10/27/09
10:16 AM
Page 1
Pictures of the Future / Primavera 2009
CAPA VERSO.qxd:PoF Titel_1_2007_end.qxd
www.siemens.com/pof
Pictures of the Future
A Revista de Pesquisa e Inovação | Primavera 2009
www.siemens.com/pof
Publisher: Siemens AG
Corporate Communications (CC) and Corporate Technology (CT)
Wittelsbacherplatz 2, 80333 Munich
Contato com o publisher: Dr. Ulrich Eberl (CC), Arthur F. Pease (CT)
[email protected] (Tel. +49 89 636 33246)
[email protected] (Tel. +49 89 636 48824)
Escritório Editorial:
Dr. Ulrich Eberl (ue) (Edito Chefe)
Arthur F. Pease (afp) (Editor Executivo, Edição em Inglês)
Florian Martini (fm) (Editor)
Sebastian Webel (sw)
Outros autores neste número:
Dr. Norbert Aschenbrenner (na), Bernhard Bartsch, Christian Buck, Anette
Freise, Andrea Hoferichter, Ute Kehse, Andreas Kleinschmidt, Friederike
von der Kuhlen (fk), Klaudia Kunze, Stephanie Lackerschmid, Dr. Michael
Lang, Katrin Nikolaus, Bernd Müller, Dr. Brigitte Röthlein, Dr. Jeanne
Rubner, Kirstin Schliekau, Tim Schröder, Rolf Sterbak, Dr. Sylvia Trage,
Dra. Evdoxia Tsakiridou, Thomas Veser, Julia Wetjen, Nikola Wohllaib
Pictures of the Future, Acuson, MicroScan Walkway, LabPro, Dulux e
outros nomes são marcas registradas da Siemens AG ou empresas
afiliadas. Outros produtos e nomes de empresas mencionados nesta
publicação podem ser marcas registradas de suas respectivas
empresas. Nem todos os produtos médicos mencionados nesta edição
estão disponíveis comercialmente nos Estados Unidos. Alguns são
equipamentos em análise ou estão sob desenvolvimento e precisam
ser aprovados ou revistos pelo FDA e sua disponibilidade futura nos
EUA não pode ser assegurada.
O conteúdo editorial contido nas reportagens desta publicação não
necessariamente reflete a opinião do publisher. Esta revista contém
afirmações baseadas em perspectivas futuras e sua precisão não pode
ser assegurada pela Siemens.
Pictures of the Future é publicada duas vezes por ano.
A reprodução de artigos, integral ou em partes, depende de permissão
da redação. Isso também se aplica à disposição em base de dados
eletrônica ou na Internet.
Edição em português: Comunicação Corporativa (CC) da Siemens no Brasil
Revisão e edição de texto: LetraDelta Editora e Comunicação
Editoração: 2:d Comunicação e design
Impresso no Brasil pela Margraf Editora e Indústrias Gráficas Ltda.
Tiragem desta edição: 3 mil exemplares
Este impresso foi produzido pela MARGRAF, com papel oriundo de
floresta certificada e outras fontes controladas, o que demonstra
nossa preocupação e responsabilidade com o meio ambiente.
© 2009 by Siemens AG. Todos os direitos reservados.
Siemens Aktiengesellschaft
Número do pedido: A19100-F-P132-X-7600
ISSN 1618-5498
Planejamento do Ciclo de Vida / Vigias Digitais / Inovações para Novos Mercados
Edição de fotos: Judith Egelhof, Irene Kern, Jürgen Winzeck, Publicis
Publishing, Munich
Fotos: Patrick Barth, Kurt Bauer, Daniel Gebhart, Jan Greune, Simon
Katzer, Thomas Klink, George Moore, Uwe Mühlhäusser, Bernd
Müller, Volker Steger, Jürgen Winzeck
Internet (www.siemens.com/pof): Volkmar Dimpfl
Informações Históricas: Dr. Frank Wittendorfer, Siemens Corporate Archives
Endereço de Base de Dados: Susan Süß, Publicis Erlangen
Layout / Litografia: Rigobert Ratschke, Büro Seufferle, Stuttgart
Ilustrações: Natascha Römer, Weinstadt
Gráficos: Jochen Haller, Büro Seufferle, Stuttgart
Planejamento do
ciclo de vida do
produto
Produtos que utilizam menos recursos,
das matérias-primas à reciclagem
Vigias digitais
Inovações que melhoram a segurança,
dos detectores inteligentes aos RFIDs
Soluções acessíveis
Tecnologias robustas, eficientes em termos de energia,
para os mercados em desenvolvimento
PoF PRIMEIRA PARTE A.qxd:PoF 002-003.qxd
10/27/09
10:17 AM
Page 2
Pictures of the Future | Editorial
H
á cerca de 125 anos, Werner von Siemens
dizia: “Não venderei o futuro pensando no
lucro de curto prazo”. Atualmente, usamos o
termo “sustentabilidade” para descrever essa
atitude. E o princípio de pensar no longo prazo
torna-se cada vez mais importante, não só no
sistema mundial de finanças e negócios, mas
também em relação aos efeitos que nossas
ações – ou a falta delas – acarretam no meio
ambiente e no clima.
No caso, proteção climática e crescimento
econômico não são, de forma alguma, conceitos excludentes. Pelo contrário, nos próximos anos, as tecnologias ambientais fortalecerão o desenvolvimento econômico, pois
essas tecnologias com frequência geram ga-
Observando o panorama geral
Barbara Kux é membro da Diretoria Executiva
da Siemens, líder da Administração da Cadeia
de Suprimentos e Diretora de Sustentabilidade
da Siemens AG
Capa: No mundo, 1,6 bilhão de pessoas
vivem o escuro da noite ou são
forçadas a usar perigosas e caras lamparinas a querosene. Mas para os
pescadores do Lago Vitória, no Quênia,
a iluminação limpa e acessível já está
disponível, graças às lanternas da
Osram movidas a bateria, que podem
ser recarregadas em postos de energia
movidos a luz solar.
2
Pictures of the future – Primavera 2009
nhos de eficiência. As inovações neste setor
tendem a economizar recursos, consequentemente cortando custos.
Neste número de Pictures of the Future,
mostramos até que ponto essa abordagem é
eficaz e apresentamos vários exemplos impressionantes de eficiência. Lâmpadas econômicas,
por exemplo, duram quinze vezes mais do que
lâmpadas incandescentes normais com a
mesma densidade de fluxo luminoso, porém
consumindo aproximadamente um quinto da
eletricidade. Dessa forma, os custos mais elevados de compra são recuperados em 800 horas. Além disso, graças ao menor consumo de
eletricidade, há menos produção de dióxido de
carbono. Na verdade, a quantidade economizada por lâmpada é mais alta do que a de
dióxido de carbono que uma árvore absorve
em igual período.
Na Siemens, as avaliações dos ciclos de vida
tornaram-se ferramentas inestimáveis, utilizadas para determinar, por exemplo, que mais de
90% do impacto ambiental dos eletrodomésticos ocorre durante o funcionamento. O transporte e a reciclagem são fatores praticamente
insignificantes e mesmo a produção acrescenta
somente alguns pontos percentuais.
Aplicando esse conhecimento, os engenheiros desenvolveram uma bomba de aquecimento para secador que consome 40%
menos eletricidade do que o limite exigido
pela designação europeia Classe A – tornando-a uma nova campeã mundial em eficiência
energética.
A Siemens está realizando estudos semelhantes a respeito de locomotivas. Os resultados demonstram que um aumento de 10% no
preço de compra acarreta boa relação
custo/benefício se o consumo de energia das
locomotivas puder ser reduzido em apenas dois
pontos percentuais. O mesmo se aplica a motores que economizam energia. Aqui, o preço
de compra representa menos de 3% dos custos
totais, enquanto a eletricidade é responsável
por 95% dos custos durante a vida útil da locomotiva. Alguns motores se pagam em menos
de dois anos, algumas vezes até em um ano.
Pensar no longo prazo também vale muito
a pena quando se trata de edifícios e até de
cidades inteiras. Um estudo mostrando como
Munique poderia se tornar livre do CO2, por
exemplo, revela que os custos adicionais para
aumentar a eficiência energética da maioria dos
edifícios seriam da ordem de € 200 ao ano, por
habitante. No entanto, no final, as medidas produziriam economias de pelo menos € 1.200 por
habitante ao ano – sem mencionar a redução
anual de três milhões de toneladas de CO2 para
toda a cidade.
Algumas melhorias nem demandam tantos
investimentos para serem iniciadas – apenas a
capacidade de enxergar o panorama geral
como um todo e todos os seus aspectos
interrelacionados. Os especialistas no departamento de Gerenciamento da Vida Útil no Setor
Energy da Siemens, por exemplo, atualizam as
usinas elétricas fazendo a sintonia fina de vários
parâmetros, inclusive a vazão do fluxo da
bomba e temperaturas da água de alimentação,
bem como ajustando os sistemas de controle, o
que reduz o tempo necessário para dar partida
nas usinas em mais de 50% – uma otimização
que se paga sozinha após apenas um ano.
A Siemens também está desenvolvendo de
maneira similar muitas soluções inteligentes
para atender as necessidades dos clientes em
países em desenvolvimento e mercados emergentes – inclusive lâmpadas econômicas que
são alimentadas por energia solar para as
regiões da África situadas longe da rede
elétrica; um sistema de tratamento de esgoto
baseado em baixíssimo custo para a Índia e
equipamentos que contribuem para a produção de combustível a partir da cana-de-açúcar no Brasil.
Tais exemplos confirmam algo fundamental
quando se trata de soluções inteligentes: pessoas que entendem não somente as possibilidades da tecnologia moderna, como também
as exigências dos diferentes mercados. Ou,
como o filósofo chinês Kuan Chung Tzu escreveu há 2.300 anos: “Se você está planejando
por um ano, plante grãos. Se está planejando
para uma década, árvores. Se está planejando
para a vida inteira, eduque as pessoas”. Esta é a
essência do princípio de sustentabilidade.
PoF PRIMEIRA PARTE A.qxd:PoF 002-003.qxd
10/27/09
10:17 AM
Page 3
Pictures of the Future
Índice
Planejamento
do Ciclo de Vida
Vigias
Digitais
1 6 Lâmpadas
Que venham as economias!
20 Criptografia Quântica
Código do Silêncio
1 9 Avaliações Holísticas
Produtos de pó a pó
24 Detecção de Bactérias
Fechando o cerco em torno
dos inimigos mortais
12 Sistema Ferroviário
Trens providenciais
14 Otimização de Usinas Elétricas
Oh! Que reforma!
26 Detectores de Fumaça
Onde há fumaça, há...
1
Inovações para
Novos Mercados
34 Tendências
Explorando novas fontes
de esperança
37 Biomassa no Brasil
Doce economia
40 Postos de Energia na África
Iluminação inesgotável para
o Lago Vitória
44 Mobilidade
Ecossistema elétrico
17 Fabricação
Produção em alta velocidade
19 Fatos e Previsões
Eficiência energética se
paga sozinha
Seções
4 Curtas
Novidades dos laboratórios
da Siemens
30 Crise Econômica e
Oportunidades
Motores do crescimento
de amanhã
31 Entrevista: Ottmar Edenhofer
Proteção climática: não é opcional0
33 Entrevista: Ernst Ulrich von
Weizsäcker
Eficiência e civilização
39 Entrevista: José Goldemberg
Etanol brasileiro – energia solar
líquida
50 EUA
Economizando energia
Pictures of the future – Primavera 2009
3
PoF PRIMEIRA PARTE A.qxd:PoF 002-003.qxd
10/27/09
10:17 AM
Page 4
Pictures of the Future | Curtas
Água potável segura
O
s pesquisadores da Siemens Corporate Technology
desenvolveram um sistema totalmente automático
para testar água potável em relação a substâncias tóxicas. Um modelo de demonstração em laboratório pode
analisar amostras de água a cada quinze minutos e detectar mais de 100 toxinas. No centro do sistema, está
um biosensor que mede a atividade de enzimas especiais. O sinal é transmitido eletronicamente, por isso o sistema torna-se rápido, altamente sensível e robusto.
O sistema de teste para água potável pode detectar mais de 100 toxinas.
Os trens Velaro fabricados para a Rússia permanecem aconchegantes, mesmo sob
condições extremas de teste.
Frio? De jeito nenhum!
O
mais recente trem de alta velocidade da família Velaro passou
nos testes de resistência na Rússia com sucesso. Antes da entrega ao cliente, os especialistas da Siemens testaram-no em um
túnel de vento, em Viena. O trem deverá ligar Moscou e São Petersburgo a partir do final de 2009 e terá sempre de suportar condições
inclementes de tempo. Para garantir isso na prática, foram simuladas violentas tempestades de neve nas instalações de testes Rail
Tec Arsenal (RTA), em Viena. Durante os testes, as condições de
tempestade atingiram velocidades de até 250 km/h e temperaturas
externas que chegaram a – 40ºC. Os engenheiros da Siemens
prepararam o primeiro trem de alta velocidade da Rússia para suportar tais condições incorporando materiais especiais à base de
aço e plástico, lubrificantes especiais, projeto refinado e funções
auxiliares de segurança para os sistemas de acionamento e comutação, a fim de garantir o perfeito funcionamento do trem sob as
mais adversas temperaturas. Além de demonstrar a funcionalidade
do trem na neve e no gelo, os testes demonstraram que os passageiros farão uma viagem confortável. Graças ao uso de isolamento térmico aperfeiçoado, os usuários permanecem aquecidos
apesar do frio intenso. na/sw
Espera agradável
N
o Terminal 2 do Aeroporto de Munique, os passageiros têm a opção de entrar em cabines futuristas
para uma “soneca”, o que ajuda a tornar a espera algo mais
agradável. Elas são equipadas com sofá, mesa e acesso à
internet. A iluminação certa para as cabines é fornecida
por um conceito sofisticado da Osram que gera diferentes
cores e níveis de luminosidade. De acordo com a preferência do usuário, é possível escolher uma luz azulada para
trabalhar ou outra, avermelhada e morna, para relaxar.
As cabines de “soneca” do aeroporto são equipadas com módulos de
iluminação LED da Osram.
4
Pictures of the future – Primavera 2009
PoF PRIMEIRA PARTE A.qxd:PoF 002-003.qxd
10/27/09
10:17 AM
Page 5
Aparelho
diferenciado
de ultrassom
O
ACUSON SC2000 é o
primeiro sistema de ultrassom que gera um volume completo de imagens do coração
em tempo real, a partir de um
único batimento cardíaco. Com
uma taxa de informações de 40
volumes por segundo e a uma
profundidade de 16 cm, substitui as técnicas convencionais
que exigiam quatro ou mais
batimentos cardíacos para alinhavar um volume. Tornada
possível pela tecnologia de resfriamento ativo no transdutor,
O ACUSON SC2000 reconhece os
a aquisição do volume total do
principais marcos anatômicos.
sistema tem o potencial de
melhorar a confiança no diagnóstico e reduzir a duração dos exames. O novo sistema
beneficia pacientes com arritmia e os que não conseguem
prender a respiração ou ficar quietos o tempo suficiente.
Utilizando software inteligente e base de dados especializada, o SC2000 reconhece os principais padrões e marcos
anatômicos e possibilita medições automáticas.
Capturando carbono
A
Siemens e a empresa de energia alemã E.ON estão construindo uma instalação piloto para sequestro de dióxido de carbono (CO2) em uma termelétrica movida a carvão
próxima a Hanau, na Alemanha. As empresas testarão o
procedimento chamado de “captura pós-combustão”, projetado para misturar gás de combustão com uma solução que
absorve cerca de 90% do CO2 contido no gás. O produto
desse procedimento é então emitido na atmosfera com uma
quantidade mínima residual de CO2. Testada em laboratório, a tecnologia é especialmente adequada para a modernização de termelétricas convencionais.
Design do conceito de uma termelétrica movida a carvão com sistema piloto de
sequestro de CO2.
Equipe vencedora
P
A equipe da Pictures of the Future (em pé, da esquerda para a direita): Jürgen Winzeck
(editor); Rolf Seufferle, Rigo Ratschke (layout); Florian Martini (redator-chefe); Sebastian
Webel (editor). Sentados: Irene Kern (editora); Natascha Römer (ilustrações) Arthur F. Pease
(publisher e redator-chefe da edição em inglês); Judith Egelhof (editora), Dr. Ulrich Eberl
(redator-chefe e publisher).
ictures of the Future recentemente recebeu dois dos
mais importantes prêmios na categoria “Revistas” em
um concurso organizado pela Sociedade de Comunicações
Técnicas (STC) – uma organização profissional para escritores, editores, ilustradores, gerentes e educadores técnicos. Com aproximadamente 18.000 membros em 2008,
a STC é a maior organização profissional em sua categoria.
Os prêmios foram entregues em uma cerimônia realizada
em Washington D.C. e a principal publicação da Siemens
(circulação de 100.000 exemplares) não só ganhou o
prêmio de alto nível “Distinção”, mas também foi escolhida para o prêmio “Melhor do Show”, o que significa que
a revista foi considerada superior a todas as outras inscritas no concurso, por sua qualidade, conceito, execução
e apresentação. Comentando a respeito da publicação, um
dos jurados frisou: “Estou impressionado que a tradução
do alemão possa ser tão boa, considerando todas as limitações. É um enorme esforço e foi executada de maneira
fantástica”. Outro jurado acrescentou: “Esse periódico apresenta com sucesso material altamente técnico, equilibrando os detalhes com uma perspectiva geral e um sentido de elemento humano entre todas as tecnologias”.
Pictures of the future – Primavera 2009
5
PoF PRIMEIRA PARTE A.qxd:PoF 002-003.qxd
10/27/09
10:17 AM
Page 6
Planejamento do ciclo de vida | Lâmpadas
Abordagens holísticas para solucionar problemas
As empresas que planejam lançar produtos da forma mais rápida e flexível possível, ao mesmo tempo em que maximizam a qualidade e minimizam os custos, deveriam rever de maneira abrangente o
ciclo de vida desses produtos. O PLM (sigla em inglês para gerenciamento do ciclo de vida do produto) analisa detalhadamente toda a cadeia – da ideia à reciclagem. “Temos de tornar a cadeia mais
eficiente, injetando especialização técnica no processo e integrando-o de maneira prática”, explica
Steffen Grünwaldt, gerente de Projetos para o PLM Technology Center na Siemens Corporate
Technology (CT), em Munique, na Alemanha.
O PLM Technology Center, fundado em outubro de 2008, empenha-se para alcançar esse objetivo,
aproximando a especialização dos vários departamentos da CT – incluindo otimização de processo e
produção, design, gerenciamento de materiais, elaboração de software e projeto da fábrica, além da
integração dos serviços de fornecedores. “O objetivo fundamental é apoiar os setores da Siemens
para que possam fabricar produtos que atendem às demandas do mercado da maneira mais rápida
possível”, diz Grünwaldt. “Trabalhamos com um pool de especialistas de várias disciplinas de toda a
Siemens, em um ambiente de desenvolvimento ideal para a integração mecatrônica dos produtos
planejados”. Estações de trabalho ligadas em rede ajudam a atingir isso, como também as modernas
salas de reunião, base de dados e simulações em 3D de linhas inteiras de produção.
Para Grünwaldt e sua equipe, a utilização holística do pool de especialistas é extremamente importante. “Com nosso PLM Technology Center, podemos evitar a visão afunilada, pois o objetivo é assegurar que os produtos não sejam mais vistos da perspectiva de um único departamento, mas que a
cadeia inteira de valor agregado seja examinada em relação ao seu potencial de otimização”, explica.
O PLM Technology Center funciona de maneira muito simples, segundo Grünwaldt. “Vamos imaginar que o Setor Energy da Siemens recebe um pedido de informação sobre manutenção a respeito de
uma turbina em região remota, e que os especialistas do setor sabem que terão dificuldade em atender à solicitação, pois seria muito difícil e dispendioso enviar um engenheiro para lá ou treinar as pessoas no local. É neste tipo de cenário que a abordagem holística do processo de consultoria entra”,
explica. “Por um lado, os especialistas da CT elaborariam uma versão sofisticada de manutenção remota com o setor da Siemens. Por outro lado, a equipe do projeto analisaria as questões que não
foram cobertas na descrição original do problema, mas poderiam contribuir de maneira eficaz para a
solução. No caso das turbinas, poderia ser uma recomendação para aperfeiçoar o projeto e os materiais em termos de robustez, para que a turbina provavelmente precisasse de menos reparos e manutenção. “O suporte remoto, portanto, poderá ser a pergunta original, mas fatores totalmente diferentes podem contribuir para outra solução economicamente sustentável”, diz Grünwaldt.
Além de fornecer solução e serviços de consultoria de processo, orientado para solução e aplicação, o PLM Technology Center também ajuda na implementação e no lançamento no mercado de
ideias inovadoras. Por exemplo, o centro apoia a pesquisa em eletromobilidade - em outras
palavras, o desenvolvimento de veículos movidos a eletricidade e sua integração na infraestrutura
correspondente.
No momento, o centro ainda é “um bebê”. Os primeiros projetos pilotos tiveram início na segunda
metade de 2009. Outros centros tecnológicos PLM já estão em projeto para localidades da
Siemens em Princeton, Nova Jersey e Pequim, na China.
Karsten Schliekau
6
Pictures of the future – Primavera 2009
Pesquisadores que
estudaram os ciclos de
vida de várias lâmpadas
da Osram, uma empresa
do Grupo Siemens,
descobriram que seu
balanço ambiental é
determinado quase de
forma exclusiva por sua
eficiência e vida útil.
N
os últimos meses, a jovem engenheira
Malgorzata Kroban visitou os centros de
fabricação de vidro da Osram, onde cilindros e
tubos são feitos a partir de um grande número
de materiais derretidos em gigantescos fornos
quentes.
Kroban viu com os próprios olhos os corpos
das lâmpadas serem revestidos com fósforo,
preenchidos com gases, equipados com circuitos elétricos e fixados a peças plásticas. Ela
falou com gerentes de fábrica, pesquisadores,
desenvolvedores e examinou minuciosamente
diversas bases de dados. Seu objetivo – que foi
PoF PRIMEIRA PARTE A.qxd:PoF 002-003.qxd
10/27/09
10:17 AM
Page 7
Fabricação de lâmpadas fluorescentes. A maior parte da
energia consumida durante o ciclo de vida da lâmpada vem
do funcionamento, enquanto a produção (imagens menores)
exige uma proporção relativamente pequena de energia.
“Assim, se pudermos aumentar a eficiência da
luminosidade delas em apenas 1% ou 2%, atingiremos mais do que se cobríssemos todas as
nossas grandes chaminés e não mais liberássemos dióxido de carbono na atmosfera com sua
produção”.
Os aumentos desejados de eficiência são
obtidos por meio de refinamentos abrangentes que limitam a tolerância durante a produção, a fim de minimizar o impacto ambiental da lâmpada. Em breve, por exemplo, será
viável preencher as lâmpadas apenas com a
quantidade de gás necessária para acendê-las
da maneira mais eficiente. A adoção de tais
medidas pode aumentar em cerca de 20% a
eficiência da luminosidade dos atuais sistemas
de iluminação comum.
Quando menos é mais. Os desenvolvedores
da Osram também utilizam as análises de ciclo
de vida para identificar aquelas partes do
processo da produção em que os recursos podem ser conservados, e os resíduos futuros,
evitados. Por exemplo, os estudos de Kroban
demonstram que, em alguns casos, o consumo de energia tem como ser reduzido se
usarmos menos material. O tubo fluorescente
T5 da Osram, que é tão fino quanto um dedo,
teve desempenho muito melhor em termos de
eficiência energética do que o tubo T8 habi-
Que venham
as economias!
também o tema de sua tese de doutorado na
Universidade de Tecnologia de Brandenburg,
em Cottbus, na Alemanha – foi elaborar um
balanço ambiental para lâmpadas fluorescentes e diversos outros sistemas de iluminação da Osram.
