O documento discute os desafios da sustentabilidade energética devido à crescente demanda por água e energia. Milhões de pessoas ainda não têm acesso a água potável ou eletricidade. A produção de energia é intensiva em água e a disponibilidade hídrica pode limitar o desenvolvimento sustentável. As mudanças climáticas também ameaçam os recursos hídricos.

1. Catarina Ramos
catramos@campus.ul.pt
Lisboa, 8 de novembro de 2014
Água: desafios para a sustentabilidade energética
Água Energia

2. Água e energia são fundamentais para o bem-estar humano e para o desenvolvimento socioeconómico.
Água Energia
Em todo o mundo, estima-se que:
•768 milhões de pessoas permanecem sem acesso a uma fonte de água potável
•2,5 mil milhões continuam sem acesso a saneamento básico
•mais de 1,3 mil milhões ainda não têm acesso a eletricidade
As necessidades de água e energia continuarão a aumentar, significativamente, ao longo das próximas décadas, para satisfazer economias em crescimento, mudança de estilos de vida e a evolução dos padrões de consumo.

3. Esta pressão sobre recursos e sistemas naturais pode:
• ser um fator limitante ao desenvolvimento sustentável de determinadas sociedades,
• agravar as desigualdades e os conflitos regionais pela partilha de recursos hídricos e energéticos.
Água Energia

4. Stress
Hídrico
severo >40% elevado 20-40% baixo 10–20% s/ stress < 10%
Fonte: UNEP
A questão do acesso à água
Escassez crónica de água

5. As mudanças de estado a que a água é submetida, durante as fases do ciclo hidrológico, dão-se a temperaturas bem definidas, o que quer dizer que uma pequena variação da temperatura do Globo pode modificar substancialmente as condições do ciclo hidrológico, retardando-o ou acelerando-o.
• Aumento de T: aceleração do ciclo aumento da evaporação e da quantidade de água na atmosfera
• Descida de T: retardamento do ciclo aumento das calotes de gelo e glaciares
Alterações climáticas
Diferentes impactes regionais
http://www.gfdl.noaa.gov/
A questão do acesso à água

6. 0
10
20
30
40
50
60
erupções
vulcânicas
sismos
movimentos
de terreno
cheias
tempestades
(vento)
secas
temperaturas
extremas
outros
%
eventos
mortos
afectados
Catástrofe natural se provocar, pelo menos, uma de quatro consequências
possíveis:
(i) dez ou mais vítimas mortais,
(ii) cem ou mais pessoas afectadas no imediato,
(iii) se existir um pedido de ajuda internacional;
(iv) se existir a declaração do estado de emergência.
A água enquanto Risco
Fonte: EM-DAT.
Catástrofes naturais no Planeta
nos últimos 40 anos do século XX
> 40% dos eventos
> 80% dos afetados
> 50% dos mortos

7. •48% dos países considera a importância da água para a energia, nos seus processos de planeamento, como prioridade elevada a muito elevada
•essa % eleva-se à medida que o índice de desenvolvimento humano baixa (67% para os países de IDH baixo e 54% de IDH médio)
A Água para a produção de energia
Fonte: WWDR, 2014

8. O “elo água-energia" advém do facto destes dois fatores do desenvolvimento estarem fortemente ligados e serem interdependentes:
(i)a água é necessária para produzir, transportar e utilizar, em algum grau, todas as formas de energia;
(ii)a energia é essencial para a extração, tratamento e distribuição de água, bem como a sua recolha e tratamento após o uso. Entre 2010 e 2035,
•a procura global de energia deve crescer mais de um terço, com a China, Índia e os países do Médio Oriente a representarem 60% desse aumento
•o consumo de eletricidade terá um crescimento de aproximadamente 70%, com a China e a Índia respondendo por mais da metade desse crescimento
Água Energia
Fonte: WWDR, 2014

9. A utilização da Água
As captações de água irão aumentar, entre 2000 e 2050, cerca de 55%, principalmente por causa da produção industrial (400%), produção de eletricidade a partir de energia térmica (140%) e para uso doméstico (130%).
Captações de água doce por setor,
entre 2000 e 2050
(mantendo o cenário atual)
irrigação
uso doméstico
pecuária
eletricidade
indústria

10. Fonte: WEO, 2012
Água utilizada para a produção de energia primária
Litros de água por tonelada equivalente de petróleo (tep)
gás natural (convencional) carvão gás de xisto refinação de petróleo (convencional) refinação de petróleo (areias betuminosas) gás natural liquefeito carvão liquefeito refinação de petróleo (recuperação avançada de petróleo) etanol celulósico biodiesel de óleo de palma biodiesel de colza biodiesel de soja etanol de milho etanol de cana de açúcar
Captações
Consumos
A água é necessária para a produção de quase todas as formas de energia: extração de recursos energéticos, irrigação de culturas para biocombustíveis, refinação, processamento e transporte de combustíveis.

