplo, aos consumidores finais).
A análise de energia líquida (NEA) subiu e depois caiu em desgraça na comunidade de análise de energia, com alto interesse ocorrendo entre os anos de 1975 a 1985 e novamente nos últimos anos – ambos os períodos de altos preços do petróleo. O interesse pela NEA diminuiu em meados da década de 1980, à medida que crescia a crença de que o método não fornecia informações adicionais além das análises econômicas 3, 4.
Recentemente, houve um ressurgimento do interesse pela NEA, focado principalmente em uma métrica específica, o retorno sobre o investimento em energia (EROI). Este interesse recente foi estimulado por preocupações sobre o esgotamento do petróleo 5-7 e interesse na energética fundamental da transição para recursos renováveis 8-10.
NEA é uma ampla classe de métodos usados para determinar a eficácia dos sistemas de captura e conversão de energia 2. O resultado final da NEA é frequentemente o cálculo de uma razão de retorno de energia (ERR), da qual EROI é um exemplo. Esses ERRs comparam a quantidade de energia gasta na extração e atualização de um recurso de energia com a quantidade de energia útil fornecida à sociedade. Existem numerosos ERR’s, e a utilidade de uma dada razão depende de sua formulação e da questão de interesse 11, 12.
Os ERRs podem ajudar a iluminar dois aspectos importantes de um sistema de energia: (1) a qualidade do recurso de energia que está sendo extraído e (2) a engenhosidade com que os humanos extraem essa energia. Uma mudança de recursos de alta qualidade (por exemplo, óleo leve e doce convencional) para recursos de baixa qualidade (por exemplo, óleo pesado) afeta a eficiência da extração, o custo da energia e os impactos ambientais gerais de nosso sistema de energia. Por extensão, a sofisticação com que extraímos e convertemos energia afeta o custo final para os usuários e o perfil ambiental de todas as atividades econômicas.
Nos últimos dez anos, a produção de areias betuminosas canadenses e de ‘óleo de xisto’ (na verdade, óleo tight) teve um crescimento impressionante na produção. Na verdade, a produção de óleo de xisto de Bakken, ND e Eagle Ford, TX reverteu um declínio de quatro décadas na produção de petróleo dos EUA, impulsionado principalmente pelos preços historicamente altos do petróleo. Com os preços do petróleo acima de 75 dólares por barril (como foi o caso na maior parte dos últimos 5 anos), tanto as areias betuminosas quanto o óleo de xisto pareciam recursos viáveis. Desde a recente queda no preço do petróleo para menos de 50 ou 40 USD / barril, os produtores de ambos os recursos estão lutando 13, 14. De uma perspectiva econômica, então, esses dois recursos parecem muito semelhantes. Se a análise de energia líquida oferece poucos insights, além da análise econômica tradicional, não há nada que o investidor ou formulador de políticas possa aprender com o analista de energia líquida?
O Dr. Adam Brandt, da Universidade de Stanford, passou os últimos cinco anos analisando sistemas de combustíveis fósseis. Seu trabalho indica que o gasto energético fracionado das areias betuminosas canadenses está entre 30-60% (ou entre 10-50% se o auto-uso de betume não estiver incluído), enquanto o valor para o óleo de xisto é mais próximo de 2% 15, 16 .
A produção de petróleo bruto a partir de areias petrolíferas é composta por uma sequência de estágios altamente intensivos em energia que mudaram pouco desde que o recurso foi explorado pela primeira vez nos anos 60, sugerindo que há pouco espaço para melhorias no processo físico. Como tal, é provável que o alto custo de produção de petróleo a partir de areias betuminosas seja restringido por uma realidade física fundamental e inevitável. Por outro lado, não existe essa restrição física no custo de produção de óleo de xisto, conforme evidenciado pelo baixo custo energético – a perfuração e fraturamento de rocha não consomem tanta energia. Nesse caso, o quadro financeiro provavelmente está distorcido pelo fato de que o fraturamento hidráulico é uma tecnologia relativamente nova, com apenas algumas empresas prestando o serviço. Como essas empresas têm alta demanda, elas podem cobrar um grande prêmio.
Olhando para o futuro, podemos esperar que o preço dos serviços de fracking caia à medida que mais fornecedores ingressam no mercado ou, como já está acontecendo, os contratos de serviço de fracking entregues estão sendo renegociados em função dos preços mais baixos do petróleo. De qualquer forma, o custo de produção do óleo de xisto provavelmente diminuirá; uma visão obtida ao observar as métricas de desempenho físico, não as financeiras.