“Esta tese marcou a primeira vez que o ciclo
de vida completo da lâmpada foi examinado
de perto – desde as operações de uma pedreira e extração dos materiais para o vidro até
a reciclagem e as instalações de disposição”,
diz Christian Merz, especialista em sustentabilidade da Osram. Portanto, foi uma complexa
tarefa de detetive. Todos os detalhes tiveram
de ser identificados e registrados.
Os resultados da pesquisa completa feita
por Kroban tornaram algo muito claro: “O balanço ambiental para lâmpadas é determinado
em grande parte por seu consumo de energia
durante o funcionamento”, diz ela. Conforme
Kroban descobriu, somente 1% a 2% do total
do consumo de energia da lâmpada é
atribuível à sua produção. “É por isso que a eficiência durante o funcionamento é a alavanca
mais eficaz para tornar as lâmpadas mais
benéficas para o meio ambiente”, disse Merz.
tualmente utilizado, tão grosso quanto um
cabo de vassoura. O modelo “mais magro”
realmente consome cerca de 40% menos energia ao mesmo tempo em que apresenta o
mesmo nível de luminosidade.
A Osram e o Centro de Pesquisa em Energia de Munique começaram a reunir dados sobre o consumo de energia das lâmpadas há
20 anos e, desde então, fazem constantes
atualizações. De acordo com esses dados, a
simples mudança para soluções modernas de
iluminação permitirá economizar cerca de
900 bilhões de quilowatts-hora, ou um terço
Pictures of the future – Primavera 2009
7
PoF PRIMEIRA PARTE A.qxd:PoF 002-003.qxd
10/27/09
10:17 AM
Page 8
Planejamento do ciclo de vida | Lâmpadas
da eletricidade atualmente utilizada para iluminação. Tendo em vista a combinação
energética atual para produção de eletricidade, isso seria equivalente a uma redução de
450 milhões de toneladas de emissões de
dióxido de carbono por ano. “Você teria de
plantar 450 mil km2 de floresta – uma área
quase do tamanho da Suécia – para alcançar
o mesmo efeito”, diz Merz, para quem banir
as lâmpadas incandescentes é uma boa ideia.
“Já temos lâmpadas em estoque para substitui-las”, diz
Comparando vidas úteis. Como comparação, os cientistas da Osram examinaram o
consumo de energia e a vida útil de diversos
tipos de lâmpadas. Entre as fontes de iluminação que foram comparadas estavam uma
lâmpada incandescente de 75 watts e uma
Osram Dulux EL Longa Vida de 15 watts,
Uma lâmpada econômica dura quinze vezes mais do que uma
convencional – e economiza um megawatt-hora de eletricidade.
econômica – ambas com praticamente a
mesma luminosidade. Os pesquisadores descobriram que há uma enorme diferença no
consumo de energia, não só devido ao fato de
O consumo de energia da DULUX EL e as emissões
de CO2 são mais de 80% inferiores aos das lâmpadas
comuns, com mais de 15.000 horas de vida útil.
9.723 MJ
de energia
primária
utilizada
que a lâmpada que poupa energia pode converter mais eletricidade em iluminação do que
calor, mas também porque a lâmpada que
poupa energia funciona até quinze vezes mais
do que a incandescente. O consumo coletivo
-2.906 MJ
-7.934 MJ
de energia de quinze lâmpadas é, portanto,
cinco vezes mais elevado do que uma única
lâmpada econômica que queima por exatamente o mesmo tempo. Inversamente, uma
lâmpada econômica economiza um total de
um megawatt-hora de eletricidade durante o
mesmo período de vida útil – meia tonelada a
menos de emissões de CO2 – que uma lâmpada convencional. “Isto é mais do que uma
árvore absorve durante o mesmo período”, diz
Merz. O modesto consumo de energia das
lâmpadas fluorescentes se paga após 800 horas de funcionamento – economizando € 250
para seus proprietários durante sua vida útil
inteira.
6.817 MJ
1.789 MJ
599,4 kg CO2
420,2 kg CO2
15 x
Lâmpadas de 60 W
(1.000 h cada)
110,3 kg CO2
7,5 x
HALÓGENA
POUPADORA DE ENERGIA
DE 42 W (2.000 h cada)
1x
DULUX EL LONGA VIDA
de 11 W (15.000 h)
-30% CO2
-81% CO2
Produção
0,18 kg CO2/lâmpada x 15 =
2,7 kg CO2
Produção
0,33 kg CO2/lâmpada x 7,5 =
2,5 kg CO2
Produção
0,87 kg CO2/lâmpada x 1=
0,87 kg CO2
Uso
39,78 kg CO2/lâmpada x 15 =
596,7 kg CO2
Uso
55,7 kg CO2/lâmpada x 7,5 =
417,7 kg CO2
Uso
109,4 kg CO2/lâmpada x 1 =
109,4 kg CO2
Total: 599,4 kg CO2
Total: 420,2 kg CO2
Total: 110,3 kg CO2
Fonte: OSRAM
8
Pictures of the future – Primavera 2009
Além disso, por serem lâmpadas duradouras que poupam energia – quando examinadas no contexto da vida útil – consomem
menos energia durante a produção. Isso
porque embora a produção de uma delas requeira cinco vezes mais energia do que a utilizada em uma convencional, seria necessário
produzir quinze lâmpadas para atingir uma luminosidade total similar.
Mas as lâmpadas econômicas apresentam
um problema ambiental: elas contêm mercúrio. “Sem o mercúrio, a eficiência da luminosidade seria dois terços mais baixa”, diz
Merz, explicando por que a Osram ainda necessita usar o metal tóxico e pesado. As lâmpadas, porém, contêm apenas um décimo do
mercúrio das fluorescentes há 30 anos. “Isso é
PoF PRIMEIRA PARTE A.qxd:PoF 002-003.qxd
10/27/09
10:17 AM
Page 9
| Avaliações Holísticas
menos mercúrio do que uma termelétrica
movida a carvão libera quando produz eletricidade utilizada por uma lâmpada convencional
durante sua vida útil”, comenta Merz.
De qualquer forma, o mercúrio terá de
ser eliminado das lâmpadas. De fato, já existe uma lâmpada fluorescente para farol de
carros no mercado conhecida como “Xenarc
sem Hg” que emprega um composto de
potássio e iodo e produz iluminação suficiente sem mercúrio.
A tese de Kroban serve como alicerce para
outros balanços ambientais a serem preparados pela Osram para novos produtos. “Nosso
objetivo é comercializar somente produtos
que são menos agressivos ao meio ambiente
do que seus antecessores”, diz Merz. Com isso
em mente, a empresa está preparando um
balanço ambiental para diodos emissores de
luz (LEDs). Essas lâmpadas do tamanho da
cabeça de um alfinete competem com as fluorescentes em termos de eficiência e o uso de
novos materiais deverá aumentar bastante
sua eficiência em termos de luminosidade.
Ao mesmo tempo, a lâmpada desenvolvida com base nos critérios ambientais é
sapatos) e estudar seu conteúdo, para avaliar
o quanto respeitavam o meio ambiente.
Entre as perguntas a serem respondidas
pela equipe estavam as seguintes: Quais recursos foram utilizados na produção de bobinas,
resistores, circuitos e capacitores? Quanta energia primária foi utilizada no processo? Quais
emissões e resíduos foram produzidos durante
a fabricação, o transporte, o funcionamento e o
descarte? Os especialistas da CT começaram
preparando a declaração de materiais e projetando o modelo de avaliação do ciclo de vida
que foi baseado em dados revelados durante a
pesquisa. O resultado demonstrou que as emissões importantes para o clima ocorriam principalmente durante a fase de uso do ciclo de vida
dos aparelhos de proteção.
No final dos anos 1990, a questão do impacto ambiental do produto durante todo o seu
ciclo de vida ainda era um assunto exótico, ob-
Produtos de Pó a Pó
Cada vez mais empresas avaliam o impacto ambiental
de seus produtos e processos de produção. Um
método reconhecido para isso é a avaliação do ciclo
de vida, na qual dados importantes do ponto de vista
ambiental são coletados e visualizados durante toda a
existência do produto – desde matérias-primas até reciclagem. A Siemens apresentou pela primeira vez sua
avaliação do ciclo de vida que foca no processo de
produção do ferro gusa.
inútil se ninguém a compra. “É por isso que
sempre temos de determinar o quanto uma
lâmpada atrai os consumidores”, explica
Merz. Esse estudo poderia levar a alteração
do formato das lâmpadas para, por exemplo,
adequa-las à preferência dos consumidores,
mesmo se um design diferente ofereça uma
solução tecnologicamente superior. Também é importante que as lâmpadas tenham
uma função de dimmer e possam ser integradas facilmente aos sistemas existentes
de iluminação.
É claro que também devem emitir uma luz
agradável de aparência natural. No final das
contas, a iluminação ambientalmente saudável deve criar um efeito relaxante.
Andrea Hoferichter
oi uma empresa de energia elétrica na
Itália que começou o processo. Buscando
informações para sua documentação de reciclagem, a empresa solicitou à Siemens em
2005 dados sobre as substâncias contidas em
seus aparelhos Siprotec, de proteção à energia. Os aparelhos Siprotec evitam que linhas
de alta tensão e equipamentos de terminal sejam danificados, no caso de excesso de tensão
ou quedas de raios.
“Isso foi o início da avaliação do ciclo de
vida da família de aparelhos Siprotec”, diz
Frank Walachowicz, da Siemens Corporate
Technology (CT), em Berlim. Walachowicz e
sua equipe de especialistas em materiais receberam a solicitação para desmontar os aparelhos Siprotec (do tamanho de uma caixa de
F
jeto de interesse de universidades e institutos
de pesquisa. O primeiro método simplificado de
medição de emissões relevantes para o clima foi
apresentado no início de 2000. Desde então, as
avaliações progrediram para uma ferramenta
holística de coleta, documentação e representação gráfica de dados relevantes para o meio
ambiente. A avaliação do ciclo de vida pode ser
preparada para um único produto. Também
pode se referir ao processo de transporte ou ser
adaptada para a fábrica.
“Quando ingressei na CT, em 1991, o software era muito limitado em termos de sua capacidade de processar informações. Nem era
possível modelar sequências de processo e
fluxos de materiais para produtos, linhas de produção ou locais. Você tinha muito trabalho para
Pictures of the future – Primavera 2009
9
PoF PRIMEIRA PARTE A.qxd:PoF 002-003.qxd
10/27/09
10:17 AM
Page 10
As avaliações do ciclo de vida são preparadas para
Planejamento do ciclo de vida | Avaliações Holísticas
vários tipos de produto, desde aparelhos pequenos
para proteção da energia até o processo Corex/Finex
para a proteção de ferro gusa (à direita).
10
Pictures of the future – Primavera 2009
Avaliação do Ciclo de Vida de Processos por Região
Normalização CML não-ponderada
EU-25
China
Brasil
Alto forno
convencional
Alto forno
convencional
Alto forno
convencional
COREX
COREX
FINEX
FINEX
FINEX
COREX
0
Fonte: Siemens
dar entrada dos dados em uma planilha Excel”,
recorda-se Walachowicz.
No entanto, atualmente sua equipe tem
ferramentas melhores à disposição, como o
software comercial do tipo GaBi (um acrônimo
baseado nas palavras em alemão para equilíbrio holístico), com a qual se podem preparar
abrangentes balanços do ciclo de vida.
O GaBi também ajuda a equipe da CT com
o gerenciamento de grandes volumes de dados
e modelagem dos ciclos de vida de produtos.
“Uma vez que os modelos são criados, pensamos em como os aperfeiçoá-los. Por exemplo, tentamos torná-los mais eficientes em termos de energia e menos dispendiosos em
termos de recursos”, explica Walachowicz. Embora o GaBi retire muito trabalho de suas mãos,
os especialistas da CT gostam dele e passam
cerca de 80% do tempo no trabalho buscando
informações sobre materiais ou substâncias
componentes.
Um dos primeiros pedidos para preparar
uma avaliação abrangente do ciclo do produto
foi recebido em 2005, da antiga Divisão de Comunicações da Siemens, que queria a avaliação
de uma família de sistemas telefônicos. Isso foi
seguido de pedidos semelhantes sobre telefones móveis e aparelhos médicos. “No entanto, foi com o pedido da Itália sobre os aparelhos de proteção à energia que começou a
tendência de determinar o impacto ambiental
dos produtos”, diz Walachowicz.
A reduzida disponibilidade de recursos
como água e energia está forçando empresas
do mundo inteiro a trabalhar com a perspectiva
do longo prazo. As avaliações de ciclo de vida as
ajudam a intensificar seus esforços para proteger o meio ambiente, ao mesmo tempo em que
aplicam esses esforços sobre alicerces objetivos.
Por que Corex/Finex corta emissões. Em
2008, a Divisão Industry Solutions da Siemens
pediu a Walachowicz e sua equipe para avaliar o
Corex e o Finex, dois processos inovadores para
a produção de ferro gusa. A tecnologia Corex
(Pictures of the Future, 2006) foi desenvolvida
pela VAI, subsidiária austríaca da Siemens que
atualmente faz parte do Setor Industry Solutions, e é especialmente reputada como uma
protetora do meio ambiente. Os processos convencionais de alto forno, coque e sinter são
necessários para produzir ferro gusa a partir do
minério de ferro. Uma fábrica Corex, por outro
lado, pode operar com carvão mineral comum.
Finex é um refinamento de Corex. Aqui, o ferro
gusa é produzido a partir dos finos de minério
(material granulado) em uma única etapa do
processo.
Nem a fábrica de coque nem a usina de sinterização são necessárias com o Corex/Finex.
As mesmas tecnologias em diferentes locais
causam diferentes impactos ambientais.
Corex, por exemplo, pode ajudar a reduzir a
acidificação na China porque o gás produzido
durante o processo pode ser utilizado para
gerar eletricidade, eliminando a necessidade
de queimar carvão rico em enxofre.
Consumo de recursos (Abióticos)
Potencial de acidificação
Nevoeiro enfumaçado do verão (smog):
formação próxima ao solo de oxidantes,
como ozônio
Eutrofização (enriquecimento de nutrientes)
Gases de efeito estufa
PoF PRIMEIRA PARTE A.qxd:PoF 002-003.qxd
10/27/09
Desta forma, não só o consumo dos recursos é
mais baixo como os custos de investimento e
produção também diminuem em relação ao
alto forno convencional.
A Universidade Técnica da Dinamarca, a
Universidade Técnica de Berlim e a Universidade de Leoben, na Áustria, também participaram da elaboração da avaliação do ciclo de
vida. “A Siemens contribuiu com a especialização na fabricação de aço e as universidades
contribuíram com os alicerces para a avaliação
do ciclo de vida”, diz Walachowicz. Os cientistas
compararam o processo do Corex/Finex com o
tradicional de um alto forno e mediram o impacto na água, no ar e no solo. Todas as etapas
foram avaliadas, desde a mineração e o preparo
das matérias-primas até os processos de fabricação e procedimentos como tirar o pó, escovar
e dessulfurar.
“Há enormes diferenças, especialmente em
relação às emissões. O processo do alto forno
produz muito mais dióxido de enxofre por
tonelada métrica de ferro gusa do que o Corex e
10:17 AM
Page 11
valor energético é produzido durante a produção de ferro gusa e tem como substituir as
sequências convencionais do processo na
geração de energia.
Em um usina de ciclo combinado, o gás
pode ser convertido em energia elétrica para
ajudar a cobrir as necessidades da própria usina.
“O processo Corex ajuda a reduzir as emissões
de CO2 em até 30%, mas isso não é tudo. Também oferece a vantagem de não contribuir para
a acidificação do meio ambiente. Isso é especialmente benéfico para a China, pois as termelétricas movidas a carvão naquele país
queimam o carvão mineral retirado das minas
locais, caracterizado por alto conteúdo de
enxofre”, diz Walachowicz.
A Siemens determinou o uso de tecnologias
e materiais que melhorem a eficiência em todos
os seus produtos e evitem as emissões de CO2.
Este é um dos motivos pelos quais os Setores da
Siemens estão tão interessados na especialização desenvolvida por Walachowicz e sua
equipe. A companhia investiu durante anos, e
de maneira contínua, muito esforço para refinar
seu próprio sistema de gerenciamento ambiental, o que inclui a norma SN 36 350, da própria
empresa, para “projeto ambientalmente compatível de produtos e usinas/fábricas”.
Esta norma ajuda os engenheiros de desenvolvimento da Siemens a cumprirem a declaração ambiental que é exigida pelo governo da
Alemanha. Ainda mais importante, na visão de
Walachowicz, é levar em consideração o impacto ambiental durante o processo de desenvolvimento antes da construção da fábrica/usina e do processo de fabricação do
produto em si – uma tarefa para a qual as avaliações do ciclo de vida são perfeitamente
adequadas.
As avaliações ambientais também impulsionam a concorrência para os progressos que
mais respeitam o meio ambiente. “As avaliações
do ciclo de vida permitem que as unidades de
negócio da Siemens mostrem a seus clientes
que são muito melhores do que os concorrentes”, diz Walachowicz.
Evdoxia Tsakiridou
Impacto Ambiental da Produção de Ferro Gusa
Alto forno
convencional &
VAiron
COREX
FINEX
-35 %
-31 %
Normalização CML não ponderada
-2 %
Corex/Finex: importantes reduções no consumo de recursos, acidificação e formação de ozônio
Fonte: Siemens
o Finex. As emissões de pó e óxidos de nitrogênio são reduzidas de maneira semelhante. E a água residual após Corex/Finex contém menos amônia, fenóis e sulfitos”, diz
Wofgang Grill, da Siemens VAI.
Grill, um expert do departamento de Tecnologia da Redução na VAI, tem trabalhado no
processo Corex nos últimos cinco anos. Ele
chama a atenção para o fato de que uma das
grandes vantagens é que os produtores de aço
têm como utilizar o gás produzido durante o
processo Corex para acionar as turbinas e assim
gerar eletricidade para uso próprio. “Embora a
produção de aço continue associada ao consumo de energia e recursos, bem como às emissões de CO2, Corex e Finex têm uma avaliação
de ciclo de vida muito melhor do que o
processo de alto forno.”
“O Corex/Finex é especialmente vantajoso
em países onde o carvão rico em enxofre
é utilizado para gerar eletricidade”, conclui
Walachowicz. Isso ocorre porque o gás de alto
Alto forno
convencional
Consumo de recursos (abióticos)
Potencial de acidificação
Nevoeiro enfumaçado de verão (smog): formação
de oxidantes próxima ao solo, como ozônio
Eutrofização (enriquecimento de nutrientes em corpos de água)
Gases de efeito estufa
CML é o método de normalizar diversos impactos
ambientais e torná-los comparáveis.
Região EU-25
Pictures of the future – Primavera 2009
11
PoF PRIMEIRA PARTE A.qxd:PoF 002-003.qxd
10/27/09
10:17 AM
Page 12
Planejamento do ciclo de vida | Sistemas ferroviários
sumo de energia durante a fabricação. Mas
Leitel chama a atenção que, após poucos anos
em funcionamento, a alta eficiência do transformador e a leveza do alumínio compensam
os custos de energia.
Esses conflitos são parte da rotina de Leitel. Além de realizar avaliações de ciclo de
vida (LCAs), seu trabalho na fábrica de locomotivas de Allach, próxima a Munique, é
garantir a coordenação com os clientes ao
elaborar as especificações técnicas de suas locomotivas de acordo com suas necessidades.
A combinação desses dois objetivos se provou
uma boa ideia. “Os clientes simplesmente
querem uma boa locomotiva que atenda às
mais elevadas normas ambientais”, diz. Além
disso, as análises de ciclo de vida são com frequência um pré-requisito para fazer parte de
processos de licitação.
LCAs rápidos. Munique tem sido uma localidade de produção de locomotivas desde 1841
– em uma época com o nome de KraussMaffei, cujo logotipo ainda adorna a fachada
da (ala) da fábrica que a Siemens assumiu em
Trens providenciais
As locomotivas atuais devem ter o menor consumo
de energia possível – não apenas quando estão em
funcionamento, mas também durante a produção e
na eventual reciclagem. As avaliações do ciclo de vida
ajudam a selecionar os projetos mais compatíveis do
ponto de vista ambiental.
A
ala de montagem está cheia de locomotivas, algumas delas sem os tetos, outras
sem as cabines de controle. Algumas estão
montadas em plataformas temporárias que as
fazem parecer que estão flutuando no ar.
Martin Leitel, responsável pelas avaliações do
ciclo de vida das locomotivas para a Siemens
Mobility em Allach, na Alemanha, aponta para
uma locomotiva amarela sem teto. “Aquela vai
para a Austrália”, ele diz, país onde as operadoras de serviços sobre trilhos recentemente
começaram a dar mais prioridade à conservação de energia. De fato, o modelo será a
primeira locomotiva elétrica no continente
australiano a ser equipada com sistema de
recuperação de energia. O sistema coleta a
12
Pictures of the future – Primavera 2009
energia gerada pelos freios de trens cheios
de carvão, em trechos de decida, e que estão
viajando do interior do país para a costa. Ela
então alimenta a energia na malha para ser
utilizada em trens vazios na subida.
Outra locomotiva, Leitel explica, é para
uma empresa concessionária na Europa. Ela
está equipada com um transformador que
atinge a máxima eficiência porque foi construído usando mais cobre do que o normal, o
que também a torna mais pesada do que as
unidades semelhantes. A fim de compensar o
peso adicional do transformador, as outras
peças da locomotiva têm de ser mais leves e
este é o motivo de o teto ser feito de alumínio.
Naturalmente, tudo isso resulta em mais con-
1999. Porém, muita coisa mudou ao longo dos
anos. Enquanto as locomotivas a vapor soltam
no ar enormes quantidades de fuligem e dióxido de carbono, suas versões modernas estão
sujeitas a rigorosas regulamentações ambientais. Não são só as emissões causadas pelo
funcionamento dessas potentes locomotivas
que necessitam ser baixas; o impacto ambiental em todo o ciclo de vida também precisa ser
mantido ao mínimo, o que começa com o
processo de fabricação e continua durante
toda a vida útil do produto até seu descarte, o
que em breve será responsabilidade legal do
fabricante. Consequentemente, os desenvolvedores agora têm de planejar a reciclagem
do maior número possível de componentes.
PoF PRIMEIRA PARTE A.qxd:PoF 002-003.qxd
10/27/09
10:17 AM
Page 13
Em uma fábrica de locomotivas em Allach, na Alemanha, os esforços para
maximizar a compatibilidade e a flexibilidade ambiental dos produtos
incluem, entre outras ações, o uso de luzes de sinalização com LED.
Para assegurar que as análises associadas –
também conhecidas como balanços de material – permaneçam exatas, Leitel conta com
uma base de dados abrangente contendo milhares de números de peças e informações sobre os materiais utilizados em cada componente. Essa base de dados revela, por
exemplo, que a porta esquerda da cabine de
controle da locomotiva pesa 87,1 kg, incluindo
68,1 kg de alumínio, 6,6 de vidro e 4,2 de
elastômeros, com o restante do peso distribuído em outros materiais, inclusive aço e
itens de isolamento.
Apenas alguns cliques do mouse são suficientes para avaliar as montagens específicas
ou as classes de material e determinar sua proporção no peso total. Outra base de dados lista
o consumo de energia primária e emissões de
dióxido de carbono associados com cada material, bem como as diferenças regionais. Por
exemplo, um painel de alumínio fabricado na
Islândia, país que utiliza muita energia renovável, tem valor de CO2 muito mais baixo do
que um da China, onde a maior parte da eletricidade é gerada por termelétricas de carvão.
A análise do material não chega até o último parafuso, o que demandaria muito esforço e despesa. “Fazemos uma estimativa
geral do consumo de energia e emissões dos
pequenos componentes”, explica Leitel. A
análise, enfim, produz gráficos que mostram
onde o consumo de energia é mais elevado.
