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Eletrificação
O que é eletrificação?
Publicado em: 17 de maio de 2024
Colaboradores: Alice Gomstyn, Alexandra Jonker
A eletrificação é a conversão de um dispositivo, sistema ou processo dependente de fontes de energia não elétricas, como combustíveis fósseis, em um alimentado por eletricidade. Os principais benefícios da eletrificação incluem menores custos de energia, maior eficiência energética e apoio à transição para a energia renovável .
A eletrificação está ocorrendo nos principais setores, como agricultura, construção, fabricação e transporte. Algumas das principais tecnologias que permitem a eletrificação nesses e em outros setores incluem veículos elétricos (EVs), bombas de calor elétricas, caldeiras e aquecedores de água.
O século XIX assistiu a importantes desenvolvimentos científicos em eletricidade, como a descoberta do eletromagnetismo, a invenção de geradores elétricos e a invenção de motores elétricos. Isso ajudou a tornar a eletricidade uma fonte de energia viável o suficiente para substituir outras fontes de energia, como carvão, gás natural e petróleo.
A construção de usinas de energia elétrica ajudou ainda mais a pavimentar o caminho para o uso generalizado da energia elétrica. O inventor americano Thomas Edison abriu a primeira usina elétrica central na cidade de Nova York em 1882. Os primeiros exemplos de eletrificação incluem grandes cidades substituindo lâmpadas de rua alimentadas a gás por elétricas e instalações de fabricação mudando de motores a vapor para motores elétricos em processos industriais.
Existem vários benefícios da eletrificação:
As tecnologias de energia que usam eletricidade, como bombas de calor, são mais eficientes do que as tecnologias que dependem de combustível fóssil, como caldeiras a gás. A eficiência associada à eletrificação é ainda maior com energia renovável e limpa, como energia eólica, energia solar e energia hidrelétrica, que não perdem energia durante o processo de geração de energia.
Uma maior eficiência energética por meio da eletrificação leva a menores contas de serviços públicos e de combustível, com tudo, desde transporte até aquecimento de água, considerado mais barato quando o uso de energia é elétrico. Um estudo de 2020 descobriu que famílias que optam por usar mais aparelhos elétricos (em vez de aparelhos movidos a combustíveis fósseis) e cujos habitantes dirigem veículos elétricos poderiam economizar mais de USD 2.500 por ano em custos de energia.1
A eletrificação pode apoiar a transição para a energia renovável. A geração de eletricidade por meio de fontes de energia limpas e renováveis não produz emissões de gases de efeito estufa (incluindo emissões de carbono). À medida que mais eletricidade de energia renovável substitui a eletricidade derivada de combustíveis fósseis, a sociedade se aproxima de atingir o zero líquido.
Enquanto os poluentes atmosféricos decorrentes do transporte e da produção industrial existem do lado de fora, as facetas da vida doméstica movidas a combustíveis fósseis podem resultar na circulação de poluentes atmosféricos em ambientes internos.
Mais de 40% da população mundial queima carvão ou combustíveis de biomassa, como madeira, para cozinhar, aquecer e iluminar.2 A queima desses combustíveis sólidos libera partículas e monóxido de carbono, entre outros poluentes atmosféricos. Mudar para eletricidade de fontes de energia limpa pode reduzir as concentrações de poluentes tanto em ambientes internos quanto externos.
As tecnologias elétricas são essenciais para os programas de resposta à demanda de eletricidade, que ajudam as concessionárias a equilibrar a oferta e a demanda de energia ao longo do dia. Por meio desses programas, as taxas variáveis de energia ou outros incentivos financeiros estimulam os clientes a mudar seu consumo de energia para longe dos períodos de pico de carga. Os usuários podem carregar tecnologias como aquecedores elétricos de água e veículos elétricos durante os períodos em que as redes elétricas têm menor demanda de eletricidade.
Os sistemas de armazenamento de energia elétrica também permitem flexibilidade no sistema de energia: durante períodos de excesso de oferta, a eletricidade é armazenada em sistemas de armazenamento de energia elétrica e, depois, descarregada em sistemas elétricos conforme a necessidade.
Os principais setores que colhem os benefícios da eletrificação são os setores de agricultura, edifícios, fabricação e transporte.3
Novos equipamentos e sistemas estão ajudando a eletrificar o setor agrícola, incluindo tratores elétricos, pulverizadores agrícolas movidos a energia solar, aquecedores de água e sistemas de armazenamento elétrico térmico. Além de obter economia de custos e descarbonização com a eletrificação, os agricultores estão se beneficiando da redução da poluição sonora e dos ambientes de trabalho mais seguros.
