As energias renováveis conseguem mesmo abastecer o mundo?

Numa planície plana e pedregosa no Deserto de Thar, no Rajastão, a cerca de 200 quilômetros da fronteira com o Paquistão, aproximadamente dez milhões de painéis fotovoltaicos estão fixados a estruturas de aço e ligados a caixas de junção que se estendem por cerca de 56 quilômetros quadrados de terreno. Este é o Bhadla Solar Park, comissionado em etapas entre 2018 e 2020, e, em plena operação, alcança uma capacidade nominal de cerca de 2.250 megawatts. Por uma margem confortável, é uma das maiores instalações solares isoladas da Terra. O que o torna notável não é só o seu tamanho, mas a sua trivialidade: o mundo está agora construindo o equivalente a um Bhadla inteiro a cada poucos dias.

Esse ritmo impõe uma pergunta que soa simples, mas acaba tendo uma resposta precisa e calculável. As energias renováveis conseguem mesmo abastecer o mundo? Não no sentido de um slogan, mas no sentido que um geógrafo daria a isso: com capacidade instalada real, custos reais por unidade de eletricidade, terreno real e a física desajeitada de extrair energia do sol e do vento apenas quando o sol brilha e o vento sopra. A resposta honesta exige algumas ferramentas, e, uma vez que você as tem, quase qualquer manchete sobre energia limpa se torna legível.

A escala que as renováveis já alcançaram

Vale a pena começar pelo quanto já foi construído, porque os números são maiores do que a maioria das pessoas imagina. No fim de 2024, a capacidade renovável instalada no mundo ultrapassou 4,1 terawatts. A energia solar fotovoltaica liderava, com cerca de 1.560 gigawatts, a hidrelétrica ficava em aproximadamente 1.410 gigawatts e a eólica em cerca de 1.020 gigawatts, dos quais a eólica offshore contribuía com cerca de 75 gigawatts. O fluxo anual de novas construções é ainda mais revelador do que o estoque. Só em 2024, as novas adições foram dominadas pela solar, com cerca de 450 gigawatts, com a eólica em distante segundo lugar, com aproximadamente 115 gigawatts.

Para colocar isso em perspectiva, os 450 gigawatts de solar adicionados em um único ano equivalem a duzentas vezes a capacidade de Bhadla. A tecnologia que mal aparecia na rede elétrica global há duas décadas é hoje a maior fonte de nova capacidade de geração instalada em qualquer lugar, sob qualquer forma, em qualquer ano. Esse é o pano de fundo diante do qual o restante da discussão precisa acontecer: as renováveis já não são um nicho ou um piloto. São aquilo que o mundo constrói por padrão quando constrói nova capacidade de energia.

Por que a expansão acontece onde acontece

O primeiro instinto de um geógrafo é perguntar não quanto, mas onde, e a localização dos grandes parques solares do mundo é tudo menos aleatória. A energia solar em escala industrial se concentra em lugares que compartilham quatro características: terreno plano, alta insolação (a quantidade de energia solar que chega por metro quadrado), baixa densidade populacional, para que o terreno seja barato e sem disputas, e um corredor de transmissão viável para levar a energia até onde as pessoas de fato moram. Bhadla tem as quatro, que é exatamente por isso que fica no Deserto de Thar, e não em algum lugar mais conveniente para uma cidade.

A mesma lógica explica o mapa global da grande energia solar de relance. O Rajastão, o Deserto de Mojave no sudoeste dos Estados Unidos, o Atacama no Chile e o planalto de Tabuk no noroeste da Arábia Saudita abrigam os maiores parques solares do planeta, enquanto a nublada Hamburgo e a Manaus envolta em floresta tropical não, por mais que essas cidades possam querer energia limpa. A geografia não é destino para as renováveis, mas define as condições. Um lugar com sol forte e confiável e terreno vazio e edificável tem uma vantagem estrutural que nenhuma política consegue fabricar plenamente em outro lugar. É por isso que boa parte da transição energética é, por baixo da tecnologia, uma história sobre paisagens específicas.