Com os trens de frete, fica bem claro que ele
resulta do funcionamento da própria locomotiva. Durante sua vida útil de cerca de 30 anos,
uma locomotiva na Europa emite entre 200
mil a 400 mil toneladas métricas de CO2, dependendo do tipo em uso. No entanto, a produção da locomotiva resulta em apenas 250
toneladas métricas de emissões de CO2 e a
fase de reciclagem gera economias de 100
toneladas métricas de CO2 porque mais de
95% dos materiais em uma locomotiva moderna são recicláveis. Esses materiais – em sua
maior parte metais e itens de resfriamento –
são reutilizados, o que previne as emissões de
CO2 que seriam produzidas se os materiais
tivessem sido fabricados do zero.
Análise dos materiais. Leitel acredita que o
processo de análise dos materiais possa ser
aprimorado. “Estamos revendo toda a gama de
materiais utilizada atualmente”, afirma. A ideia
exemplar de sua tese de doutorado na Universidade Técnica de Viena. Neste documento,
Struckl calculou até o último detalhe do equilíbrio energético do sistema de metrô de Oslo
– provavelmente o mais eficiente metrô em
termos de conservação de recursos. Quando
Struckl ingressou na Siemens, em 2003, ainda
não era possível comercializar os aspectos ambientais de produtos mas, atualmente, os LCAs
são uma parte normal do processo de licitação. Os custos do ciclo de vida têm a ver
com custos, mas as avaliações do ciclo de vida
Uma base de dados lista consumo de energia primária e emissões de dióxido de carbono associadas a diferentes materiais.
é utilizar baterias que não contenham metais
pesados assim como itens de resfriamento
feitos de materiais biodegradáveis – e, em
geral, assegurar que os novos projetos tenham
mais peças recicláveis, evitando ao máximo o
uso de compostos. “O ideal seria afrouxar alguns parafusos e fazer a locomotiva se desfazer em conjuntos de materiais não misturados”, exemplifica Leitel.
No entanto, nem toda tendência é tão boa
quanto parece. Embora a construção leve com
plásticos e compostos reduza o consumo de
energia operacional, ela apresenta problemas
de reciclagem, o que significa que não é necessariamente boa para o meio ambiente.
Além disso, uma locomotiva não deve ser
muito leve porque tem de puxar um trem com
20 a 30 vezes o seu próprio peso. Quando
perguntado se todo o esforço ambiental implantado atualmente, em última análise, se
pagará sob a forma de pedidos, Leitel disse
que ele tem certeza que sim, mas alerta que o
“mercado de locomotivas é sensível ao preço,
portanto o preço de venda ainda é, com frequência, decisivo”.
Porém os clientes estão bem conscientes
do fato de que o preço de compra da locomotiva é somente cerca de 15% do custo de energizá-la durante toda a sua vida útil.
“Portanto, uma tabela de preços 10% mais
alta para uma locomotiva ainda se paga para o
cliente se a eficiência energética estiver dois
pontos percentuais melhor do que a da concorrência”, diz Leitel.
Metrô reciclável. Esta discussão é familiar
para o Dr. Walter Struckl, que trabalha na
Siemens Mobility em Viena, onde são fabricados os trens do metrô, vagões de estrada de
ferro e bondes. O mercado para esses produtos é extremamente sensível a preços e as inovações de economia de energia têm de se
pagar em dois ou três anos. Struckl abre um
tratam das preocupações ambientais. As pessoas tendem a confundir as duas coisas, disse
Struckl – mas elas não são contraditórias,
tendo em vista que a maior eficiência energética em geral acarreta um efeito rápido e
positivo nos custos do ciclo de vida.
No sistema de metrô de Oslo, 84% de seus
materiais podem ser reciclados; o restante é
queimado e explora-se a energia resultante.
Não há muito a melhorar aqui porque os
vagões são conectados com ferrolhos do tipo
engate e alça em vez de cola, por exemplo, o
que torna mais fácil desarmá-los.
A LCA, no entanto, ainda pode ser aperfeiçoada. Os especialistas estimam que mais
30% em economia energética será obtido em
operações reais e que os custos associados seriam recuperados em um ano, segundo Struckl
– mesmo que o sistema já consuma cerca de
um terço a menos de energia que seu antecessor, a maior parte graças a aquecimento mais
eficiente e isolamento mais eficaz.
Mobilidade no contexto. Struckl chama a
atenção para as generalizações, explicando
que não existe LCA “boa” ou “má”. Números
absolutos como esses de emissões de CO2 não
revelam muito em si. Em vez disso, cada
cenário de aplicação precisa ser estudado com
cuidado, no contexto, a fim de serem desenvolvidas medidas ótimas.
Os trens do metrô de Oslo, por exemplo,
produzem somente 827 toneladas métricas de
CO2 durante seus 30 anos de vida útil – um
número baixo devido ao fato de 99% da eletricidade da Noruega ser gerada por hidrelétricas. Por outro lado, os mesmos trens emitiriam
47.900 toneladas métricas de equivalentes de
CO2 se operados na República Tcheca porque a
maior parte da eletricidade daquele país é produzida por termelétricas movidas a carvão.
Mas diferentemente dos trens de Oslo, os de
Praga trafegam a maior parte do tempo no
Pictures of the future – Primavera 2009
13
PoF PRIMEIRA PARTE A.qxd:PoF 002-003.qxd
Planejamento do ciclo de vida
10/27/09
10:17 AM
Page 14
| Otimização de usinas elétricas
Engenheiros na fábrica da Siemens em Mülheim,
perto de Dusseldorf, Alemanha, desenvolveram
várias soluções para melhorar a performance e a
eficiência das usinas elétricas.
subsolo e os invernos são mais quentes, significando que seus trens necessitam de menos
calor e que o investimento para melhorar o
isolamento não se pagaria de qualquer forma.
O que daria dividendos, diz Stuckl, seria uma
unidade de acionamento mais eficiente como
o truque de guia (bogie), com seus motores
elétricos sem engrenagem permanentemente
excitados, do qual a Siemens está testando um
protótipo (Pictures of the Future, 2007).
As locomotivas da Siemens são projetadas para serem
eficientes – por exemplo, ao devolver para a malha a
energia dos freios gerada quando o trem viaja em
descidas.
O objetivo de Struckl é tirar o foco concentrado na LCA de montagens individuais e concentrá-lo no sistema de mobilidade como um
todo. A Siemens oferece dispositivos que armazenam a energia dos freios nos trens ou em
unidades estacionárias nas linhas férreas. A empresa também fornece tecnologias eficientes
para a produção de eletricidade em usinas elétricas e o transporte delas para a linha férrea, bem
como sistemas de gerenciamento do tráfego que
interligam de maneira inteligente o transporte
ferroviário com o rodoviário. O conceito da
Siemens de Mobilidade Completa atraiu muito
interesse na feira InnoTrans de Berlim, em setembro de 2008. Hoje em dia, empresas na Noruega
recebem bônus em dinheiro para cada quilowatthora preservado; e outros países planejam introduzir os sistemas de negociação de emissões
para o setor de transporte. “Quando as empresas
de transporte também começarem a arcar com o
custo das emissões de CO2, muitas delas se interessarão rapidamente por nossas inovações”,
prevê Struckl.
Bernd Müller
14
Pictures of the future – Primavera 2009
Oh! Que
reforma!
Leva quase uma década para planejar e construir
uma usina elétrica, mas em poucos anos de
comissionamento, a maioria já não atende aos mais
atualizados padrões tecnológicos. Em muitos casos,
substituição de peças e ajustes no sistema de
controle ajudam as usinas a se modernizarem,
economizando energia e reduzindo significativamente as emissões de CO2. A Siemens é líder nesse
tipo de solução.
PoF PRIMEIRA PARTE A.qxd:PoF 002-003.qxd
10/27/09
10:17 AM
Page 15
Q
uando uma usina elétrica funciona em
plena capacidade gera muita energia,
quase sempre na forma de eletricidade. Em
outras vezes, quando o apetite da grade por
energia é mais baixo, a usina opera na sua capacidade parcial.
Mas as usinas elétricas apresentam desempenho melhor quando operadas a um ritmo
relativamente uniforme. Nenhuma turbina a
base agora precisam ser atualizadas.
Há ainda outro motivo urgente para
modernizar turbinas, caldeiras e geradores
existentes: como o custo do gás e do
petróleo fica cada vez mais alto ao longo do
tempo, as operadoras buscam melhorar a
eficiência de suas usinas elétricas. E, à medida que investem em melhorias de eficiência, elas e seus clientes se beneficiam das
gás ou caldeira movida a carvão, por exemplo,
consegue atingir a plena potência em segundos. Dependendo do tipo de usina, alcançar a
plena produção pode demandar de dez minutos a algumas horas.
Cada vez mais, as empresas de eletricidade
precisam ter a capacidade de aumentar a
geração em curto prazo, pois o aumento do
uso de fontes renováveis de energia leva a
mais flutuações na capacidade. Como o vento
e o Sol são fatores variáveis, as usinas solares
e eólicas alimentam a energia na malha em
bases irregulares. Assim, as horas de escuridão ou os períodos de calmaria no mar precisam ser cobertos por usinas elétricas com
base convencional. Isso, por sua vez, significa
que tais usinas precisam funcionar de
maneira mais flexível do que antes para compensar as variações de carga e evitar os
apagões.
As instalações mais antigas, especificamente, têm problemas para amortecer tais
mudanças rápidas na carga. Considerando a
tendência crescente do uso de fontes de
energia renovável, muitas usinas com carga
emissões reduzidas de CO2 por quilowatt de
energia produzida.
O máximo de informações. De acordo com
as estimativas da Associação Alemã das Indústrias de Água e Energia (BDEW), um quarto da
capacidade total de geração da Alemanha, de
130 gigawatts, precisa ser substituído em
função da questão ambiental e também
porque muitas usinas já têm três ou quatro décadas. Segundo a BDEW, isso exigirá investimentos da ordem de 40 bilhões de euros até
2020. Ao mesmo tempo, a BDEW calcula que
será necessária a colossal soma de US$ 16 trilhões até 2030 para expandir e modernizar a
infraestrutura mundial de energia. Destes,
cerca de US$ 10 trilhões serão destinados a
sistemas de suprimento de energia.
A modernização e a atualização das usinas
é uma linha importante de negócios para o Setor Energy da Siemens. Em Mülheim an der
Ruhr, Alemanha, é tarefa de Ralf Hendricks
e de seus colegas da unidade de Lifetime
Management converter termelétricas de ciclo
combinado (CCPPs), que são operadas a carga
base, em máquinas de corrida. Em nome de
um cliente no Reino Unido, por exemplo, eles
recentemente atualizaram uma CCPP sem ter
de substituir nenhum componente. O primeiro
passo foi uma visita de inspeção às instalações
para determinar suas condições, como prérequisito para elaborar um pacote de medidas
projetadas para a demanda do cliente. Depois
disso, a equipe de especialistas de Mülheim e
Erlangen viajou para a Inglaterra por três dias
para aperfeiçoar todos os parâmetros da termelétrica de 400 megawatts, modificando,
por exemplo, a rampa de cargas das turbinas a
vapor e a gás e ajustando os índices de pressão
à caldeira.
Com isso, a carga total pôde ser alcançada
com o máximo de velocidade. “O aperfeiçoamento da tecnologia de controle de laço
aberto e fechado nos levou a conseguir melhores resultados na usina”, confirma Hendricks. Como resultado, o tempo decorrido é
de somente uma hora do momento em que a
turbina a gás é ligada até ela chegar à plena
carga – e sem a necessidade de novos equipamentos. Em apenas metade do tempo que
levaria anteriormente, a termelétrica está à
plena carga e gerando sua produção total de
400 megawatts.
Essas melhorias se pagam, em geral, depois de dois anos, quando a operadora recupera os custos da atualização. Porém, as
economias de custo são realizadas não só
quando a CCPP está em funcionamento: a utilização da técnica de resfriamento forçado reduz o tempo necessário para resfriar a turbina
a vapor. O segredo é resfriar ativamente o
equipamento, extraindo o ar da ala da turbina.
“Em vez de ter de esperar 160 horas para a
turbina esfriar antes de poder ser desligada,
agora leva somente 60 horas”, diz Hendricks.
uma diferença de quatro dias e uma economia
importante quando uma operadora está esperando para começar uma inspeção de rotina
e manutenção. As fornecedoras de energia
podem confiar nessa técnica e economizar
muitos milhões para cada reforma, com custos
mínimos de investimento.
Megawatts eficientes. Além de encurtar os
tempos de partida e desligamento, as melhorias também podem ser feitas em outras áreas.
Por exemplo, a atualização de componentes
individuais não só aumenta a vida útil da termelétrica como também melhora sua eficiência e reduz as emissões de CO2.
Frequentemente há também esforço para
extrair maior desempenho das turbinas sem
consumir mais combustível, aumentando, assim, a capacidade de geração sem onerar
ainda mais o meio ambiente. A eficácia da
Pictures of the future – Primavera 2009
15
PoF PRIMEIRA PARTE A.qxd:PoF 002-003.qxd
10/27/09
10:17 AM
Page 16
A eficiência da usina elétrica pode ser melhorada
Planejamento do ciclo de vida | Otimização de usinas elétricas
atualizando-se os sistemas de instrumentação
operacional e controle. Melhorar os componentes
individuais também aumenta a eficiência.
turbina depende muito de suas paletas e área
de fluxo. E, neste caso, os grandes avanços
obtidos por simulações em 3D no computador,
nos últimos 20 anos, deram origem ao desenvolvimento de paletas de turbinas com baixíssima resistência de fluxo.
Por último, mas não menos importante,
temos ainda o gerador que converte o movimento giratório da turbina em energia
elétrica, onde um gerador tem uma eficiência
de quase 100%. No entanto, ele tem de ser
projetado para os outros componentes e em
geral envelhece mais depressa. Em usinas
mais antigas, as paletas das turbinas têm de
ser substituídas, ou porque o material fica quebradiço e há o perigo de a turbina falhar ou
para tornar a turbina mais eficiente. “Obviamente, temos de verificar se o gerador existente conseguirá dar conta do aumento de
performance”, diz Anastassios Dimitriadis, do
Setor Energy da Siemens em Mülheim. Se
necessário, será instalado um novo rotor ou
bobinas rebobinadas.
para mais eficiência em termos de custo e proteção ambiental”, diz Nikolaus Schmidt, da Eon
Energie em Hanover.
Para Schmidt, Mehrum é um grande exemplo de projeto bem-sucedido de eficiência
energética, como também a termelétrica movida a carvão de Farge, próxima a Bremen. Lá,
a eficiência subiu três pontos percentuais,
atingindo 42%. Ao todo, ele estima que a atualização em Mehrum e Farge resultou na criação
de 200 “megawatts ecológicos” de capacidade
adicional de geração. Para a Eon, significará redução de emissões de CO2 de quase um milhão
de toneladas métricas até 2010.
“De maneira inevitável, a situação da tecnologia no setor energético tende a caminhar
mais lentamente do que os mais recentes
progressos tecnológicos”, frisa Thomas Sattel-
mayer, professor de Termodinâmica na Universidade Técnica de Munique. Por isso, cada
nova termelétrica que entra em funcionamento já está, de certo modo, desatualizada.
“Portanto, faz sentido atualizar a eficiência ao
se realizar a manutenção rotineira”, diz Sattelmayer, porta-voz da “Kraftwerk 21”, uma
aliança de pesquisa energética da Baviera.
Sattelmayer vê enormes oportunidades de
negócio no aperfeiçoamento das termelétricas.
Sejam quais forem os resultados de tal previsão, o interesse do governo na redução das
emissões de CO2 das termelétricas certamente
coincide com os objetivos das empresas
prestadoras de serviços públicos, que querem
operar usinas mais eficientes – o que influenciará no aumento de projetos de atualização
de termelétricas nos próximos anos.
Jeanne Rubner
Tempos de Partida para Operação a Plena Carga
Saída (produção) (%)
16
Pictures of the future – Primavera 2009
100
80
60
Quase 100% de saída após 40% do
tempo anteriormente necessário
Ignição de
turbina a gás
Termelétrica
atualizada
Termelétrica
padrão
40
20
0
40
Tempo (%)
100
Fonte: Siemens
Aumentando a saída. Ao longo dos anos, a
Siemens aumentou o desempenho de muitas
usinas elétricas. Na termelétrica nuclear de
Forsmark, na Suécia, por exemplo, todas as
peças internas das turbinas de baixa pressão
foram recentemente substituídas, o que não
só aumentou a capacidade das instalações em
30 megawatts – ou quase 3% de sua capacidade total de 1.200 megawatts – mas também
aumentou sua vida útil. O mesmo se aplica a
termelétricas movidas a carvão. Utilizando tecnologia da Siemens, a produção da instalação
Mehrum, de 690 megawatts, que está situada
a leste de Hanover, no norte da Alemanha, foi
aumentada em 38 megawatts, aumentando a
eficiência de 38,5% para 40,4%.
“A modernização é uma importante etapa
PoF PRIMEIRA PARTE A.qxd:PoF 002-003.qxd
10/27/09
10:17 AM
Page 17
| Fabricação
Produção em
alta velocidade
O novo Sistema de Produção da Siemens
é o primeiro mecanismo que engloba toda
a empresa com o objetivo de aperfeiçoar a
produção. Em um dos locais, o sistema levou
a uma redução de 90% nos prazos de
processamento de produção, bem como
a uma maior qualidade e produtividade.
pasmo quando vi o que o Sistema de
“ Fiquei
Produção da Siemens significaria para
nós”, diz Wolfgang Machate, diretor de Produção na Messgerätewerk Berlim, na Alemanha, (MWB), parte da Divisão Automation,
do Setor Energy da Siemens. A MWB fabrica
dispositivos digitais de proteção da família
Siprotec, que evitam danos às linhas de alta
tensão e aos equipamentos de terminais no
caso de excesso de tensão ou queda de raios.
Assim como Machate, os outros 400 colaboradores da fábrica ficaram deslumbrados.
“Todos nós estávamos tão acostumados às
imperfeições nos nossos métodos de trabalho que ficamos cegos a elas”, diz Machate.
“Agora, vemos as coisas sob uma luz diferente e podemos identificar desperdício e potenciais melhorias.”
Machate não está se referindo aos tempos
de produção das máquinas, nem aludindo ao
uso de materiais. Ele se refere, por exemplo,
aos inventários de equipamentos totalmente
montados, que costumavam juntar pó na ala
de produção, ou ao fato de que colaboradores tinham de caminhar longas distâncias para pegar os materiais e perder tempo
durante os testes funcionais, ou ainda que
eles interrompiam repetidas vezes suas tarefas e, após cada passo do processo, o produto
acabava em um contêiner onde aguardava o
próximo trabalhador para a realização do
passo seguinte. Portanto, o tempo era constantemente desperdiçado.
Atualmente, tudo na MWB é diferente,
onde o Sistema de Produção da Siemens
(SPS) foi introduzido no primeiro semestre de
2008. Embora o conceito seja conhecido há
tempos, o segredo do seu sucesso é implementá-lo sistematicamente sempre.
“Nossa estratégia com o SPS é projetar e
executar todos os processos, levando em
consideração se eles acrescentam valor”,
afirma Bernd Müssig, do departamento de
Corporate Supply Chain Management and
Procurement (CSP) – braço do Comitê Global
de Fabricação que representa todas as divisões da Siemens.
O Comitê Global de Fabricação iniciou o
novo sistema de produção em 2005 e é responsável pelo seu desenvolvimento. No SPS,
quaisquer processos que beneficiem o cliente
agregam valor. “É por isso que definimos
como desperdício os períodos em que o produto não está em andamento porque os colaboradores estão ocupados reorganizando,
separando e esperando itens. Não se espera
que o cliente pague pelo que é rejeitado ou
pelo armazenamento do produto”, diz Müssig.
Eliminando desperdício. Machate se
lembra bem de quando os representantes da
organização de Corporate Supply Chain
Management and Procurement (CSP) visitaram a fábrica a fim de encontrar mais espaço para expandir a produção. Foi somente
por esse motivo que os especialistas da CSP
em projetos de fábrica foram chamados. “Eles
queriam me mostrar como poderíamos ganhar mais espaço mesmo sem um anexo e,
ao mesmo tempo, aumentar a qualidade e a
produtividade”, diz Machate. “De início, não
entendi. Não deveria ser uma surpresa para
mim ver a divisão de Energy Automation,
controladora da MWB, encontrar muitas formas de melhorar as operações da subsidiária,
pois ela estava muitos anos à frente de seus
concorrentes e tinha orgulho dos aumentos
na lucratividade e na participação de mercado”, diz ele.
“A primeira dica – eliminar desperdícios –
não foi entendida imediatamente. Todos se
perguntavam o que poderia ser melhorado. A
sessão de treinamento sobre ‘aprender a ver’
revelou então o desperdício que ocorria em
toda parte”, relata Machate.
Ele ficou em pé na ala de produção dentro
de um círculo marcado com giz. Durante uma
hora, simplesmente observou. Isso abriu
seus olhos. “De repente fiquei surpreso ao ver
os estoques espalhados por toda parte. Se
não estivessem ali, haveria mais espaço
disponível. Também me chamou atenção o
fato de que os trabalhadores tinham de ficar
parados, esperando pelas coisas. Isso atende
ao cliente?”, questiona Machate, um veterano
que está há mais de 30 anos na Siemens.
Depois da sessão de treinamento, as
coisas andaram muito rápido. Em poucas semanas, os colaboradores reorganizaram suas
áreas de trabalho. Antes, analisaram todo o
processo de produção e redesenharam totalmente suas estações de trabalho, simulandoas em modelos de papelão. Conforme o
faziam, mudavam a sequência das etapas do
processo. As linhas de produção, onde anteri-
Pictures of the future – Primavera 2009
17
PoF PRIMEIRA PARTE A.qxd:PoF 002-003.qxd
10/27/09
10:17 AM
Planejamento do ciclo de vida | Fabricação
Page 18
O Sistema de Produção da Siemens está melhorando os processos
com as células de trabalho no formato de U adotadas, por exemplo,
na fábrica de Messgerätewerk, em Berlim (à esquerda), e nas
fábricas que produzem turbinas eólicas e industriais.
ormente se sentavam em paralelo, separados
por grandes espaços, foram convertidas em
células com formato de U.
Desde 2008, eles têm trabalhado em conjunto nessas áreas em formato de U, em um
grupo permanente. Com esse arranjo, todas
as etapas do trabalho são sincronizadas e
os materiais exigidos estão prontamente
disponíveis, bem como as ferramentas e os
equipamentos de teste.
Quando os colaboradores terminam um
turno, eles passam os produtos inacabados
para os colegas que entram, as etapas são
concluídas sem perda de tempo até que
fiquem prontos e embalados.
Fluxo Contínuo. Assim, a fábrica deixou
de trabalhar com produção em lotes e passou
a se concentrar no “fluxo contínuo de uma
peça”. Anteriormente, um pedido de 50 peças,
por exemplo, passava por um processo e
aguardava o passo seguinte; agora, cada peça
individual segue pela cadeia inteira de
processo sem nenhuma parada intermediária.
“Nossos processos agora são mais sincronizados e mais bem ajustados uns aos outros”, diz Machate, destacando que a produtividade já aumentou 20% na MWB e que o
tempo de duração do processo foi reduzido
em 90%. No passado, levava quatro dias para
um produto ser produzido, totalmente embalado e transportado para o depósito. Hoje,
leva uma hora. O número de peças
inacabadas foi reduzido em 95% e o índice de
rejeição, em 25%. Além disso, o SPS liberou
18
Pictures of the future – Primavera 2009
cerca de 1.200 metros quadrados de espaço
na fábrica MWB, chegando a uma economia
de 30%.
Atualmente, a produção enxuta está renascendo. Contudo, Müssig admite que
nesse campo a Toyota ainda é imbatível. Até
agora, nenhuma outra empresa de tecnologia conseguiu introduzir um sistema uniforme e integrado de produção. De fato, para
a maioria das empresas, o conceito de “enxuta” significa pouco mais do que um programa adicional que vise a cortar custos.
