Ferramentas de avaliação
A água é essencial para todas as fases da produção de energia, de combustíveis fósseis a biocombustíveis. A análise da Agência Internacional da Energia (IEA) demonstrou que o setor de energia retira cerca de 340 mil milhões de m3 de água (volume de água utilizada) e consome cerca de 50 mil milhões de m3 (volume de água consumido). A energia também é vital para uma variedade de processos no setor da água, incluindo distribuição de água, tratamento de águas residuais e dessalinização. A maior parte dessa energia é na forma de eletricidade (850 TWh), representando cerca de 4% do consumo global de eletricidade. A forma como esse binário água - energia é gerido é fundamental para a comunidade de energia, uma vez que tem implicações nas transições de energia limpa, na segurança energética e nas metas de objetivos com vista a um desenvolvimento sustentável.
Até 2040, de acordo com a IEA, a quantidade de energia usada no setor da água é projetada para cerca do dobro de 2014, sendo o maior aumento associado à dessalinização, seguido pelos processos industriais em transferência de água em larga escala e pelo crescente tratamento de águas residuais, além do abastecimento, transporte e distribuição, quando requer sistemas elevatórios (Figura 1).
Figura1 - Previsão da distribuição do consumo de energia no setor da água até 2040 (IEA).
Previsões e projeções
Relativamente ao consumo de eletricidade prevê-se um aumento de 80%, até 2040. No entanto, existe um potencial significativo de economia de energia, no setor de água, se todos os potenciais economicamente disponíveis de eficiência energética e recuperação de energia nesse setor forem explorados. As águas residuais contêm quantidades significativas de energia incorporada que, se aproveitadas, podem cobrir mais de metade das necessidades de eletricidade dos serviços municipalizados de águas residuais. Há também uma grande oportunidade de reduzir as perdas de água ao longo da adução e distribuição causadas por fugas, roturas, ligações ilícitas – mostrando que o devido controlo iria resultar na economia significativa de água e energia.
Atualmente, existe uma vasta população que ainda não tem acesso a água potável e saneamento e 80% das águas residuais são lançadas nos meios recetores, sem qualquer tratamento. E é aí que a energia é uma parte essencial para a solução. A análise apresentada pela IEA mostra que alcançar o acesso universal à água potável e ao saneamento adicionaria menos de 1% ao consumo global de energia num cenário de eficiência energética. Por exemplo, nas áreas rurais, quase dois terços dos que não têm acesso à eletricidade também não têm acesso a água potável. Como resultado, considerar as necessidades de suprimento de água ao planear o fornecimento de eletricidade pode abrir caminhos para ambos e reduzir o custo da água-energia. Esses benefícios de uma abordagem integrada ao acesso à energia e à água e saneamento são o trunfo para suprimir falhas ainda existentes e melhorar a eficiência e flexibilidade das infraestruturas essenciais à vida. Soluções de produção de energia renovável descentralizada, implantadas em áreas rurais para acesso à energia também podem fornecer água potável. São soluções do tipo 2 em 1.
Em relação aos sistemas de abastecimento urbano, o consumo de energia nas redes de abastecimento de água representa 7% do consumo mundial de energia. A distribuição de água envolve uma pegada energética entre 0,18 e 0,32 kWh/m3. Além dos sistemas de abastecimento de água, as redes de irrigação são fundamentais para a melhoria da eficiência energética no ciclo da água. O consumo mundial de água é de 3925 km3/ano, distribuído de forma que 69,53% da água é usada para irrigação, 18,70% para a indústria e 11,77% para os sistemas de água potável.
Instrumentos económicos
Para os setores de água e energia, o uso mais amplo de instrumentos económicos pode ajudar a destacar o 'custo real' dos serviços de ambos esses recursos essenciais, incluindo as respetivas componentes tecnológicas e a pegada hídrica: através de mercados de energia e água, combinados com medidas regulatórias de eficiência, com o pagamento por serviços ecossistémicos e a transparência total dos preços e investimentos no setor da água, para melhor servir os consumidores.
De acordo com informação da REN, apresentada e analisada recentemente pela APREN (no seu boletim Maio 2020), é possível observar a geração de eletricidade em Portugal Continental, comparando os anos de 2019 e 2020 para igual período, que mostra a importância da hidroeletricidade na contribuição das fontes renováveis, com índices de hidraulicidade e eolicidade de 97% e 84%, respetivamente. Estas duas fontes, conjuntamente com a solar PV irão constituir, num futuro próximo, em regimes de complementaridade tendo por base a hídrica, as soluções híbridas de produção de eletricidade renovável (Figura 2).
