A emissão de Gases do efeito estufa (GEE) está diretamente associada ao aumento da temperatura, mudanças e eventos climáticos extremos, como crise hídrica, longas estiagens, incêndios florestais, furacões e enchentes, impactando a economia e segurança alimentar e energética das nações. Por causa destes cenários, foram criados os Acordos Climáticos da ONU (Organização as Nações Unidas), um encontro realizado anualmente por vários países, inclusive o Brasil, para debater sobre o aquecimento global, encontrar soluções para os problemas ambientais que afetam o planeta e negociar propostas. Firmando assim uma posição multilateral em relação às ameaças das mudanças climáticas e emitindo um alerta sobre a capacidade dos países de lidar com os efeitos dessas mudanças. Estes Acordos são passos fundamentais para uma transição energética rumo a uma economia global de baixo carbono.

No Acordo Climático de Glascow em11/2021(COP 26), dentre outros compromissos ligados à pauta climática assumidos pelo Brasil, está a expansão da malha ferroviária. Sendo que, neste sentido, o maior desafio são as ferrovias de longo curso que operam locomotivas diesel-elétricas, inclusive nos grandes projetos como a ferrovia estruturante Norte-Sul e outras. Entretanto, é preciso reduzir as emissões de GEE do setor de carga ferroviária, incentivando-se o uso de biocombustíveis, energia elétrica de tração com subestações e catenárias, trens 100% elétricos a bateria, energia fotovoltaica ou, como destaque em evolução através da geração de eletricidade de tração com hidrogênio verde, obtido por eletrólise da água ou reforma a vapor, associado a células a combustível. É preciso mudar o rumo do paradigma da energia de tração, diminuindo drasticamente o modelo diesel-elétrico e partindo de vez para a eletrificação.

 

Eficiência Energética

Motores elétricos fabricados inclusive no Brasil, como o IR5 (índice de rendimento 5) super premium com rotor de imã permanente, já atingem mais de 96% de rendimento. É um ganho formidável de eficiência energética, característica de uma nova geração de motores de baixíssimas perdas internas. Comparando-os com o baixo rendimento (+- 30%) dos motores diesel de tração, sem falar na pauta ambiental, fica claro que não se trata mais de opção planejar ferrovias eletrificadas de longo curso no Brasil, mas sim de missão. Precisamos despertar de vez para a importância de operar alternativas mais eficientes e de baixo carbono no transporte ferroviário. Destravar a logística e melhorar o escoamento da produção de commodities através de ferrovias é desenvolver o Brasil. Nesse sentido, a melhor rota é um modelo multimodal de transporte com ferrovias eletrificadas de longo curso ligando fontes de produção a portos dotados com sistemas eficientes de movimentação/despacho de cargas e receptivos a grandes calados.

 

A potência de tração de locomotivas diesel-elétricas é limitada pelo tamanho do motor. Já a potência elétrica é limitada pelas saídas de rede, que é normalmente muito maior do que qualquer locomotiva precisaria. O resultado é maior aceleração e maior velocidade que resultam em desempenho mais elevado e eficiência/produtividade idem. O Capex (investimento de capital) é maior para ferrovias eletrificadas para o modelo consolidado de rede aérea de tração e subestações, contudo o Opex (custo operacional) é muito menor ao longo do tempo e ferrovias têm longa vida útil. Adicionalmente, para grandes distâncias maiores são também as vantagens econômico-financeiras de uma ferrovia eletrificada com este modelo em relação ao diesel-elétrico.

Tecnologias Emergentes

Paralelamente, novas tecnologias de eletrificação estão surgindo e sinalizando com vantagens operacionais e ambientais como por exemplo, as locomotivas 100% elétricas movidas a baterias. No Brasil, está sendo operada pela Vale um modelo de locomotiva 100% elétrica movida a bateria na Ferrovia Vitória-Minas.

Na Austrália operam trens movidos a energia elétrica gerada por painéis solares instalados no teto (figura ao lado). Esses trens utilizam também frenagem regenerativa que transforma a energia cinética dos rodeiros em eletricidade para o motor de tração.

O Metrô de Santiago(Chile) utiliza energia elétrica de tração gerada pela Usina Polar Fotovoltaica de Pellicano (110MW) e pela Usina Eólica de San Juan (185MW), instaladas na Região do Atacama. Ambas construídas por um Consórcio brasileiro.

Paralelamente, o Brasil é referência na produção de biocombustíveis. O etanol produzido da cana-de açúcar, por exemplo, é fonte renovável que, além de ajudar o País a reduzir as emissões de GEE em relação aos Acordos Climáticos da ONU, proporciona também uma economia circular ao aproveitar o bagaço, a palha e a ponta da cana-de -açúcar para gerar energia elétrica.

O etanol é verde, competitivo, movimenta importante cadeia de valor e poderá vir a ser uma ponte de ligação com trens movidos a eletricidade de uma outra forma. Ou seja, está em andamento nova tecnologia para produzir hidrogênio(H2) a partir do etanol. Através do processo conhecido como reforma a vapor, o qual produz (extrai) o hidrogênio do etanol. Uma vez produzido este hidrogênio alimenta uma célula a combustível que o converte junto com oxigênio captado da atmosfera em energia elétrica que movimenta as rodas. Um modelo como esse está em evolução na Unicamp(SP). Uma vez consolidada, esta tecnologia tem grande chance de ser estendida para onde o etanol não tem entrado diretamente, como em caminhões, ônibus, embarcações e notadamente no setor ferroviário.

Célula a Combustível

O hidrogênio para alimentar célula a combustível e gerar eletricidade pode também ser produzido através de uma outra tecnologia que utiliza eletrólise para quebrar a molécula de água e separar o oxigênio do hidrogênio, através da injeção de uma corrente elétrica. Esta corrente deve vir de fontes renováveis para que a energia produzida não emita carbono para a atmosfera e seja considerado verde, como ilustrado na figura.

Finalmente, uma locomotiva para trens de carga é uma geradora de potência variável móvel, que precisa de fonte primária de energia conectada às questões ambientais. Neste sentido, os processos para geração de energia de tração, sejam eles elétricos, químicos, mecânicos, hidráulicos, térmicos ou fotovoltaicos, devem atender a requisitos como, disponibilidade, eficiência energética e não agressão ao meio ambiente. A transição do modelo diesel-elétrico para um outro não poluente, é movimento vivo energizado por pressões sociais, ambientais, tecnológicas e econômicas. Na verdade, políticas ambientais compactuadas com os Acordos Climáticos da ONU são hoje requisitos fundamentais para o posicionamento geopolítico e econômico de um país no cenário internacional. Assim sendo, os agentes ferroviários no Brasil terão que se reinventar, vista que a redução de emissão de carbono é requisito inarredável em relação ao transporte e escoamento do produto nacional para exportação. Eis o desafio.