segunda-feira, 13 de agosto de 2012

O fim dos subsídios aos paineis electro-solares

As políticas de "incentivo" às energias alternativas do Sócrates foram um desastre que se transformou num sobre-custo de 40€/mês na conta da electricidade de cada famílias portuguesa.
Um dos projectos aloucados do Sócrates era a subsidiação de uma fábrica de painéis fotoelétricos em Abrantes.
O problema dos governantes ignorantes e loucos é que qualquer fala-barato, prometendo que vai criar 2000 ou 3000 postos de trabalho, os convence a dar-lhes centenas de milhões de euros em incentivos que o povo, mais tarde, tem que pagar.
Vejamos como esse projecto megalómano estava completamente errado e que o governo do Passos Coelho fez bem em terminar a subsidiação dessa loucura.

É COMPLETAMENTE FALSO.
Que aquele mago (que diz ir fazer a tal fábrica "mesmo que não tenha incentivos") tenha tudo vendido para a Alemanha, de facto vá fazer seja o que for.
Neste momento, existe um grande excesso de capacidade produtiva de painéis solares (ver German and Chinese Solar Firms Battle for Survival,  Der Spiegel) o que torna a teoria do tal mago (a quem o Sócrates prometeu 1000 milhões€) uma alucinação total.

"Since making solar modules is no longer difficult, more and more companies have entered the sector in recent years, not only in Germany and China, but also in Japan and Korea [...] then, one manufacturer after the other has filed for bankruptcy, more than half a dozen in Germany alone since December [ ... and] by contrast, there are 12,000 people working in the production halls underneath Zhu's office in Wuxi." ver, Solar Firms Battle for Survival.
Na fábrica de painéis solares do Zhu, os trabalhadores têm o ensino secundário completo e ganham 1.70€/h (um salário de 300€/mês) enquanto que o nosso salário mínimo (para pessoas com a 4ª classe) é de 4.5€/h.

Fig. 1 - Diz um para o outro: vamos criar aqui uma fábrica de painéis solares.


A Energia Solar.
No interior do Sol transformam-se 3150 t/s de massa em energia na proporção E = MC2, a famosa igualdade de Einstein. Na Terra conseguimos transformar 1g de massa em energia pela queima de 3 milhões de toneladas de carvão.
A energia do Sol caminha até à sua superfície e projecta-se para o Espaço na forma de luz do tipo "5800 ºK".
A luz solar atinge a parte superior da atmosfera terrestre com uma intensidade de 1.36 kw/m2.

Depois, a luz atravessar a atmosfera e chega à superfície da Terra.
Como a atmosfera absorve parte da luz, quanto maior a latitude (distância ao Equador), menor é a energia que atinge a superfície da Terra. Por esta razão é que  no ocaso conseguimos olhar para o Sol.
Em Portugal, num dia de céu limpo, a luz solar tem uma intensidade próxima de 1.0 kw/m2 (perpendicular à trajectória da luz) sendo superior no Algarve.

A luz solar pode-se transformar em elecricidade.
Imaginemos a Luz como uma metralhadora em que as balas, os fotões, viajam a 300000 km/s.
Quando um fotão atinge um electrão, este absorve a energia e salta um milésimo de milímetro fora do átomo.
Quando o electrão retorna ao átomo, liberta a energia que absorveu do fotão (emitindo outro fotão de outra cor).
É como uma pedra que bate na superfície da água e faz uma gota separar-se da superfície e subir.
A célula solar é um díodo (formado por dois semi-condutores) que só permite que os electrões se movimentem num sentido.  Desta forma, o electrão que salta não pode "cair" de volta no átomo sendo obrigado a percorrer um circuito eléctrico exterior onde a energia eléctrica é aproveitada (ver, Fig. 1).
Fig. 2 - Esquema do diodo fotovoltaico

Esta interpretação do fenómeno fotoeléctrico valeu a Einstein o prémio Nobel da física de 1921 e não a sua muito mais famosa Teoria da Relatividade.
Apesar de a energia do Sol ser quase grátis (é apenas preciso pagar a renda do local), o aproveitamento fotoeléctrico custa muito dinheiro porque a construção, instalação e manutenção dos painéis solares consome mais recursos escassos que as outras tecnologias (eólica, hídrica, carvão, gás natural ou nuclear).
Em termos tecnológico, a base do sistema são os Díodos Fotovoltaicos que são empacotados em Painéis Solares que são, depois, dispostos em estruturas de suporte que formam as Quintas Solares, por exemplo, a Topaz Solar Farm tem um preço de projecto de 2000 Milhões USD, uma potencia nominal de 55MW e potencia média efectiva de 125MW (22.8% da potência nominal) o que dá 16000USD/Mw.