Figura 2 - Evolução comparativa entre fontes de energia renovável para igual período de 2019 e 2020 (adaptado de APREN (2020))
A existência de eletricidade produzida a partir de fontes renováveis, tem impacto em diferentes parcelas das tarifas de eletricidade e da água, tal como o efeito que estas tecnologias renováveis têm no preço de mercado diário. Destaca-se a crescente produção renovável que tem, de um modo geral, um custo marginal zero (ou muito próximo do mesmo) e que se não existisse, o preço de venda por MWh da eletricidade no mercado diário ibérico teria sido, em média, 24,2€ superior, o que mostra a significância no aumento de produção descentralizada de energia renovável para fazer face a requisitos locais ou regionais.
Avaliação e decisão
Uma abordagem mais integrada (i.e., nexo água-energia), baseada no uso sistemático de ferramentas específicas de gestão, de tomadas de decisão, na otimização, no controlo e operação, beneficiará o planeamento público e o investimento privado em expansões, modificações e reparações.
Como é do conhecimento o bombeamento de água é um importante consumidor de energia na cadeia de abastecimento de água tradicional. O fornecimento de água proveniente de fontes de água superficiais ou subterrâneas, de águas residuais para as estações de tratamento, em drenagem e processos industriais requer consumos significativos de energia. Dentro do setor da água, existem dois contextos distintos: (i) em áreas remotas onde o acesso à energia é limitado ou inexistente e onde as fontes de água podem ainda estar distantes das comunidades rurais, como bombas a diesel ou entregas periódicas de água, ou (ii) as redes de abastecimento de água relativamente desenvolvidas, onde a energia, principalmente na forma de eletricidade da rede, está disponível, mas as preocupações com a acessibilidade e o impacto ambiental do abastecimento de água é obrigatório para explorar soluções de energia alternativa.
Em recentes análises a utilização de bombas como turbinas (i.e., pumps as turbines – PATs) mostra-se atraente em termos de recuperação económica e energética, considerando o baixo custo de capital investido e os retornos do investimento entre 2 a 10 anos, dependendo das condições do sistema a instalar, quando comparado a turbinas tradicionais e quando existem, para as condições desejadas.
Uma estrutura reguladora bem projetada pode definir direitos e criar incentivos que impulsionem a atividade económica, além de remover barreiras, ainda existentes, aos investimentos em soluções verdes. As ferramentas de avaliação devem incluir:
Avaliação de recursos, do ciclo de vida, das estratégicas do ambiente, tecnológicas, económicas, ambientais e sociais capazes de fortalecer a necessidade de uma maior eficiência nos setores de água e energia.
As auditorias no setor da água e energia como ponto de partida para avaliar o status quo dos sistemas, medir consumos e identificar áreas de melhoria, tanto nos usos e perdas, como nas disponibilidades.
Caracterização e quantificação de todas as informações estatísticas (ambientais e económicas) que devem ser integradas num sistema próprio que pode ajudar a rastrear padrões de consumo de água e energia e avaliações de políticas ou padrões a seguir.
Gestão eficiente dos serviços públicos por forma a melhor entender o comportamento do consumidor e controlar o uso de água e energia e alinhar os sistemas de gestão e controlo dos serviços públicos de água e energia, num objetivo comum.
Ferramentas e benchmarking na eficiência e melhoria da água e da energia.
Desenvolvimentos tecnológicos com base em técnicas de irrigação eficientes, redução de perdas de água, transmissões eficientes de energia, eficiência energética e hídrica no fornecimento de água e saneamento, com tecnologia adequada de produção, gestão eficiente de água e energia.
Todas essas opções devem ser vistas num contexto mais amplo das cidades inteligentes. À medida que as cidades intensificam a procura de gerar energia e gerir cuidadosamente a sua água, a integração da produção de eletricidade na gestão da pressão da água representa uma oportunidade ainda inexplorada.
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Helena M Ramos
Professora no IST Técnico Lisboa
Departamento de Engenharia Civil, Arquitectura e Georrecursos (DECivil), CERIS, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa;
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