Na Siemens, porém, o objetivo é tornar o
dos para desenvolver especialistas de SPS.
“Um importante elemento é a comunicação.
Começamos com os tomadores de decisão do
nível mais elevado. Eles têm de acreditar no
SPS e dar exemplo. Essa é a única maneira de
conseguirem envolver as equipes”, diz Müssig.
Até 2010, 80% de todas as fábricas da
Siemens terão adotado o SPS – o que significa muito trabalho para a equipe de Müssig
– afinal, a empresa possui aproximadamente
300 localidades de produção em 40 países.
No momento, cerca de 10% das fábricas da
empresa estão instalando o sistema.
Antes, eram necessários quatro dias para um produto ser
produzido e embalado. Agora, leva apenas uma hora.
“enxuto” parte da cultura corporativa. Seu sistema de produção não deverá, portanto, ser
visto como um conjunto modular de componentes ou conceitos prontos, impostos aos
centros de produção de fora para dentro.
“Os princípios do SPS são sempre os mesmos,
mas a solução é diferente para cada fábrica”,
diz Müssig. “O bom disso tudo é que pode
ser adotado imediatamente. Você tem
como redesenhar a sua produção no dia
seguinte”, diz.
O SPS inclui sessões de treinamento para
todos os colaboradores envolvidos em produção e para os departamentos relacionados,
tais como compras e desenvolvimento. Há
também programas de treinamento designa-
No entanto, este é só o começo da transformação em empresa enxuta. “O próximo
desafio é ficar com menos gordura em outras
áreas, como logística, contabilidade e compras, por exemplo”, diz Müssig.
Os responsáveis na MWB veem as coisas
do mesmo jeito. “Lançamos os alicerces para
a produção. Os próximos da fila são processamento de pedidos, as unidades de planejamento de tecnologia e nosso departamento
de operações”, diz Machate. Perguntado sobre o que acontecerá com os 1.200 metros
quadrados de “espaço extra”, ele não hesita
nem um momento antes de responder:
“Serão usados para novos produtos”.
Evdoxia Tsakiridou
PoF PRIMEIRA PARTE A.qxd:PoF 002-003.qxd
10/27/09
10:17 AM
Page 19
| Fatos e Previsões
Eficiência energética
se paga sozinha
O
s produtos com bom custo/benefício ajudam a separar o crescimento econômico do consumo de
energia. Enquanto o volume do mercado global para
produtos e soluções eficientes em energia chegou a
€ 450 bilhões em 2005, esse número poderia subir para
cerca de € 900 bilhões em 2020, segundo a consultoria
Roland Berger. Não se levaram em conta os efeitos da
atual crise econômica, no entanto diversos novos programas de estímulo focados na aplicação de soluções
eficientes sugerem um futuro promissor para o setor de
energia. Entre os impulsionadores do crescimento estão
os motores que poupam energia. O Instituto Alemão do
Cobre afirma que o uso de motores de alta eficiência
para acionar bombas d’água de refrigeração a plena capacidade de 8 mil horas/ano pode reduzir os custos de
energia em € 405, se esse motor substituir o padrão de
30 kw. Considerando os custos de € 1.650 por motor de
alta eficiência e € 1.300 por motor padrão, a amortização do custo adicional do motor que poupa energia é de
somente 9 meses e meio.
Combinados a conversores de frequência, esses
motores reduzem a quantidade de energia usada pelos
sistemas de bombeamento – 4% do consumo global de
eletricidade, segundo a Comissão da União Europeia.
Um mercado importante para esse segmento é a Índia,
onde os negócios com bombas e compressores para utilização no setor da construção, projetos de infraestrutura,
agricultura e indústria de processamento crescem rapidamente. O volume do setor, segundo a Associação de Fabricantes de Bombas da Índia (IPMA), aumentou a uma
taxa anual de 12% a 15% entre 2003 e 2006, quando alcançou cerca de € 1,8 bilhão.
Outro importante mercado são os EUA, com grande
potencial para os produtos com boa relação custo/benefício. Um estudo da Associação de Energia Solar dos EUA
mostra que o mercado para aparelhos eletrodomésticos,
lâmpadas, equipamentos para computador e prédios
(inclusive janelas e portas) foi de € 150 bilhões em 2006 e
deverá dobrar em 2030. Os avanços aqui se devem principalmente a edifícios eficientes em termos energéticos, mas
há também demanda por lâmpadas que poupam energia
– desde as de descarga de gás de alta pressão até LEDs.
Medidas para aumentar a eficiência energética em
edifícios e residências também se pagam na Alemanha,
onde, por exemplo, o isolamento do teto de um porão em
casas de uma só família custa aproximadamente € 2.000 e
reduz os custos do aquecimento a € 150 por ano. Combinado com o subsídio do programa do governo para reforma de prédios, este investimento se pagará sozinho em
cerca de dez anos – ou até antes, se os preços de petróleo
e gás subirem. Um refrigerador A++ de alta eficiência é
€ 50 mais caro do que um de menos eficiência, mas
poupará ao usuário € 11 ao ano. O investimento em
lâmpadas que economizam energia também se paga, pois
seus custos mais elevados de aquisição, quando comparados com as lâmpadas convencionais incandescentes,
são amortizados em apenas 240 horas de funcionamento.
Hoje, cerca de 3,7 bilhões de lâmpadas incandescentes
são utilizadas na Europa, contra 500 milhões de lâmpadas
que economizam energia.
Sylvia Trage
Mercado Global para Tecnologias Ambientais: Um trilhão de euros
Crescimento absoluto do volume anual de mercado de 2005 a 2020
(em bilhões de €)
CAGR
2005–2020
Principais tecnologias
Eficiência energética
450
5%
Tecnologia de medição e controle, motores elétricos
Gerenciamento sustentável da água
290
6%
Tratamento descentralizado da água
Geração de energia
190
7%
Fontes de energia renovável, geração de energia limpa
Mobilidade sustentável
5%
Sistemas alternativos de acionamento, motores limpos
90
8%
Biocombustíveis, bioplásticos
Sistemas fechados, resíduos, reciclagem
20
3%
Processos automatizados de separação de materiais
Fonte: Roland Berger
170
Recursos naturais e eficiência dos materiais
Períodos de amortização de soluções eficientes em termos de energia
Período de amortização para o custo adicional (com economia de energia)
Lâmpadas que poupam energia x lâmpadas incandescentes com a mesma luminosidade
800 horas em funcionamento
Troca das lâmpadas incandescentes dos semáforos por LEDs
Cerca de 5 anos
Motor que economiza energia controlado pela velocidade x motores convencionais
0,5–2 anos
Refrigerador A++ x aparelho em uma categoria de eficiência mais baixa
4–5 anos
Secador BlueTherm comparado à eficiência de um secador categoria “B”*
Cerca de 3,9 anos
Renovação de prédios baseada na eficiência energética mediante medidas técnicas
Soluções eficientes em termos de energia para veículos sobre trilhos
2–3 anos
Otimização do sistema de controle em uma termelétrica de ciclo combinado**
*Baseado em uma família de quatro pessoas utilizando secador 229 vezes ao ano
Fonte: Pesquisa própria
5–10 anos
Cerca de 1 ano
**Baseado em 50 partidas por ano e € 80 por megawatt
Pictures of the Future
future –| Spring
Primavera
2009
2009
31
19
PoF SEGUNDA PARTE A.qxd:PoF 023-026.qxd
10/27/09
10:19 AM
Page 52
Vigias digitais | Criptografia quântica
Detectores medem a polarização dos fótons
gerados por laser e um criptochip utiliza
essas medições para criar novos
códigos criptográficos
não joga dados com o universo”, disse
“Deus
Albert Einstein certa vez, criticando a física
quântica. Mas foi Einstein que ajudou a lançar a
teoria da física mais bem-sucedida do século XX,
com o documento sobre quanta leves (fótons),
recebendo o Nobel, em 1905. Hoje, sabemos
que Deus “joga dados” sim, no sentido de que
determinados fenômenos da física quântica não
podem ser previstos; em vez disso, eles só se tornam reais no momento em que são mensurados. Einstein também estava errado sobre o
emaranhado peculiar das partículas leves – o
que ele descartou como “ação arrepiante à distância”, em 1935, é um fenômeno real. Especialmente quando são criados pares gêmeos de fótons, um fóton sempre sabe o estado do outro –
sem nenhum atraso no tempo e por qualquer
distância, mesmo a do universo inteiro.
Esse comportamento incomum que tanto irritou Einstein é idealmente adequado para a criptografia de dados. Os físicos que trabalham nesse
campo exploram o emaranhado de dois fótons e
o fato de que seu estado só pode ser determinado no momento em que são mensurados. Se tais
fótons estão sendo enviados através de linhas de
fibra óptica a fim de trocar chaves de criptografia,
qualquer um que esteja “escutando” tem como
apanhar os dados. No entanto, as leis da física
garantem que a escuta clandestina não passará
despercebida, porque se um dos fótons for mensurado por um terceiro, o transmissor e o receptor verão isso imediatamente no estado do
par/gêmeo. Então, eles poderão tomar medidas
Código do Silêncio
Em um projeto da União Europeia, a Siemens e parceiros
mostraram que a criptografia quântica impenetrável já
está pronta para ser amplamente utilizada.
para fazer com que os bits e bytes se tornem incompreensíveis para o hacker.
Embora os sistemas comerciais de criptografia quântica sejam utilizados há vários
anos, seu sucesso foi retardado pelo fato de que
até recentemente eles permitiam somente
conexões ponto a ponto entre duas partes, além
dos altos custos e de limitações técnicas.
Como os fótons se perdem ao atravessar as
20
Pictures of the future – Primavera 2009
PoF SEGUNDA PARTE A.qxd:PoF 023-026.qxd
10/27/09
10:19 AM
Page 53
| Entrevista
linhas de fibra óptica, o alcance do sistema
também estava limitado a apenas alguns
quilômetros. O que estava faltando era uma
autoridade superordenadora que passasse o
código por diversas conexões e controles ponto a ponto para dispositivos de criptografia
quântica ligados a uma rede.
Em outubro de 2008, parceiros em um
projeto da União Europeia conhecido como
SECOQC (Comunicação Segura baseada em
Criptografia Quântica) apresentaram a primeira de tais redes em uma conferência em Viena.
Consistindo de sete participantes, a rede consegue passar a chave quântica de nó a nó e ela
pode ser expandida para incluir qualquer
número de conexões. Entre os parceiros do
projeto estavam a Universidade de Viena e a
Siemens IT Solutions and Services da Áustria,
esta última fornecendo a infraestrutura da
rede. O projeto foi gerido pelos Centros Austríacos de Pesquisa (ARC).
Pares emaranhados. A rede criptográfica do
projeto utilizou dispositivos disponíveis comercialmente, cujo funcionamento está baseado
em diferentes tecnologias de criptografia
quântica. Sua eficácia, no entanto, é limitada.
Os dispositivos que utilizam trocas de fase de
fótons como uma propriedade quântica, por
exemplo, são susceptíveis a mensurações imprecisas. É por isso que contou pela primeira
vez com um sistema de geração de fótons
emaranhados, que foram desenvolvidos por
Anton Zeilinger, professor da Universidade de
Viena, considerado um pioneiro dos novos
fenômenos quânticos (veja entrevista na pág.
22). Zeilinger causou sensação quando “fez
passar” propriedades específicas de um fóton
para outro, na década de 1990.
Em sua abordagem de criptografia, ele usa a
“ação amedrontadora à distância” que ocorre entre partículas gêmeas, e que sua equipe gerou
Como surgiu o projeto SECOQC?
Monyk: Nosso objetivo era liberar a criptografia quântica de seu isolamento acadêmico e tomar medidas decisivas para sua aplicação real. Embora já existam soluções
comerciais, elas só são adequadas para
conexões ponto a ponto. Nosso criptochip,
porém, possibilita a criação de redes com
muitos participantes em grandes distâncias.
Seu criptochip está pronto para o mercado?
Monyk: Sim, e podemos oferecê-lo imediatamente a € 100.000 por unidade. O sistema
ainda é muito caro, pois é feito à mão e tem
de ser calibrado em um processo meticuloso.
Precisamos tornar o hardware mais compacto
Criptografia quântica
acessível
Christian Monyk, 43, dos
Centros Austríacos de
Pesquisa (ARC), é responsável pelo projeto SECOQC.
Seus parceiros são a Universidade Técnica de Graz
e a Siemens. Nesta entrevista, Monyk fala sobre as
aplicações da criptografia
quântica.
em um cristal mediante uso de um laser, antes
de enviar as partículas por duas linhas de fibra
óptica. Sua direção de oscilação, conhecida
como “polarização”, é inicialmente incerta. Somente quando um fóton é mensurado que ele
possui uma polarização específica. Neste ponto,
a unidade de informações, o bit, assume o valor
de zero ou um. Como se fosse algo telepático, o
segundo fóton registra isso e assume exata-
e num produto fácil de ser fabricado com
custos abaixo de €10.000.
Quais serão os seus clientes?
Monyk: O setor financeiro demonstrou
grande interesse; os bancos poderiam usar o
sistema para dar segurança à transmissão de
dados entre as agências e a matriz. Agências
públicas, hospitais, a polícia e os militares
também estão interessados.
E o consumidor médio?
Monyk: A certa altura, ele irá gerar interesse
entre as pessoas físicas, quando as residências
tiverem conexões de fibra óptica. É fácil imaginar a inserção do dispositivo com USB de criptografia quântica em um computador, independente de sua potência.
Entrevista a Bernd Müller
mente o mesmo valor.
Caso um hacker tente escutar em qualquer
uma das linhas de fibra de vidro, o transmissor e
o receptor (designados como “Alice” e “Bob” pelos criptógrafos) notam por meio da comparação de suas mensurações. O dispositivo criptográfico cria então repetidamente novas chaves
até que o hacker (“Eva”) desiste e sai da linha.
A comparação dos dados de mensuração
Pictures of the future – Primavera 2009
21
PoF SEGUNDA PARTE A.qxd:PoF 023-026.qxd
10/27/09
10:19 AM
Page 54
Vigias digitais | Criptografia quântica
pode ocorrer em linhas não seguras, como internet e linha telefônica, e até a transmissão dos dados codificados, usando a chave quântica, possibilita que, mesmo sendo interceptados, não
forneçam a quem “escuta” clandestinamente
nenhuma informação valiosa. A equipe de
Zeilinger provou isso em 2004, quando transferiu € 3.000 do Banco da Áustria para a Prefeitura de Viena, a uma distância de 1,5 quilômetro.
O projeto SECOQC simplifica esse efeito físico, que antes demandava muitos e complexos
equipamentos, em um sistema que cabe no gabinete de um PC. Este contém os componentes
ópticos para gerar os fótons utilizando laser, os
detectores que determinam a direção da polarização e um criptochip que utiliza medições da
| Entrevista
grande volume de dados por um longo período.
A mudança frequente das chaves aumenta a segurança. De maneira ideal, a máquina de criptografar deve gerar uma nova chave do mesmo
comprimento para cada pacote de dados de 128
bits, porque é impossível romper esse “acolchoado de uma só vez” – mesmo se uma das chaves
do código for quebrada, os hackers só conseguiriam um pedacinho dos dados e levariam
meses para quebrar cada chave.
O criptochip da ARC leva a criptografia a uma
dimensão nova nesse sentido. Ele gera uma nova
chave quântica cinco a dez vezes por segundo e
cada chave pode ser do comprimento de 256 ou
512 bits. Então, após enviar essas chaves, ele
simplesmente destrói o registro dela. “Também
Computador
O sistema SECOQC muda suas chaves quânticas diversas vezes por segundo.
Cada chave chega a ter o comprimento de 512 bits.
luz para criar continuamente novas chaves e
trocá-las por meio da linha de fibra óptica.
O mesmo gabinete também contém o computador que utiliza as chaves quânticas para
codificar os dados reais com algoritmos criptográficos. Os dados então correm no formato
criptografado pela internet a uma velocidade
de vários gigabits por segundo. As chaves têm
geralmente o comprimento de 128 bits. “É suficientemente seguro e factível com recursos
limitados”, diz Johannes Wolkerstorfer, da Universidade de Tecnologia de Graz, que colabora
com a ARC e com a Siemens no desenvolvimento do hardware e no software da máquina
criptográfica – uma interface fácil de usar –,
como parte do projeto “Criptografia Quântica
no Chip”. O comprimento de 128 bits corresponde a 1038 diferentes possibilidades que um
hacker teria para ultrapassá-la, o mesmo que
procurar um átomo específico entre dez
bilhões de pessoas.
Chaves Quânticas. Ainda assim, mesmo a criptografia a 128 bits pode ocasionalmente ser
quebrada com a ajuda de análise estatística dos
dados criptografados. É por isso que jamais deve
ser usada uma mesma chave para criptografar
22
Pictures of the future – Primavera 2009
poderíamos trocar as chaves com mais frequência, empilhando-as”, diz Christian Monyk, da ARC,
que coordena o projeto SECOQC.
“Participamos desse projeto para adquirir
novos conhecimentos sobre as aplicações da
criptografia quântica, diz Robert Jonas, chefe de
Security Solutions and Services na Siemens IT
Solutions and Services. Ele salienta que a
Siemens se vê como fornecedora de sistemas
que assessora os clientes e cria pacotes de
soluções englobando hardware, software e infraestrutura. O desenvolvimento do hardware
nunca fez parte dos objetivos da empresa.
Assim, a Siemens está interessada não só no
hardware desenvolvido na ARC, pelo grupo de
pesquisa de Anton Zeilinger e pela Universidade
de Tecnologia de Graz; outros componentes que
já estão comercialmente disponíveis, inclusive
os da idQantique, de Genebra, e MagiQ, de
Nova York, também são adequados para essas
aplicações. Portanto, Jonas está otimista. “Assim
que o sistema atrair maior interesse, e clientes
como bancos e organizações militares começarem a pedi-los, o custo dos componentes do
hardware cairá e nossas soluções comerciais se
tornarão mais atraentes. Estamos prontos para
esse dia”, diz Jonas.
Bernd Müller
Anton Zeilinger, 63, é
professor da Universidade
de Viena e do Instituto
para Óptica Quântica e
Informações Quânticas
da Academia de Ciências
da Áustria. Considerado
pioneiro da física
quântica, Zeilinger
eletrizou a imaginação
dos fãs de ficção científica
em 1990 ao teletransportar
fótons. Ele também
participou de conversas
filosóficas com o Dalai
Lama sobre física quântica
e a natureza do tempo e
do espaço. Entre outras
coisas, seu trabalho atual
foca nas aplicações de
sistemas de criptografia
de dados e geradores de
números aleatórios.
PoF SEGUNDA PARTE A.qxd:PoF 023-026.qxd
10/27/09
10:19 AM
Page 55
A física quântica já tem cem anos, no
entanto parece que suas aplicações
práticas somente agora estão se tornando realidade.
Zeilinger: Não é verdade, pois toda a tecnologia de semicondutores está baseada na
física quântica e os lasers também seriam
impensáveis sem ela.
gêmeos na velocidade de dez milhões por
segundo. Usamos cerca de doze chaves por
segundo no projeto com ARC e isso representa uma dimensão completamente nova
em comparação com os procedimentos convencionais nos quais as chaves são trocadas
em uma linha sem segurança e possivelmente usadas por anos a fio.
Determinados fenômenos tratados em
nosso trabalho, como o emaranhamento dos fótons, não eram nem estudados
ou aplicados há alguns anos. Qual o
motivo?
Zeilinger: É verdade que os estudos a respeito do emaranhamento dos fótons não
Há aplicações para a física quântica
que estejam prontas para o mercado?
Zeilinger: Sim, a geração de números
aleatórios, por exemplo, que são
necessários para sistemas de jogos online,
determina tipos de algoritmos de otimização e para cálculo de integrais em proble-
quântico em seu telefone celular
começaram a surgir até os anos 1970, embora Erwin Schrödinger tenha descrito o
fenômeno já em 1935, época em que Albert
Einstein estava examinando a “ação arrepiante à distância”, como ele se referia a ela.
O fenômeno ficou esquecido por várias décadas porque os cientistas consideraram-no
uma questão para os filósofos e não para os
físicos. Não fui levado a sério quando comecei a trabalhar na questão com alguns colegas nos anos 1970 e só 30 pessoas estiveram presentes à primeira conferência realizada sobre o tema. Hoje, há uma conferência a cada mês com a participação de centenas de pesquisadores. Há um renascimento
do interesse pelas questões fundamentais
da física quântica e diversas aplicações inteiramente novas estão surgindo desde
1990, inclusive a criptografia quântica.
Quais são os benefícios de usar a física
quântica para ajudar a criptografar
dados?
Zeilinger: Torna a criptografia totalmente
segura, porque você percebe imediatamente se há alguém tentando espionar na
linha de fibra óptica que é utilizada para
trocas de chaves. Isto não é um tipo de
truque tecnológico; é um aspecto fundamental da física. No projeto que trabalhamos nos Centros de Pesquisa da Áustria, no
qual a Siemens também está envolvida, usávamos fótons emaranhados para transmitir
as chaves. Um fóton sempre sabe o estado
do outro, portanto se um for mensurado
por um hacker podemos imediatamente ver
isso na leitura da medição para o seu
gêmeo. Agora podemos gerar fótons
mas matemáticos. Hoje, tais números
aleatórios são gerados por computadores
estabelecendo-se um valor de partida para
o programa e deixando que ele funcione
por um determinado período. Se as circunstâncias forem as mesmas, no entanto, você
acabará com os mesmos números e é por
isso que estes são chamados de números
“pseudo-randômicos”. Alguém que trabalhe
em um centro de informática e entenda
como um determinado processo funciona
tem como usar o conhecimento para acertar
em cheio em sites de jogos online. Por outro lado, nós geramos verdadeiros números
aleatórios atirando fótons em um espelho
semitransparente e medindo quando as
partículas de luz passam através ou são
refletidas. Este é um processo totalmente
aleatório que não pode ser previsto. Desenvolvemos um gerador pronto para o mercado que cria bilhões de números aleatórios
por segundo e já estamos conversando com
empresas que querem fabricá-lo e vendê-lo.
Contudo, em geral, a física quântica está
atualmente no mesmo estágio de aplicação
que vimos com os semicondutores e lasers
quando ainda estavam na sua infância. Por
isso digo que, inicialmente, os inventores
não perceberam quantas coisas diferentes
poderiam ser feitas com suas invenções.
Os cientistas, porém, parecem ter uma
ideia muito firme do que pode ser alcançado com computadores quânticos,
embora entendam que levará muito
tempo para fazê-lo.
Zeilinger: Há uma grande corrida em andamento com os computadores quânticos.
Quando um computador quântico for de
fato construído e funcionar adequadamente, ele estará sozinho em uma categoria, verdadeiramente sem precedentes.
O recurso excepcional desse computador
é que ele poderá processar diversas operações de maneira simultânea e não em
sucessão, porque explorará a sobreposição
mecânica quântica dos átomos.
O que pode ser feito com tamanho
poder da computação?
Zeilinger: Uma das aplicações seria o algoritmo de Shore para desdobramento dos
grandes números primos, o que é um componente necessário do processo de quebrar
um código criptografado. Isto seria a contrapartida da criptografia quântica – porém,
seria útil para quebrar os códigos convencionais de hoje, não aqueles gerados pela
criptografia quântica. Outra aplicação envolveria a pesquisa de nome em uma base
de dados não classificada, por exemplo.
Quando você usa algoritmos convencionais,
você eventualmente terá de pesquisar a
base de dados toda, se não tiver sorte, o
que significaria um milhão de etapas de
computação para um milhão de entradas.
Um computador quântico com apenas oito
bits quânticos, em comparação, tem como
fazer o trabalho em menos de quatro mil
etapas.
