Explorando novos limites tecnológicos na busca por soluções alternativas de energia para um futuro sustentável na geração e transmissão de energia
Em junho deste ano, a produção para o Sistema Interligado Nacional – SIN, atingiu 47,7 TWh, representando um aumento de 2,2% em comparação a junho de 2022. As energias renováveis desempenharam um papel significativo na geração de eletricidade no Brasil, contribuindo com 91% do total.
Em comparação, as hidrelétricas representam 64% do desse montante, seguidas pela energia eólica (17,7%), a biomassa (6,3%) e a energia solar centralizada, que ocupa 4ª posição no panorama das renováveis, respondendo por menos de 3% da produção total destinada à rede em junho de 2023, excluindo micro e minigeração distribuída. Esse panorama revela a relevância crescente de fontes limpas e sustentáveis na matriz energética do país.
No entanto, ao ampliar o foco para uma perspectiva global, o desafio se torna ainda mais complexo: alimentar energeticamente uma população em constante crescimento onde cerca de 80% da energia atual provém de combustíveis fósseis, uma fonte não renovável com estimativas indicando uma limitação de sua disponibilidade dentro dos próximos 100 anos. Nesse contexto, a busca por alternativas energéticas mais eficientes torna-se imperativa.
Diante dessa realidade, a busca por alternativas energéticas mais eficientes não é apenas uma necessidade, felizmente temos conhecimento de uma fonte extremamente eficiente de geração de energia: a energia nuclear. Extraímos essa energia dos átomos, um processo complexo que se desdobra em duas vertentes, a fissão e a fusão nuclear, cada uma com características distintas.
É comum de se imaginar cenários negativos quando o assunto é energia nuclear, a fissão nuclear, o núcleo de um átomo pesado, como o urânio-235 ou plutônio-239, é dividido em dois ou mais fragmentos menores, liberando uma quantidade significativa de energia. A fissão de 1 kg de urânio produz uma quantidade de energia cerca de 3 milhões de vezes maior do que a queima de 1 kg de carvão, demonstrando sua incrível eficiência. No entanto, os resíduos radioativos gerados apresentam desafios significativos em termos de armazenamento seguro. Por outro lado, a fusão nuclear, mecanismo semelhante ao que alimenta o Sol, mostra-se ainda mais eficiente e poderosa.
Na fusão, dois átomos leves, como isótopos de hidrogênio, especialmente deutério e trítio, são fundidos, liberando uma quantidade extraordinária de energia. A fusão de 1 kg de hidrogênio libera cerca de 30 milhões de vezes a energia proveniente da queima de 1 kg de carvão. Através do uso de isótopos de hidrogênio, como de deutério, encontrados em abundância nos oceanos, a fusão nuclear apresenta a promessa de uma fonte quase inesgotável de energia.
Com relação a resíduos, algumas partículas geradas durante a fusão podem incluir isótopos que podem ter aplicações em áreas como a medicina, como radioisótopos usados para diagnóstico ou tratamento, a radioterapia e braquiterapia são os principais exemplos nesse campo. Por décadas os físicos sabem como a fusão nuclear funciona, os avanços são impressionantes e para além do nosso planeta.
Um dos elementos com maior potencial de eficiência é o hélio-3, encontrado em grande escala no núcleo terrestre e em maiores quantidades na Lua. Sua capacidade de gerar menos nêutrons durante a reação de fusão, em comparação com combustíveis tradicionais como deutério e trítio, implica em menor produção de radiação residual. A significativa redução de nêutrons não apenas preserva a integridade estrutural do reator de fusão, mas também minimiza os desafios relacionados à gestão de resíduos radioativos.
Há planos ambiciosos em ação para a exploração do espaço, incluindo a comercialização de recursos da lua como gelo, metais preciosos e as grandes reservas de hélio-3. Além da fusão, a eletricidade produzida em usinas termonucleares a hélio-3 representaria uma solução para possíveis crises de energia, já que 40 gramas de hélio-3 substituem cinco mil toneladas de carvão em termos de energia.
Na lua, estima-se que a abundância seja tal que um pedaço de solo lunar, com área de dois quilômetros quadrados e profundidade de três metros, contenha 100 quilos de hélio-3. O grande desafio, será enviar foguetes da Terra para a lua a um custo muito mais baixo. Planos de transportar uma usina de fissão para alimentar a exploração de longo prazo já estão em execução, além da construção de uma grande estação de coleta de energia fotovoltaica, capaz de coletar a luz do Sol continuamente, abrindo um potencial da construção de uma usina de fusão e utilizar o combustível ali mesmo.
Há pretensões de enviar essa energia gerada na Lua para instalações conversoras na Terra. Da Lua, a energia poderia ser transmitida para a Terra a laser. O sistema é composto por duas torres, uma conectada a fonte de energia que produz um feixe de laser ultravioleta, invisível aos nossos olhos, na outra ponta está um receptor, similar a um painel solar, porém sensível apenas à frequência do laser, que converte a luz em corrente elétrica contínua.
Um sistema de segurança desliga o laser automaticamente caso qualquer obstáculo seja encontrado no caminho, evitando que pessoas, pássaros ou máquinas sofram danos caso cruzem o caminho do raio. Estações de conversão distribuídas pelos continentes e pelo oceano do planeta se encarregariam de transformar os raios recebidos em eletricidade, que seria enviada para a rede. Dessa forma, o sistema se torna uma fonte abundante até mesmo em perdas relacionadas a distância, a energia poderia, inclusive, ser usada na hidrólise da água para a obtenção de hidrogênio, que seria armazenado para abastecer veículos, por exemplo.
Grandes são os desafios para agregar a sustentabilidade há geração de energia e o que parece um roteiro de ficção cientifica, já está sendo colocado em prática por países de primeiro mundo.
Em meio aos desafios globais de sustentabilidade na geração de energia, a busca por fontes alternativas e eficientes é imperativa. Embora as energias renováveis tenham desempenhado um papel significativo, a necessidade de superar a dependência dos combustíveis fósseis é urgente, considerando o crescimento populacional e a limitação dessas fontes não renováveis.
Os planos ambiciosos de explorar recursos lunares e transmitir essa energia para a Terra representam uma visão ousada para o futuro, mesmo com os desafios logísticos. Ao observarmos a execução desses planos por países de primeiro mundo, percebemos que o que outrora parecia um roteiro de ficção científica está se tornando uma realidade palpável, refletindo não apenas uma necessidade, mas a promessa de um futuro energético sustentável e inovador para as futuras gerações.