Os quatro pilares e o custo que mudou tudo

A eletricidade renovável se apoia em quatro pilares tecnológicos consolidados, cada um com sua própria física, geografia, escala e custo. A solar fotovoltaica converte fótons diretamente em corrente elétrica, sem partes móveis. As turbinas eólicas extraem a energia cinética do ar em movimento. A hidrelétrica converte a energia potencial da água represada atrás de uma barragem, e tem sido a base da eletricidade renovável desde as grandes barragens dos anos 1930. A geotérmica capta o fluxo constante de calor que sobe do interior da Terra, ancorando uma parcela pequena, mas durável, da geração em lugares como a Islândia e o oeste dos Estados Unidos. A solar lidera a nova construção, a eólica vem logo atrás, a hidrelétrica é a velha base, e o armazenamento é a peça que falta e que o restante desta década terá de construir.

O que transformou essas tecnologias de experimentos meritórios na eletricidade mais barata da história está resumido em uma única métrica: o custo nivelado de energia, ou LCOE. O LCOE é o custo de geração por megawatt-hora calculado como média ao longo de toda a vida útil do ativo, incluindo o capital para construí-lo, o custo de operá-lo e mantê-lo e qualquer combustível que ele queime. O banco de investimentos Lazard publica a estimativa anual de referência do setor, e sua atualização de 2024 é impressionante. A solar em escala industrial sem subsídio fica entre US$ 29 e US$ 92 por megawatt-hora, e a eólica onshore entre US$ 27 e US$ 73 por megawatt-hora. Ambas ficam bem abaixo de uma nova usina de gás natural de ciclo combinado, que a Lazard estima entre US$ 45 e US$ 108 por megawatt-hora. O fato decisivo sobre as renováveis nos anos 2020 é que, em bons locais e sem subsídio, elas são simplesmente a eletricidade nova mais barata disponível.

Por que um megawatt não é um megawatt-hora

É aqui que a maior parte da leitura casual das notícias sobre energia se perde, e onde um geógrafo ganha o direito de ser cético. O equívoco mais persistente sobre a expansão das renováveis é o de que um megawatt de capacidade solar instalada entrega um megawatt de potência continuamente e, portanto, produz 8.760 megawatts-hora ao longo de um ano (já que um ano tem 8.760 horas). Não entrega, e a diferença importa enormemente.

A ponte entre a capacidade instalada e a energia entregue é uma grandeza chamada fator de capacidade, a razão entre a energia que uma usina de fato entrega ao longo de um ano e o máximo que poderia teoricamente entregar se funcionasse a toda potência o tempo todo. Uma usina de um megawatt produzindo os 8.760 megawatts-hora completos teria um fator de capacidade de 100 por cento, mas nada real chega lá. A solar opera a cerca de 22 por cento porque o sol se põe toda noite e as nuvens passam durante o dia. A eólica onshore atinge cerca de 35 por cento, a hidrelétrica cerca de 40 por cento, e a nuclear, projetada para funcionar continuamente, chega a cerca de 92 por cento. Assim, uma usina solar típica de um megawatt em escala industrial não produz 8.760 megawatts-hora por ano. Produz algo mais perto de 1.927 megawatts-hora, porque o sol simplesmente não está sempre brilhando sobre ela.

Essa única correção remodela toda comparação. Quando você lê que um país instalou um gigawatt de solar e um gigawatt de nuclear, você não soube que eles acrescentaram quantidades iguais de eletricidade. A usina nuclear, operando perto de 92 por cento, entregará cerca de quatro vezes a energia anual da fazenda solar operando perto de 22 por cento. Nada disso faz da solar um mau investimento, já que os números de custo já levam isso em conta, mas significa que manchetes que contam megawatts instalados estão contando a coisa errada se o que importa para você é a eletricidade entregue. O fator de capacidade é a peça que falta e que transforma um número enganoso em um número honesto.

O problema do armazenamento que a década tem de resolver

Os fatores de capacidade revelam o desafio mais profundo que as renováveis enfrentam, que não é custo nem geografia, mas tempo. A eletricidade renovável é intermitente. A solar produz apenas quando o sol está alto, e a eólica produz apenas quando o ar está em movimento, mas uma rede elétrica precisa equilibrar oferta e demanda segundo a segundo, porque a eletricidade é consumida no instante em que é gerada. Uma rede operando majoritariamente com renováveis, portanto, precisa de algum lugar onde guardar energia quando o sol está alto e o vento está forte, e de algum lugar de onde tirá-la quando não estão. Esse algum lugar é o armazenamento, e ele é a dobradiça em torno da qual gira uma rede totalmente renovável.

