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Eletricidade e Eletrotécnica Aplicada

Matriz energética Brasileira

1- Introdução histórica do uso da energia

O desenvolvimento do ser humano está intrinsecamente ligado aos tipos de energia que teve acesso. O omínio sobre o fogo foi o primeiro grande passo para a humanidade. Na época o combustível existente era somente a lenha, mais tarde começou o uso do carvão vegetal, um combustível mais compacto se comparado com a lenha.

Com estes energéticos, que até hoje são utilizados, o homem deu início à metalurgia, industria básica para o desenvolvimento da agricultura, todo tipo de artesanato, armamentos, construção civil, transporte etc.

O primeiro metal a ser trabalhado foi o bronze, mistura de cobre com estanho, depois veio o ferro, que foi viabilizado com o uso do carvão mineral na sua metalurgia. O carvão mineral foi o combustível que impulsionou a revolução industrial alimentando as máquinas a vapor e, através destas, o homem conseguiu produzir em grandes quantidades produtos manufaturados, como tecidos, ferramentas e outras máquinas. Foi também através das máquinas a vapor que o homem reduziu o tempo de deslocamento entre cidades e países, através dos trens e navios. É importante notar que a Inglaterra, berço da revolução industrial, tinha muito carvão mineral e minério de ferro.

Com o carvão mineral foi possível produzir um gás, conhecido como gás manufaturado, através do craqueamento deste. Este gás, rico em hidrogênio, permitiu as primeiras instalações de iluminação pública e depois no uso residencial, em fogões e aquecedores de água. Este tipo de utilização só foi possível com um gás, que era uma extensão do uso do carvão.

O uso gás manufaturado foi abandonado da iluminação pública com a descoberta da energia elétrica no século XVIII e mais tarde, a energia elétrica passou também, a ocupar espaço do carvão nos processos industriais. A energia elétrica era mais nobre do que o carvão, pois sua conversão em outra forma de energia é conseguida de forma muito eficiente.

No final do século XIX outro energético surge para mudar o mundo, o petróleo com o uso de seus derivados. A infinidade de variações de hidrocarbonetos, permitindo diversos tipos de combustíveis gasosos e líquidos, além de outros que viabilizaram a indústria do plástico. Rapidamente surge a indústria automobilística, que anda em rodovias, feitas com asfalto, sub-produto da destilação fracionada do petróleo.

Século XX, início do uso em escala do gás natural. Seu início foi nos EUA, mas com as exportações da Rússia, com a maior reserva do planeta, o gás natural tomou espaço do carvão nas termoelétricas e do gás manufaturado fornecido para as residências na utilização em fogões, aquecedores e calefação. Hoje o gás natural se tornou mundialmente o energético mais utilizado em termoelétricas e é o energético que mais cresce em utilização no mundo.

Outro combustível do século XX é o nuclear, inicialmente fonte de energia para as bombas atômicas e, posteriormente, teve sua utilização como combustível em usinas termonucleares. Muitos países utilizaram esta forma de energia, como os EUA, França e Alemanha. Hoje, seu uso está sendo repensado.

2- História da Matriz energética brasileira

Desde a descoberta, o Brasil utiliza a lenha como energético, o ciclo da cana de açúcar se desenvolveu todo ele sustentado pela lenha. O caldo de cana era aquecido em tachos de cobre, utilizando lenha.

O ciclo do ouro, que veio em seguida, também foi calcado no uso da lenha. O ouro em pó era derretido em fornos a lenha e/ou carvão vegetal e auxiliados por foles, assim obtinha-se as temperaturas necessárias.

O ciclo do café foi o primeiro que trouxe o uso do carvão mineral, não porque a torrefação necessitasse, mas porque o dinheiro proporcionado pelo café, aliado à presença de imigrantes que trouxeram altos conhecimentos, junto com o mercado brasileiro que demandava cada vez mais produtos utilizados na Europa, isso desencadeou os primeiros passos para a industrialização do Brasil, particularmente na cidade de São Paulo. O carvão passou a substituir também a lenha nas locomotivas a vapor e foi o responsável pelo início da indústria de gás manufaturado no Rio de Janeiro e São Paulo. O carvão era importado, principalmente da Inglaterra e dos EUA, já que a produção nacional de carvão só começaria em 1912.

