Em 8 de outubro de 1975, em uma sessão científica dedicada ao 250º aniversário da Academia de Ciências da URSS, o acadêmico Pyotr Leonidovich Kapitsa, que recebeu o Prêmio Nobel de Física três anos depois, fez um relatório conceitual no qual, baseado em princípios físicos básicos, ele essencialmente enterrou todos os tipos "Energia alternativa", com exceção da fusão termonuclear controlada.
Para resumir as considerações do Acadêmico Kapitsa, elas se resumem ao seguinte:
O principal argumento que Kapitsa usou em seu relatório sobre as possibilidades de energias alternativas não foi de forma alguma uma abordagem econômica, mas considerações físicas. Sua principal objeção ao fascínio desenfreado pela moda, mesmo então, quarenta anos atrás, os conceitos de "energia alternativa gratuita e ecológica" era uma limitação óbvia que não é permitida até hoje: nenhuma das fontes alternativas de energia, sejam painéis solares, parques eólicos ou as mesmas células de combustível de hidrogênio não atingiram as densidades de energia e potência que são fornecidas por combustíveis fósseis como carvão, petróleo e gás ou energia nuclear.
Infelizmente, esse tipo de restrição não é política, mas precisamente de natureza física - independentemente do sistema de estado ou da ideologia escolhida no país, qualquer economia deve ser baseada em um grau ou outro nas leis físicas do mundo ao nosso redor. Os esforços de cientistas ou engenheiros podem nos aproximar o suficiente do limite físico teórico de uma tecnologia específica, mas, infelizmente, é absolutamente inútil tentar pular esse tipo de limitador.
Assim, por exemplo, a constante limite para a energia solar é a chamada "constante solar", que é 1367 W por metro quadrado na órbita da nossa Terra. Infelizmente, esse "quilowatt orbital" é completamente inacessível para nós que vivemos na superfície da Terra. A quantidade de energia solar que atinge a superfície da Terra é afetada por uma série de fatores: o clima, a transparência geral da atmosfera, nuvens e neblina, a altura do Sol acima do horizonte.
Mas o mais importante é a rotação do nosso planeta em torno de seu eixo, o que reduz imediatamente a energia disponível da constante solar quase pela metade: à noite o Sol está abaixo do horizonte. Como resultado, nós, os habitantes da Terra, temos que nos contentar com no máximo um décimo da constante solar orbital.
Qualquer que seja a fonte de energia considerada, ela pode ser caracterizada por dois parâmetros: densidade de energia - ou seja, sua quantidade por unidade de volume - e a velocidade de sua transmissão (propagação). O produto dessas quantidades é a potência máxima que pode ser obtida de uma superfície unitária usando este tipo de energia.
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Digamos energia solar. Sua densidade é desprezível. Mas ele se espalha com uma velocidade tremenda - a velocidade da luz. Como resultado, o fluxo de energia solar que chega à Terra e dá vida a tudo não é pequeno - mais de um quilowatt por metro quadrado. Infelizmente, esse fluxo é suficiente para a vida no planeta, mas como a principal fonte de energia para a humanidade, é extremamente ineficaz. Como P. Kapitsa observou, ao nível do mar, levando em consideração as perdas na atmosfera, uma pessoa pode realmente usar um fluxo de 100-200 watts por metro quadrado. Ainda hoje, a eficiência dos aparelhos que convertem energia solar em eletricidade é de 15%. Para cobrir apenas as necessidades domésticas de uma casa moderna, é necessário um conversor com uma área de pelo menos 40-50 metros quadrados. E para substituir as fontes de combustível fóssil por energia solar,é necessário construir uma faixa contínua de baterias solares com 50-60 quilômetros de largura ao longo de toda a parte terrestre do equador. É bastante óbvio que tal projeto em um futuro previsível não pode ser implementado por razões técnicas, financeiras ou políticas.
O exemplo oposto são as células de combustível, onde há uma conversão direta da energia química da oxidação do hidrogênio em eletricidade.
Petr Kapitsa escreveu: “Na prática, a densidade do fluxo de energia é muito baixa e apenas 200 watts podem ser removidos de um metro quadrado de eletrodo. Para 100 megawatts de potência, a área de trabalho dos eletrodos chega a um quilômetro quadrado, e não há esperança de que o custo de capital para construir tal usina seja justificado pela energia que ela gera. Isso significa que as células de combustível podem ser usadas apenas onde a alta potência não é necessária. Mas eles são inúteis para a macroenergia."
