energias renováveis

energias renováveis

Quando os descobridores e os primeiros povoadores chegaram ao Arquipélago da Madeira, as necessidades energéticas da humanidade eram asseguradas pela utilização da força animal e humana e mediante o aproveitamento das fontes energéticas renováveis, como o vento, a água e a lenha, para além do Sol, a grande fonte energética da natureza e da vida na Terra. Consequentemente, desde o início do povoamento, o solo madeirense foi abundantemente regado pelo suor de escravos e de homens livres, auxiliados, aqui e acolá, por animais, nas fainas agrícolas e transportes, e pelos elementos naturais para satisfação das necessidades energéticas, nomeadamente lenha e carvão vegetal como combustível, água em azenhas e serras de água, e vento em moinhos, noras e embarcações.

A importância da água para rega, mas também como fonte energética, remonta aos inícios do povoamento. É por isso que, entre os privilégios concedidos aos donatários, contava-se o de «(…) somente poderem eles construírem moinhos ou azenhas (…)». No sítio ainda hoje chamado de Moinhos e pela margem direita da Ribeira de Santa Luzia, no Funchal, havia um número considerável de azenhas, que perduraram até ao início do século XX. Chegaram a existir, por toda a ilha, mais de 600 azenhas em permanente laboração para uso do povo que a elas levava o trigo, o milho e a cevada da sua Cultura para moagem. Em todas as freguesias havia azenhas que funcionavam dia e noite, conforme as horas que giravam as águas.

No porto santo não havia azenhas por falta de água. A moenda era feita em moinhos de vento, por ser o processo mais conveniente a uma região onde venta todo o ano. Nos primeiros quatro séculos foram os recursos energéticos renováveis que proveram as necessidades energéticas da Madeira e do porto santo.

Com a Revolução Industrial, alicerçada na máquina a vapor e no carvão deu-se a grande mutação energética dos últimos séculos no percurso da Humanidade, correspondendo à introdução do aproveitamento das energias fósseis, que se tornaram rapidamente dominantes na cena energética mundial. A máquina a vapor radicou-se no Arquipélago designadamente nos engenhos de cana-de-açúcar e, em 1893, no primeiro troço de caminho de ferro entre o Pombal e a Levada de Santa Luzia.

A era da eletricidade iniciou-se na década de 1870, e teve o momento mais marcante a 19 de outubro de 1879, quando, depois de numerosas experiências, Thomas Alva Edison conseguiu que um protótipo de lâmpada elétrica, por si idealizada, permanecesse iluminado durante quarenta horas. Em 1897, surge a primeira iluminação elétrica no Funchal, através da entrada em funcionamento da Central Elétrica do Funchal, para produção de energia elétrica, por via térmica a carvão. Em 1953 foram inauguradas as centrais hidroelétricas da Serra de Água e da Calheta, as primeiras, decorrentes do Decreto-Lei n.º 33 158 de 1943 onde era prevista a construção de várias centrais hidroelétricas, seguindo as orientações estabelecidas no País para a valorização da energia hídrica na vertente da produção de energia elétrica, bem como as recomendações decorrentes do notável trabalho da “Missão Técnica” de 1939 sobre o abastecimento de água potável e para rega conjugando-o com a produção de energia elétrica. O referido Decreto-Lei criou, também, a Comissão Administrativa dos Aproveitamentos Hidráulicos da Madeira (CAAHM), que iniciou a sua actividade em 1944.

A empresa The Madeira Ligthing Company Limited foi a concessionária da exploração da iluminação e da produção de energia elétrica desde 19 de maio de 1897 até 31 de dezembro de 1948. A municipalização destes serviços verificou-se a 1 de maio de 1949 e, em 1952, foi efectuada a incorporação dos Serviços Municipalizados de Electricidade do Funchal na Comissão Administrativa dos Aproveitamentos Hidráulicos da Madeira.

