Energia do futuro: IA, baterias e novas fontes vão redesenhar o setor nos próximos anos

O Brasil deve dobrar a oferta de energia e triplicar a infraestrutura de transmissão elétrica nas próximas décadas. A transformação do setor inclui baterias, modernização da gestão com inteligência artificial e diversificação das fontes.

É o que aponta o Plano Nacional de Energia 2055 (PNE 2055), elaborado pela Empresa de Pesquisa Energética (EPE), que estabelece estratégias de expansão para o setor elétrico e indica caminhos para um sistema mais limpo, resiliente e competitivo.

Esta é a última reportagem da série Energia do Futuro, publicada pelo Diário do Nordeste de segunda-feira (9) a sexta-feira (13). As cinco matérias abordaram o setor de energia no Ceará: os gargalos, os avanços e as perspectivas. As anteriores trataram do curtailment, do hidrogênio verde, da energia solar e da energia eólica com data centers.

A matriz energética do País (que abrange a geração de energia elétrica e combustíveis) deve se tornar cada vez mais renovável, podendo alcançar 88% de renovabilidade em 30 anos.

Considerando apenas o setor elétrico, que pode aumentar em até cinco vezes a sua capacidade total, a geração de energia limpa pode chegar a 99%. Com forte potencial a ser explorado no segmento, o Ceará é um dos estados mais competitivos na corrida da transição energética, aponta o pesquisador do Centro de Estudos em Regulação e Infraestrutura da Fundação Getulio Vargas (FGV CERI), Diogo Lisbona.

"O Ceará está muito bem posicionado para aproveitar essa oferta de ser um hub de descarbonização. Tem o porto e a zona de processamento, com os projetos de hidrogênio verde. Mas, para isso, o país vai ter de saber navegar por mares turbulentos", comenta.

Entre os gargalos para transformar potencial em produção energética concreta estão os cortes de geração, que levam a bilhões em prejuízo e à suspensão da construção de novas usinas, e a insuficiência do sistema de transmissão.

FUTURO RENOVÁVEL 

O Brasil tem potencial de expandir sua geração renovável em aproximadamente 1,6 bilhão de tonelada equivalente de petróleo (tep). O consumo da matriz energética foi de 327,9 milhões de tep em 2025. Ou seja, 1,6 bilhão de tep corresponde a quase cinco vezes toda a energia consumida no Brasil em um ano.

O Ceará deve estar entre os estados com maior expansão anual da geração, projeta o professor do departamento de Engenharia Elétrica da Universidade Federal do Ceará (UFC), Paulo Carvalho.

"Acredito que o Ceará já seja um grande protagonista, considerando o grande potencial solar e eólico, as políticas governamentais, as iniciativas do setor privado e a contribuição científico-tecnológica das instituições de ensino superior do estado", lista.

Em 30 anos, a geração pela força dos ventos deve liderar o setor, representando pelo menos 37% da matriz instalada. Isso inclui a geração por eólicas offshore, que têm 16 complexos projetados no Ceará, com 6,19 GW de potência esperada.

Já a produção energética solar deve passar de 5% para pelo menos 16%, conforme projeção da EPE. O plano estabelece três cenários para o desenvolvimento do setor, que variam conforme o comprometimento da gestão e da política pública na transição energética.

DO HIDROGÊNIO VERDE À ENERGIA NUCLEAR 

O amadurecimento de múltiplas formas de gerar energia vai ao encontro da necessidade de tornar o sistema mais robusto e redundante. Se hoje as hidrelétricas correspondem a 61% da matriz brasileira, a geração pela força das águas deve representar no máximo 30% da capacidade instalada em 2055.

Na prática, as usinas hidrelétricas devem continuar fundamentais para o sistema, mas as eólicas e solares devem assumir a maior parcela da energia produzida no País.

A fonte com maior potencial não explorado é a de biomassa, que usa materiais orgânicos para produzir biocarvão e biocombustíveis. A capacidade é o dobro da lacuna de crescimento da energia solar e 10 vezes maior do que o potencial de hidrogênio natural.

O Ceará, no entanto, enfrenta desafios no segmento de biomassa devido ao clima semiárido, explica Carvalho. "O clima é caracterizado pela ocorrência com frequência de longos períodos de seca. Assim, projetos para o uso energético da biomassa teriam que competir com outros setores para o abastecimento de água em uma região de clima semiárido", observa.

