A energia solar está começando a transformar o sistema energético mundial

• Com a rápida expansão da energia solar e eólica, a estrutura energética e política tradicional centrada em combustíveis fósseis está sendo abalada em sua base
• Graças à natureza distribuída e abundante das fontes de energia, monopólios e conflitos geopolíticos se tornam mais difíceis, e a liderança energética caminha gradualmente para a descentralização
• Com o avanço tecnológico e as economias de escala, o custo da geração solar e eólica já supera os combustíveis fósseis em competitividade, enquanto a eficiência em produção, consumo e armazenamento melhora de forma drástica
• Em países como os Estados Unidos, ainda há resistência política e regulatória, mas a grande transição global para energias renováveis já se tornou um movimento irreversível
• A mudança de paradigma impulsionada pelo sol e pelo vento representa um ponto de inflexão civilizacional comparável à Revolução Industrial e à revolução dos computadores

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A mudança de paradigma energético trazida pela energia solar e eólica

• Nos últimos anos, a capacidade instalada de geração solar e eólica cresceu de forma explosiva, deixando de ser apenas uma “alternativa” para se tornar o centro do sistema energético
• A energia solar, que só alcançou 1 TW acumulado em 2022, dobrou para 2 TW em apenas dois anos, e já se projeta que em breve chegará a 3 TW
• A cada 15 horas, 1 GW de energia solar (equivalente a uma usina a carvão) é instalado, enquanto a energia eólica também avança rapidamente
• Graças às energias renováveis e às tecnologias de armazenamento em baterias, a dependência de carvão e gás vem caindo rapidamente em diversos países e regiões, como Estados Unidos, China, Índia, América do Sul, África e Polônia
• Por exemplo, em 2024, 93% da nova capacidade de geração instalada nos Estados Unidos e 96% da nova demanda global por eletricidade foram atendidos por energias renováveis
• A China responde por mais da metade da geração renovável e dos sistemas de armazenamento, liderando a expansão global com a produção de painéis e baterias de baixo custo

Eficiência, viabilidade econômica e inovação da energia solar e eólica

• As células solares são compostas de silício, prata, fósforo, boro e outros materiais, convertendo diretamente a luz solar em eletricidade, com eficiência de trabalho muito superior à dos métodos tradicionais de combustão
• Em comparação com veículos a combustão interna, novas tecnologias baseadas em eletricidade como veículos elétricos (EV), bombas de calor e e-bikes estão se espalhando rapidamente, impulsionando ganhos de eficiência
• Graças à queda de 95% no custo do armazenamento de energia, ao aumento da eficiência e às tecnologias de reciclagem, também diminuem as preocupações com esgotamento de recursos
• A quantidade de prata, silício, lítio e outros materiais usada em cada painel continua caindo, e os minerais também são reciclados após o uso

As mudanças sociais e políticas provocadas pela descentralização da energia

• A energia distribuída, utilizável em qualquer lugar como o sol e o vento, é muito mais difícil de ser monopolizada por poucos países ou empresas, e também reduz a possibilidade de conflitos na cadeia de suprimentos e guerras
• Nos Estados Unidos, na Europa e em outros países desenvolvidos, ainda há reação industrial e política, e a revogação de políticas ou a redução de subsídios funcionam como ameaças temporárias
  • Exemplos incluem a redução dos incentivos fiscais do IRA nos Estados Unidos e casos de forte queda nas ações de algumas empresas, como a Sunrun
• Mas até essa reação serve como evidência de quão grande é a velocidade e a escala da transformação em curso

Mudanças rápidas nos países emergentes e em desenvolvimento

• China, Índia, América do Sul, África, Paquistão e outros vêm adotando rapidamente painéis solares baratos e know-how, realizando uma transição de “salto direto” que supera a infraestrutura fóssil tradicional
  • Exemplo: 95% das propriedades rurais no Paquistão já migraram para a energia solar, e o consumo de diesel caiu 30%
  • América do Sul, Polônia e África também estão avançando muito mais rápido do que o previsto, com base em dados de campo

Limites e desafios

• Os principais desafios incluem uso da terra, mineração de minerais e gargalos em grandes infraestruturas de rede
• As preocupações com a escassez de minerais (como lítio e níquel) estão sendo mitigadas por melhorias de eficiência, reciclagem e descoberta de novas reservas
• Na prática, a maioria dos projetos está sendo atrasada por filas de conexão ligadas a políticas e infraestrutura