O crescimento exponencial do consumo de energia elétrica determinou o concomitante aumento da produção de energia elétrica, a construção de novos empreendimentos hidroelétricos e de mais robustos empreendimentos termoelétricos alimentados a derivados de petróleo, e um recrudescimento da penetração de novas fontes de energias renováveis, a partir da década de 1990, com a energia eólica e uma nova conceção no aproveitamento da energia hídrica mediante a combinação turbinagem/bombagem possibilitando uma melhor gestão integrada da água e da produção de energia elétrica. Por outro lado, sublinhe-se, ainda, a produção de energia elétrica a partir da incineração de lixos e, o surgimento de produção de energia elétrica, através da energia solar em centrais fotovoltaicas e em pequenas unidades privadas para venda à rede elétrica.

Têm sido realizados estudos e trabalhos de investigação visando o aproveitamento da biomassa florestal e de energias do mar, para produção de energia elétrica e, eventualmente, de combustíveis e carburantes de substituição dos derivados de petróleo. Energia hídrica e hidroelétrica: O recurso hídrico começou, como se disse, a ser explorado para fins energéticos após o povoamento da ilha da Madeira, através da utilização dos moinhos, azenhas e serras de água, que foram paulatinamente crescendo de forma significativa. No ano de 1863 havia por toda a ilha da Madeira 365 moinhos de água distribuídos por todas as freguesias. O maior número pertencia ao concelho do Funchal com 79, sendo os restantes distribuídos por câmara de lobos, 54, santana, 52, Ponta do Sol, 49, Santa Cruz, 38, Calheta, 37, Porto do moniz, 21, Machico, 18, e S. Vicente 18. O nome do sítio da Serra de Água no Concelho da Ribeira Brava resultou da existência de engenhos de serração de madeiras, movidos a água.

No decurso da primeira metade do século XX, surgem iniciativas privadas de produção de energia elétrica, mediante o aproveitamento de energia hídrica, em pequenas centrais hidroelétricas particulares, designadamente na Ponta do Sol, na Camacha e no porto moniz. Visando um novo impulso na valorização do aproveitamento da riqueza hídrica da Madeira, o Governo toma a iniciativa de estudar o aproveitamento das águas da Madeira, incluindo, também, a vertente da energia hidroelétrica tendo, então, constituído a «Missão Técnica de 1939».

A Missão Técnica realizou um importante trabalho que se traduziu no plano aprovado pelo decreto-Lei n.º 33158, de outubro de 1943, onde era prevista a construção de várias centrais hidroelétricas, aproveitando a água que corria em abundância desde os mais altos píncaros até ao mar. A ideia básica do plano consistia, basicamente, em: «(…) Conduzir para as terras secas do sul, as águas perdidas ou mal aproveitadas no norte da ilha, sem prejuízo do alargamento do regadio nessa zona; Aproveitar a possibilidade de conjugar perfeitamente a produção de energia com a imperiosa necessidade da irrigação das terras, fazendo turbinar as águas antes de as lançar no regadio».

O aproveitamento da energia hídrica para produção de energia elétrica, em complemento às valias primordiais da água - abastecimento às populações e rega – constitui uma etapa marcante na epopeia da água na Ilha da Madeira, cujo início, associado à construção das primeiras levadas remonta, praticamente, à época do povoamento da Ilha. A conceção e construção da expansão do sistema de abastecimento de água existente, integrando a nova vertente da produção de energia elétrica foi notável constituindo um excelente exemplo de aproveitamento das águas para fins múltiplos, e de transvase de águas de zonas excedentárias para áreas com escassez de água.

O trabalho desenvolvido na prospeção e levantamento, no terreno, das captações e canais de transporte de água, e na identificação da localização das câmaras de carga e implantação das centrais hidroelétricas, em consonância com as prioridades primeiras de abastecimento de água às populações e ao regadio, é um exemplo de competência técnica e de dedicação à causa pública. A obra realizada pelos operários que rasgaram as levadas, em meados do século passado, constitui um hino ao esforço humano, em condições difíceis e, muitas vezes, em risco extremo. Assim nasceram as diversas centrais hidroelétricas deste plano, as primeiras das quais, a da Serra de Água e a da Calheta, foram inauguradas, respetivamente, em maio e julho de 1953.