Aqui, a densidade de energia é alta e a eficiência de tal conversão também é alta, chegando a 70% ou mais. Mas a taxa de sua transferência é extremamente baixa, limitada pela taxa muito baixa de difusão de íons nos eletrólitos. Como resultado, a densidade do fluxo de energia é aproximadamente a mesma que a da energia solar. Petr Kapitsa escreveu: “Na prática, a densidade do fluxo de energia é muito baixa e apenas 200 watts podem ser removidos de um metro quadrado de eletrodo. Para 100 megawatts de potência, a área de trabalho dos eletrodos chega a um quilômetro quadrado, e não há esperança de que o custo de capital para construir tal usina seja justificado pela energia que ela gera”. Isso significa que as células de combustível podem ser usadas apenas onde não é necessária alta potência. Mas eles são inúteis para a macroenergia.
Assim, avaliando consistentemente a energia eólica, a energia geotérmica, a energia das ondas, a hidroeletricidade, Kapitsa argumentou que todas essas, na opinião de um amador, são bastante promissoras, as fontes nunca podem competir seriamente com os combustíveis fósseis: a densidade da energia eólica e a energia das ondas do mar é baixa; a baixa condutividade térmica das rochas limita as estações geotérmicas a uma escala modesta; todo mundo é bom com energia hidrelétrica, mas para que seja eficaz, ou rios de montanha são necessários - quando o nível da água pode ser elevado a uma grande altura e assim fornecer uma alta densidade de energia gravitacional da água - mas são poucos, ou é necessário fornecer grandes áreas de reservatórios e destruir férteis terra.
Átomo pacífico não tem pressa
Em seu relatório, Pyotr Leonidovich Kapitsa abordou especialmente a energia nuclear e observou três problemas principais no caminho de sua formação como a principal fonte de energia para a humanidade: o problema da eliminação de resíduos radioativos, o perigo crítico de desastres em usinas nucleares e o problema da proliferação descontrolada de plutônio e tecnologias nucleares. Dez anos depois, em Chernobyl, o mundo pôde garantir que as seguradoras e o acadêmico Kapitsa estivessem mais do que certos ao avaliar o perigo da energia nuclear. Portanto, até o momento não se fala em transferir a energia mundial para o combustível nuclear, embora se possa esperar um aumento em sua participação na produção industrial de eletricidade.
Pyotr Kapitsa depositou suas maiores esperanças na energia termonuclear. No entanto, nos últimos trinta anos, apesar dos tremendos esforços de cientistas de diferentes países, o problema da fusão termonuclear controlada não só não foi resolvido, mas com o tempo, a compreensão da complexidade do problema, ao contrário, só cresceu.
Em novembro de 2006, a Rússia, a União Europeia, a China, a Índia, o Japão, a Coreia do Sul e os Estados Unidos concordaram em iniciar a construção do reator termonuclear experimental ITER com base no princípio de confinamento magnético de plasma de alta temperatura, que supostamente fornecerá 500 megawatts de energia térmica por 400 segundos. Para avaliar o ritmo de desenvolvimento, posso dizer que em 1977-1978. o autor participou da análise da possibilidade de “alimentar” o ITER disparando uma pastilha de hidrogênio sólido no plasma. A ideia de fusão a laser, baseada na rápida compressão de um alvo de hidrogênio usando radiação laser, também não está no melhor estado.
Ficção científica muito cara …
Mas e quanto à energia do hidrogênio e ao notório biocombustível, que são mais ativamente promovidos hoje? Por que Kapitsa não prestou atenção a eles? Afinal, a humanidade tem usado biocombustível na forma de lenha por séculos, e a energia do hidrogênio hoje parece tão promissora que quase todos os dias há relatos de que as maiores montadoras estão demonstrando carros-conceito com combustível de hidrogênio! O acadêmico era realmente tão míope? Infelizmente … Nenhum hidrogênio ou mesmo bioenergia no sentido literal da palavra pode existir.