Alguns de seus colegas duvidam de que
algum dia chegará a existir um computador quântico. Eles dizem que os
fenômenos no mundo quântico simplesmente não podem ser transferidos
para o mundo macroscópico.
Zeilinger: Tenho certeza absoluta de que
chegaremos a ver os computadores quânticos. Não há obstáculos inerentes à física
que impediriam isso. De acordo com a Lei
de Moore, o número de transistores que
pode ser colocado em um chip dobra a cada
18 meses. Portanto, você também poderia
dizer que o número de elétrons necessários
para armazenar um bit é reduzido à metade
a cada 18 meses. Se você projetar isso,
saberá que em vinte anos somente um
átomo será necessário para armazenar um
bit – e com isso teremos o computador
quântico. Temos muito trabalho a fazer, é
claro, porque ainda não conseguimos controlar os complexos sistemas quânticos. No
entanto, é somente uma questão de tempo
até que cheguemos lá e algum dia cada
telefone celular conterá este computador
quântico.
Entrevista a Bernd Müller
Pictures of the future – Primavera 2009
23
PoF SEGUNDA PARTE A.qxd:PoF 023-026.qxd
10/27/09
Vigias digitais | Detecção de bactérias
10:19 AM
Page 56
O sistema MicroScan da Siemens (abaixo) identifica bactérias
e a sua suscetibilidade a antibióticos. As pesquisas caminham
rapidamente no desenvolvimento da tecnologia laboratórioem-um-chip (à direita), que vai acelerar os diagnósticos.
Fechando o cerco em torno
dos inimigos mortais
Cada vez mais bactérias desenvolvem resistência a antibióticos – uma complicação
grave para pacientes internados em estado crítico. A Siemens desenvolve processos
que identificam com rapidez bactérias altamente resistentes. Os pesquisadores
também estão desenvolvendo e testando novos métodos promissores, baseados
na genética e em alvos protéicos.
24
Pictures of the future – Primavera 2009
PoF SEGUNDA PARTE A.qxd:PoF 023-026.qxd
10/27/09
Q
uando Alexander Fleming descobriu a
penicilina em 1928, ele alcançou um
marco na medicina. O antibiótico deu à humanidade sua primeira arma eficaz no combate a patógenos bacterianos. Infelizmente,
este sucesso não durou muito. Em 1961,
apareceu a primeira bactéria resistente a todos
os princípios ativos do grupo da penicilina:
Staphylococcus aureus (S. aureus) ou abreviadamente MRSA, resistente à meticilina.
Desde então, a MRSA se espalhou rapidamente, em especial dentro de hospitais. Segundo os Centros de Controle e Prevenção de
Doenças dos EUA, a parcela de MRSA nas infecções totais em unidades de terapia intensiva subiu nos EUA de 2%, em 1974, para 64%,
em 2004. Das 292 mil infecções estimadas, causadas anualmente em hospitais por
S. aureus, cerca de 126.000 ocorrem por
causa da MRSA. Dessas, 19.000 são fatais.
Como essas bactérias se multiplicam exponencialmente, antibióticos eficazes têm de ser
administrados o mais rápido possível. Por exemplo, se houver suspeita de que o paciente está
com uma infecção, devido à baixa resistência de
seu organismo, a equipe do hospital tira uma
amostra que é analisada no laboratório de diagnósticos para determinar que antibióticos serão
mais eficazes para combatê-la e qual a sua concentração. Tradicionalmente, os laboratórios de
microbiologia fazem uma série de procedimentos bioquímicos de identificação juntamente
com testes de difusão de disco para determinar o
perfil de susceptibilidade antimicrobiana das bac-
10:19 AM
Page 57
térias. No entanto, esses procedimentos demandam muito pessoal e esta é a razão do sucesso
dos novos processos automáticos para identificar
microorganismos e determinar sua susceptibilidade aos tratamentos.
Os sistemas MicroScan da Siemens combinam essas metodologias para testes de identificação isolada e susceptibilidade antimicrobiana
em um painel de testes; utilizam testes de susceptibilidade baseados em crescimento direto.
Os painéis de teste têm diversos “poços” para
conter os meios de cultura, produtos bioquímicos e antibióticos em várias concentrações.
Uma vez preparados anteriormente com uma
cultura isolada do organismo, em uma determinada concentração, os painéis são colocados
dentro de um instrumento MicroScan Walk
Away para processamento. Ali, o isolado bacteriano é incubado com identificação de substratos e outros materiais. O software do sistema
interpreta as concentrações bacterianas medidas e analisa o teste para detectar quaisquer
reações atípicas ou desconhecidas.
Os resultados são então analisados por um
médico para verificar se a terapia atual do paciente é apropriada ou não, possibilitando a administração imediata de antibióticos eficazes de
acordo com o teste. “Oferecemos uma gama de
placas diferentes, incluindo diversas para uso na
identificação rápida do isolado, com os principais
resultados antimicrobianos, no prazo de apenas
quatro horas e meia”, comenta Laura Jackson,
gerente de Produtos Globais na MicroScan. “O
período de incubação para susceptibilidade pode
ser automaticamente prorrogado para 16 horas
quando houver necessidade de informações sobre resistência absolutamente precisas. Neste
caso, o sistema oferece o mesmo grau de precisão que os testes manuais. Este grau de precisão foi comprovado por comparações diretas
de isolados clínicos, como o S. aureus.”
Até 1997, os médicos que se viam frente a
casos de infecção por MRSA contavam com a
vancomicina. Todavia, naquele ano, a primeira
cepa de S. aureus com susceptibilidade reduzida a este poderoso antibiótico apareceu em
Tóquio. O sistema MicroScan é o primeiro totalmente automático a ser aprovado pela
FDA dos EUA que pode identificar o S. aureus
(VRSA) resistente a vancomicina.
Quebrando a resistência bacteriana. Para assegurar que os patógenos que sofreram mutação
possam ser rápida e confiavelmente reconhecidos e diagnosticados, os cientistas da Siemens
Corporate Research (SCR) em Princeton, Nova
Jersey, agora focam sua pesquisa em novos
métodos de identificação, que têm como alvo o
material genético das bactérias e proteínas.
Juntos, Gayle Wittenberg, seus colegas na
SCR e o departamento de Power and Sensor Systems da Siemens Corporate Technology (CT),
em Erlangen na Alemanha, trabalham para desenvolver esse processo. Diferente do sistema
MicroScan, que usa diretamente uma amostra
para determinar quais concentrações de antibiótico são eficazes, a abordagem SCR conta
com um método rápido para analisar material
genético. Feito isto, os pesquisadores buscam
um antibiótico eficaz, usando os dados genéticos armazenados em computador. “A vantagem
de nossa abordagem é que não só podemos desenvolver testes rápidos, fornecendo o resultado
em uma hora, mas também desenvolvemos a
estrutura que nos permitirá criar rapidamente
novos testes de diagnóstico, com base na sequência genética do patógeno”, explica Wittenberg. O sistema ainda está em desenvolvimento.
Wittenberg quer realizar testes rápidos com a
tecnologia de laboratório em um chip. Com essa
tecnologia, uma gota de saliva ou sangue, por
exemplo, é colocada em uma placa móvel de
exame equipada com um laboratório microscópico de diagnósticos. Aqui, as bactérias são automaticamente abertas e o material genético decifrado utiliza o método de reação em cadeia de
polimerase (PCR). Este método multiplica o DNA
in vitro (fora de um organismo vivo). Por fim, os
componentes individuais do DNA são detectados
utilizando um biochip especial.
Como seu design facilitará o uso e funcionamento, o sistema de laboratório em um chip não
é destinado à utilização em laboratórios, mas nas
salas de tratamento. A tecnologia permitirá que
os médicos e a enfermagem retirem sangue do
paciente, façam a análise e recebam o resultado
de um computador associado em minutos – sem
a necessidade de laboratórios externos. Além de
ser adequado para hospitais, o sistema também
é uma solução para aplicações na indústria de alimentos, onde os produtos são testados para contaminação microbiana. Graças à velocidade da
análise e a natureza móvel do laboratório em um
chip, o sistema também poderá ser usado para
chegar a áreas estéreis, como salas de cirurgia –
ou mesmo para fornecer um alerta no início de
epidemias e criar defesas contra o bioterrorismo.
Wittenberg e sua equipe planejam o próximo
passo: incluir a identificação das bactérias sem
basear-se somente em seu material genético,
mas também em suas proteínas. No entanto,
eles ainda têm de desenvolver as moléculas marcadoras que serão necessárias nesse processo. O
sucesso aqui permitirá a identificação mais rápida e simples das bactérias. “O foco nas proteínas
além dos genes nos ajudará a identificar os biomarcadores ligados diretamente ao mecanismo
de resistência aos fármacos. Eles deverão ser
menos sensíveis à evolução constante dos organismos”, explica Wittenberg.
Michael Lang
Pictures of the future – Primavera 2009
25
PoF SEGUNDA PARTE A.qxd:PoF 023-026.qxd
10/27/09
10:19 AM
Page 58
Vigias digitais | Detectores de fumaça
Seja qual for a fonte de perigo – solda, fogo em brasa
ou em chamas (abaixo) – os detectores da Siemens
sabem quando soar o alarme. Markus Späni monitora
sinais no Laboratório de Incêndios (à direita).
Onde há
fumaça, há...
Detectores de fumaça que distinguem automaticamente
alarmes falsos de incêndios perigosos, câmeras que
transmitem imagens do incêndio em tempo real e
extintores que apagam as chamas em segundos –
no Laboratório de Incêndios da Siemens Building
Technologies, em Zug, na Suíça, são demonstradas
as mais recentes inovações no combate a incêndios.
26
Pictures of the future – Primavera 2009
PoF SEGUNDA PARTE A.qxd:PoF 023-026.qxd
P
10/27/09
edaços de lenha em uma placa de metal
quente começam a queimar, primeiro em
tênue fumaça que vai se tornando cada vez mais
volumosa. Depois de três ou quatro minutos,
uma coluna de fumaça branca se forma acima
dos pedaços de madeira em brasa.
No entanto, o ar no restante da sala está claro
– e é assim, ardendo sem chama, que os incêndios devastadores e perigosos geralmente
começam. A cena reproduz o momento crucial,
em um teste com oito tipos diferentes de detectores de fumaça instalados no teto da sala. Quando cada um deles fará soar o alarme? “A maioria
dos grandes incêndios começa assim”, diz
Markus Späni, responsável pelo Laboratório de
Incêndios da Siemens Building Technologies
(BT), em Zug, na Suíça. “Esses incêndios inicialmente produzem pouca fumaça. Além disso, as
temperaturas também não sobem muito”. No
laboratório, os sistemas de detecção de incêndio
são desenvolvidos, testados e demonstrados pelos pesquisadores e engenheiros da BT.
Enquanto os pedaços de lenha continuam a
10:19 AM
Page 59
soltar fumaça em uma placa aquecida a 500ºC,
as curvas mostradas no monitor revelam quais
dos detectores reconheceram o perigo. Diversos
detectores ópticos da Siemens já soaram os
alarmes. Porém, um detector de fumaça por
ionização – durante muitos anos o mais utilizado
– ainda não notou nada.
Os detectores de ionização usam uma fonte
dispersa para caminhos precisos. Se não houver
fumaça, a luz baterá nas paredes do labirinto,
onde será completamente absorvida, mas se os
raios de luz encontrarem partículas de fumaça, a
luz será difundida e alguns raios baterão em células fotoelétricas integradas na unidade.
O fogo em brasa produz fumaça de tom claro
contendo partículas grandes que podem ser mais
Diferente dos detectores de ionização, os dispositivos
ópticos detectam o fogo incandescente já no seu início.
fraca de radiação para ionizar o ar, tornando-o
condutivo. A condutividade do ar diminui se os
íons colidirem com partículas de fumaça, fazendo com que o detector soe um alarme se medir a
corrente mais baixa. “Este sistema funciona
muito bem quando há incêndio com chamas,
mas quando uma substância está incandescendo, o número de partículas de fumaça é tão
baixo que o detector não as notará até algum
bem detectadas por um sistema de dispersador
dianteiro do que traseiro. O oposto exato é verdade em incêndios com chama, que geram
partículas menores e escuras. Neste caso, o dispersador traseiro emite um sinal mais forte do
que o dianteiro. Um processador no detector
analisa todos esses dados, calcula o tipo de incêndio que mais provavelmente está ocorrendo e
então soa o alarme correspondente.
tempo depois que uma unidade óptica o fizer”,
explica Späni.
Por outro lado, os sinais produzidos por detectores ópticos, e que claramente aparecem
no monitor, indicam o perigo trazido pela fumaça tênue bem no estágio inicial. Os detectores utilizados no sistema de proteção contra
incêndio Sinteso S-Line da Siemens são especialmente rápidos e confiáveis, por serem
equipados com dois sensores ópticos, em vez
de um, como anteriormente, e por terem dois
sensores de temperatura.
“Não existem detectores como esses no mercado atual”, diz Späni. As unidades funcionam de
acordo com o princípio de dispersadores ópticos
que vão para frente e para trás. Dentro do receptáculo de cada unidade, há um labirinto com
muitas paredes de plástico. O labirinto guia a luz
Reconhecendo a fumaça inofensiva. A capacidade de os detectores distinguirem entre os
tipos de fumaça tornou-se possível graças à tecnologia da análise avançada do sinal (ASA), desenvolvida pela Siemens. O software ASA faz com
que o processador no detector converta os sinais
registrados pela célula fotoelétrica e pelos sensores de temperatura em valores matemáticos.
Algoritmos especialmente desenvolvidos comparam os valores do sinal com níveis de valores
predefinidos e a análise resultante permite que o
sistema diferencie entre um incêndio real, para
o qual o alarme precisa ser disparado, o vapor
inofensivo de cocção e até a fumaça da solda.
“Cada detector está equipado com tecnologia ASA e pode ser calibrado com precisão para
o ambiente onde será utilizado”, explica Späni.
Um bom exemplo da importância de tal recur-
Pictures of the future – Primavera 2009
27
PoF SEGUNDA PARTE A.qxd:PoF 023-026.qxd
10/27/09
10:19 AM
Page 60
Vigias digitais | Detectores de fumaça
so é oferecido pelas aplicações industriais,
onde fumaça ou vapor inofensivo se forma
com frequência e geralmente faz com que os
detectores convencionais disparem o alarme.
“Não é o caso com detectores com múltiplos
sensores equipados com o software ASA”, diz
Späni. “Eles reconhecem que a fumaça da solda
não pode ser incêndio devido aos intervalos
típicos do processo de solda, significando que a
fumaça resultante não se forma continuamente”.
Para assegurar essa funcionalidade, os conjuntos de parâmetros no detector precisam ser
5
3
1
Duas fontes de luz infravermelha (dispersores frontal e traseiro)
2
Na ausência de fumaça, a luz será totalmente absorvida pelas
paredes. As partículas de fumaça, por sua vez, dispersam os
raios de luz que batem na célula fotoelétrica.
3
O posicionamento das fontes de luz e a dispersão frontal ou
traseira ajudam o sistema a distinguir entre partículas de
fumaça claras ou escuras.
4
Um labirinto patenteado preciso e sofisticado direciona a luz
para caminhos especiais a fim de evitar que soem alarmes
falsos devido a reflexões coincidentes.
5
Dois sensores de medição de temperatura
6
Sensor para medição de concentrações de monóxido de
carbono.
1
6
4
De fato, tais instalações não podem mais funcionar com segurança sem essa tecnologia de
ponta. Em decorrência disso, novos detectores
de fumaça têm de ser integrados nos sistemas de
segurança de alto desempenho.
Com essa finalidade, a Siemens desenvolveu
seus sistemas centrais de detecção de incêndio,
que são projetados modularmente e equipados
com interfaces padrão. Esses sistemas podem ser
expandidos a qualquer tempo para acomodar
novas alas de prédios ou para modernização de
equipamentos antigos.
Os sistemas monitoram de maneira indepen-
2
1
5
Os detectores Sinteso distinguem entre luz e fogo e medem as concentrações de CO.
não estavam alinhadas umas com as outras.
Isto significa que as câmeras não foram programadas para registrar automaticamente
imagens da área onde o alarme soou. Com isto
em mente, a Siemens desenvolveu um sistema
combinado que automaticamente transmite
imagens ao vivo da área afetada por um incêndio, para que sejam analisadas imediatamente
ou mais tarde. Elas fornecem informações
valiosas sobre as causas do incêndio, bem
como a situação em tempo real que os
bombeiros e pessoal de resgate confrontaram
no local.
O Sinteso pode ser adaptado às necessidades
específicas do local.
alinhados com precisão com os tipos de incêndio esperados em determinada instalação, bem
como os dados sobre as atividades que
poderão disparar um alarme falso. Se os sinais
medidos do sensor não permitirem uma conclusão definitiva, mesmo assim o sistema comunicará ao centro de controle que há possibilidade de uma situação perigosa estar em
processo de desenvolvimento.
dente todos os dispositivos de detecção e
avaliam seus dados. Diversos sistemas podem ser
ligados em rede e operados localmente ou por
meio de um centro de controle. Os sistemas também têm um recurso exclusivo de backup de
emergência que, mesmo no caso de total falha
do processador principal, possibilita que eles
registrem e disparem quaisquer alarmes iniciados por um detector, notifiquem o corpo de
Células eletroquímicas permitem o registro de monóxido de carbono tóxico, mesmo quando não há cheiro.
Arranha-céus mais seguros. Os detectores
com vários sensores podem fazer até mais, pois
estão equipados com células eletroquímicas que
possibilitam registrar a presença de monóxido de
carbono (CO), que é invisível e sem cheiro, portanto especialmente perigoso. Respirar o CO apenas algumas vezes pode ser suficiente para
matar. Este tipo de envenenamento é a causa
número um de mortes em incêndios.
Graças aos detectores com multissensores de
CO e outros recursos técnicos, a Siemens está
passando para uma nova dimensão em proteção
contra incêndio para hotéis e shopping centers.
28
Pictures of the future – Primavera 2009
bombeiros e tomem medidas para garantir a
evacuação do prédio. Isso possibilita a utilização
do Sinteso até em grandes áreas, como aeroportos e shopping centers – por exemplo, o Westfield, de Londres, o maior shopping center da Europa, que é monitorado por um sistema Sinteso.
O projeto modular do Sinteso possibilita
que os centros de controle sejam continuamente atualizados com a mais recente tecnologia, incluindo uma combinação de sistemas de vídeo e detecção de incêndios – mas
até recentemente as funções de sistema de
vigilância por vídeo e detecção de incêndio
Mistura de nitrogênio e água. Os incêndios
são geralmente apagados por sistemas de sprinklers. A ideia é resfriar objetos inflamáveis e prevenir que o fogo se alastre rapidamente. “No
entanto, esta técnica não é adequada para instalações como arquivos, museus e bibliotecas devido aos estragos que a água pode causar, destruindo seus valiosos documentos, livros e pinturas”, destaca Thomas Mann, responsável pelo
Centro de Competência de Extintores na Siemens
BT em Zug.
Para este locais, um método alternativo é abafar o fogo enchendo a área afetada com um gás
não inflamável que retira o oxigênio da sala.
Quando o componente de oxigênio no ar cai
abaixo de um determinado nível, as chamas automaticamente se apagam. Vários sistemas de
extinção de incêndio baseados em gases naturais
funcionam dessa maneira.
A Siemens propôs uma solução que combina
gás e água e ao mesmo tempo mantém cada um
deles em um nível mínimo. E graças a seus componentes, o sistema respeita o meio ambiente e
é seguro para seres humanos. Conhecido como
sistema de extinção Sinorix H2O Gas, ele usa nitrogênio para abaixar as concentrações de oxigênio enquanto emite uma névoa que reduz a
temperatura ambiente e abaixa o ponto de luz
PoF SEGUNDA PARTE A.qxd:PoF 023-026.qxd
para os objetos no recinto.
Os dois agentes de extinção fluem através
da mesma rede de tubos e bicos, por meio da
qual o nitrogênio lança a água de uma forma
que assegura fluxo consistente e moderado. É
necessária somente uma pequena quantidade
de água para resfriar significativamente os dispositivos ou superfícies superaquecidos, oferecendo assim mais proteção além do efeito de
retardante de chama. Além disso, a névoa reduz o perigo de nova ignição.
Para ser alcançada a maior eficácia possível,
a mistura de nitrogênio e água precisa ser ali-
10/27/09
10:19 AM
Page 61
Curtas
Os usuários da Internet podem tomar algu-
PESSOAS:
mas medidas simples para tornar mais difícil a
Criptografia quântica:
vida dos contraventores online com a utiliza-
Robert Jonas, PSE
ção da criptografia. A Siemens e seus par-
[email protected]
ceiros recentemente demonstraram em um
Detecção de bactérias:
projeto da União Europeia que a criptografia
Laura Jackson, Setor de Healthcare
quântica inviolável já está pronta para ser
[email protected]
lançada no Mercado (Págs 20 a 26 ).
Gayle Wittenberg, SCR
[email protected]
No campo da tecnologia médica, a confia-
Detectores de fumaça:
bilidade e a disponibilidade são dois dos fa-
Markus Späni, Industry
tores mais importantes – por exemplo,
[email protected]
quando se trata de sistemas para identificar
Dr. Thomas Mann, Industry
rapidamente bactérias altamente resistentes.
[email protected]
Tais sistemas podem fornecer informações
Prof. Anton Zeilinger
importantes sobre a eficácia dos antibióticos
[email protected]
(Págs. 24 e 25).
A Siemens também se especializou em
soluções de segurança patrimonial que nada
Livros históricos permaneceram secos depois que o
tem a ver com a Internet. Os exemplos in-
Sinorix apagou um incêndio.
cluem detectores de fumaça que automatica-
nhada com precisão às propriedades específicas
e aos riscos de incêndio esperados na área em
questão. Para isso, a Siemens desenvolveu um
programa que calcula as dimensões necessárias
para os tubos e esguichos para áreas diversas
de aplicação, bem como as distâncias envolvidas e o tempo que levará para se espalhar pelas
áreas afetadas. Tanto o dispositivo de extinguir
quanto o programa de cálculo foram avaliados
pela Associação Alemã de Seguros de Imóveis
(VdS) como o único sistema combinado de
água e gás para apagar incêndios em recintos
internos. O Sinorix H2O Gas também foi premiado por sua inovação na Feira de Segurança de
2008, em Essen, na Alemanha.
Essas excelentes referências desempenharam um papel importante para convencer as autoridades de segurança da Real Biblioteca da
Dinamarca, em Copenhagen, a escolherem o
Sinorix para suas necessidades de proteção contra incêndios e a proteção de seus valiosos livros
e documentos. “Eles trouxeram alguns livros
históricos e valiosos com eles, demonstramos
como o procedimento Sinorix para apagar incêndios não faria nenhum dano permanente a
eles”, relata Mann. Na verdade, a umidade dos
livros foi tão insignificante que eles nem tiveram
de ser postos para secar.
Katrin Nikolaus
mesmo do inodoro e tóxico monóxido de car-
mente reconhecem alarmes falsos até
bono (Págs. 26 a 29).
Pictures of the future – Primavera 2009
29
PoF SEGUNDA PARTE A.qxd:PoF 023-026.qxd
10/27/09
10:20 AM
Page 62
Pictures of the Future | Crise econômica e oportunidades
Motores do crescimento de
À medida que os tempos ficam mais difíceis, cresce a tentação para cortar os custos e
relaxar as normas de combate ao aquecimento global. Porém, os investimentos em mais
sustentabilidade beneficiam não só a proteção ambiental como também a economia.
S
ão tempos difíceis para o clima. A crise
econômica domina a agenda política e interfere nas discussões dos gases de efeito estufa e eficiência energética. Na Alemanha, os
jornais trazem manchetes como “Proteção ambiental parada” e “Proteção ambiental em risco”.
Alguns políticos concordam nesse aspecto e defendem a suspensão de programas de proteção
climática já definidos, pelo menos até que a
economia se recupere.