A estratégia de valorização da água para fins múltiplos, teve, após alguns anos de fraco interesse pelos empreendimentos hidroelétricos, novos e significativos impulsos, designadamente a partir da última década do século XX, com a conceção de sistemas reversíveis de armazenagem de energia hídrica através da turbinagem e bombagem entre reservatórios a montante e a jusante de centrais hidroelétricas, construção do primeiro sistema na Central Hidroeléctrica dos Socorridos, e realização de estudos e projetos para replicar esta nova conceção na parte oeste da Madeira Estes sistemas possibilitam armazenar ou bombear água durante as horas de baixo consumo de eletricidade na Ilha da Madeira, constituindo uma reserva adicional de água e de energia para ser utilizada nos períodos de maiores consumos. A Central de Fins Múltiplos dos Socorridos foi a primeira concretização desta nova abordagem na gestão integrada da água. Com uma potência de 24 MW, implicou a ampliação da câmara de carga à cota 540 m de modo a garantir um volume turbinável de 40 000 m3 e a construção de uma câmara de restituição à cota 80 m, com capacidade acumulação mínima do mesmo volume. Em 2012, a capacidade instalada em energia hidroelétrica, na Madeira, era de 51,09 MW, distribuída por 10 centrais hídricas e mini-hídricas e a energia total produzida foi de 74,59 GWh.

Energia eólica: Foi a energia do vento que impulsionou as caravelas de Zarco, que aportaram a porto santo e à Madeira no século XV. Esse vento que durante séculos foi importante para a economia regional, na produção de energia para a moagem de cereais através dos moinhos de vento, em particular no porto santo, na navegação à vela para o transporte de mercadorias e pessoas, bem como na bombagem mecânica de água.

As características muito específicas do porto santo, no que concerne a sua dimensão física e populacional, conjugadas com a regularidade de regimes de ventos e orografia relativamente suave que não provoca turbulências significativas nos ventos em grande parte da ilha, determinaram que fosse instalado no porto santo o primeiro parque eólico para produção de eletricidade, em Portugal. O parque eólico entrou em funcionamento em 1984, sendo constituído por oito aerogeradores com uma potência unitária de 30 kW cada.

No que concerne à ilha da Madeira, há referências históricas à existência de moinhos de vento, em muito pequeno número quando comparado com os existentes no porto santo, porque, como se referiu, a Madeira era dotada de bons recursos hídricos aproveitados para fazer mover azenhas para a moagem dos cereais. Nos anos quarenta do século XX, o vento passou também a ser aproveitado, através de aerodínamos para fornecimento de energia aos sistemas de comunicação, via rádio, dos postos de observação das baleias, atividade com uma expressão económica e humana de alguma importância no arquipélago até aos anos 60.

Após o projeto de demonstração do porto santo para produção de energia elétrica a partir da energia eólica atrás sublinhado, o arquipélago da Madeira continuou, em termos nacionais, a posicionar-se na vanguarda do desenvolvimento da energia eólica. Designadamente em termos da avaliação dos recursos eólicos susceptíveis de aproveitamento e valorização. Neste contexto, surgem em 1992-93 os primeiros parques eólicos industriais, no Paúl da Serra e no Caniçal, com 3 aerogeradores de 130 kW e 30 de 150 kW. Apesar dos constrangimentos técnicos a que as energias renováveis intermitentes para a produção de energia elétrica estão sujeitas, relativamente à sua inserção em redes insulares isoladas e de pequena dimensão, tem-se verificado paulatinamente o seu crescimento.

Em finais de 2012 existiam nove parques eólicos na Madeira com uma potência total instalada de 44,45 MW que produziram 82,61 GWh. No porto santo, onde as limitações decorrentes do baixo consumo total de energia elétrica são determinantes para a limitação da potência instalada, a potência eólica instalada em 2012 era de 1,11 MW, com uma produção de 0,83 GWh em 2012.