É possível que o estado contribua para outra fonte de geração de energia que pode crescer nas próximas décadas: a nuclear. A região de Santa Quitéria tem uma das maiores reservas de urânio do País, mas a sua exploração ainda é incerta.

"A possibilidade do uso tem gerado polêmicas devido à possibilidade de contaminação por materiais radioativos e ao uso de grandes volumes de água na extração do mineral, notadamente em uma região semiárida. O projeto ainda está em fase de licenciamentos ambiental e nuclear, não apresentando atividades operacionais", explica Carvalho.

Projeta-se a viabilização de 14 gigawatts de capacidade nuclear, incluindo Pequenos Reatores Nucleares Modulares (SMR).

MERCADO DE BATERIAS E USINAS REVERSÍVEIS  

Apesar dos desafios de projetar a geração de energia a longo prazo, é praticamente unanimidade entre especialistas do setor que o sucesso da transição energética brasileira depende de sistemas de armazenamento.

O pontapé dos sistemas de armazenamento de energia por baterias, conhecidos como BESS, ocorrerá em dezembro. O Ministério de Minas e Energia promoverá o primeiro leilão para contratar cerca de 6 GW em projetos de baterias.

A energia em excesso produzida ao longo do dia, principalmente a renovável, será guardada e posteriormente injetada na rede elétrica.

A expectativa é que os sistemas cresçam de forma exponencial nos próximos anos, mas o desenho comercial do segmento ainda não está completamente formado, pondera o diretor técnico-científico do Grupo de Estudos do Setor Elétrico (Gesel) da UFRJ, Roberto Brandão.

Superada a incerteza, os primeiros grandes investimentos em baterias devem ser centralizados pelo Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS). Posteriormente, deve haver distribuição desses empreendimentos.

"Deve nascer um modelo regulatório comercial que estimule a construção de baterias descentralizadas, tanto na rede de distribuição quanto nos próprios geradores. Isso vai dar mais flexibilidade para o sistema", afirma Brandão.

Outro mecanismo promissor são as usinas hidrelétricas reversíveis, que conseguem guardar energia e injetá-la na rede quando necessário. A Aneel autorizou o primeiro projeto do tipo em Santa Catarina. No Ceará, há estudos para uma hidrelétrica reversível na Serra da Ibiapaba.

No horizonte de 2055, a EPE projeta que os sistemas de armazenamento de energia representem entre 6% e 7% da matriz elétrica.

MODERNIZAÇÃO PARA TRANSIÇÃO E AMPLIAR COMPETITIVIDADE 

Para garantir a confiabilidade do fornecimento de energia em todo o território, ainda mais crítica diante da crise climática, a infraestrutura de distribuição deve acompanhar o crescimento.

A extensão das linhas de transmissão pode aumentar entre 180 e 390 mil quilômetros, mais que dobrando a dimensão atual do sistema, sobretudo com a interligação da região Nordeste.

Além de expandir a estrutura que leva a energia às residências, o sistema deve aprimorar o mecanismo de resposta da demanda, em que o consumo e a oferta de energia são equilibrados.

"Temos volatilidade, e isso requer um sistema mais flexível para compensar, uma vez que não há estoques de eletricidade. O sistema está sempre correndo, você precisa produzir energia no momento em que está sendo consumida", avalia Brandão.

A modernização da rede permite aumentar a competitividade do País na transição energética. O Brasil ainda está atrás de outros países na renovabilidade de sua matriz, como Portugal, Espanha e Dinamarca.

No processo de flexibilizar o sistema, entretanto, praticamente todas as grandes potências estão em um mesmo patamar. "Todos os países estão experimentando o mesmo problema ao mesmo tempo. Precisamos de um sistema mais flexível do que era no passado, porque estamos construindo um parque gerador que é menos controlável", afirma.

Outra estratégia de flexibilidade proposta pelo estudo da EPE é ampliar a cooperação com países vizinhos, inclusive com exportação de energia excedente. Entre os mercados avaliados estão Bolívia, Paraguai, Uruguai, Venezuela e Guianas.

IA PODE MELHORAR PREVISÕES E REDUZIR GASTOS

Incorporada aos sistemas de gestão elétrica, a inteligência artificial deve aumentar a previsibilidade do setor e maximizar os potenciais de geração.