A proteção ambiental é um luxo para tempos
melhores? “Não”, diz Ottmar Edenhofer, economista-chefe do Instituto Potsdam para Pesquisa
do Impacto Ambiental (PIK), em entrevista à
Pictures of the Future. “Qualquer um que a advogue desta forma não entende os fundamentos
de economia”, diz. A recessão global exige a intervenção governamental e isso pode ser direcionado em parte para a proteção climática.
30
Pictures of the future – Primavera 2009
“No curto prazo, os programas de proteção
climática estimulam a economia. No longo prazo, eles promovem a disseminação de novas tecnologias”, completa.
Esta visão é compartilhada por Nobuo Tanaka, que lidera a Agência Internacional de Energia
(IEA), em Paris. “Se os governos estão gastando
dinheiro em pacotes de estímulo à economia,
por que não promover as energias renováveis?”,
ele perguntou no Fórum Econômico Mundial,
em Davos, na Suíça. Segundo ele, tais investimentos dão apoio à economia no curto prazo e
são também sustentáveis.
No entanto, no momento, os preços em queda das matérias-primas e os direitos de emissão
estão reduzindo a pressão para descobrir alternativas sustentáveis para a oferta de energia. “Os
preços baixos incentivam o desperdício”, disse o
especialista em meio ambiente Ernst Ulrich von
Weizsäcker à Pictures of the Future. Ele acredita
que alguns países estão abordando o assunto
com menos senso de urgência. “No entanto, os
chineses estão atentos e tornaram a eficiência
energética um objetivo nacional”.
Nos EUA também o novo governo voltou a
dar atenção às questões ambientais. O presidente Barack Obama quer se tornar um líder
global na redução de gases de efeito estufa. Seu
plano “Nova Energia para a América” pretende
colocar um milhão de carros híbridos nas vias
dos EUA até 2015 e assegurar que o país obtenha um quarto de sua energia de fontes renováveis até 2025. Cerca de 10% do pacote de estímulo do governo dos EUA – em torno de
US$ 83 bilhões – serão investidos na expansão
e modernização da infraestrutura energética do
país. Além disso, um sistema nacional de troca
de emissões ajudará a cortar os gases de efeito
PoF SEGUNDA PARTE A.qxd:PoF 023-026.qxd
10/27/09
Investimentos em tecnologias limpas – da geração
e transmissão de energia eficiente e renovável a
10:20 AM
Page 63
| Entrevista
edifícios verdes e captura e sequestro de CO2 –
podem ajudar a superar a crise econômica.
Enfrentamos duas crises ao mesmo tempo: a econômica e a climática. É apenas
coincidência ou o senhor vê um paralelo?
Edenhofer: Definitivamente há um paralelo.
Ambas são crises de sustentabilidade e esta
pode ser formulada como um imperativo: aja
de tal maneira que você não destrua as fundações do seu próprio negócio.
amanhã
estufa em 80% até 2050.
Em termos de investimento privado, somente
nos primeiros três trimestres de 2008 as empresas de capital de investimento americanas investiram US$ 4,3 bilhões em empresas de tecnologia
limpa. E com investimentos nas áreas de energia
renovável e eficiência energética projetados para
alcançar US$150 bilhões nos próximos dez anos,
pelo menos cinco milhões de empregos deverão
ser criados nestas e em outras áreas.
Tudo isso faz muito sentido na economia
porque essas medidas reduzirão a dependência
de importação de energia e redução dos custos
associados em vários bilhões de dólares ao ano
– medidas que pagarão dividendos sempre
crescentes conforme a economia mundial
torne a crescer e os preços de petróleo recomecem a subir.
Christian Buck
As pessoas foram muito gananciosas?
Edenhofer: Talvez, mas o fator mais importante foi que o setor bancário mundial estava
regulado de maneira inadequada, assim não
havia como parar a ganância. A ênfase no valor
para o acionista tornou os investidores focados
nos resultados no curto prazo. Para os EUA,
Por que a proteção
climática não é opcional?
Professor Ottmar
Edenhofer, 47, é vicediretor e economista-chefe
do Instituto Potsdam para
Pesquisa do Impacto do
Clima e também professor
de Economia da Mudança
Climática na Universidade
Técnica de Berlim. Desde
setembro de 2008, tem
sido um dos presidentes
do Painel Intergovernamental sobre Mudança
Climática (IPCC). Nos
próximos sete anos,
liderará o Grupo de
Trabalho III do IPCC, que
trata das medidas para
frear as mudanças climáticas. Edenhofer está
especialmente interessado
na influência das mudanças tecnológicas sobre os
custos e estratégias de
proteção ao clima e nos
instrumentos políticos que
são utilizados para moldar
a proteção climática e a
política energética.
especialmente, houve ainda o problema de o
Federal Reserve Bank, por meio de sua política
de dinheiro barato, ter transferido a bolha do
pontocom para a do crédito hipotecário. Tudo
isso destruiu as fundações da economia. E, na
crise climática, estamos destruindo alicerces de
nossa existência.
A miopia humana é a fonte de ambas as
crises?
Edenhofer: Acho que seria mais correto
chamá-la de miopia institucional. O sistema
não permite horizontes de longo prazo – esse é
o ponto crucial. Cada gerente tem de satisfazer
as demandas do mercado de capitais e de seus
acionistas. A meu ver, é ingenuidade acreditar
que o problema possa ser curado apelando
apenas para o senso de ética das pessoas. Os
que elaboram políticas querem uma nova estrutura para o mercado financeiro global.
Quais regulamentos terão de ser estabelecidos para assegurar melhor tratamento
do clima?
Edenhofer: Precisamos de um limite máximo
para as emissões globais e de um sistema de
troca com dois pré-requisitos básicos. Primeiro,
um acordo entre as nações em relação ao corte
das emissões dos gases de efeito estufa para
50% dos níveis de 1990 até 2050. Assim, há
uma probabilidade de 80% de que o aquecimento global seja limitado a 2ºC. A negociação
das emissões limita o CO2 onde a prevenção é
mais eficaz em termos de custo. Em segundo
lugar, também necessitamos de um conceito
sobre o que é justo. Temos de distribuir direitos
Pictures of the future – Primavera 2009
31
PoF SEGUNDA PARTE A.qxd:PoF 023-026.qxd
10/27/09
10:20 AM
Page 64
Pictures of the Future | Crise econômica e oportunidades
de emissão entre os países de maneira igualitária. Uma proposta justa foi feita nesse sentido. Até 2050, os direitos deveriam ser redistribuídos de tal maneira que todas as pessoas
da Terra tivessem os mesmos direitos de emissão – por exemplo, duas toneladas por pessoa
ao ano.
Os países em desenvolvimento vão aceitar isso? Até agora, a poluição tem sido
causada principalmente pelos países
ricos – 19 toneladas por pessoa ao ano
nos EUA e oito, na União Europeia. A
China já está na faixa de duas ou três
toneladas e a Índia chegou a 1,5 tonelada por pessoa.
Edenhofer: Continuará existindo bastante
conflito e desacordo sobre a alocação, porque
os países em desenvolvimento também
querem levar em conta as emissões históricas.
O que é mais importante, no entanto, é que
concordamos que temos somente uma quantidade limitada de capacidade na atmosfera
para mais CO2 e ele tem de ser alocado de
maneira razoavelmente justa. Depois disso,
temos de atingir uma economia global livre
de carbono. Se desenvolvermos as inovações
necessárias para que isso aconteça, também
podemos resolver o conflito da alocação de
forma muito mais fácil.
Isto significa que temos de começar a
viver mais modestamente?
Edenhofer: Somente se o crescimento econômico não puder ser separado das emissões.
Para a separação ocorrer, no entanto, os mecanismos de preço terão de estabelecer os incentivos certos – e para isso foi criado o comércio
de emissões.
Nenhuma moderação nova, em outras
palavras?
Edenhofer: Ninguém deverá ser proibido de
exercer mais moderação. Mas acho que a
economia global tem como continuar a crescer
a uma taxa de 2% a 3% ao ano, pois não há
motivo para as economias serem dependentes
do aumento de energia para crescerem. Nos
últimos 150 anos, a produtividade no trabalho
subiu mais rápido do que a energética. Agora,
temos de reverter esse relacionamento.
Que tipo de progresso tecnológico necessitamos para conseguir uma economia
livre de CO2?
Edenhofer: Mais eficiência energética, captura
e armazenamento de CO2, promoção de energias renováveis, expansão moderada da energia nuclear e o desenvolvimento de usinas
nucleares mais avançadas.
32
Pictures of the future – Primavera 2009
pectivas são boas. Isso poderia ser um sinal
para a Índia, a China e outros. Temos de envolver as grandes economias emergentes
porque elas têm como limitar as emissões de
CO2 de maneira muito mais eficaz em termos
de custo/benefício do que o Ocidente, onde a
maioria das termelétricas já atingiu um alto
padrão de eficiência.
A usina de Yuhuan na China atingiu
eficiência recorde usando turbinas Siemens.
O senhor acha que podemos nos livrar da
crise econômica com investimentos na
proteção climática?
Edenhofer: Podemos, sim. O importante é
como impulsionamos a economia com investimentos que também fazem sentido no longo
prazo. É por isso que precisamos de um sistema
de comércio de emissões que envie sinal claro
de preço para o CO2 – um sinal para todos os setores que produzem gases de efeito estufa; não
só o setor de eletricidade e as indústrias que
fazem uso intensivo da energia, mas, acima de
tudo, prédios e veículos. Há muitas opções aqui
que não custam nada e de fato geram receita
mediante a economia de energia.
O comércio das emissões está funcionando nas áreas em que foi estabelecido?
Edenhofer: Não estamos em má forma nesse
sentido. As emissões com certeza cairão no setor energético. Mas há um problema de sustentabilidade aqui também. Os investidores
precisam de um sinal de que as emissões têm
de continuar a cair após 2020. A meu ver,
esta é a responsabilidade da conferência de
Copenhagen em dezembro de 2009.
A discussão da proteção climática envolve
conceitos similares àqueles do setor financeiro, como certificados por exemplo.
Esses sistemas são similares na estrutura?
Edenhofer: Sim. A certa altura, também precisaremos de um banco central para a proteção
climática. Essa instituição regulará o mercado
dos certificados de CO2 e evitará bolhas especulativas, similar ao que o banco central faz no
setor financeiro. Em termos de comércio de
emissões globais, os EUA e a Europa poderão
assumir a liderança na criação de um mercado
de carbono transatlântico do tipo proposto pela
União Europeia em janeiro de 2009. As pers-
Como as nações do BRIC poderão ser persuadidas a tomar parte nisso? No final das
contas, elas ainda têm muito a atingir
economicamente.
Edenhofer: China e Índia estão bem conscientes que no futuro elas serão não só a maior
fonte de emissões, mas também as que mais
sofrerão com as mudanças climáticas. Muitas
de suas maiores cidades estão localizadas na
costa, onde a subida dos níveis do mar poderia
ser muito perigosa. Além disso, esses países necessitam de novas tecnologias para fazer frente
à sua grande dependência do carvão. Em relação a isso, estamos diretamente no meio do
renascimento global do carvão. À luz disso, deverá ser possível montar um bom pacote – com
termelétricas que capturam CO2, que é então
armazenado, por exemplo.
Como membro do IPCC, o senhor tem experiência de primeira mão com as políticas
globais de proteção ao clima. É realista
pensar que a comunidade das nações
concordará com um plano eficaz?
Edenhofer: Não podemos nos dar ao luxo de
uma catástrofe. Se se tornar possível ver e sentir a mudança climática, será muito tarde. Nos
próximos dez anos, temos de chegar a um
acordo que envolva pelo menos os seis países
que produzem a maior quantidade de emissões
de gases de efeito estufa. Talvez, as chances de
desenvolver uma resposta sensata não sejam
muito grandes. Quando, porém, somos confrontados com desafios históricos, devemos
nos perguntar não sobre as probabilidades,
mas sobre as necessidades.
Resumindo, a proteção climática não é
algo opcional...
Edenhofer: Exatamente. Seria como dizer que
queremos uma economia de mercado, mas os
preços não podem expressar a escassez das
mercadorias somente quando é conveniente.
Foi este tipo de pensamento que levou ao colapso a economia soviética, onde sempre havia
um motivo para continuar com os subsídios.
Devido à distorção dos preços no longo prazo,
o sistema estava fadado a ruir. A capacidade de
nossa atmosfera de armazenar CO2 também é
uma mercadoria limitada. A proteção ambiental, portanto, não é opcional.
Entrevista a Christian Buck
PoF SEGUNDA PARTE A.qxd:PoF 023-026.qxd
10/27/09
10:20 AM
Page 65
| Entrevista
A Siemens acredita que investir na proteção climática é promover o crescimento.
Outros discordam. Isso é algo a que só
teremos acesso quando a economia
estiver forte?
Weizsäcker: Esta é a impressão que alguns estão passando. Esse pensamento tem suas raízes
no regulamento sobre emissão de poluentes, no
qual somente os países ricos podem se dar ao
luxo da proteção ambiental. Mas, no caso da
proteção climática, os problemas são causados
em sua maioria pelos ricos. Eles consomem mais
energia, comem mais carne e voam mais. A crise
econômica oferece uma grande oportunidade
para reverter esse curso e, ao mesmo tempo,
criar empregos.
mais eficiente em termos de energia com medidas simples, mas enquanto a energia for barata,
isso não acontecerá. Poderemos tornar a energia
mais cara em pequenos passos por meio dos impostos e certificados de emissão, em paralelo
com o aumento da eficiência energética. Isso é
justo em termos sociais e faz a eficiência ser mais
lucrativa. Os investidores poderão fazer planos de
longo prazo. Os hábitos mudarão e possivelmente até nosso relacionamento com o automóvel. Poderá haver mais compartilhamento
de carros em vez de proprietários, por exemplo.
Os preços das matérias-primas estão caindo devido à crise. Isso poderá fazer com
que países como a China se tornem menos
Por que maior eficiência levará
a uma civilização mais avançada?
O professor Ernst Ulrich
von Weizsäcker, 69, é
físico e biólogo. Ele foi
professor de universidades
alemãs, diretor do Centro
para Ciências e Tecnologia
da ONU, em Nova York,
presidente do Instituto do
Clima, Meio Ambiente e
Energia de Wuppertal e
membro do Budestag da
Alemanha para o SPD.
Mais recentemente, o
professor von Weizsäcker
foi diretor da Escola de
Ciências Ambientais e
Administração Donal Bren
da Universidade da
Califórnia, em Santa
Bárbara. Ele é considerado
uma liderança do
desenvolvimento
sustentável.
O senhor espera que os EUA assumam um
papel de liderança na proteção climática?
Weizsäcker: Os EUA estão mais receptivos à proteção climática do que comumente se pensa. Alguns estados estão envolvidos há anos e muitas
empresas estão bem mais à frente que os políticos. O governo federal está seguindo o mesmo
caminho. O plano de salvação de Obama para a
indústria automobilística enfatizou muito o meio
ambiente. Um grande passo na direção certa.
Por que a Europa tem uma vantagem aqui?
Weizsäcker: Na Europa, as pessoas obtêm um
bom padrão de vida por meio da proteção ambiental e da eficiência energética. É aí que reside o
futuro, no meu ponto de vista; isso está se tornando o ritmo do progresso tecnológico. Energia
e água são escassas. Temos de aprender a usar
ambas de maneira muito mais eficiente. Especialmente, o usuário final. Então, tudo bem se a
energia e a água se tornarem mais caras. O
Japão mostrou como fazer isso nos anos 1980,
quando a eletricidade e a gasolina eram muito
caras. Depois de seus programas de modernização, o país estava duas vezes mais eficiente que
a Austrália ou os EUA na ocasião da Conferência
de Kyoto, em 1997, apresentando duas vezes
mais prosperidade por quilowatt/hora.
A maior eficiência energética é a chave
para combater a mudança climática?
Weizsäcker: Sim. Atualmente, podemos obter
dez vezes mais luz de um quilowatt/hora do que
alguns anos atrás. Os edifícios são mantidos
aquecidos com um décimo da energia utilizada
antes. A Alemanha tem como se tornar cada vez
preocupados com a eficiência energética?
Weizsäcker: Sim, preços baixos estimulam o
desperdício, novamente. Mas os chineses estão
em alerta e tornaram a eficiência energética um
objetivo nacional em seu 11º Plano Quinquenal.
Como o senhor classifica os programas de
estímulo econômico em relação à proteção
ambiental?
Weizsäcker: Os governos alemão e norte-americano agiram de maneira bastante sensata. O
foco inicial era salvar as instituições de crédito.
Ao mesmo tempo, Obama passou a empurrar a
indústria automobilística para ser mais eficiente,
e ele quer gastar bilhões em energias renováveis. As considerações ambientais podem ajudar
a superar a desorientação da economia.
O senhor está otimista com relação ao
futuro?
Weizsäcker: Sim, desde que os países-chave,
como EUA e China, adotem o caminho do
respeito ao clima. Acredito que estamos numa
nova onda de Kondratiev de longo prazo – com
uma mudança de paradigma para a eficiência
energética e inovações e investimentos associados. Nossos carros, casas e aparelhos domésticos
desperdiçam e estão desatualizados. A sociedade do futuro será mais eficiente e mais elegante
que a de hoje, as pessoas usarão computadores
que não desperdiçam energia e são tão eficientes quanto o cérebro humano, o que não levará
a uma queda na qualidade de vida. Pelo contrário, eu nos vejo entrando em uma nova época
de civilização avançada.
Entrevista a Christian Buck
Pictures of the future – Primavera 2009
33
Port TERCEIRA PARTE A.qxd:PoF 023-026.qxd
10/27/09
10:23 AM
Page 80
Inovações para novos mercados | Tendências
Na Índia, a Osram, subsidiária da Siemens, e o Instituto
de Energia e Recursos fornecem lâmpadas movidas à
bateria por custo inferior às de querosene. As lâmpadas
são recarregadas em postos de energia solar.
Explorando novas fontes de esperança
A Siemens está testando novas tecnologias que ajudarão as economias em desenvolvimento e os cidadãos mais pobres a melhorarem sua situação para um futuro mais produtivo. Exemplos prontos para serem utilizados incluem geradores que transformam
as cascas do coco em eletricidade, estações de tratamento de esgotos com energia
própria, que converterão os efluentes em água potável, e uma visão do amanhã que
transformará produtos confiáveis e acessíveis em alavancas para uma vida melhor.
D
ezenas de soluções que se enquadram na
definição de SMART – simples, de fácil
manutenção, confiável, chegando ao mercado
na hora certa – estão atualmente no “forno” de
inovações da Siemens. Vão desde o módulo de
processamento de imagens para um sistema de
raios-X que será 75% mais barato que seu antecessor, até “centrais de energia” movidas a energia solar para carregar lanternas e telefones
celulares no Quênia (pág. 40); de software desenvolvido na China para analisar a situação do
trânsito de uma cidade até turbinas projetadas
especialmente para combustão de gás, produzido a partir da biomassa de cana-de-açúcar
no Brasil (pág. 37).
Proporcionando tecnologias que ajudam as
economias em desenvolvimento e as pessoas de
baixa renda ao redor do mundo a avançarem
para um futuro mais produtivo, a Siemens está
explorando o que o autor pioneiro C. K. Prahalad
chamou de “A fortuna no fundo da pirâmide”.
34
Pictures of the future – Primavera 2009
“Todas as empresas de grande porte estão desenvolvendo estratégias para satisfazer as necessidades dos que estão na parte inferior da
pirâmide”, diz Bowonder, reitor do Centro de
Treinamento em Administração da Tata, em
Pune, na Índia, e especialista de renome mundial
em gestão de tecnologia e inovação. “Essas pessoas não devem ser descartadas porque são pobres. Pelo contrário, nossa pesquisa demonstrou
que, até 2025, o poder anual de compra das 650
milhões de pessoas mais pobres da Índia triplicará para mais de um trilhão de dólares”.
Lanternas que mudam vidas. “É uma situação trágica que, ainda hoje, existam pessoas
vivendo literalmente no escuro”, comenta
Rajendra Pachauri, presidente do Painel Intergovernnamental sobre Mudança Climática e diretor-geral do Instituto de Energia e Recursos de
Nova Deli. “Em vista disso, lançamos um programa chamado “Iluminando um Bilhão de
Vidas”, no qual a Siemens está envolvida por
meio da Osram.
“Aqui, estamos tratando do problema de 1,6
bilhão de pessoas ao redor do mundo que não
têm acesso à eletricidade da rede”. O programa,
segundo explica, desenvolveu uma lanterna solar
e um posto para carregar no vilarejo, movido a
energia solar, onde as pessoas podem levar suas
lâmpadas para serem carregadas durante o dia e
alugá-las por alguns centavos à noite. “As lanternas oferecem enormes benefícios porque permitem que mais pessoas trabalhem ou estudem
depois que escurece e contribui para o bem-estar
econômico de seus vilarejos”, diz Pachauri.
Não só a luz está chegando para muitos vilarejos sem rede elétrica. A energia está a caminho também. Os engenheiros do Centro de
Inovação em Energia Renovável da Corporate
Technology (CT) da Siemens, em Bangalore, na
Índia, estão desenvolvendo o que será uma termelétrica portátil. Já operando de forma muito
Port TERCEIRA PARTE A.qxd:PoF 023-026.qxd
10/27/09
10:23 AM
Page 81
Pesquisadores da Siemens em Bangalore desenvolveram um sistema de tratamento de esgotos
que remove até 99% dos poluentes dos efluentes
sem usar fonte de energia externa.
eficiente que atende até as exigências de emissão dos EUA, a usina necessita de cerca de 35
kg de cabaças de coco por hora para gerar eletricidade suficiente para um vilarejo indiano
típico com 50 a 100 famílias. “Nosso processo
de combustão por oxidação parcial produz um
gás de monóxido de hidrogênio e carbono alimentado no motor de combustão interno de
reciprocidade que gera de 25 a 300 kW de eletricidade”, explica Peeush Kumar, responsável
pelo desenvolvimento de sistemas de energia
na CT Índia.
“O que é sem similar em nossa solução é que,
graças à nova tecnologia de precipitador eletrostático, em desenvolvimento em Munique,
basta um pouco de água para a refrigeração. E,
além disso, ela produz cinza de carbono que
pode ser convertida em carvão ativado para purificação local da água e tem até como se tornar
uma fonte significativa de receita, se vendida
externamente”.
bem como um sistema de filtração que o captura”, diz Richard Woodling, encarregado do desenvolvimento de tecnologia no centro de P&D
global da WT, em Cingapura. “O sistema pode ter
seu tamanho reduzido às necessidades de um
fazendeiro e tem como processar 1.000 litros
por menos de um centavo”, diz ele. Uma vez
capturado, o arsênico é precipitado do filtro e
unido ao cimento, podendo assim ser retirado
de maneira permanente do meio ambiente.
Enquanto isso, em Bangalore, os pesquisadores da CT desenvolvem um sistema de
tratamento de esgotos que já é capaz de separar 95% das substâncias orgânicas e até 99% de
poluentes, como nitrogênio e fosfatos, dos efluentes sem nenhuma fonte de energia externa.
“A maioria das instalações para tratamento de
esgotos apresenta necessidades muito elevadas de energia porque conta com aeradores
poderosos para suportar as bactérias que metabolizam a matéria orgânica”, explica o enge-
Um saca-rolhas que purifica a água. Se há
algo ainda mais essencial do que eletricidade e
energia é a água limpa e segura. Em Cingapura,
a Siemens estabeleceu sua sede mundial para
Pesquisa & Desenvolvimento de tecnologias da
água, em 2007. A empresa também é uma das
principais fornecedoras na “Central de Água” da
cidade-estado, tendo um centro dedicado ao desenvolvimento de soluções acessíveis para tratamento de água da unidade Water Technologies
(WT). Ali, a Siemens trabalha para desenvolver
novos materiais que isolam contaminantes
perigosos, como o arsênico, que aparece naturalmente em concentrações tóxicas em grandes
áreas do norte da Índia, leste de Bangladesh e
sudoeste dos Estados Unidos. “Tendo em vista o
perigo do envenenamento por arsênico em
muitas partes do mundo, desenvolvemos e testamos uma partícula que absorve o arsênico
nheiro sênior de Pesquisas, Anal Chavan. “Mas
com nosso sistema sem similar, os microorganismos especialmente adaptados produzem
eles próprios o oxigênio.”