11. A Agência Internacional de Energia calcula que, ao ritmo atual, a água utilizada para a produção de energia aumentará de 66 mil milhões de m3/ano, em 2012, para 135 mil milhões de m3/ano até 2035. Esta duplicação deve-se aos aumentos da produção de eletricidade a partir das centrais a carvão e dos biocombustíveis.
A Água para a produção de energia
Fonte: WEO, 2012

12. Fonte: http://environment.nationalgeographic.com/environment/energy/great-energy-challenge/world-electricity-mix/
Produção de eletricidade (em TWh) por fonte energética em 2008

13. Fonte: http://environment.nationalgeographic.com/environment/energy/great-energy-challenge/world-electricity-mix/
Produção de eletricidade (em TWh) por fonte energética em 2035

14. A Água para a produção de energia
TWh
Fonte: WWDR, 2014
Fonte: http://environment.nationalgeographic.com/environment/energy/ great-energy-challenge/world-electricity-mix/

15. Água para a produção de energia: a resposta tecnológica
B. Pedrogão
B. Alqueva
B. Alqueva
B. Pedrogão
Sistemas integrados em regime reversível: Pedrogão: albufeira de contra-embalse Alqueva: operação em regime reversível de turbinamento e bombagem da central hidroelétrica possibilita a recuperação dos caudais utilizados na produção de energia

16. Fonte: WWDR, 2014
A energia para o fornecimento de água
Atualmente existem mais de 16 000 centrais de dessalinização em todo o mundo, com uma capacidade de produção de cerca de 70 milhões de m3/dia.
Rios ou lagos: 0,37 KWh/m3
Toalhas aquíferas: 0,48 KWh/m3
Tratamento de águas residuais: 0,62–0,87 KWh/m3
Reutilização de águas residuais: 1,0-2,5 KWh/m3
Água do mar: 2,58-8,5 KWh/m3
Quantidade de energia necessária para fornecer 1 m3 de água potável para consumo humano

17. •Grande crescimento demográfico:
Em 2010: 45 milhões de habitantes
Em 2050 estima-se que atinjam 70 milhões de habitantes
•Desenvolvimento socioeconómico acelerado
•Aumento substancial da procura da água
Aumenta o stress especialmente sobre recursos hídricos não renováveis
•Aumento dos gastos de energia para ir buscar a água a maior profundidade e a
maior distância e para tratar água de baixa qualidade para abastecimento
doméstico e produção de alimentos
•A interdependência entre água e energia tem levado a um aumento da emissão de
gases de efeito de estufa que, mantendo a tendência atual, duplicará em 2035
•Feedback de deterioração ambiental
O caso dos GCC (Gulf Cooperation Council Countries)
A energia para o fornecimento de água

18. Centrais de Dessalinização:
•cerca de 50% da capacidade mundial está
instalada nos GCC
•em 2005, cerca de 55% da água para
abastecimento doméstico provinha da
dessalinização
•continuação do aumento da água da
dessalinização devido à degradação dos aquíferos
•países ricos em combustíveis fósseis (petróleo,
gás natural), a dessalinização utiliza de forma
intensiva e crescente esses combustíveis
•Arábia Saudita: 25% da produção de petróleo e gás natural é utilizado nas centrais de dessalinização.
Se se mantiverem as atuais tendências essa % chegará a 50% em 2030
•Kuwait: em 2035 a energia requerida para as centrais de dessalinização igualará a produção de petróleo em 2011-12 (2,5 milhões de barris /dia)
A energia para o fornecimento de água

19. •Estas projeções são alarmantes: não sustentabilidade energética, emissão de gases de efeito de estufa e poluição marinha pelas descargas do subproduto (salmoura)
•Ainda não se conhecem os impactes a nível térmico sobre os frágeis ecossistemas marinhos da região
•Que energia para as centrais de dessalinização? Em 2010, os GCC assinalaram a Declaração de Abu Dhabi: visão estratégica a médio e longo prazo para a interligação entre água-energia-agricultura, efeitos das alterações climáticas, impactes ambientais da dessalinização, com especial destaque para a procura e conservação da água. A Declaração inclui instrumentos económicos, tecnológicos, legislativos e sociais.
A energia para o fornecimento de água

20. A mudança do paradigma energético: “Solar Water Desalination”, iniciativa do Rei Abdullah (Arábia Saudita), lançada em 2010. Objetivo: construção de centrais solares para dessalinização, de modo a que toda a água proveniente da dessalinização utilize apenas energia solar em 2019, a custos muito mais baixos do que os atuais dos combustíveis fósseis: Energia solar: 2010: 0,52 a 1,13 euros / m3 de água 2019: 0,31 euros / m3 de água
A energia para o fornecimento de água
Fonte: WWDR, 2014

21. Água Energia
• Aproximadamente 90% da geração de energia é intensiva em água. Não é mais possível pensar o planeamento e gestão de recursos hídricos sem a avaliação das questões energéticas e vice-versa
• A mudança do paradigma energético deve incluir obrigatoriamente a avaliação dos recursos hídricos existentes
• O desenvolvimento tecnológico deve ser apoiado por políticas específicas a fim de minimizar os impactes da utilização crescente de água e da energia

22. Catarina Ramos catramos@campus.ul.pt
Lisboa, 8 de novembro de 2014
Água: desafios para a sustentabilidade energética
Água Energia