Energia solar: Sendo o Sol a grande fonte de energia e da vida na Terra, a energia solar foi naturalmente aproveitada, desde o início do povoamento, pelos habitantes do Arquipélago da Madeira através do diálogo que a sabedoria popular estabelece instintivamente com a sua envolvente climática, designadamente para obter maior conforto térmico nas suas habitações.

Energia solar passiva: Designa-se por energia solar passiva o aproveitamento da energia solar para aquecimento de edifícios através de adequada conceção e da utilização de técnicas de construção e de materiais apropriados ao clima para obtenção de maior conforto nas habitações e edifícios.

Ao longo dos tempos, no porto santo e na Madeira, houve exemplos de construções tradicionais que evidenciam esse diálogo. As antigas casas de “salão” do porto santo e algumas casas típicas da Madeira são particularmente ilustrativas. As casas do porto santo tinham as coberturas revestidas de “salão”, argila expansiva do tipo bentonite, o que tornava as casas mais frescas no verão e mais quentes no inverno porque este tipo de argila diminui de volume na época quente e seca, e expande-se na época fria e húmida, o que possibilitava o arejamento natural no verão, através das frestas abertas na cobertura, e o isolamento no inverno. Este aproveitamento passivo da energia solar determinava casas que, do ponto de vista térmico, eram mais confortáveis que muitas casas construídas posteriormente.

Nos últimos decénios foram desenvolvidos alguns trabalhos de investigação e de demonstração de novas conceções arquitectónicas e novos materiais de construção, tomando em consideração o Sol e a sua energia térmica e luminosa que foram marcos importantes para a divulgação e demonstração das tecnologias solares passivas na Madeira e no porto santo. Mas só muito recentemente com a obrigação de aplicar a regulamentação do comportamento térmico dos edifícios se tem testemunhado uma efetiva mudança de comportamentos e de mentalidades dos promotores, projetistas e clientes do mercado da construção com o fito da melhoria do conforto térmico dos edifícios conjugada com mais eficiência energética.

Energia solar térmica: O aproveitamento ativo da energia solar, designadamente para o setor residencial e para os serviços tem-se desenvolvido com a crescente instalação de sistemas solares térmicos, constituídos por coletores planos, coletores parabólicos concentradores e tubos de vácuo, para aquecimento de águas sanitárias e piscinas, reforçado com obrigações regulamentares sobre as características do comportamento térmico dos edifícios que obriga, sempre que possível, a instalação de coletores solares.

Energia solar fotovoltaica: Nos sistemas fotovoltaicos a radiação solar é convertida em energia elétrica, por intermédio de materiais semicondutores, que são configurados em elementos denominados células fotovoltaicas. Uma vez que cada célula produz uma corrente contínua de intensidade relativamente fraca, para aumentá-la é feita uma associação de células. Após encapsulamento, cada conjunto designa-se por módulo fotovoltaico. O agrupamento de módulos, colocados numa estrutura de suporte, forma um painel fotovoltaico. A energia produzida pelo painel fotovoltaico, é encaminhada para um inversor que transforma a corrente contínua produzida em corrente alternada, para posterior injeção na rede elétrica pública.

As unidades de Microprodução fotovoltaica são pequenas instalações fotovoltaicas de baixa potência, até 3,86 kW que permitem a particulares produzir energia elétrica a partir do local de instalação elétrica de utilização. As unidades de miniprodução, com a potência máxima de 250 kW, destinam-se a empresas. Deve sublinhar-se que, em Portugal, o primeiro farol de sinalização alimentado a energia solar fotovoltaica foi o farol da Selvagem Grande, em 1984.