Com formato similar a um saca-rolha, o sistema de tratamento é energizado pela força do
mas com organismos diferentes – tem como ser
adaptada para tratar água contaminada com
resíduos de produtos químicos ou de petróleo”.
A CT da Índia atualmente trabalha com a
Siemens Water Technologies para identificar um
vilarejo para uma instalação-piloto. “Trata-se de
Um novo sistema de filtração purifica até 1.000 litros
de água por menos de meio centavo.
efluente à medida que cai em cascata para
baixo. Dessa forma, vira-se o “saca-rolha”, expondo a água à sua área de superfície, a qual
está colonizada com bactérias.
“E mais”, acrescenta Zubin Varghese, responsável pelo departamento de inovações inteligentes da CT da Índia, “a mesma tecnologia –
um exemplo perfeito de tecnologia SMART”, diz
Varghese. “Pode ser expandida para qualquer
tamanho desejado, levada por caminhão até o
vilarejo e com tratamento mínimo adicional –
possivelmente baseado no carvão ativado de
nosso sistema de gasificação de coco – transformando água utilizada em água potável.”
Pictures of the future – Primavera 2009
35
Port TERCEIRA PARTE A.qxd:PoF 023-026.qxd
10/27/09
10:23 AM
Page 82
Inovações para novos mercados | Tendências
Uma termelétrica que cabe na carroceria de um
caminhão produz energia suficiente, a partir de
cascas de coco, para um vilarejo inteiro. As cinzas resultantes são usadas para purificar a água.
Estetoscópio que reconhece corações. Iluminação, energia, águas límpidas – os componentes tecnológicos para oferecer de maneira
acessível esses itens indispensáveis a centenas de
milhões dos mais desvalidos do planeta estão
tomando forma.
Mas há mais. Na Índia, onde quase 85% da
população não tem acesso à assistência médica,
o governo está aumentando seu orçamento para
a saúde para quase 2% do PIB (US$ 20 bilhões). E
há também tecnologias em andamento projetadas para melhorar os serviços básicos de
saúde. Por exemplo, a fim de assegurar que 30
milhões de bebês venham ao mundo com segurança todos os anos na Índia, dos quais 30% –
cerca de 27.000 por dia – estão em risco, a
Siemens está desenvolvendo o Monitor de Batimentos Cardíacos Fetais (FHRM) que simplifica
de maneira ampla o diagnóstico – e acelera potencialmente o tratamento da gravidez de risco.
“Isto será um produto fantástico porque não há
saúde rural na Índia. “Se não o fizer, é sinal de
problema”. E, em casos como esses, o aparelho
disparará um alarme para chamar o médico
para a cabeceira da mãe. ”
nada como ele no mercado”, comenta Ragavan,
responsável pelo Setor de Healthcare na Índia,
que cresceu 25% em 2008.
Algo como um estetoscópio digital, o monitor – atualmente um protótipo funcional –
está equipado com eletrônica e algoritmos
sofisticados, desenvolvidos pela CT da Índia,
que resultam em um aparelho barato capaz de
distinguir o som do coração do feto do som do
coração da mãe.
Combinado com uma cinta, um módulo sem
fio, um sensor acústico e um sensor de contração de músculo baseado em acelerômetro, o
aparelho oferecerá o potencial de monitoramento contínuo nas alas das maternidades.
“Conforme a contração chega ao fim, o batimento cardíaco do feto precisa voltar ao normal”, explica o engenheiro de Pesquisa Archana
Kalyansundar, responsável pelas tecnologias de
mínimo possível de energia, mas têm como
funcionar mais próximos uns dos outros,
maximizando a capacidade de transportar
passageiros”, diz ele.
De maneira semelhante, no setor de distribuição elétrica a tecnologia da Siemens tornou
possível aumentar a capacidade de transmissão
das linhas de força existentes em até 25%, reduzindo as perdas com transmissão e as emissões associadas de CO2. “Graças a Pesquisa &
Desenvolvimento nos sistemas de controle e aos
aparelhos inteligentes que monitoram continuamente as linhas de força, agora detemos uma
participação de 100% do mercado da Índia para
os chamados sistemas de transmissão flexíveis
em corrente alternada”, diz Ajay Kumar Dixit,
vice-presidente do Setor Energy da Siemens para
o Sul da Ásia e responsável por inovação de produto na Índia.
36
Pictures of the future – Primavera 2009
Linhas de força para cortar as emissões de
carbono. A demanda por soluções robustas e
que proporcionam economias operacionais de
longo prazo está crescendo no mundo em desenvolvimento. A Siemens está apresentando
soluções que atendem essas necessidades. “Há
uma enorme demanda por sistemas que podem
melhorar a eficiência energética”, diz Paranjape,
responsável pelo Setor Industry na Índia. Ele
salienta, por exemplo, que sua organização –
que emprega cerca de 3.500 pessoas – está
fornecendo sistemas elétricos completos para os
novos trens pedidos pela rede de transporte
público de Mumbai. “Graças à nossa tecnologia
de freios regeneradores e à eficiência de nossos
motores e sistema de controle, os trens usam o
De serviços básicos até infraestruturas de
grande porte, a demanda por melhor qualidade e
preços menores continuará crescendo. Mas,
como poderemos chegar a mais eficiência? Uma
possibilidade é a chamada “Cidade do Futuro”,
um gerador de cenários desenvolvido pela
Siemens e pela Universidade de Cingapura. “Esta
é a primeira solução na qual a Siemens está mostrando de maneira interativa suas respostas para
as cidades”, diz Klaus Heidinger, vice-presidente
sênior de Administração de Cidades na IT Solutions and Services da Siemens, em Cingapura. “O
sistema deixa que os usuários vejam de que
maneira serviços como transporte e geração de
energia são conectados. É uma excelente forma
de entender a complexidade – e eventualmente
o próximo passo na descoberta de sinergias que
melhoram ainda mais os serviços e ao mesmo
tempo diminuem os custos”.
Arthur F. Pease
Port TERCEIRA PARTE A.qxd:PoF 023-026.qxd
10/27/09
10:23 AM
Page 83
| Biomassa no Brasil
Doce Economia
Cerca de 40% dos veículos
automotores no Brasil são
movidos a etanol. Este
número deve subir para 60%
nos próximos cinco anos, o
que reduziria a dependência
do petróleo e o peso sobre o
meio ambiente. A Siemens
está fazendo a sua parte,
fornecendo tecnologia que
economiza energia na
conversão do açúcar em
combustível.
A
poluição do ar é algo tão corriqueiro
em São Paulo que parece incorporada
à cidade. Mas Paulo Costa, que trabalha
em Jundiaí, cerca de 60 km ao norte de
São Paulo, como gerente de Vendas e
Marketing para Turbinas Industriais a Vapor
da Siemens, não quer se acostumar à
poluição. Quando viaja para a cidade, ele
ajuda a assegurar que ela não aumente –
dirigindo um veículo de combustível flex
que ele passou a usar há alguns anos.
Vários estudos sugerem que esses carros
emitem menos poluentes do que os veículos movidos a gasolina convencional.
“Se os milhões de carros que transitam nas
vias da cidade todos os dias queimassem
gasolina, a qualidade do ar em São Paulo
provavelmente seria muito pior”, diz Costa.
Cada vez mais brasileiros estão passando para
os veículos de combustível flex altamente eficientes, movidos por álcool, gasolina ou uma
mistura de ambos. O saldo do CO2 dos motores flexíveis é especialmente favorável ao
Brasil, onde o biocombustível de etanol é feito
da cana-de-açúcar – e a quantidade de CO2 li-
berada é equivalente à quantidade absorvida
por meio da fotossíntese antes da colheita.
“O etanol já responde por 50% do combustível queimado pelos veículos a motor no
Brasil e essa proporção deverá aumentar”, diz
Costa. Um dos fatores que torna o combustível
atraente é o fato de a energia armazenada
como etanol vir, em última análise, do Sol.
Ainda assim, às vezes as pessoas esquecem
que a produção do etanol também precisa de
energia, embora uma grande parte seja obtida
da própria cana. O uso de processos mais
eficientes reduz a quantidade de energia
necessária e a tecnologia da Siemens ajuda
exatamente nisso.
“Quando o Brasil lançou seu programa de
etanol, em 1975, as usinas de açúcar que produziam álcool apenas queimavam os resíduos fibrosos do bagaço da cana atrás de suas fábricas”,
recorda Costa. “Mas o bagaço também contém
muita energia”. É por isso que as termelétricas
movidas a biomassa, com produção entre 25 e
70 MW, agora usam o bagaço para gerar eletricidade e vapor para outros processos industriais.
Consequentemente, a energia absoluta pro-
Pictures of the future – Primavera 2009
37
Port TERCEIRA PARTE A.qxd:PoF 023-026.qxd
10/27/09
10:23 AM
Page 84
Inovações para novos mercados | Biomassa no Brasil
A cana é convertida em etanol nas destilarias
brasileiras. Para aumentar a eficiência energética do
processo, os resíduos do bagaço são usados para
gerar energia com as turbinas da Siemens (abaixo).
duzida pela usina de açúcar aumentou dez vezes
nos últimos dez anos.
As empresas brasileiras são muito específicas
sobre o que querem das turbinas utilizadas em
suas termelétricas movidas a biomassa. “Em
geral, nossos clientes são sensíveis a preços”, comenta Costa. “Isso significa que o equilíbrio entre
o custo do investimento inicial e os ganhos de eficiência durante a vida do equipamento é ligeiramente diferente nesse mercado específico.”
Em resposta, a Siemens adaptou um de seus
modelos europeus bem-sucedidos de turbina às
exigências do mercado brasileiro, criando uma
nova versão da turbina a vapor SST300. “Uma
equipe de engenheiros da Siemens trabalhando
na Alemanha e no Brasil passou meses alterando
o modelo para garantir que as demandas específicas dos clientes brasileiros seriam atendidas de
maneira mais eficaz e que a unidade pudesse ser
fabricada usando os materiais e as instalações
disponíveis no Brasil”, acrescenta Costa. O preço
da turbina modificada é cerca de 30% menor do
que o do modelo original, tornando-a mais
acessível para as usinas de açúcar em todo o
Brasil. Por exemplo, o projeto da válvula de ex-
38
Pictures of the future – Primavera 2009
tração foi modificado para alcançar pressões
mais elevadas de até 32 bar. E o tamanho compacto da unidade reduz os custos de maneira
substancial.
Esses benefícios atraíram Marcos Mônaco, diretor industrial da Usina Santa Cruz.
porque a concorrência no setor se tornou
muito mais intensa nos últimos anos.
E ainda, a grande queda nos preços do
petróleo cru nos últimos meses tornou
mais difícil a produção do etanol da cana
a preços competitivos. “Mas, ao melhorar
Eletricidade e vapor para processos de refino são fornecidos
por termelétricas movidas à biomassa de cana-de-açúcar.
“Nossa decisão de comprar as turbinas da
Siemens se deve à performance e disponibilidade do equipamento, que atendia nossas
especificações e condições de projeto.
Acabamos encomendando três unidades”, diz
ele. A Usina Santa Cruz é uma das 25 maiores
usinas de cana-de-açúcar em funcionamento
no Brasil. Sua produção de aproximadamente
quatro milhões de toneladas de cana é processada após cada colheita e assegura considerável vantagem competitiva em termos de
eficiência – uma importante consideração
nossa eficiência, as turbinas da Siemens estão nos ajudando a sobreviver nesse ambiente desafiador”, diz Mônaco.
As vantagens oferecidas pelas turbinas já
se espalharam, motivo pelo qual atualmente
elas estão sendo instaladas em outros países
latinoamericanos, inclusive no Peru, na Argentina, na Colômbia e no México. Esse fato
novo garante que ainda mais energia do Sol
encontrará seu caminho para os tanques de
combustível dos automóveis.
Andreas Kleinschmidt
Port TERCEIRA PARTE A.qxd:PoF 023-026.qxd
10/27/09
10:23 AM
Page 85
| Entrevista
Como o Sr. chegou à ideia de estudar o combustível etanol na década de 1970, quando
ainda era um tópico obscuro?
Goldemberg: Eu trabalhava como professor no
Instituto de Física da Universidade de São Paulo
na época e um colega do departamento de
economia agrícola, que estava estudando os combustíveis do álcool, me pediu para ajudá-lo. Todos
sabiam que a substituição da gasolina pelo etanol
era tecnicamente viável, o problema era que até
aquela altura ninguém tinha calculado o equilíbrio energético exato. O fato é que precisamos
de energia para produzir etanol, porque você precisa de energia para as sementes, fertilizantes,
colheita, transporte e destilação. A perguntachave, portanto, era se faria sentido produzir
de um clima com suficiente precipitação pluviométrica e muito Sol.
Qual é o tamanho do mercado do combustível etanol brasileiro atualmente?
Goldemberg: Produzimos cerca de 22 bilhões
de litros de etanol ao ano em uma área total de
aproximadamente 9,9 milhões de acres. Cerca
de um quarto de todos os carros no Brasil, inclusive todos os novos, têm como funcionar com
etanol. O mercado brasileiro para o etanol pode
triplicar em volume até 2020. Outros países,
como Índia, África do Sul, Colômbia e muitas
nações do Caribe, também têm as condições
necessárias para chegar a bons resultados
semelhantes.
enormen Investitionen baut Chongqing
Etanol brasileiro –Mit
energia
solar líquida
eine konkurrenzfähige Industrie auf.
O Brasil lançou seu programa de etanol em 1975.
Desde então, o álcool tem
servido cada vez mais para
substituir o dispendioso
petróleo importado. Três
anos após o lançamento
do programa do etanol
brasileiro, o físico José
Goldemberg, 80, começou
a calcular seu valor adicional econômico e ecológico.
Suas descobertas atraíram
grande interesse mundial e
ajudaram a atingir um
avanço para o combustível
no Brasil e em outros países.
Goldemberg, que também
trabalhou com o Ministro da
Energia dos EUA, Steven
Chu, foi nomeado pela revista Time como um dos
“Heróis do Meio Ambiente”.
Em 2008, recebeu o Prêmio
Planeta Azul da Fundação
Vidros Asahi, do Japão.
etanol ou não. Meus estudos mostravam claramente que cada unidade da energia combustível
fóssil utilizada para produzir etanol da cana-deaçúcar produziria dez vezes mais energia originalmente despendida. A razão para isso é simples: a
cana captura e armazena energia solar e a converte em açúcar, de onde o etanol é obtido. Portanto, de certa maneira, o combustível brasileiro
feito do álcool é um tipo de energia solar.
Assim, as pessoas que enchem o tanque com
etanol em vez de gasolina não estão produzindo mais emissões de CO2?
Goldemberg: Sim, é quase isso. A produção do
etanol de cana necessita de uma determinada
quantidade de energia, que por sua vez leva a
emissões extras de CO2. No entanto, o uso do
etanol em vez dos combustíveis fósseis pode resultar em uma redução de emissões como um
todo de até 90% por unidade de energia.
Isto também se aplica ao etanol produzido
em outros lugares, ou de plantas diferentes?
Goldemberg: Infelizmente, isto só se aplica até
um determinado ponto. A maior parte do etanol
produzido nos EUA, por exemplo, vem do milho.
O equilíbrio energético como um todo, neste
caso, é muito menos positivo. Isso porque as
plantas, em si, contêm menos energia do que a
cana-de-açúcar – e também porque são utilizadas
mais máquinas nos EUA para o plantio e a colheita e você precisa de energia de combustíveis
fósseis para fazer funcionar todos esses equipamentos. É claro que isso afeta o equilíbrio do CO2.
Também custa o dobro para produzir etanol nos
EUA em comparação com o Brasil e os custos de
produção na Europa são de fato quatro vezes
mais elevados. Aqui no Brasil, temos o benefício
O etanol chegará algum dia a substituir a
gasolina?
Goldemberg: O etanol nos ajuda a fazer com
que nossas reservas de petróleo durem mais e
também desacelerar as mudanças climáticas. De
acordo com meus cálculos, o etanol substituirá
10% do consumo global de gasolina até 2020.
A produção do etanol a partir da cana não
leva à monocultura e ao desmatamento?
Goldemberg: A cana-de-açúcar no Brasil é cultivada longe da floresta tropical amazônica, portanto a ideia de que seu cultivo destrói um
grande número de árvores é um mito. O aspecto
da monocultura acarreta algumas preocupações,
no entanto. Como ocupei o cargo de ministro do
Meio Ambiente, estou ciente desses problemas.
Não obstante, nossa política ativa de proteção
ambiental está produzindo resultados muito
bons atualmente. A monocultura foi banida
em determinados corredores, o que levou a
um aumento da biodiversidade – e não apenas
localmente.
A cana-de-açúcar também produz a
cachaça, usada para fazer caipirinhas. Não
parece um enorme desperdício queimar
etanol de cana em automóveis?
Goldemberg: Um décimo de um litro de
cachaça por dia é mais do que suficiente para a
maioria das pessoas. Os carros, por sua vez, são
“grandes bebedores”, consumindo em média dez
litros de álcool por dia. Ainda assim, a demanda
por combustível não levou as destilarias de
cachaça à falência. Isso não vai acontecer porque
nós, brasileiros, gostamos muito da nossa bebida nacional.
Entrevista a Andreas Kleinschmidt
Pictures of the future – Primavera 2009
39
Port TERCEIRA PARTE A.qxd:PoF 023-026.qxd
10/27/09
10:23 AM
Page 86
Inovações para novos mercados | Postos de energia na África
Iluminação inesgotável
para o Lago Vitória
Às margens do Lago Vitória, no Quênia, muitas pessoas pescam e iluminam suas casas com lâmpadas de
querosene há várias gerações. Esse combustível,
porém, é uma séria ameaça à saúde e ao meio
ambiente. Foi por isso que a subsidiária Osram, da
Siemens, implementou um projeto piloto que oferece
lâmpadas que economizam energia e proporcionam
iluminação segura, mesmo longe da rede de energia.
40
Pictures of the Future | Primavera 2009
C
ai a noite no Lago Vitória e a água fica escura. É aí que começa o dia de trabalho
de Pottas Aboy e seus três colegas. Os quatro
pescadores quenianos remam seu barco para
dentro do maior lago da África e continuam
até que a terra firme seja visível somente
como um traço no horizonte. Eles então colocam com cuidado um bote na água, contendo
uma bateria azul; em cima dela, uma lâmpada
que poupa energia balança de um suporte
feito de galhos. A água parece verde escura à
Port TERCEIRA PARTE A.qxd:PoF 023-026.qxd
10/27/09
10:23 AM
Page 87
Há várias gerações, os pescadores do Lago
Vitória usam lanternas para atrair peixes pela
luz. Agora eles utilizam lâmpadas da Osram,
que economizam energia.
tão grande quanto a Irlanda.
Equipados com suas novas lâmpadas
elétricas, Aboy e seus três colegas são pioneiros entre os cerca de 175.000 pescadores
da região do Lago Vitória. Embora seja verdade que eles têm usado a luz como isca
há gerações, a fonte eram lâmpadas de
querosene. Segundo o Fundo Global da Natureza (GNF), uma organização de auxílio ao
desenvolvimento, essa tradição tinha consequências fatais: altamente inflamável, o
querosene tinha causado sérias queimaduras
em muitos pescadores, além de vazar, poluir o
lago e produzir gases de efeito estufa. O
querosene queimado nas lâmpadas usadas ao
redor do lago produz cerca de 50.000
toneladas de CO2 por ano, segundo a GNF.
Mesmo assim, tem sido muito difícil para
as pessoas da região quebrarem a tradição,
especialmente tendo em vista o fato de que a
maioria das 30 milhões de pessoas que vivem
ao redor do Lago Vitória não tem acesso à
eletricidade. Assim, elas não têm outra opção
além de usar esse combustível tóxico para
pescar e também para iluminar suas casas. As
coisas começaram a mudar em abril de 2008,
quando a Osram e a GNF passaram a oferecer
uma alternativa de fonte de iluminação limpa
e segura às pessoas na região, na estrutura de
um projeto conhecido como “Ume me Kwa
Wote” (Energia para Todos).
luz da lâmpada. “A luz atrai principalmente as
omenas, um tipo de sardinha”, explica Aboy,
que dá uma pequena sacudida no bote caseiro e observa enquanto ele desaparece
lentamente na escuridão do lago. “Agora, esperamos até que haja peixe suficiente em
torno da luz do bote. Depois disso, jogaremos
uma rede ao redor do bote e o puxaremos
rapidamente”, diz. Aboy olha para a noite,
onde a única coisa que ainda é visível é um
pequeno foco de luz – flutuando em um lago
Postos autossuficientes para carregar.
Essa alternativa foi viabilizada pelos Energy
Hubs (Centros de Energia), pequenos postos
para recarga elétrica movidos por células solares montadas em telhados, que tornam os
hubs completamente independentes das redes de energia. “As pessoas na região podem
alugar nossas baterias que poupam energia
em um desses centros, bem como recarregar
suas baterias no mesmo local”, explica Jochen
Berner, gerente da Osram para esse projeto.
“Juntamente com as lâmpadas, também
fornecemos água potável purificada e serviço
de recarga de telefones móveis”, diz. A Osram
já construiu quatro Centros de Energia – três
no Quênia, operados pela empresa parceira
Thames Electrical, e um na vizinha Uganda,
pela Dembe Trading.
O diretor-chefe de Sustentabilidade da
Osram, Wolfgang Gregor, comenta: “No momento, estamos negociando com o Banco
Mundial e parceiros industriais para expandir
o projeto, cujo objetivo é construir cerca de
outros cem Energy Hubs na África e vinte na
Ásia”.
Um dos Energy Hubs está localizado na
cidade de Mbita (população de 15.000) na
margem oriental do Lago Vitória. O prédio
Pictures of the Future | Primavera 2009
41
Port TERCEIRA PARTE A.qxd:PoF 023-026.qxd
10/27/09
10:23 AM
Page 88
Inovações para novos mercados | Postos de energia na África
Pessoas que não têm acesso à rede elétrica podem alugar as
lâmpadas da Osram que poupam energia nos Energy Hubs
da empresa e obter água potável limpa. A eletricidade é
proporcionada por células solares montadas no telhado.
branco e laranja em tijolos que abriga o centro está cercado de casebres em ferro ondulado. Entre as estruturas, algumas galinhas
ciscam na poeira. Aqui, o mundo parece tirar
uma soneca no opressivo calor do meio-dia.
Mas há muita atividade ocorrendo atrás das
paredes do centro local, com seus 42 painéis
solares bombeando constantemente a energia da luz do Sol tropical para as baterias das
lâmpadas que economizam energia, com produção de até 10 quilowatts.
Leva aproximadamente três horas para
carregar as baterias e cada uma delas pesa
42
Pictures of the Future | Primavera 2009
cinco quilos. Quando totalmente recarregadas, elas iluminam as lâmpadas da Osram
de 11 watts que economizam energia por até
12 horas. “É mais do que o suficiente para a
pesca noturna, mas o principal benefício de
nossas lâmpadas é seu baixo preço”, diz
Berner. Ele explica que, para alugar uma lâmpada, é preciso deixar um depósito de cerca
de 2.000 shillings quenianos – cerca de € 20.
É muito dinheiro para pessoas cuja renda
mensal é de somente € 35. Por outro lado, recarregar a bateria ou trocá-la no centro custa
somente 100 shillings, ou € 1. “Trabalhamos
com instituições locais especializadas em microcrédito para garantir às pessoas o acesso às
lâmpadas”, diz Berner. “No entanto, o depósito custa quase o preço de uma lanterna
nova de querosene, com a diferença de que
nossos clientes recebem seu dinheiro de volta
quando não mais precisam da lâmpada.”