A importação do carvão se torna difícil com a primeira guerra mundial entre 1914 e 1918 e continua nos anos que se seguiram devido à reconstrução da Europa. É importante notar que a produção industrial mundial pode ser correlacionada nesta época com o consumo deste energético. Em paralelo, o desenvolvimento proporcionado pelo café trouxe investidores externos e internos para a geração de energia elétrica, entre 1901 e 1930 houve um aumento de 15,6% da capacidade instalada.

A importação de petróleo e derivados era desprezível até o fim da primeira guerra mundial. As importações triplicaram logo após e se mantiveram assim até 1923, quando de 1924 em diante, as importações começam a crescer consistentemente, salvo alguns anos de queda. Este crescimento coincide com o crescimento do uso de automóveis e caminhões.

Em 1929, com a quebra da bolsa de Nova York, nova crise se instalou. No Brasil a repercussão foi imediata, pois a base de sustentação da política "café com leite" era o café. Com a instalação do governo de Getúlio Vargas em 1930 começa uma fase desenvolvimentista que permanece até 1980.

Esta fase se caracterizou por um governo forte, centralizador, intervencionista, nacionalista e populista. Foi uma fase onde o Brasil obteve o maior crescimento em sua economia, crescimento este calcado na industrialização, na urbanização, na expansão das rodovias, nas telecomunicações, na indústria de base.

O Código de Águas criado em 1934 deu o caráter centralizador do governo, dando à União a posse de todo o recurso hídrico nacional. O Código aboliu a Cláusula Ouro dos antigos contratos de concessão de eletricidade.

A partir de 1941 passou a vigorar uma nova regulamentação econômica para o setor, através da qual a tarifa máxima passava a ser determinada pelo "custo do serviço". De acordo com ELETROBRAS, o capital seria remunerado em média a 10% ao ano. Porém, estabeleceu-se o  princípio do custo histórico do serviço, isto é, os custos deveriam ser calculados em valores nominais passados, sem cláusulas de correção inflacionária ou cambial.

Em 1953, devido a uma estação de seca grave, o país foi obrigado a adotar um racionamento de eletricidade, em uma época conturbada politicamente, que culminou com o suicídio de Vargas em 1954. O ano de 1955 é considerado um marco no Brasil da intervenção direta do Estado na geração de eletricidade, com a entrada em operação da primeira máquina da usina hidrelétrica de Paulo Afonso.

As relações entre empresas privadas e estatais já ocorriam desde o final do século 19, sempre pautada por controvérsias, sendo as mais fortes: a natureza da atividade de prestação de serviços públicos de geração, transmissão e distribuição de energia elétrica; a presença de empresas estrangeiras e as formas de remuneração do capital através das tarifas.

No início do século 20, aproveitamentos hidrelétricos de vários portes e locais foram passados para o controle de duas empresas: AMFOP (pela sua subsidiária EBASCO) e a LIGHT, que foram estatizadas em 1964 e 1979, respectivamente, em condições vantajosas para estas empresas.

A partir dos anos 40 várias empresas estatais foram criadas, sendo duas na década de 40, nove na de 50, dez nos anos 60 (sendo que em 1966 a criação da CESP absorveu várias empresas estatais), duas nos anos 70, sendo uma delas, a ITAIPÚ, binacional (Brasil/Paraguai), com 96% da energia destinado ao Brasil.

Nos anos 50, três fatores marcaram a inserção do Estado no setor elétrico: a criação da ELETROBRÁS, a instituição do "Plano Nacional de Eletrificação" e a criação do "Fundo Federal de Eletrificação". Os fatos mostram o vigor e a amplitude com que a estatização ocorreu no setor elétrico Brasileiro.

Um ponto comum que caracteriza principalmente concessionárias que tinham atividade de distribuição, geração e transmissão de energia elétrica é que cada empresa criada correspondia um determinado aproveitamento hidrelétrico, cujas obras eram de responsabilidade específica da concessionária.