Posteriormente foram instaladas, na Madeira, unidades fotovoltaicas de pequena dimensão para abastecimento de eletricidade nalgumas casas isoladas, situadas em locais de difícil acesso e distantes das redes de energia elétrica e, com a abertura à microprodução de eletricidade em casas particulares para venda à rede elétrica, atingiu mais de sete centenas de instalações no setor residencial, em particular em vivendas. A produção de eletricidade por via fotovoltaica ganhou expressão assinalável com a instalação de dois parques fotovoltaicos na Madeira, no Caniçal e no Paúl da Serra, e um no porto santo. Na Madeira a potência conjunta instalada é de 16,04 MW e a produção de energia elétrica fotovoltaica atingiu 24,51 GWH, em 2012. As unidades de micro e miniprodução atingiam uma potência total instalada de 2,549 MW que produziram 3,17 GWh em 2012. No porto santo o parque fotovoltaico, localizado no Pico Bárbara Gomes, com potência instalada de 2,28 MW que produziu 2,84 GWh em 2012. Nesse ano o número de unidades de mini e microprodução no Poro Santo era 18 com uma potência instalada de 0,336 MW e uma produção de 0,293 GWh.

Biomassa: Desde os inícios do povoamento até ao século XX a biomassa florestal, designadamente como lenha, assumiu papel preponderante no balanço energético da Madeira, sendo o recurso energético dominante no que concerne a utilização de energia térmica no setor doméstico e nalgumas indústrias, em particular na panificação.

De facto, a biomassa florestal foi o principal recurso energético aproveitado pelos povoadores da ilha da Madeira. No início da colonização enormes áreas de floresta foram derrubadas com o objectivo de produzir lenha para os engenhos de açúcar e para a extração de madeiras. Segundo alguns estudiosos, terão sido os cerca de 150 engenhos de açúcar existentes no final do século XV os principais responsáveis pela destruição da floresta indígena.

Com o desenvolvimento da utilização das fontes fósseis, primeiro do carvão e depois do petróleo e seus derivados, e com a melhoria das condições de vida e do acesso a formas mais cómodas de utilização da energia, o consumo da lenha tem diminuído. Mas, apesar desta trajetória, representa um recurso não despiciendo, no balanço energético madeirense, com perspetivas significativas de valorização no futuro.

Resíduos: Embora não seja em rigor uma energia renovável podemos associar a incineração dos lixos a uma valorização energética de um subproduto gerado na região, que representa, também, um pouco mais de 3% da produção de energia elétrica na Madeira.

A Estação de Tratamento de Resíduos Sólidos Urbanos (ETRSU), localizada na Meia Serra, é a principal infraestrutura do sistema de transferência, triagem, tratamento e valorização de resíduos urbanos da região autónoma da Madeira. A valorização energética efetuada na instalação de incineração de resíduos sólidos urbanos da ETRSU, é um processo controlado e automatizado que, para além de tratar os resíduos indiferenciados termicamente, possibilita através da produção de vapor a produção de energia elétrica.

A potência instalada é de 8 MW e a produção de energia elétrica foi, em 2012, de 27,72 GWh. A participação das energias renováveis na produção total de energia elétrica na Madeira foi de 24,66% em 2012. No porto santo em 2012 a participação das renováveis foi de 13,44%. Apesar da importância relativa de fontes energéticas alternativas aos combustíveis fósseis, com destaque para as energias renováveis, o certo é que a base amplamente maioritária do sistema energético mundial e, também, do nosso pequeno sistema energético regional assenta nos combustíveis fósseis, designadamente no petróleo.

De facto, a Revolução Industrial alicerçou-se no carvão, que predominou, durante um século, como fonte energética nas sociedades industrializadas, sobretudo nas indústrias, transportes ferroviários e marítimos, e na produção de energia elétrica por via térmica. O carvão foi, paulatinamente, dando a primazia ao petróleo, e o gás natural tem, também, vindo a assumir um papel de crescente importância na cena energética mundial. O arquétipo de exploração destes três vetores energéticos, traves-mestras do abastecimento energético mundial, apresenta riscos não desprezáveis para a sobrevivência do modelo de sociedade construída e sedimentada.