As tecnologias comumente utilizadas para a eletrificação do setor de construção incluem aquecedores de água, bombas de calor, exaustores de indução e outros aparelhos elétricos. Essas tecnologias podem ser instaladas em novos edifícios e também adaptadas em edifícios mais antigos. À medida que a eletrificação reduz os custos de energia para os proprietários dos edifícios, ela também ajuda a reduzir os riscos de segurança ligados a aparelhos alimentados por combustíveis fósseis e métodos de cocção, como vazamentos de gás natural e chamas abertas em fornos a gás.
As novas tecnologias elétricas adotadas pelos fabricantes incluem caldeiras, empilhadeiras, fornalhas, bombas de calor e trituradores de rochas. Assim como na agricultura, os equipamentos elétricos em uso em instalações de fabricação são considerados mais seguros do que seus antecessores alimentados por combustíveis fósseis. Os equipamentos elétricos avançados também estão possibilitando processos de fabricação mais enxutos, economizando custos de mão de obra das empresas.
Os sedãs e utilitários esportivos elétricos representam a forma mais proeminente de eletrificação do transporte. No entanto, outras tecnologias de eletrificação incluem veículos leves elétricos (como caminhonetes leves), frotas comerciais eletrificadas (como veículos de entrega e caminhões semirreboque), ônibus e trens públicos eletrificados e aeronaves elétricas.
Os benefícios da redução da poluição do ar e das emissões de gases de efeito estufa dos veículos elétricos são bem conhecidos, mas, assim como acontece com os equipamentos elétricos agrícolas, o transporte elétrico também pode ajudar a reduzir a poluição sonora. As baterias de veículos elétricos também poderão um dia ser empregadas como uma forma de armazenamento de energia para redes elétricas.
Quais são as barreiras e incentivos para a eletrificação?
Embora a eletrificação prometa economia de custos no futuro, os custos iniciais para atualizações nas tecnologias de eletrificação podem ser proibitivos para consumidores e empresários. A instalação de painéis solares para geração de eletricidade no local pode variar de US$ 25.000 para uma residência a US$ 1 milhão ou mais para grandes edifícios comerciais.
Em resposta a essas barreiras, legisladores em todo o mundo criaram incentivos para promover a eletrificação mais generalizada e o uso de eletricidade limpa:
- Nos EUA, a partir de 2023, incentivos fiscais foram oferecidos para instalação de painéis solares em telhados e compras de bombas de calor elétricas. Além disso, a Lei de Redução da Inflação de 2022 incluiu novos créditos fiscais para a compra de diversos veículos elétricos.
- A Finlândia lançou um fundo de subsídio em 2022 para apoiar a eletrificação de indústrias pesadas.
- A Nova Zelândia proibiu a instalação de novas caldeiras de carvão em 2021 para incentivar as indústrias a usar alternativas mais limpas.
- A China eliminou gradualmente seu programa de subsídio para compra de veículos elétricos de longa data em 2022, mas, a partir de 2024, manteve isenções fiscais para compradores de EV.
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Recursos
A energia renovável é a energia gerada a partir de fontes naturais que se renovam mais rapidamente do que são utilizadas.
A energia térmica refere-se à energia dentro de um sistema que é criada pelo movimento aleatório de moléculas e átomos.
A descarbonização é um método de mitigação da mudança climática e o processo de redução significativa ou eliminação das emissões de gases de efeito estufa da atmosfera.
À medida que as empresas avançam rumo à neutralidade de carbono, novas parcerias, redes e mercados de serviços públicos serão essenciais.
Podemos reduzir as emissões de carbono dos edifícios mudando de combustíveis fósseis para eletricidade para atender às necessidades energéticas.
A capacidade de armazenar energia é crucial para reduzir os impactos ambientais da produção e do consumo de energia.
Notas de rodapé
1 “No Place Like Home: Fighting climate change (and saving money) by electrifying America’s households” (link externo a ibm.com), Sam Calisch, Saul Griffith, RewiringAmerica.org, 21 de outubro de 2020.
2 “Household Energy and Clean Air” (link externo a ibm.com), US Environmental Protection Agency, 3 de abril de 2024.
3 “Voices of Experience | Electrification: A Stakeholders Guide” (link externo a ibm.com), US Department of Energy, Office of Electricity, acessado em 8 de maio de 2024.