Outro ponto comum é que estas empresas estatais foram criadas precedidas pela institucionalização de uma “taxa de eletrificação”, para capitalizar e viabilizar o programa de eletrificação nos estados. Esta taxa, junto com os recursos provenientes do IUEE - Imposto Único de Energia Elétrica (institucionalização do "Fundo de Eletrificação"), federal, concedido mediante apresentação do "plano de eletrificação" do estado; consistia uma forma vigorosa de arrecadação de recursos para as concessionárias.

Entre 1954 e 1961, o agente de mobilização desses recursos foi o BNDES. Durante esse período o setor elétrico representou de 40 a 60% dos investimentos totais do Banco.

A partir de 1962 a Eletrobrás passou a ser o principal destino desses recursos, transformando-se na grande instituição financeira do setor e o acesso a tais fontes de financiamento baratas permitiu a estrondosa expansão do setor, através de empresas estatais.

A apresentação do "plano de eletrificação" enfatiza a importância do papel das estatais no planejamento dos aproveitamentos energéticos para fins elétricos, em substituição ao planejamento de empresas privadas concorrentes, que seriam incapazes de "racionalizar e otimizar os recursos", principalmente os da mesma bacia hidrográfica.

Em paralelo, foram mantidas diversas empresas privadas possuidoras de usinas de pequeno porte, dedicadas à distribuição ao cliente final. Foram concedidas a grupos industriais as gerações para próprio consumo.

A ELETROBRÁS controlava um "holding" de seis empresas e tinha participação nas outras estaduais e privadas, chamadas de coligadas.

Pelo fato de muito se ter investido na construção do parque nacional de hidrelétricas, o governo brasileiro fomentou o uso da energia elétrica, para amortizar os investimentos feitos. Isto direcionou o sistema produtivo a utilizar equipamentos de geração de calor e vapor.

No petróleo, não foi diferente, em 1934 o governo criou o Código de Minas, situação que perdurou até 1938 com a Lei nº 395 que criou o Conselho Nacional do Petróleo (CNP). Esta lei decretava que todas as atividades petroleiras eram de utilidade pública, as quais deveriam ser regulamentadas pelo CNP. O Estado, através do CNP, controlaria as atividades de refino, prospecção e exploração das jazidas de petróleo.

Com a segunda guerra mundial a rigidez nacionalista em relação ao petróleo foi relaxada. As descobertas na Bahia atraíram o interesse de empresas estrangeiras, contudo, com o fim da guerra, o petróleo assumiu um papel ainda mais estratégico na economia global. Surgiu, então, uma nova onda nacionalista, que propiciou a criação da Petrobrás em 1954, por Getúlio Vargas, herdando todo os ativos produtivos do CNP, principalmente 232 poços de produção e 361 em exploração. Em menos de dez anos, a Petrobrás instalou uma capacidade de refino equivalente ao consumo de produtos petroleiros do país, com isso o Brasil livrou-se da dependência de produtos derivados e passou a importar óleo bruto. A produção nacional de petróleo aumentou muito e representou 1/3 do consumo total do país em 1960.

Nos anos 50 e 60, devido aos investimentos estatais, o setor energético também se industrializou. As áreas de petróleo, hidroeletricidade e carvão adquiriram dimensões de indústria, somando os esforços do governo na construção de indústrias de base e infra-estrutura. A era desenvolvimentista prosseguiu com Jucelino e seu plano de metas, desenvolvendo a indústria nacional e reduzindo a dependência brasileira da exportação de commodities agrícolas e minerais.

O fator responsável pela grande penetração do petróleo no mercado nacional e mundial era o preço. Um grande impacto se deu na economia nacional e mundial quando a OPEP aumentou significativamente o preço em 1973.  O mundo reagiu de diferentes formas. O Japão, por exemplo aproveitou a importação do petróleo para alavancar suas exportações, negociando com seu dinheiro.