Fig. 3 - Realmente, a luz do Sol dá choque (foto da minha piscina)


A energia foto-eléctrica tem vantagens e inconvenientes.

Tem três principais vantagens.
A) Os diodos não usam recursos minerais escassos. São feitos principalmente de silício que é muito abundante.

B) O custo de produção dos díodos deriva principalmente da investigação (os ordenados dos investigadores que se traduzem em patentes) o que faz com que, uma vez feita uma descoberta, a sua vantagem dure para todo o futuro.
Por causa de ser um processo acumulativo, o cujo custo de produção dos diodos fotoeléctricos diminui ao longo do tempo. Nos últimos 50 anos, o custo de produção dos diodos fotovoltaicos tem reduzido 7%/ano.

C) A investigação e a produção utiliza mão de obra escolarizada onde  os países desenvolvidos têm uma vantagem competitiva.
  
Tem quatro principais inconvenientes.
A) Apesar de os custos dos diodos estar constantemente a diminuir, como o custo dos diodos são uma pequena parte do custo final, a diminuição do custo de produção da electricidade diminui a uma taxa bastante menor.
Actualmente os díodos fotovoltaicos custam cerca de 1000USD/kw de potência nominal mas o custo do painel é de 2200USD/kw. Se somarmos o equipamento de suporte, o custo final andará nos 3000USD/kw.

B) As instalações solares são caras.
Custando cerca de 3000USD/kw de potencia nominal, como produzem apenas 20% da potencia nominal, o investimento em potência efectiva é próximo de 15000USD/kw (a Topaz Solar Farm tem um investimento projectado de 16000USD/Mw). Para uma duração do equipamento de 25 anos, uma taxa de juro de 5%/ano e uma perda de eficiência de 2%/ano, o custo de capital da energia fotoeléctrica é próximo de 150USD/Mwh (para 10%/ano, sobe para 225USD/Mw).

Nós pagamos na nossa conta de electricidade 125€/Mwh.
Acrescentam aos custos de capital, os custos de exploração e manutenção que também são elevadas (é preciso lavar regularmente os painéis e os suportes metálicos têm muito trabalho de manutenção). O custo final de produção da energia eléctrica com origem solar fica acima dos 200€/Mwh.
E ainda acrescem os custos de distribuição.


C) São precisas instalações de grandes dimensão. Por exemplo, para substituir uma central nuclear de 1000MW serão precisos 12 000 000 m2 de painéis solares formando uma quinta solar com 50 000 000 m2 (a instalação seria um quadrado com 7km de lado). A manutenção de uma instalação desta dimensão é muito dispendiosa (imaginemos uma limpeza semanal dos 12 000 000 m2 de vidro que formam os painéis e os milhares de kilómetros dos ferros usados nos suportes que é preciso pintar regularmente).
Topaz Solar Farm, com 125Mw de potência média, projecta ter 25 000 000 m2.

D) Durante a maior parte do tempo (durante a noite e nas horas próximas), não há luz pelo que não há produção de electricidade. Então, é preciso ter outro equipamento (parado durante o período em que há luz) que forneça energia durante a noite, o que duplica os custos.


E) No Norte da Europa existe pouca luz solar.

O Sócrates não deveria ser louco de todo pelo que deveria ter alguma ideia na cabeça. 
Apesar de actualmente a energia fotoeléctrica não ser economicamente competitiva para produzir electricidade ligada à rede (um custo entre 150€/MWh e 250€/MWh contra 40€/MWh do carvão), como os custos têm diminuído ao longo do tempo, o Sócrates deixou-se convencer pelos vendedores de ilusões de que se iria desenvolver um know-how em Portugal que nos permitiria dominar o mercado quando a electricidade solar se tornasse competitiva.
Nessa altura, o "investimento" feito agora seria mais que recompensado.
Mas o Sócrates cometeu vários erros nesta sua análise.