Quanto à energia do hidrogênio, uma vez que não há depósitos naturais de hidrogênio na Terra, seus adeptos estão tentando inventar uma máquina de movimento perpétuo em escala planetária, nem mais nem menos. Existem duas maneiras de obter hidrogênio em escala industrial: ou por eletrólise para decompor a água em hidrogênio e oxigênio, mas isso requer energia, obviamente superior àquela que é então liberada quando o hidrogênio é queimado e convertido de volta em água, ou … do gás natural usando catalisadores e de novo, consumo de energia - que precisa ser obtido … de novo, queimando combustíveis fósseis naturais! É verdade que, neste último caso, ainda não é uma "máquina de movimento perpétuo": alguma energia adicional ainda é gerada durante a combustão do hidrogênio assim obtido. Mas será muito menos do que seria obtido pela combustão direta do gás natural,contornando sua conversão em hidrogênio. Isso significa que o "hidrogênio eletrolítico" não é um combustível, é apenas um "acumulador" de energia obtida de outra fonte … que simplesmente não existe. O uso do hidrogênio obtido do gás natural, possivelmente, reduzirá um pouco as emissões de dióxido de carbono na atmosfera, uma vez que essas emissões estarão associadas apenas à geração de energia necessária à obtenção do hidrogênio. Mas por outro lado, como resultado do processo, o consumo total de combustíveis fósseis não renováveis só vai crescer!já que essas emissões estarão associadas apenas à geração de energia necessária para produzir hidrogênio. Mas por outro lado, como resultado do processo, o consumo total de combustíveis fósseis não renováveis só vai crescer!já que essas emissões estarão associadas apenas à geração de energia necessária para produzir hidrogênio. Mas, por outro lado, como resultado do processo, o consumo total de combustíveis fósseis não renováveis só vai crescer!
A situação com a "bioenergia" não é melhor. Neste caso, estamos falando tanto em reanimar a velha ideia de usar gorduras vegetais e animais para movimentar motores de combustão interna (o primeiro "diesel" da Diesel funcionava com óleo de amendoim), ou em usar álcool etílico obtido pela fermentação de naturais - grãos, milho, arroz, cana etc. - ou submetidos a hidrólise (isto é, a decomposição da fibra em açúcares) - produtos agrícolas.
Quanto à produção de óleos, trata-se de uma produção de baixíssima eficiência, segundo os "critérios Kapitsa". Por exemplo, o rendimento do amendoim é no máximo 50 c / ha. Mesmo com três colheitas por ano, o rendimento das castanhas dificilmente ultrapassará 2 kg por ano por metro quadrado. Desse número de nozes, na melhor das hipóteses, será obtido 1 kg de óleo: a produção de energia é pouco mais de 1 watt por metro quadrado - ou seja, duas ordens de magnitude menor que a energia solar disponível no mesmo metro quadrado. Ao mesmo tempo, não levamos em consideração o fato de que a obtenção dessas safras requer o uso intensivo de fertilizantes com alto consumo de energia, consumo de energia para o cultivo do solo e irrigação. Ou seja, para suprir as necessidades atuais da humanidade, seria necessário semear completamente alguns mundos com amendoim. Fazendo um cálculo semelhante para a energia do "álcool", é fácil ter certezaque sua eficiência é ainda menor que a do agro-ciclo "diesel".
… Mas muito benéfico para a economia da "bolha de sabão".
Somos nossos, vamos construir um mundo novo
O resultado dos limitadores da energia solar foi um conhecimento bem disponível em 1975: de fato, de um metro da superfície da Terra, não mais do que 100-200 watts de energia solar média diária podem ser coletados. Em outras palavras, para satisfazer até as necessidades atuais da humanidade, a área das usinas solares localizadas na superfície da Terra seria simplesmente enorme.
Além disso, uma faixa da superfície da Terra ao longo do equador da Terra - ou em regiões tropicais desérticas, enquanto a maioria dos consumidores de energia solar estão localizados na zona temperada do Hemisfério Norte - seria mais adequada para a colocação de painéis solares. Como resultado, os "quadrados" abstratos de painéis solares no Saara, que gostam tanto de atrair apologistas para a energia solar ilimitada, acabam sendo nada mais do que uma suposição virtual.
Mas isso de forma alguma impediu aqueles que não haviam dominado totalmente o curso de física da escola. Projetos para o desenvolvimento solar do Saara surgiram e estão surgindo com invejável regularidade.
Por exemplo, a empresa europeia Desertec, fundada em 2003, tentou implementar um megaprojeto para a construção de usinas solares na Tunísia, Líbia e Egito para fornecer energia solar à Europa Ocidental, apesar da participação no projeto de grandes corporações e bancos como Siemens, Bosch, ABB e O Deutche Bank, dez anos depois, em 2013, faliu discretamente. Descobriu-se que o custo de construção e manutenção de usinas de energia no Saara e o custo de transporte de eletricidade por milhares de quilômetros, mesmo com uma constante solar "gratuita" no Saara, não escurecida por nuvens ou neblinas, era simplesmente proibitivo.