No Brasil, os militares que estavam no poder desencadearam os seguintes ações e programas:

- A prospecção e extração de petróleo em águas profundas;

- A intensificação da construção de hidrelétricas para reduzir a dependência do petróleo na indústria;

- A associação com a Alemanha de repasse de tecnologia nuclear, resultando na construção de Angra 1 e Angra 2 e compra dos principais itens de Angra 3;

- O Pro-álcool, maior programa mundial de sucesso em renováveis.

No governo de Fernando Henrique, com forte tendência neoliberal, se deu a privatização de várias estatais, principalmente no Estado de São Paulo e toda a distribuição de energia elétrica e gás canalizado foi privatizada.

De qualquer forma, a privatização se deu sem haver um marco regulatório bem definido e visou o maior retorno para o caixa do governo. A falta de regras claras e de definição das responsabilidades dos atores ocasionou a crise de energia elétrica de 2001. Houve uma queda de cerca de 20% no crescimento esperado da economia, em uma época onde se aguardava a retomada de um crescimento sustentável. Esta situação é vivida até hoje.

Porém é importante ressaltar que antes da privatização das distribuidoras de gás canalizado, uma decisão governamental, processada pela Petrobrás, criou o gasoduto Brasil-Bolívia, fato que evidencia a liderança do Estado na  definição de um panorama novo para a matriz energética nacional.

O primeiro detalhe importante a ser observado, a título de esclarecimento, foi à mudança ocorrida no cálculo da matriz energética em 2003. Antes, a parcela da energia elétrica era calculada considerando que toda a produção era devido a termoelétricas com eficiência termodinâmica de 32% e assim era considerado o consumo de combustível fóssil neste contexto. Isto produzia uma distorção do valor da energia elétrica, de forma que a matriz era dividida basicamente em 1/3 energia elétrica, 1/3 derivados de petróleo e 1/3 outros energéticos. Hoje, com o ajuste feito, fica mais fácil comparar nossa matriz com a de outros países, pelo fato do Brasil adotar os mesmos parâmetros de comparação.

A matriz não leva em consideração a qualidade da energia, ou seja, não existe uma ponderação para compensar a energia elétrica da sua capacidade em se converter em outras formas de energia, com pequenas perdas, comparada com outros energéticos.

3- Matriz energética brasileira

A matriz energética do Brasil, ou seja, as fontes das quais tiramos energia para a indústria, para o comércio, para nossas casas e nossos carros, é composta atualmente da seguinte maneira:

Figura 1 – Matriz energética brasileira 2008 (Fonte: ANP).

3.1 – Hidroelétrica (14.8%)

A água represada possui energia potencial gravitacional que se converte em energia cinética. Essa energia cinética é transferida às turbinas, que movimentam o gerador; e o gerador, por sua vez, converte essa energia cinética em energia elétrica a qual será enviada através de condutores ao seu destino. Itaipu atualmente é a maior produtora de energia elétrica.

Figura 2 – Usina hidrelétrica binacional Itaipu.

Após sua produção, a energia elétrica passa por transformadores que preparam-na para ser transmitida. Durante a transmissão, parte dessa energia é perdida sob a forma de calor que aquece a linha de transmissão. Para chegar ao usuário final, a energia elétrica passa novamente por transformadores que a preparam para ser usada.

Finalmente ao chegar ao usuário ele pode transformá-la em outras formas de energia, como por exemplo energia sonora, ao ligar um aparelho de som, ou transformá-la em energia luminosa, quando acendemos uma lâmpada, ou mesmo deixamos alguns aparelhos no modo “standby”. Observe que não é tão fácil a produção de energia elétrica, além do que demanda muito trabalho e consumo de água represada.