Fig. 4 - O problema é que o rumo estava completamente errado e levou-nos à bancarrota


Primeiro: usou um modelo de previsão errado.
A) Supondo que a energia solar custa 200€/MWh e o Carvão 40€/MWh. O Sócrates pensou que, como é amiga do ambiente, a energia solar ficará competitiva a um custo de 60€/MWh.
Erro: Como só funciona quando há Luz (uma média de 6h por dia à potencia nominal) é preciso ter um sistema alternativo para fornecer electricidade durante os períodos de pouca luz, o que encarece o sistema. A energia fotoeléctrica só será economicamente competitiva com o carvão para um custo de produção de 20€/Mwh.

B) O custo de produção dos díodos fotoeléctricos têm diminuído 7%/ano.
Erro: O preço dos díodos fotoelétricos (cerca de 5000USD/Mw efectivo) são apenas 33% do investimento total. Então, a taxa de redução dos custos de produção são bastante inferiores a 7%/ano. Supondo que a taxa de crescimento é 1/3 deste valor (minha previsão), teremos 2.33%/ano.

Previsão do Sócrates: Diminuir de 200€/Mwh para 60€/Mwh à taxa de 7%/ano -> 18 anos
Previsão correcta (a minha): Diminuir de 200€/Mwh para 20€/Mwh à taxa de 2.33%/ano -> 100 anos

Gastar dinheiro acreditando que a tecnologia fotoeléctrica é competitiva daqui a 18 anos torna-se uma loucura porque a realidade indica que apenas o será daqui a 100 anos.

Segundo erro:  esqueceu-se das patentes.
Os diodos fotoelétricos são como os medicamentos em que uma parcela muito importante do seu valor está nas patentes que protegem a investigação necessária para o seu desenvolvimento.
Para os díodos fotoeléctricos ficarem mais eficientes e baratos é preciso investigar.
Assim, fazer quintas fotoeléctricas ou construir os painéis em nada aumenta a nossa capacidade de criar bens exportáveis com valor.
Seria a repetição da Kimonda que deslocalizou para Portugal a produção de microchips de memoria mas que, rapidamente, se tornou não competitiva porque não tínhamos patentes e era muito mais barato produzir na Coreia do Sul.

O caminho do Sócrates quanto às energias alternativas foi errado em todos os aspectos.

Foi errado na co-geração - Se era mais eficiente então não era preciso subsidiar.
Foi errado nas eólicas - Se o vento não custava nada não era preciso garantir um preço tão elevado à custa dos consumidores.
Foi errado na solar-eléctrica - Fazer quintas solares em nada aumenta a nossa capacidade competitiva, muito pelo contrário. E só daqui a 100 é que será um tecnologia competitiva para ligar à rede.
Foi errado nos carros eléctricos - Quando deu conta que havia excesso de produção, tentou corrigir um erro com outro erro pois os carros eléctricos são caríssimos (são precisas 7 baterias igual às dos nossos carros, 50Ah, para acumular a energia de 1 litro de gasóleo).
Foi errado nas barragens reversíveis - São investimentos muito grandes para uma rentabilidade negativa.
Foi errado nos biocombustíveis - Quando há fome no mundo, é um crime contra a humanidade usar alimentos (milho, soja, etc.) para fazer combustível.
Foi errado nos resíduos florestais - Era preciso queimar toda a madeira que se produz em Portugal para fazer funcionar as centrais que se subsidiaram. E os resíduos da floresta devem ficar no local pois têm um papel biológico muito importante como alimento a fungos, insectos e melhoramento das características biológicas do solo.

É interessante como o Sócrates não conseguiu acertar em nada.
Tudo o que fez foi errado.

O que deveria ser feito de agora para a frente
Em vez de se subsidiar a produção de electricidade e de equipamentos em que a maior parte do valor é importado deve-se investir na investigação feita nas universidades em parceria com empresas.
Só a investigação é que permitirá criar tecnologia e valor.
Mesmo que depois os painéis sejam produzidos na China, o valor estará na patente e na capacidade de criar novas soluções e não tanto em reproduzir o que já se sabe fazer.
É como a RDA que continuou a fazer carros como sabia fazer a Alemanha em 1940. Enquanto com investigação a Alemanha Ocidental desenvolveu a tecnologia criando marcas de prestigio (as Mercedes, Audi e WW), os carros da RDA saiam da fábrica novinhos em folha mas já prontos para ir para a sucata.
Actualmente a maior parte das peças dos Mercedes já são feitas no exterior mas uma parte substancial do preço final é para pagar o trabalho intelectual de desenvolver soluções técnicas e a marca que apenas a Alemanha sabe fazer bem.