Perspectiva: a grande mudança da futura ordem energética

• A IEA prevê que, em 2035, a energia solar será a principal fonte de energia do mundo
• Em eficiência, viabilidade econômica, resposta climática e democratização, a expansão das energias renováveis está se consolidando como um movimento natural e impossível de deter
• O sol continuará oferecendo energia abundante à humanidade por bilhões de anos, e isso deve acelerar transformações revolucionárias nas estruturas industriais, políticas e sociais como um todo

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Opiniões do Hacker News

• Existe uma tecnologia que pode resolver o maior problema da energia solar, que é o fato de “o sol não brilhar o tempo todo”: cabos. Cabos podem transportar energia por longas distâncias. Em especial, cabos HVDC (corrente contínua de ultra-alta tensão) podem transmitir eletricidade atravessando continentes, oceanos, fusos horários e zonas climáticas. Atualmente, os cabos ainda têm muita capacidade ociosa, porque a rede é projetada para suportar a demanda máxima. Nos horários de menor demanda, essa capacidade excedente pode ser bem aproveitada. Por exemplo, quando há sobra de geração solar/eólica, ela pode ser usada para carregar baterias em outras regiões. Também é possível operar nos dois sentidos: importar quando faltar e exportar quando sobrar. Baterias em grande escala também ficam em sua maioria carregadas e à espera durante boa parte do tempo, então, com cabos, seria possível usar energia na escala de terawatts. Há planos no mundo todo para conexões por cabo entre Marrocos e Reino Unido, Austrália e Singapura, costa leste dos EUA e Europa, entre outros. Isso pode compensar em parte as variações regionais causadas por estações, clima e diferença entre dia e noite. O restante pode ser complementado com energia nuclear, geotérmica, hidrelétrica e usinas a gás remanescentes. Quem investir em usinas a gás daqui para frente precisa encarar a realidade. Algumas ainda serão mantidas por muito tempo como reserva, mas dificilmente darão grande lucro
  • Linhas de transmissão são uma ideia interessante, mas custam caro. Como a energia solar já ficou muito barata, se instalarmos 3 vezes a capacidade necessária, dá para manter tudo funcionando mesmo em dias nublados. Painéis solares ainda geram alguma coisa em tempo nublado. À noite é preciso outra solução. Podemos começar cobrindo todos os estacionamentos com painéis solares. Dizer que não dá para operar uma rede 100% solar/eólica é subestimar a criatividade humana. Se instalarmos geração com folga acima do pico de demanda, existem várias abordagens: baterias, deslocamento de carga, carros elétricos carregando de dia e devolvendo energia à rede no pico noturno, resfriar bastante os ambientes durante o dia para evitar refrigeração à noite, armazenar hidrogênio em cavernas de sal, usinas hidrelétricas reversíveis e até fundição de alumínio quando houver excesso de energia. Há muitas soluções. Não subestimem a imaginação humana
  • Como alternativa aos cabos, também seria possível usar navios transportando diesel sintético ou carregamentos de ferro, alumínio e magnésio. Dentro da China, cabos HVDC já transmitem energia solar atravessando o continente, mas os Países Baixos ainda não conseguiram colocar esse tipo de plano em prática. Cabos permitem transmissão eficiente em tempo real, mas são vulneráveis a mísseis guiados de precisão. Na prática, a Ucrânia já produz mísseis em massa no subsolo com impressoras 3D. Por isso, a comercialização de baterias de alumínio-ar voltou a ganhar atenção
  • Países que dependem de cabos internacionais inevitavelmente precisam manter toda a infraestrutura de backup elétrico por conta própria. O custo de cabos + backup pode sair mais caro do que o custo de armazenamento. Claro, há muitos fatores de custo envolvidos
  • Há lugares em que cabos podem ser uma boa solução, mas em muitas regiões o relevo ou a política são limitadores. Por exemplo, ninguém vai passar um cabo pelo Pacífico para fornecer energia solar da Rússia ao pico de consumo noturno da costa oeste da América do Norte
  • Não sou tão otimista com projetos de cabos como HVDC quanto sou com solar e eólica. Solar/eólica são fáceis de expandir em pequena escala, no estilo plug and play, mas projetos de cabos ainda são grandes apostas de longo prazo