Modelos matemáticos podem aprimorar a previsão de consumo e de oferta de energia no País e antecipar impactos de temperaturas extremas e fenômenos climáticos.

"Na gestão de energia, por exemplo, uma prefeitura pode usar a IA para analisar o histórico das faturas e identificar quando uma escola começou a consumir energia e quais unidades continuam gerando despesa", aponta o sócio da Energo Soluções em Energia e especialista em tecnologia e desempenho, Kaio Queiroz.

Em larga escala, o monitoramento por IA deve aliviar o orçamento público e gerar economia dos recursos energéticos. Além disso, deve auxiliar na definição de locais para projetos de usinas renováveis e de equipamentos eletrointensivos.

"À medida que mais empresas usam essas ferramentas no dia a dia, elas conseguem reduzir custos, executar melhor as atividades e oferecer serviços que antes eram difíceis ou caros de viabilizar", acrescenta Queiroz.

MASSIFICAÇÃO E EXPANSÃO 

As transformações da transição energética não devem atingir apenas a geração de energia. Na outra ponta da cadeia, o consumo energético também passa por mudanças.

O País deve registrar um aumento substancial da demanda por energia, que pode chegar, em 2055, a valores entre 1,6 e 2 vezes os atuais.

O salto do consumo está associado à instalação de equipamentos eletrointensivos, como os data centers, à tendência de eletrificação e ao aumento do uso de energia pelas famílias brasileiras.

"O Brasil tem um caminho a percorrer para igualar o consumo per capita dos países desenvolvidos. Temos que massificar a expansão, mas é um desafio, dada a dimensão do país", explica Lisbona.

A demanda dos data centers pressionou os sistemas elétricos das grandes potências, que já tinham praticamente chegado ao limite do consumo de energia, sem necessidade de expansão, explica o especialista. Com a transição energética, é preponderante que o consumo em expansão seja de energia limpa.

Até 2055, a participação dos derivados de petróleo no consumo de energia do Brasil deve sair de 41% para 28% em um cenário de transição energética mais lenta, ou até 7% na transição net zero.

Em todos os cenários estimados, a eletricidade se tornará a fonte com maior consumo, a partir da consolidação da eletrificação dos setores residencial, industrial e de transportes.

A descarbonização da indústria depende da substituição de fontes mais intensivas em carbono. Além da eletrificação, o uso de gás natural e biomassa deve ser preponderante para a redução das emissões. No longo prazo, o hidrogênio verde ganha força.

No setor de transportes, além da eletrificação, biocombustíveis substituem os derivados do petróleo e podem corresponder a quase metade da demanda. Esse é um dos primeiros segmentos com eletrificação abrangente no País, comenta Carvalho.

"Empresas do setor de veículos elétricos no estado têm a expectativa de produzir 50 mil veículos nos próximos quatro anos; a operação deve gerar inicialmente cerca de 600 empregos diretos e indiretos, além de atrair fornecedores locais e promover transferência de tecnologia", acrescenta.

A participação de trens e navios no transporte de cargas deve crescer de 30% para até 45%. Já a participação do transporte coletivo no transporte de passageiros pode passar de 29% para até 50% no cenário de transição energética mais acelerada.

TRANSFORMAÇÃO ENERGÉTICA E PREÇO COMPETITIVO

A transformação da matriz energética e a adaptação dos setores da economia têm desafiado as principais potências globais. No Brasil, a transição energética pode se consolidar como um vetor de diversificação econômica para o País.

Os investimentos em bioenergia podem chegar a R$ 300 bilhões nas próximas três décadas. Para a expansão da matriz elétrica, o aporte pode chegar a R$ 2 trilhões.

A expansão da infraestrutura de transmissão pode mobilizar investimentos de até R$ 600 bilhões no longo prazo. A concretização das projeções depende, entretanto, de maior integração de políticas públicas e modernização do arcabouço regulatório, conforme as recomendações estratégicas da EPE.

Também é preciso fortalecer o posicionamento externo do Brasil em defesa dos interesses energéticos nacionais. Lisbona reitera que a projeção não está garantida e depende de como a gestão vai operar e investir no setor. Se o cenário de investimentos não for favorável, o potencial renovável pode ser desperdiçado.

"Um componente importante é o custo dessa energia. Não vamos conseguir converter a vantagem competitiva em abundância de fontes renováveis sem um preço competitivo de eletricidade. Se o custo continuar alto, vamos perder competitividade", pondera.