Principais Usinas Hidrelétricas: Três Marias, na Bacia do São Francisco (que abastece o complexo siderúrgico do vale do Aço mineiro), Usinas de Salto Grande e Mascarenhas, no Rio Doce,que geram energia para os mercados fluminenses. Grande parte das usinas hidrelétricas da Bacia do Paraná foi implantada durante as décadas de 50 e 60. No início da década de 70 a CESP completou o complexo Urubupungá, formado pelas usinas de Ilha Solteira e Jupiá com capacidade total de 4500 megawatts. As usinas de São Simão e Cachoeira Dourada também já estão em fase de construção. Depois delas, foi construída a grande Usina de Água Vermelha, no Rio Grande. A maior usina do mundo é atualmente Itaipu. A China concluiu a construção da usina de Três Gargantas em 2006, que produzirá 18.200 Mwh (megawatts), 84,6 milhões de MWh superando a produção de Itaipu que gera 90 milhões de Mwh e terá 14.000Mw com mais duas unidades que estão sendo montadas. A segunda maior usina do mundo é Grand Coulee nos EUA produz 50 milhões de Mwh.

Nos dois últimos mandatos do presidente Fernando Henrique Cardoso, em 2001 e 2002, o Brasil sofreu uma crise energética sem precedentes. O governo propôs fazer longos cortes forçados de energia elétrica em todo Brasil, os quais foram apelidados de "apagões". Entre as causas desta grave crise energética, podemos citar a falta de chuvas, de planejamento e de investimentos em geração e distribuição de energia.

A privatização das empresas de energia elétrica se deu a partir de julho de 1995, como uma urgência do governo em obter recursos. No entanto, a geração de energia elétrica continuou nas mãos do Estado, por meio da Eletrobrás. A participação da iniciativa privada no setor elétrico foi permitida posteriormente, porém resultou em fracos investimentos. Entre os fatores que explicam isso, podemos citar a precária regulamentação legal e o desinteresse da iniciativa privada em fazer investimentos em longo prazo que oferecessem lucros medianos.

3.2 – Petróleo e derivados (36.7%)

Substância oleosa e inflamável, o petróleo é a principal fonte de energia na atualidade. O fato de o mesmo ser um recurso esgotável, aliado ao seu grande valor econômico, fizeram com que o combustível se tornasse um elemento causador de grandes mudanças geopolíticas e socioeconômicas em todo o mundo.

Acredita-se que o petróleo tenha se formado há milhões de anos em razão da decomposição dos seres que compõem o plâncton, decomposição esta causada pela pouca oxigenação e pela ação de bactérias. Assim, esses seres decompostos teriam se acumulado no fundo dos mares e lagos.

Figura 3 – Plataforma de exploração de petróleo da Petrobras instalada na Bacia de Campos (RJ).

Composto principalmente por hidrocarbonetos alifáticos, alicíclicos e aromáticos, o petróleo é um óleo menos denso que a água, com coloração que pode variar desde o castanho claro até o preto. Além de gerar a gasolina que serve de combustível para grande parte dos automóveis que circulam no mundo, vários produtos são derivados do petróleo como, por exemplo, a parafina, GLP, produtos asfálticos, nafta petroquímica, querosene, solventes, óleos combustíveis, óleos lubrificantes, óleo diesel e combustível de aviação

Por ser a principal fonte energia do planeta, o petróleo já foi motivo de algumas guerras, como a Primeira Guerra do Golfo, a Guerra Irã-Iraque, a luta pela independência da Chechênia e a invasão estadunidense no Iraque, em 2003. Sem dúvida, a existência de petróleo é um sinônimo de riqueza e poder para um país. O combustível se tornou ainda mais valorizado após a criação da OPEP (Organização dos Países Exportadores de Petróleo), que nasceu com o fim de controlar preços e volumes de produção e pressionar o mercado.

No Brasil, a Agência Nacional do Petróleo (ANP) é responsável por realizar os leilões, mesmo de áreas com prováveis reservas. Por isso, o petróleo e o gás do pré-sal não são integralmente do povo brasileiro. Cerca de 25% das reservas já identificadas no pré-sal, já são propriedade de empresas privadas, inclusive estrangeiras.

Segundo estimativas da ANP, as reservas na área do pré-sal representam, no mínimo, 50 bilhões de barris de petróleo e gás, podem chegar a 80 bilhões. As reservas conhecidas atualmente, no Brasil, somam cerca de 14 bilhões de barris de petróleo e gás. Hoje, a produção mundial de petróleo é de 85 milhões de barris/dia.

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