• As energias renováveis são realmente incríveis, mas, em vez de substituir os combustíveis fósseis, na prática estão apenas aumentando o uso total de energia. A forma como usamos energia hoje está destruindo o meio ambiente. Espero que ninguém pense que o avanço da tecnologia solar vai resolver tudo. O que precisamos fazer não é apenas aumentar o uso de solar, mas reduzir o uso de combustíveis fósseis. Podcast relacionado
  • O artigo menciona várias vezes casos de redução no uso de combustíveis fósseis. Por exemplo, a Califórnia reduziu em 40% o uso de gás natural para geração elétrica em relação a 2023. A China também teve uma queda efetiva nas emissões de carbono, com uso de carvão estagnado e redução de 25% no uso de gás natural no mesmo período
  • O ritmo de avanço da tecnologia solar e do armazenamento em baterias está acelerando de forma impressionante. Não existe uma correspondência de um para um em que cada nova instalação solar vire imediatamente nova demanda. Com a expansão das instalações e a melhora tecnológica, os custos continuam caindo. Quanto mais os custos caem, mais rápido a solar se espalha. Esse progresso está, de fato, melhorando a situação aos poucos. É uma mudança de longo prazo e cumulativa
  • Pelos dados, concordo. Na região dos Apalaches onde vivi a vida toda, também sinto no dia a dia que os impactos ambientais negativos dos combustíveis fósseis diminuíram claramente. A escala é pequena, mas, pelo menos para os moradores daqui, é uma mudança real e visível
  • Cresci em uma casa rural sem eletricidade. Quando eu era criança, sempre ligávamos um gerador a gasolina para ver filmes, e quando meus pais começaram a usar telefone e internet via satélite, o consumo de gasolina aumentou bastante. Usávamos energia solar desde os anos 90, mas com painéis usados (que, mesmo assim, funcionavam perfeitamente e quase sem falhas). Recentemente tive condições de instalar um sistema solar novo em grande escala para eles, e hoje em dia o gerador só é necessário no inverno, quando há tempestades por várias semanas seguidas (e, na verdade, nem nesses casos ele é estritamente necessário). Os principais benefícios são: 1) retorno do investimento em menos de 3 anos 2) não precisar de um gerador barulhento e fedido a gasolina 3) meus pais não precisam mais carregar galões pesados de combustível 4) pela primeira vez, eles puderam usar ar-condicionado
  • Se por “nós” estivermos falando da Califórnia, estamos prestes a entrar na próxima fase. Em grande parte dos lugares, sistemas solares + baterias já estão ficando mais baratos do que construir novos geradores a gás natural (que hoje ainda respondem pela maior parte da eletricidade). E em breve também ficará mais barato fornecer energia a partir de usinas de baterias do que operar geradores existentes. O custo do combustível é zero, o fornecimento é instantâneo e ainda é possível adicionar inércia ao sistema. Se “nós” for a China, ela já fabrica e instala mais renováveis do que qualquer outro país do mundo, mas, sem conseguir acompanhar a demanda, também lidera o mundo em construção de usinas a carvão e nucleares. Também é líder mundial em produção de veículos elétricos, o que ajuda muito a melhorar a qualidade do ar local
• Enquanto os EUA ainda tentam voltar a um século XX encharcado de petróleo, países como a Namíbia estão pulando direto para um futuro centrado em energia solar distribuída com a ajuda de um único tutorial no YouTube. Dá a sensação de estar vendo, em tempo real, a era dos combustíveis fósseis ficar para trás
  • "O Dilema da Inovação" (livro de Clayton Christensen) explica como grandes empresas, por não conseguirem abrir mão de margens altas, acabam sendo superadas por novas tecnologias que no início parecem inferiores (como motocicletas japonesas e discos rígidos). Os EUA estão diante do mesmo dilema agora. Não conseguem abrir mão do lucro do petróleo e, mesmo com a mudança clara do mercado, hesitam em adotar renováveis. Tanto países quanto grandes empresas precisam sacrificar parte dos lucros atuais para manter competitividade no longo prazo. Estou repostando aqui meu comentário que havia deixado em um artigo relacionado do NYT
  • É difícil acreditar que o governo da Namíbia esteja dando subsídios solares de milhares de dólares por residência como os EUA fazem. O Paquistão também foi citado no artigo, mas aparentemente sem subsídios. Se a energia solar é uma tecnologia economicamente inevitável e madura (e eu concordo que é), a lógica de empurrá-la com subsídios fica mais fraca. Nos EUA, a maior parte do custo de instalação solar vai para licenciamento burocrático ou para instaladores ineficientes e caros. Esse é um problema crônico de todo projeto dependente de licenças, e dinheiro grátis pode até piorar a situação