A situação não é mais otimista com a indústria de energia solar na própria Europa Ocidental, onde, pela segunda década consecutiva, vários países e fundos destinaram trilhões de dólares para o desenvolvimento da energia solar e eólica. Apesar da "chuva de ouro" que abundantemente caiu sobre o setor de energia renovável (RES) e sobre o apoio político global para a energia renovável (mesmo devido ao fechamento forçado de usinas nucleares e termelétricas a carvão), o "acabamento intermediário" para FER em 2016 não foi de forma alguma tão impressionante.
Assim, em 2015, a Alemanha e a Dinamarca, que instalaram o número máximo de turbinas eólicas e painéis solares, também tiveram os preços da eletricidade mais elevados - 29,5 cêntimos e 30,4 cêntimos por kWh. Ao mesmo tempo, a Bulgária e a Hungria, "atrasadas" em termos de instalação de fontes renováveis de energia, nas quais foram construídas potentes centrais nucleares durante a era soviética, podiam orgulhar-se de preços de eletricidade completamente diferentes - 9,6 e 11,5 cêntimos por kWh, respetivamente.
Hoje estamos a falar do facto de o ambicioso programa "2020" sobre energias renováveis, que foi adoptado pela União Europeia e segundo o qual até 2020 20% da electricidade na UE deveria ser produzida a partir de fontes renováveis, foi colocado nas costas dos contribuintes europeus, que foram contratados para pagar uma tarifa especialmente inflacionada para eletricidade. Basta dizer que, em termos da realidade russa, alemães e dinamarqueses pagam de 20 a 21 rublos para cada quilowatt-hora consumido).
Portanto, verifica-se que os sucessos atuais das fontes renováveis de energia não estão associados às realidades econômicas de sua rentabilidade e nem mesmo a avanços expressivos na melhoria da eficiência ou na redução de seus custos de produção e manutenção, mas, em primeiro lugar, à política protecionista dos países da UE em relação às fontes renováveis de energia e à eliminação de qualquer concorrência. por parte da indústria de energia térmica ou nuclear, que está sujeita a pressões fiscais adicionais (taxas para emissões de dióxido de carbono), ou mesmo a uma proibição total (como a energia nuclear na Alemanha).
Bem, os cientistas americanos não conhecem esses números e perspectivas? Claro que sim. Richard Heinberg, em seu sensacional livro PowerDown: Opções e ações para um mundo pós-carbono (a tradução mais precisa do significado - “O fim do mundo: oportunidades e ações no mundo pós-carbono”) da forma mais detalhada, repete a análise de Kapitsa e mostra que não há bioenergia o mundo não vai salvar.
Então o que está acontecendo? Eis o que: só uma pessoa muito ingênua acredita que a economia hoje, como há 150 anos, funciona de acordo com o princípio marxista: "dinheiro - mercadoria - dinheiro". A nova fórmula dinheiro-dinheiro é mais curta e mais eficiente. O elo problemático na forma de produção de bens reais, que têm utilidade real para as pessoas no sentido usual da palavra, está sendo rapidamente expulso da “grande economia”. A relação entre preço e utilidade no sentido material - a utilidade de uma coisa como comida, roupa, habitação, meio de transporte ou serviço como meio de satisfazer alguma necessidade real - está caindo no esquecimento da mesma forma que a relação entre a denominação de uma moeda e a massa uma vez desaparecida. o metal precioso encerrado nele. Da mesma forma, as "coisas" da nova era são purgadas de toda utilidade. A única capacidade de consumo dessas "coisas"sua única “utilidade” que retém sentido na economia dos tempos modernos é sua capacidade de venda, e a inflação das “bolhas” passa a ser a principal “produção” que traz lucro. A crença universal na capacidade de vender ar na forma de ações, opções, futuros e inúmeros outros "instrumentos financeiros" torna-se a principal força motriz da economia e a principal fonte de capital para os sacerdotes desta fé.
Depois de estourar bolhas sucessivas de "ponto-com" e imóveis, e "nanotecnologia", desenhando perspectivas fabulosas, na maior parte continua a atraí-los sem materialização perceptível, os financistas americanos, ao que parece, voltaram seriamente suas atenções para fontes alternativas de energia. Investindo dinheiro em "projetos verdes" e pagando por publicidade com base científica, eles podem muito bem contar com o fato de que numerosos Pinóquio fertilizarão perfeitamente o campo financeiro dos milagres com seu ouro.