Linhas de investigação que será preciso investir se quisermos um cluster de energia fotoeléctrica.
Investigar pequenas instalações "chave na mão": A produção fotoeléctrica é competitiva no fornecimento de electricidade a pequenas vilas isoladas (até 5000 habitantes) onde a distância (ou os roubos dos fios) não permite ligar o consumidor à rede eléctrica geral. É competitiva onde actualmente as necessidades são cobertas com geradores a gasolina.
Estas pequenas redes isoladas têm um mercado potencial colossal no Médio Oriente, África e  Índia.
Deveria ser investigada uma solução técnica de engenharia de uma central solar normalizada com os painéis solares associados a baterias (para a rede poder estar isolada).
Para povoações de 5000 habitantes pobres (consumo de 0.1 kw/habitante) será de investigar soluções técnicas com uma potencia média de 500kw e baterias de NA-S (uma quinta solar com 6000m2 de painéis e 30000m2 de área total).

Fig. 4 - Precisa de uma mulher? Temos uma solução chave-na-mão.


Desenvolver a tecnologia das baterias electroquimicas: Para compatibilizar a produção com o consumo, as quintas solares têm que estar associadas a baterias electroquimicas. As que mostram melhor potencial em termos de custos são as baterias Sódio-Enxofre. É preciso criar grupos de investigação nesta tecnologia para avançar no projectos de baterias NA-S com uma energia na ordem dos 10Mwh (equiparado a 17000 baterias do nosso automóvel).
Baterias deste tipo são utilizadas experimentalmente no Japão associadas a geradores eólicos (produzidas pela NGK/TEPCO).
O Sócrates também queria fazer uma fábrica de baterias para submarinos (mas do tipo da velhina bateria de chumbo que temos no nosso pópó) sem haver em Portugal uma única pessoa a investigar baterias. Era mais uma coisa a subsidiar pois, fazer disso sabem os chinocas e com salários 1/4 dos nossos.


Desenvolver a montagem dos díodos: Mais que fazer investigação no desenvolvimento dos diodos fotovoltaicos, em termos de negócio, é mais importante diminuir os custos que vão entre os diodos e o custo final de produção. Assim, um caminho será investigar suportes mais baratos (os painéis), de mais fácil manutenção (a limpeza e degradação) e na estrutura de suporte dos painéis.

Será que as empresas que aproveitaram os subsídios estão ricas?
Há pessoas que fazem o que for preciso fazer desde que isso dê dinheiro.
Foi o caso do Bruno Tesch que ficou muito contente com a encomenda do seu pesticida para ser usado nos campos de extermínio nazis. Foi executado no dia 16 de Maio de 1946.
O caso das opções energéticas do Sócrates foi igual. Era por demais evidente que Portugal não podia pagar o que o Sócrates prometia mas não quiseram saber.
O povo também estava anestesiado porque confiou na conversa do Sócrates.

Não porque agora ninguém quer pagar.
Chamam-lhe as rendas excessivas quando, de facto, são tecnologias de custos elevados.
Mas quem pensava que se ia aproveitar das loucuras do Sócrates acabou por ser também uma das suas vítimas.
Foi anunciada esta semana a falência do projecto do Roquete onde se soube que a CGD meteu 16 milhões de euros em nada (e outro tanto ao BPI) e muitos mais irão apresentar falência.

Fig. 5 - Anuncia-se como líder de mercado na energia solar. Já perdeu 95% do valor em Bolsa.
(dados: Bolsa PT, grafismo do autor). 

Fig. 6 - A EDP Renováveis concentrou os grandes projectos solares da EDP. Já perdeu 67% do valor em Bolsa.
(dados: Bolsa PT, grafismo do autor)

Finalmente.
O blog ficou só para mim.
Não foi por nenhuma razão especial.
Nos últimos 7 meses, o meu amigo Pedro Araújo só teve tempo para escrever 4 posts e achou por bem desistir do projecto que lançou em finais de 2010.
Isto dos blogs é bom para funcionários públicos de nomeação definitiva.

Uma jovem entra numa esquadra.
 - Sr. polícia acabei de ser violada.
 - A menina é capaz de descrever o violador?
 - Não vi nada porque estava muito escuro e eu fechei os olhos.
 - Só sei que era funcionário público.
 - Funcionário público? Se nem sabe se era preto ou branco como sabe que era funcionário público?
 - É que, sr. guarda, eu é que tive que fazer o servicinho todo.