  • Achei interessante citar a Namíbia. Na verdade, a maioria das grandes petroleiras está hoje tocando projetos de exploração por lá. Isso claramente está se consolidando como uma das estratégias futuras do país. Quando viajei recentemente, dava para ver a indústria de O&G (óleo e gás) a olho nu na costa de Walvis Bay. Ao mesmo tempo, a maior parte do país é praticamente desabitada, então as condições para solar são realmente ideais. É um lugar incrível, recomendo visitar
  • O século XX baseado no petróleo tornou possível levar celulares, YouTube e essas tecnologias quase milagrosas até lugares como a Namíbia. Em vez de uma “verdadeira virada”, eu veria isso mais como um pequeno progresso, em escala limitada. Ainda assim, prefiro enxergar pelo lado positivo
  • Comparar EUA e Namíbia de forma direta é forçar demais a barra. Não vai virar uma disputa tipo Tesla contra Ford. Os EUA continuam focados em petróleo em grande parte para reacender o crescimento econômico. A cadeia de suprimento do petróleo é algo que o governo consegue ajustar com relativa facilidade como estratégia de crescimento. Países que “saltaram etapas” e conquistaram independência energética estão se virando bem, mas isso não representa exatamente uma vantagem competitiva enorme; é mais uma escolha de isolamento de longo prazo. Claro, isso pode não ser ruim para eles
• “No ano passado, nos EUA, pelo terceiro ano seguido, venderam-se mais bombas de calor do que caldeiras.” Isso sim é um avanço notável, e é uma mudança que mal era discutida poucos anos atrás. As bombas de calor melhoraram muito em eficiência e também ficaram mais baratas graças à produção em massa
  • Comprei recentemente uma secadora com bomba de calor, e é realmente impressionante. Não precisa de duto de exaustão; basta drenar a água. O consumo elétrico também é muito menor do que o de uma secadora tradicional de ar quente, então nem precisa de tomada de alta potência
• A energia solar está mostrando, até agora, o crescimento mais rápido da história entre todas as fontes de energia da humanidade. A eólica também é, na prática, energia solar acumulada no vento, então pode ser vista como um tipo de energia solar. Até a hidrelétrica depende do sol, que evapora a água e a envia para rios e reservatórios, de onde geramos eletricidade. No fim das contas, a humanidade usa a maior parte da sua energia graças ao sol (com exceção de nuclear e geotérmica)
  • Na verdade, todos os combustíveis fósseis também vêm do sol. São biomassa acumulada ao longo de dezenas de milhões de anos e transformada em combustíveis fósseis. A origem de toda essa energia de carbono e hidrocarbonetos também é solar. Indo um passo além, quase toda a energia que usamos é subproduto da fusão nuclear (com exceção de nuclear e geotérmica)
  • As marés também são influenciadas não apenas pelo sol, mas pela gravidade da Lua. A rotação da Terra também desacelera muito levemente por causa disso
  • Combustíveis fósseis também são energia solar!
  • Cliquei justamente para ver quando essa perspectiva apareceria na discussão. Foi meu primeiro pensamento. Mas entendo que o debate mais acalorado é sobre o aspecto de coleta e gestão da energia pela humanidade
  • Não surpreende nem um pouco que os povos antigos adorassem o sol como uma divindade!
• Tony Seba previu, cerca de 10 anos atrás, que por volta de 2024 o custo de produzir 1 unidade de eletricidade com energia solar onsite ficaria menor do que o custo de simplesmente “entregar” essa mesma unidade pela rede elétrica tradicional (sem contar o custo da geração em si). Hoje ele está analisando de vários ângulos os efeitos desse novo fenômeno de ruptura que ele chama de "phase change disruption". Vídeo relacionado no YouTube
  • Acompanho Seba desde 2020, e é impressionante ver 1) como as previsões dele continuam se confirmando e 2) como ainda há muita gente que não aceita facilmente suas projeções. As previsões mais recentes ficaram muito mais radicais, e estou curioso para ver quantas delas ele vai acertar de novo
  • Concordo que a abundância energética individual é realmente revolucionária.
    • Descentralização dos serviços públicos, libertação econômica com custo marginal de energia zero após o investimento inicial
    • Geopoliticamente, redução da dependência de hidrocarbonetos e conquista de soberania energética