Existem outros casos em que se baseiam apenas em análises financeiras que distorcem o quadro, especialmente quando subsídios, processos de mão-de-obra intensiva ou tecnologias em estágio inicial entram em ação. Por exemplo, um estudo recente de uma célula fotoeletroquímica para a produção de hidrogênio movido a energia solar (fotossíntese artificial) teria dificuldades para se equilibrar de uma perspectiva energética, mesmo sob suposições generosas de desempenho 17. A restrição veio principalmente dos materiais necessários para construir as grandes áreas necessárias. Mesmo considerando as impressionantes eficiências de energia solar para hidrogênio e a atração de ‘combustível grátis da luz solar’, este é um investimento que provavelmente não terá retorno no longo prazo.
Evidentemente, então, há benefícios claros em complementar as análises financeiras com uma baseada em um entendimento físico, como a análise de energia líquida. Tanto os investidores quanto os formuladores de políticas fariam bem em consultar esses analistas, especialmente em mercados de tecnologia emergentes ou voláteis.
Referências:
1 Robert U Ayres. Energia e crescimento econômico. Em Produção e Consumo de Energia Sustentável, páginas 1-23. Springer, 2008
2 R Herendeen e J Cleveland Cutler. Análise de energia líquida: conceitos e métodos. Encyclopedia of Energy, 4: 283-289, 2004.
3 David A Huettner. Análise de energia líquida: uma avaliação econômica. Ciência; (Estados Unidos), 192 (4235), 1976.
4 David A Huettner. Análise energética e limites finais. Em Fred S Roberts e Wendell W Waterman, editores, Modelagem de energia e análise de energia líquida: artigos do simpósio apresentados de 21 a 25 de agosto de 1978, Colorado Springs, Colorado. O Instituto, 1978.
5 Cutler J Cleveland. Qualidade de energia e excedente de energia na extração de combustíveis fósseis em nós. Ecological Economics, 6 (2): 139-162, 1992.
6 Cutler J Cleveland. Energia líquida da extração de óleo e gás nos estados unidos. Energy, 30 (5): 769-782, 2005.
7 Megan C Guilford, Charles AS Hall, Peter O’Connor e Cutler J Cleveland. Uma nova avaliação de longo prazo do retorno do investimento em energia (EROI) para a descoberta e produção de petróleo e gás nos Estados Unidos. Sustainability, 3 (10): 1866-1887, 2011.
8 K Knapp e T Jester. Uma investigação empírica do tempo de retorno de energia para módulos fotovoltaicos. Solar Energy, 71 (3): 165-172, 2001.
9 Sergio Pacca, Deepak Sivaraman e Gregory A Keoleian. Parâmetros que afetam o desempenho do ciclo de vida de tecnologias e sistemas fotovoltaicos. Energy Policy, 35 (6): 3316-3326, 2007.
10 Ioannis N Kessides e David C Wade. Rumo a uma infraestrutura de fornecimento de energia global sustentável: Balanço de energia líquido e considerações de densidade Energy Policy, 39 (9): 5322-5334, 2011.
11 Albert G Melcher, K. Maddox, C Prien, T Nevens, V Yesavage, P. Dickson, J. Fuller, W. Loehr, R. Baldwin e R Bain. Análise de energia líquida: Um estudo de balanço de energia de recursos de combustíveis fósseis. Relatório técnico, Colorado Energy Research Institute, PO Box 366, Golden, CO 80401, 1976.
12 David V Spitzley e Gregory A Keoleian. Avaliação ambiental e econômica do ciclo de vida da eletricidade de biomassa de salgueiro: Uma comparação com outras fontes renováveis e não renováveis. Ann Arbor, MI: Center for Sustainable Systems, University of Michigan, 2004.
13 Chester Dawson, Canadian Oil-Sands Producers Struggle, Wall Street Journal, 19 de agosto de 2015. http://www.wsj.com/articles/oilsandsproducers-struggle-1440017716
14 Preços do petróleo FACTBOX-Breakeven para xisto dos EUA: estimativas de analistas, Reuters, 23 de outubro de 2014. http://www.reuters.com/article/2014/10/23/idUSL3N0SH5N220141023
15 Adam R. Brandt, Jacob Englander e Sharad Bharadwaj. A eficiência energética da extração de areias petrolíferas: taxas de retorno de energia de 1970 a 2010. Energia 55, 693-702, 2013.
16 Adam R. Brandt, Retornos de energia líquida do petróleo não convencional: Implicações para o meio ambiente, GCEP Net Energy Analysis Workshop, 31 de março a 1 de abril de 2015. http://gcep.stanford.edu/pdfs/events/ workshops / Brandt_Oil_Net_Energy_Environment_v6.pptx.pdf
17 Pei Zhai, Haussener, S., Ager, J., Sathre, R., Walczak, K., Greenblatt, J., & McKone, T. Net primary energy balance of a solardrivenphotoelectrochemical water-splitting device. Energy & Environmental Science, 6 (8), 2380-2389, 2013.
Michael Carbajales-Dale
Asst. Professor em Engenharia Ambiental e Ciências da Terra
Clemson University
Tel: +01 864 656 0523
www.clemson.edu/ces/e3sa