Pedro Cosme Costa Vieira

5 comentários:

Joao F. disse...

Caro Professor,

deixo o link de um paper bastante interessante sobre a produção renovável, com especial enfoque para a energia solar.
Se a China não tivesse o quase monopólio na produção de minérios raros que são essenciais no fabrico de quase todas as tecnologias 'verdes'...eu ainda acreditava que nos podíamos especializar nalgum segmento da indústria renovável, mas parece-me que vai ser uma tarefa dificil, mas não impossível.

Cumprimentos

http://www.ncpa.org/pdfs/st334.pdf

João Ferreira

ALCAIDE disse...

Podemos não estar de acordo com tudo, mas não há dúvida se trata de um artigo bem desenvolvido com argumentos sérios

João Pimentel Ferreira disse...

O problema energético de Portugal já não está no consumo elétrico, está nos transportes caro Cosme. Fique sabendo que 2/5 da energia total do país é gasta nos transportes, onde 99% é derivados do petróleo, ou seja veículos. Resumindo, em cada 10 calorias que Portugal gasta, 4 são para mover carros!

Ora leia isto caro Cosme, demora 5 minutos

Económico-Financeiro disse...

Estimado João,
Importar energia (ou seja o que for) não tem mal nenhum. Imagine como seria a nossa vida se isso não fosse possível (nem poderíamos ver filmes estrangeiros).

O que teve mal foi o Sócrates ter fito uma lavagem ao cérebro do povo com o argumento de que "o vento é gratuito" para carregar os consumidores de electricidade com encargos terriveis para as próximas dezenas de anos.

É errado poupar/substituir 1€ em importações com o gasto de 2€ em recursos internos que vão diminuir, com perda da competitividade, 3€ de exportações.
Para mais, como somos um país pobre em capital, os juros e amortizações dos equipamentos das "energias limpas" são pagos ao exterior. Não entram nas "importações de bens" mas pesam igualmente na Balança Corrente (remuneração de capital).

Feitas as contas, cada 1€ de substituição das importações, piora em 3€ a nossa situação.

O futuro para os veículos está, hoje, no gáz natural e não não na electricidade.

Um abraço,
pc

João Pimentel Ferreira disse...

Caro Pedro

Se é verdade que o solar é pouco eficiente, e os custos de instalação e exploração fazem do valor desta energia um valor final algo alto em comparação com outras fontes, não é verdade o mesmo para a energia eólica. Veja os dados e faça o trabalho que fez aqui para a eólica e ficará surpreendido que até foi, segundo os dados que li, um bom investimento, pois duram cerca de 20 anos com custos de manutenção constantes. Findados os créditos após 10 anos, começam a dar lucro.

Percebo também que para o caro Pedro, o ambiente diz-lhe pouco, o que interessa é apenas o valor final ao consumidor. Sugiro então que voltemos todos ao carvão. Remova os aquecedores elétricos que tem em casa e substitua-os por fornos a lenha que corta na serra de Sintra. Como é economista, perceba que as verdadeiras externalidades da energia fóssil não estão imputadas devidamente no preço ao consumidor final. Veja quais são as externalidades da energia fóssil e depois seja sério nas contas! Digo-lhe por exemplo que cada km percorrido de carro em Portugal tem um custo externo ao país de 0,15€, segundo a Comissão Europeia (dou-lhe fontes se quiser)

Todavia acho que não percebeu o conceito a que me referia. Não se trata da balança de pagamentos, trata-se mesmo de reduzir a fatura energética do país. Se o caro Pedro quiser comprar uma máquina de lavar, e tiver duas para escolher; e uma consome o dobro da energia que a outra só porque tem uma função XPTO que se usa uma vez por ano, o caro Pedro compra a que consumir menos energia, porque o Pedro faz muito bem as contas. Pois eu digo-lhe que um comboio tem um consumo energético por pax-km sessenta (60) vezes inferior ao automóvel (dou-lhe as fontes se quiser), logo o cancro energético e económico-financeiro do país está no carro que o Pedro tem na garagem. A solução não é carro elétrico, é a aposta séria nos transportes públicos e na a mobilidade ciclável e a maior taxação do automóvel. Ou acha que os países nórdicos têm excelentes sistemas de TP só porque são "verdes"?

Cumprimentos

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