    • Revolução no transporte: toda casa vira um ponto de recarga de veículo elétrico, ou então a bateria do carro elétrico pode abastecer a casa de volta (enquanto os geradores tradicionais são baseados em motores a combustão)
    • Clima: sem consumo de hidrocarbonetos, não há poluição
    • Sociedade tecnológica: abundância de energia limpa cria um círculo virtuoso que acelera inovações em geração e armazenamento de energia, IA e redes
    • Surgimento de novos modelos de negócio baseados em energia-como-serviço
• Ao ler a afirmação de que “estamos saindo de uma era em que a geopolítica era definida pela disputa por direitos de fornecimento de depósitos dispersos de combustíveis fósseis e migrando para uma energia solar/eólica distribuída e igualitária, disponível em qualquer lugar”, eu também concordo totalmente com a energia solar, mas fico me perguntando se ela de fato está resolvendo, na prática, os mesmos problemas geográficos e geopolíticos do petróleo. A China está, na prática, fabricando quase todos os painéis solares do mundo. Isso parece um monopólio ainda maior do que o imposto pela geologia
  • Um exemplo do controle sobre transporte terrestre: se os EUA bloquearem o petróleo, os caminhões e usinas do país alvo param em 6 semanas. Já se a importação de painéis solares for bloqueada, os painéis já instalados continuam funcionando por 20 a 40 anos. O problema real só aparece daqui a 20 anos, mais ou menos quando a garantia termina. Seria preciso manter o bloqueio por todo esse período para causar dano relevante ao outro país
  • Mas o monopólio na produção de painéis solares não existe por causa da geologia. É muito mais fácil ampliar capacidade de produção solar do que descobrir novas reservas de petróleo
  • A fabricação de painéis solares não é tão complexa assim. A China domina o mercado porque faz mais barato e mais rápido, mas qualquer país industrializado poderia construir essa infraestrutura de forma estratégica
  • Painéis solares podem ser reciclados localmente; petróleo não. Claro, se você não desenvolver uma indústria local de manufatura, a dependência externa continua, mas o monopólio chinês não é algo imutável
  • Os EUA também já produziram painéis solares e baterias LiFePO4, mas deixaram essas indústrias se deteriorarem por conta própria. Já fui pessoalmente a vários leilões de fábricas, e ninguém queria comprar os equipamentos grandes porque não eram competitivos no mercado. Ainda restam algumas fábricas solares nos EUA, mas nada comparável ao passado
• A China agora enfrenta a situação curiosa de solar + baterias já ser mais barato do que carvão. O carvão responde por cerca de 60% de toda a eletricidade e consome algo em torno de 10 trilhões de kWh por ano. Ou seja, 6 trilhões de kWh × 8 centavos dá algo como 600 bilhões de dólares. Isso significa reduzir ou eliminar uma indústria de 500 a 600 bilhões de dólares por ano que emprega milhões de pessoas. Em troca, o país ganharia energia muito mais barata, e o custo da geração continuaria caindo ano após ano, trazendo um novo efeito deflacionário para a economia
  • Há poucos lugares onde o argumento de proteger a indústria existente é tão fraco quanto na China. Renováveis e autossuficiência energética são movimentos extremamente deliberados em nível estatal. Quando atingirem a meta, não vai haver esse discurso de “ah, e nossos preciosos empregos no carvão, nossos eleitores rurais e o lobby das minas?”. Em vez disso, terão energia muito mais barata e poderão realocar a mão de obra excedente para setores mais produtivos
  • Pode ser um problema se a única preocupação for recuperar o capital investido, mas a indústria de energia, em essência, não é tão intensiva em mão de obra assim (embora sempre dê para manter gente empregada). De qualquer forma, eles vão depreciar as usinas e parar de comprar carvão. Esse segundo ponto gera economia imediata de custos
• Os planos de emergência urbana em geral ignoram ameaças como tempestades geomagnéticas — se uma flare de nível Carrington acontecesse agora, transformadores de bilhões de dólares poderiam ser destruídos de uma vez. Fico curioso sobre quais medidas de preparação baratas poderiam ser adotadas desde já
  • Isso me parece mais próximo de uma preocupação irrealista. Mesmo que correntes induzidas derrubassem todos os disjuntores, não acho que isso resultaria de fato em danos mecânicos generalizados. Talvez fosse necessário fazer black start de redes elétricas em várias partes do mundo após um apagão total, mas não imagino danos em larga escala