Em primeiro lugar pelos riscos de garantia de abastecimento futuro devido ao progressivo esgotamento dos recursos geológicos de carvão, petróleo e gás natural que podem atingir os seus picos de produção dentro de alguns decénios. Em segundo lugar, assume crescente importância a questão das eventuais alterações climáticas por via do aquecimento global provocado pela queima de combustíveis fósseis, porque todos eles integram na sua composição o carbono, que ao ser queimado produz o dióxido de carbono, CO2, que é a principal causa do chamado «efeito de estufa».

Para salvaguardar a garantia de aprovisionamento energético à escala mundial, para uma população em crescimento acentuado e cada vez mais tributária da energia, e cumprir compromissos internacionais assumidos em relação às preocupações ambientais, uma das frentes importantes em termos de alternativas ao modelo atual é o reforço das energias renováveis, designadamente solar, eólica, hídrica, geotérmica e energias dos oceanos.

Na maior parte das ilhas isoladas as grandes alternativas ao petróleo, como o carvão e o nuclear, não são equacionáveis, com a tecnologia atual. Acresce que estas regiões, em geral, dispõem de importantes fontes de energias renováveis. As fontes de energia renováveis têm, em geral, uma boa capacidade de modulação para as escalas mais pequenas, comparadas com os rígidos sistemas convencionais de produção de energia elétrica, em que as economias de escala são dominantes. Neste sentido, as tecnologias das energias renováveis adaptam-se melhor às escalas e necessidades insulares.

Deve sublinhar-se que as energias renováveis se podem dividir em dois subconjuntos diferentes, de ponto de vista da garantia do seu fornecimento. Por um lado, existem recursos renováveis que garantem esse abastecimento de uma forma constante, como é o caso, por exemplo, da geotermia ou de instalações de queima de lenha ou de outras formas de biomassa. Por outro lado, temos o caso de recursos renováveis cuja disponibilidade flutua em função das condições climatéricas, de que constituem exemplos, entre outros, a energia eólica, a hídrica e a solar, que, por isso, se designam intermitentes.

O principal constrangimento para o aproveitamento das potencialidades das energias renováveis intermitentes para a produção de eletricidade, em sistemas energéticos insulares isolados e de pequena dimensão, é o baixo consumo de energia elétrica nas horas de vazio, durante grande parte da noite, particularmente durante a madrugada. O obstáculo referido é devido ao facto de a energia elétrica produzida ter de ser consumida na altura da sua produção, pelo que se a produção for superior ao consumo, ou se consegue armazenar a energia através de vetores intermédios, ou se perde o excesso de energia elétrica produzida em relação ao consumo.

Antevê-se que nas formas de energias renováveis, já em exploração, as suas «performances», que têm aumentado bastante, continuem a crescer, por via da utilização de novos materiais em desenvolvimento, e de novas conceções na arquitetura dos sistemas energéticos, em particular dos sistemas eletroprodutores.

Também, se antevê que novas fontes energéticas renováveis são passíveis de ser exploradas, nos oceanos. O aproveitamento da energia das ondas e das marés, do gradiente térmico entre profundidades oceânicas, e a valorização energética da biomassa marítima constituem áreas com interesse especial para regiões insulares como a da Madeira.

Bibliog.: SILVA, Fernando Augusto e MENEZES, Carlos Azevedo, Elucidário Madeirense, Junta Geral do Distrito Autónomo do Funchal, 1945; Comissão Administrativa dos Aproveitamentos Hidráulicos da Madeira, O Aproveitamento da Água na Ilha da Madeira, 1969; Centro de Estudos da economia da Energia, dos transportes e do Ambiente (CEEETA), Plano Energético da região autónoma da Madeira. 1989; museu de eletricidade “Casa da Luz”, Um século de Electricidade, 1997; MENDES, José Manuel Melim Mendes, Caminhada e o Futuro Energético do Homem. Um Olhar Insular, Islenha, n.º33, 2003, pp. 178-197,; Direção Regional do comércio, Indústria e Energia, Direção de Serviços de Energia, Relatório 2011 e 2012, 2013.

José Manuel Melim Mendes

(atualizado a 12.07.2016)