Duas tecnologias carregam a maior parte desse peso. A hidrelétrica reversível, que empurra água morro acima para um reservatório quando há energia em abundância e a libera por turbinas quando a energia é escassa, continua sendo, por ampla margem, o maior recurso de energia armazenada do planeta. A novidade que cresce rápido é a bateria de íon de lítio, a mesma química de um laptop ou de um carro elétrico, ampliada à escala da rede. Os números de 2024 da Lazard colocam o custo nivelado de um sistema de baterias de quatro horas em escala industrial entre US$ 170 e US$ 296 por megawatt-hora, bem acima do custo da solar ou da eólica que o carrega. Esse prêmio é o preço real da intermitência, e é por isso que o armazenamento é a peça que o restante dos anos 2020 tem de construir. O problema da geração está em boa parte resolvido; a questão de quando essa geração está disponível, não.

Terreno, minerais e a concentração da expansão

Construir em escala de terawatt esbarra no mundo físico de mais duas maneiras que vale a pena nomear com honestidade. A primeira é o terreno. Um gigawatt de solar fotovoltaica precisa de cerca de 5 a 10 quilômetros quadrados de chão, uma pegada real que tem de vir de algum lugar, o que é parte do motivo pelo qual os desertos são tão atraentes. Um gigawatt de eólica onshore precisa de uma área total ainda maior, mas com uma diferença crucial: as turbinas ocupam apenas pequenas porções, de modo que o terreno embaixo delas pode permanecer em uso agrícola, com lavouras ou gado ao redor das bases. A segunda restrição são os minerais. Ambas as tecnologias dependem de cadeias de suprimento de minerais críticos, sobretudo o lítio das baterias que armazenam sua produção e os ímãs de terras-raras que ficam dentro das turbinas eólicas. A transição energética é, em parte, uma história de mineração, e a geografia dessas minas é um assunto à parte.

Essas restrições ajudam a explicar por que a expansão é tão concentrada geograficamente. Só a China detinha cerca de 887 gigawatts de solar e 520 gigawatts de eólica no fim de 2024, dominando tanto a fabricação quanto a instalação a tal ponto que molda preços e política em todos os outros lugares. A transição energética é global em sua ambição, mas desigual em sua execução, fortemente ancorada na base industrial de um único país. Essa concentração é, ao mesmo tempo, uma vulnerabilidade genuína e uma fonte genuína de eficiência, e pessoas sensatas discordam sobre qual delas importa mais.

Principais conclusões

Então, as renováveis conseguem abastecer o mundo? A resposta honesta é que as peças são reais e, em sua maioria, acessíveis, mas a aritmética precisa ser feita com cuidado. No fim de 2024, a solar fotovoltaica havia alcançado cerca de 1.560 gigawatts de capacidade instalada no mundo, a eólica cerca de 1.020 gigawatts e a hidrelétrica cerca de 1.410 gigawatts, com a solar acrescentando aproximadamente 450 gigawatts em um único ano e o conjunto de renováveis ultrapassando 4,1 terawatts. Os números de custo nivelado de 2024 da Lazard colocam a solar industrial sem subsídio entre US$ 29 e US$ 92 por megawatt-hora e a eólica onshore entre US$ 27 e US$ 73, ambas confortavelmente abaixo de uma nova usina de gás de ciclo combinado, e é por isso que as renováveis são agora a construção nova por padrão, e não um luxo subsidiado. O problema é o tempo, não o custo: o fator de capacidade (cerca de 22 por cento para a solar, 35 por cento para a eólica, 40 por cento para a hidrelétrica e 92 por cento para a nuclear) é a ponte essencial entre os megawatts instalados e os megawatts-hora entregues, de modo que uma usina solar de um megawatt rende cerca de 1.927 megawatts-hora por ano, em vez dos ingênuos 8.760, e a intermitência força uma expansão cara do armazenamento (baterias em escala industrial entre US$ 170 e US$ 296 por megawatt-hora, ao lado da hidrelétrica reversível do mundo). Some a pegada de terreno, a dependência do lítio e das terras-raras e os imponentes 887 gigawatts de solar e 520 de eólica da China, e você tem tudo o que precisa para ler uma manchete sobre renováveis como um geógrafo a lê: como uma pergunta sobre lugares específicos, tecnologias específicas, eletricidade entregue específica e custos de integração específicos, em que as escolhas têm trocas reais, mas, crucialmente, calculáveis.