Berner enfatiza ainda que a taxa para recarregar no Energy Hub é relativamente barata
quando se considera que o pescador usa
cerca de 1,5 litro de querosene por noite, ao
custo de aproximadamente 150 shillings.
“Conosco, o cliente só paga 100 shillings por
Port TERCEIRA PARTE A.qxd:PoF 023-026.qxd
noite, economizando 30%”. Além disso, os
clientes têm como usar as baterias para fazer
funcionar outros aparelhos, como celulares e
rádios.
Inicialmente, a equipe da Osram teve muito
trabalho de persuasão para executar o projeto
“Contamos com cerca de 600 clientes usando
as lâmpadas em nossos três centros quenianos
e 150 deles são pescadores”, diz Berner.
10/27/09
10:23 AM
Page 89
Água potável extremamente pura. Os
Energy Hubs também fornecem água potável
– graças em parte aos esforços de Otieno e de
seus dois colegas, que foram bem-sucedidos
em convencer o pessoal local sobre os benefícios da água pura para a saúde. Cada vez mais
pessoas vêm até a pequena torneira em frente
do centro para encher seus jarros com água,
pagando dois shillings o litro. Trata-se de um
investimento na boa saúde, acredita Otieno,
porque muitos dos moradores do vilarejo reti-
processar até 3.000 litros de água por dia com
a unidade”, comenta Otieno, “e a qualidade
da água é superior à oferecida em nossos
poços públicos”.
Otieno está convencido que os centros de
energia autossuficientes com seu serviço integrado de purificação da água têm um futuro brilhante no Quênia, competindo contra
o uso do querosene. No entanto, um novo
concorrente está tentando cativar os clientes
dos Energy Hubs: linhas de alta tensão já
Luz na casa de Mama Austin. Embora as
lâmpadas limpas e claras tivessem sido originalmente desenvolvidas para uso dos
pescadores, elas agora estão sendo utilizadas
cada vez mais nos lares locais. No vilarejo de
Nyandiwa, cerca de 50 quilômetros ao sul de
Mbita, por exemplo, as lâmpadas são encontradas em uma loja, com todos os tipos de
mercadoria, dirigida por Mama Austin. Em
uma das paredes, há um pôster do Presidente
dos EUA, Barack Obama, cuja avó vive nas
proximidades. Uma única lâmpada Osram
pende do teto da loja. “Eu tinha de fechar a
loja ao escurecer”, diz Mama Austin. “Agora,
acendo a lâmpada e mantenho-a aberta até
as nove – e os negócios estão melhores em
função disso”, diz. A luz brilhante agrada
clientes e crianças. “Elas vêm de noitinha
para estudar sem arruinar sua vista ou ter de
ram sua água do Lago Vitória e a bebem sem a
ferver – embora lavem suas roupas no lago e o
usem como um vaso sanitário.
“É por isso que temos epidemia de cólera
todos os anos e a falta de cuidados médicos
adequados torna isso um gigantesco problema”, diz Otieno. “A água da Osram, por
outro lado, é pura – fato que se espalhou por
todo o vilarejo”.
A água é segura graças à unidade sofisticada de tratamento que transforma a água da
chuva coletada em um tanque próximo ao
chegaram a alguns vilarejos e são uma
ameaça às perspectivas dos pioneiros em
energia. Berner não parece preocupado. “Só
a conexão elétrica custa 32.000 shillings e
você tem de pagar as contas pela energia que
usar”, diz ele. Praticamente ninguém pode se
dar a esse luxo, acredita Berner, acrescentando que mesmo as pessoas que têm
ligações elétricas usarão as confiáveis lâmpadas da Osram como alternativa de segurança. “Se a rede falhar por algumas horas
todo dia”, ele frisa.
inalar fumaça das lâmpadas de querosene”,
acrescenta Mama Austin.
“As lâmpadas de querosene são responsáveis por doenças do pulmão e pela maioria dos incêndios no vilarejo”, conta Otieno,
que gerencia um Energy Hub em Nyandiwa.
“Uma vez, três casas pegaram fogo em um
único mês. Quando isso acontece, as pessoas ficam literalmente sem nada”, diz. Ele
acredita no sucesso do projeto e faz com
que as pessoas se conscientizem dos benefícios para a saúde trazidos pelas lâmpadas da
Osram.
centro em água potável muito pura. A
unidade, que é acionada por células solares
instaladas no telhado, filtra as grandes
partículas e em seguida passa a água por um
filtro de carbono ativado que une todas as
substâncias químicas e neutraliza os odores. A
água é então encaminhada para um microfiltro que remove as menores substâncias.
Depois disso, a atenção da unidade se
volta para quaisquer bactérias ou vírus remanescentes, expostos a uma lâmpada de esterilização ultravioleta de 11 watts que desinfeta a água. “Se a chuva permitir, temos como
Para Pottas Aboy e seus três colegas
pescadores, é hora de começar a agir no lago
novamente. Eles remam até a pequena luz
que veem dançando nas ondas à distância. Os
mosquitos aparecem à medida que eles
chegam ao bote, mas os homens não prestam
atenção, jogam a rede e começam a puxá-la.
A água sob a rede começa a borbulhar conforme a luz da lâmpada ilumina um denso
cardume de peixes, fazendo com que
pareçam peças de um tesouro de prata. O dia
de trabalho de Aboy começou.
Florian Martini
Uma recarga no centro de energia produz 12 horas de
iluminação e custa 30% menos do que o querosene.
Pictures of the Future | Primavera 2009
43
Port TERCEIRA PARTE A.qxd:PoF 023-026.qxd
10/27/09
10:24 AM
Page 90
Inovações para novos mercados | Mobilidade
Técnicos convertem um Porsche em carro elétrico
com tecnologia Siemens. O isopor ocupa o espaço
que mais tarde será ocupado pelo motor e o bloco
da bateria (à direita).
Surge uma nova visão de
mobilidade, na qual os veículos proporcionam transporte
limpo e armazenam o excesso de energia das fontes
renováveis. Novos sistemas
de acionamento, tecnologias
de baterias, cobrança e rede
inteligente formam o cenário
para o ecossistema de
energia e transporte.
Ecossistema elétrico
I
magine milhões de veículos elétricos estacionados em muitas garagens, cada um
tirando energia de uma rede elétrica e também devolvendo parte de sua energia armazenada para a rede durante a demanda
de pico de energia. Isto será possível com baterias bidirecionais que podem ser carregadas ou utilizadas como fonte de energia.
Essa visão da mobilidade elétrica, que
surgiu como resultado da convergência de
diversos fatores, deverá transformar a indústria automotiva nos próximos anos. Enquanto cada vez mais pessoas querem ter
mobilidade, o consumo de energia cresce,
em especial nos países emergentes, como Índia e China. No passado, essas demandas
eram atendidas principalmente com a utilização de combustíveis fósseis. No entanto, os
recursos fósseis se tornam escassos e suas
emissões de CO2 aceleram as mudanças
climáticas. Cada vez mais fornecedores de
energia utilizam as fontes renováveis, sem
CO2, como a eólica e a solar, mas sua produtividade depende do clima. Conforme a
parcela de eletricidade de tais fontes aumenta, cresce também a necessidade de desenvolver instalações intermediárias de armazenamento, cuja energia possa ser
explorada quase que imediatamente. Uma
ideia é usar baterias em carros elétricos, as
quais, dependendo da demanda por energia
e preço, podem ser recarregadas ou devolver
energia para a rede elétrica.
Quando houver excesso de eletricidade,
como costuma acontecer durante a noite ou
em períodos de condições atmosféricas com
vento, os preços seriam reduzidos, tornando
44
Pictures of the future – Primavera 2009
Port TERCEIRA PARTE A.qxd:PoF 023-026.qxd
10/27/09
10:24 AM
Page 91
atraente recarregá-las nessas ocasiões. Do
contrário, quando os ventos estiverem calmos ou se houve muito gasto de eletricidade
durante o dia, o preço se elevaria, estimulando muitos proprietários de veículos a
venderem sua eletricidade de volta para a
rede, com lucro.
Muitos carros ficam ociosos a maior parte
do dia, o que significa que poderiam estar
continuamente conectados à rede elétrica, a
partir das vagas de estacionamento, garagens
de seus escritórios ou de suas residências. A
determinação flexível dos preços da eletricidade, de acordo com a oferta e a demanda,
energético. Hoje, ela custa mais de € 10.000.
No entanto, há outras opções para essas termelétricas móveis além de serem financiadas por meio da receita com eletricidade.
Os proprietários de veículos não precisariam
necessariamente comprar a bateria. Em vez
disso, ela poderia ser alugada de um
fornecedor de energia. Em outras palavras,
uma empresa de energia descentralizaria
sua capacidade de armazenamento energético e financiaria a bateria por meio do
“uso secundário” desta última.
Seja qual for a forma que os carros elétricos assumam, e o papel que irão desempe-
ministro do Meio Ambiente, Sigmar Gabriel,
observou que os carros elétricos, atuando
como unidades de armazenamento tipo
“colchão”, estabeleceriam uma ligação importante com as fontes de energia renovável.
“Esse acontecimento será importante na
Alemanha”, diz Gabriel, pois o país planeja
aumentar a cota de fontes de energia renovável em seu complexo elétrico dos atuais 15% para 40% até 2020. O secretário de
Economia e Tecnologia, Dagmar Wöhrl,
acrescenta que é essencial para as empresas de serviços públicos trabalharem em
cooperação com a indústria automobilís-
também eliminaria qualquer problema associado com muitos veículos tentando recarregar
ao mesmo tempo, o que, é claro, causaria a
subida desenfreada dos preços.
nhar no complexo elétrico, qualquer conceito futuro necessitará incorporar os stakeholders mais importantes: produtores de
eletricidade, fabricantes de automóveis,
fornecedores e governos, cujas políticas devem abrir caminho para a necessária mudança de paradigma.
Na Alemanha, o primeiro passo foi dado
em novembro de 2008, quando os Ministros
tica, pois serão necessários investimentos
abrangentes em P&D, especialmente nos
campos de armazenamento de energia, engenharia de veículos e integração à rede
elétrica.
Tais alianças já estão em vigor. Por exemplo, Daimler e Volkswagen estão trabalhando
com grandes fornecedores de energia da Alemanha, como Vattenfall, RWE e Evonik. Além
Carros que geram renda. A regra básica é
que deve haver cerca de 300 veículos elétricos como unidades potenciais de armazenamento de energia para cada turbina eólica,
com produção de pico de três megawatts. A
existência de carros com unidades de armazenamento móvel teria dupla utilidade.
Presumindo-se que as baterias dos veículos
seriam carregadas e descarregadas em vários
ciclos, as empresas de suprimento de energia
teriam uma alternativa contra o eventual
excedente de energia das fontes renováveis,
enquanto os donos dos veículos teriam uma
fonte de renda para amortizar os custos relativamente altos das baterias.
No futuro, as baterias continuarão sendo
um dos componentes mais caros dos carros
elétricos. Alcançar um raio de 100 quilômetros com um carro de médio porte atualmente requer uma bateria com aproximadamente 15 quilowatts/hora de conteúdo
Ao armazenar energia que pode ser devolvida à rede, os carros
elétricos funcionarão como reserva para a energia eólica e solar.
da Economia e Tecnologia (BMWi); do Transporte, Edifícios e Assuntos Urbanos (BMVBS);
do Meio Ambiente, Conservação da Natureza
e Segurança Nuclear (BMU); e da Educação e
Pesquisa (BMBF) realizaram a Conferência
Nacional Estratégica sobre Mobilidade
Elétrica. A conferência reuniu fornecedores
de energia, como E.ON, RWE e Evonik; fabricantes de automóveis e fornecedores como
Volkswagen, Daimler, Continental e Bosch;
empresas elétricas e eletrônicas como a
Siemens e diversos institutos de pesquisa. O
disso, a VW recentemente começou a trabalhar com a Toshiba no desenvolvimento de
tecnologia de baterias.
Nos próximos três anos, poderá ser empregado um total de € 500 milhões em
pesquisa da mobilidade, dentro da estrutura
dos programas de estímulo do governo
alemão. As atividades incluiriam o desenvolvimento de infraestrutura adequada e todos os aspectos da tecnologia do veículo
elétrico. O objetivo é tornar a Alemanha o
mercado líder em mobilidade elétrica.
Pictures of the future – Primavera 2009
45
Port TERCEIRA PARTE A.qxd:PoF 023-026.qxd
10/27/09
10:24 AM
Page 92
Inovações para novos mercados | Mobilidade
Aliança da bateria. A Alemanha já está liderando o caminho quando se trata de componentes de mobilidade elétrica para fornecimento de energia ou fabricação de
automóveis elétricos. O país projeta as usinas
elétricas mais eficientes – convencionais,
eólicas ou termossolares – e também desenvolve sistemas para baixa perda na transmissão de energia a grandes distâncias.
A Alemanha segue como líder em motores elétricos e sistemas de eletrônica embarcada para veículos. Já em relação à tecnologia de baterias, a maior parte dos novos
avanços ocorre na China e na Coréia. A Alemanha responde somente por cerca de 1%
das baterias de lítio-ion. Mesmo assim, o país
produziu alguns novos avanços nesta área:
uma equipe de três cientistas da subsidiária
Evonik’s LiTec foi indicada para o Prêmio do
Futuro da Alemanha, há dois anos. A equipe
desenvolveu um separador para baterias de
lítio-ion que evita curto-circuito, tornando as
unidades de alto desempenho mais confiáveis, o que é muito importante porque as
células de lítio-ion são consideradas as únicas
baterias capazes de carregar carros elétricos.
Basicamente, são as únicas baterias que
fornecem a densidade de potência necessária para o transporte automotivo. Assim, o BMBF estabeleceu uma aliança de
“Bateria de Lítio-ion” que permitirá à Alemanha recuperar o atraso na área.
Ao mesmo tempo, o BMWi lançou um
programa de pesquisa sobre “Tecnologia da
Mobilidade e do Transporte” para desenvolver sistemas de acionadores com tecnologia de ponta. Além dos híbridos, o foco está
nos novos sistemas de eletrônica de energia
para automóveis. Um bom veículo elétrico
necessita de bateria com conteúdo energético de 42 quilowatts/hora para alcançar
uma autonomia de aproximadamente 300
quilômetros. Em outras palavras, um nível de
consumo de energia de 15 quilowatts/hora
por 100 quilômetros, presumindo que a tensão normal de 230 volts e corrente de 16
amps levaria em média 12 horas para carregar totalmente essa bateria.
“A 400 volts e 25 amps, o motorista recarregaria em apenas duas horas”, diz Gernot
Spiegelberg, que lidera a equipe de mobilidade elétrica na Siemens Corporate Technology. Toda residência alemã tem um potencial
de 400 volts – tensão usada por uma conexão
de corrente trifásica. “A única coisa que falta
agora é uma interface adequada entre os
veículos e a rede”, ele acrescenta.
A equipe de Spiegelberg, que trabalha em
estreita colaboração com os Setores Energy e
A cadeia de valor da mobilidade elétrica toma forma
1
4
2
5
3
1 Fornecedores de energia integram todas as formas de energia, desde a fóssil até a renovável, por isso as redes inteligentes de energia precisam ser flexíveis e robustas.
2 Infraestrutura composta de postos para carregar baterias e dispositivos para emitir faturas em edifícios públicos e em grandes estacionamentos.
3 As baterias nos carros elétricos não só armazenam eletricidade como a devolvem para a rede, se necessário. Telefones celulares conectados à internet são utilizados para mostrar os principais parâmetros sobre a medição inteligente.
4 A eletricidade é negociada como as ações; cada motorista de veículo elétrico escolhe quando comprar ou vender, conforme o preço atual.
5 O carro elétrico viabiliza novos conceitos de veículo com sistemas de assistência por acionamento eletrônico que oferecem conforto, entretenimento e segurança
adicionais. Os fornecedores de serviços podem utilizar padrões abrangentes para reunir e colocar no mercado pacotes elétricos de mobilidade. Nesse cenário, os
motoristas não compram carro e sim pagam pela quilometragem que utilizam.
46
Pictures of the future – Primavera 2009
Port TERCEIRA PARTE A.qxd:PoF 023-026.qxd
10/27/09
10:24 AM
Page 93
Um Porsche é transformado: (a partir da esquerda) o
motor elétrico é parafusado aos blocos da bateria; o
módulo resultante é integrado ao chassi e as baterias
são montadas na parte traseira.
Industry da Siemens, é o centro de competência de P&D sobre mobilidade elétrica da
empresa. O foco da equipe se concentra nas
exigências dos sistemas para veículos elétricos e o projeto de uma infraestrutura de
malha energética de mobilidade. Os engenheiros da Siemens estão examinando, entre
outras coisas, as opções de geração e distribuição de energia, sistemas de gerenciamento de transporte e energia, medição inteligente, eletrônica, software, sensores de
energia e, é claro, acionadores elétricos e recuperação e armazenamento de energia.
Além de servirem como unidades de armazenamento, os acionadores elétricos também se tornam uma parte importante do
portfólio ambiental da Siemens, pois utilizam
energia de maneira mais eficiente do que os
motores a combustão.
“Acredito que, só na Alemanha, há um potencial para 4,5 milhões de veículos elétricos
nas ruas e estradas até 2020”, diz Spiegelberg. “Todos eles podem obter sua energia
da rede existente. E essa é apenas uma estimativa conservadora, pois metade desses
veículos seria acrescentada como segundo
carro das famílias, a maioria deles nunca
viaja mais do que 70 km por dia”. Assim, um
em cada dez veículos na Alemanha não mais
utilizaria gasolina.
Vendendo milhas em vez de carros. A
Alemanha é um país que busca novos conceitos de mobilidade elétrica; as ideias também estão sendo geradas e adotadas nos
EUA, Austrália, Israel e Dinamarca, além de
outros países. Na Califórnia, um novo empreendimento chamado Better Place trata de
toda a cadeia de valor para um sistema moderno de mobilidade com base em fontes de
energia renovável. Lançado há dois anos, o
Better Place trabalha na criação de uma infraestrutura abrangente para o funcionamento de veículos elétricos. Seguindo o conceito adotado pela telefonia móvel, o Better
Place planeja fornecer a seus clientes carros
com descontos – ou até de graça – mediante
pagamento do número de quilômetros percorridos. Aqui, os postos de bateria, projetados como postos de gasolina, possibilitariam que as baterias com pouca energia
pudessem ser rapidamente trocadas por outras totalmente carregadas.
O Better Place celebrou parceria com a
Renault-Nissan e planeja trabalhar com as
empresas de serviço público de energia para
estabelecer infraestruturas energéticas em
mazenamento que pode ser carregada tanto
internamente por um gerador e/ou explorando a recuperação da energia de frenagem,
como externamente em uma tomada convencional de 230 volts. No modo puramente
elétrico, o carro pode percorrer 110 quilômetros, acima da média necessária para um dia
da maioria dos que vão e voltam do trabalho.
A BYD, cuja matriz está situada em Shenzhen, na província chinesa de Guangdong,
Até 2020, só na Alemanha, haverá 4,5 milhões
de veículos elétricos.
diversos países. Os primeiros sistemas de
carro elétrico deverão estar em funcionamento até 2011.
As empresas alemãs também reconheceram o potencial de mercado oferecido pelos
veículos elétricos e trabalham com afinco
para desenvolver soluções adequadas. A
Daimler, por exemplo, estuda formar uma
aliança com a fornecedora de energia RWE
que padronizaria os postos de carregamento
de baterias. Abu Dhabi, o grande acionista da
Daimler, está bancando a transição acelerada
dos motores a combustão para sistemas de
acionamento alternativos e se preparando
para a “era pós-petróleo”. Da mesma forma, a
BMW e a Volkswagen trabalham com empresas de energia visando, entre outras coisas,
determinar a infraestrutura necessária para
as diferentes exigências de mobilidade e disseminar amplamente os veículos elétricos.
Entretanto, a revolução do automóvel
elétrico deverá ocorrer na Ásia, pois atores totalmente novos se juntam às empresas tradicionais fabricantes de automóveis naquele
continente. No Salão do Automóvel de Genebra de 2008, por exemplo, o “F3DM”, um
veículo híbrido de ligar na tomada, foi apresentado pela BYD (sigla para Build Your
Dream – Construa seu sonho). O carro possui um pequeno motor de combustão (capacidade para um litro), sistema completo de
acionamento elétrico e unidade de bateria/ar-
foi fundada em 1995 e é uma das vinte
maiores empresas da China, com 120.000
colaboradores. Graças à especialização chinesa na área de baterias de Iítio-ion, que vem
de décadas de experiência com telefones
celulares e computadores, a BYD é uma das
poucas fabricantes de veículos no mundo
que pode desenvolver e produzir de maneira
independente a tecnologia de baterias
necessária para os veículos elétricos modernos. A empresa prevê lançar em breve o BYD
e6, um carro totalmente elétrico com autonomia para 290 quilômetros.
Fantástica eficiência do poço para o
volante. Além da tecnologia de armazenamento de energia, a caixa de câmbio é, para
os desenvolvedores, uma das principais tecnologias em mobilidade elétrica. Elas podem
ser projetadas de maneira muito mais simples
para os carros elétricos do que no caso de carros com motores a gasolina ou a diesel,
porque não são necessários transmissão,
diferencial nem eixo propulsor – uma situação semelhante à de 100 anos atrás, quando
os pioneiros do carro elétrico construíram
veículos a motor com Wheel hub, uma
máquina geralmente instalada no volante.
Mas, diferente dos sistemas mecânicos do
passado, os sistemas de acionamento do futuro terão cérebro. Os sistemas eletrônicos
inteligentes gerenciaram os componentes,
Pictures of the future – Primavera 2009
47
Port TERCEIRA PARTE A.qxd:PoF 023-026.qxd
10/27/09
10:24 AM
Page 94
Inovações para novos mercados | Mobilidade
procedimentos de carga e descarga, bem
como os processos de recuperação da energia de frenagem. E tudo isso será projetado
para assegurar que a eficiência em energia, e
assim a sabedoria ambiental dos carros elétricos, seja muito mais alta do que os valores
atingíveis pelos motores a combustão. A eficiência do poço para o volante (da fonte de
energia ao funcionamento) de um bom
veículo elétrico hoje é de mais de 70% – com
base nas fontes de energia renovável –, enquanto a maior parte dos motores de combustão tem eficiência de 20%.
Mesmo que a energia para os carros elétricos não seja gerada de fontes renováveis,
como o vento e o Sol, o nível das emissões de
CO2 de tais veículos ainda é muito mais baixo
do que o de qualquer motor a combustão.
Isso ocorre porque as usinas elétricas do complexo global de eletricidade emitem cerca de
600 g de CO2 por quilowatt/hora, o que corresponde a 90 g para cada quilômetro percorrido com carro elétrico. Isso é muito menos
Medindo em torno de um metro de altura e
4,28 de comprimento, o “iChange” está
equipado com um motor elétrico de 150
quilowatts/hora da Siemens Drive Technologies que permite acelerá-lo de 0 a 100 km/h
em apenas 4,2 segundos.
A velocidade máxima do carro é de 220
km/h. No entanto, quando totalmente carregado e funcionando a plena carga, o
veículo tem autonomia para apenas 90
quilômetros. As baterias de lítio-ion do carro,
produzidas pela alemã Gaia, são recarregadas em cerca de três horas em uma
tomada elétrica convencional.
Em outubro de 2008, Alois Ruf, empresa
especializada em modificar Porsches, apresentou um Porsche elétrico que planeja desenvolver com Spiegelberg. “Para o protótipo
em Genebra, usamos um sistema integrado
consistindo de motor e gerador, eletrônica de
energia e interface com uma conexão de bateria”, explica Spiegelberg.
O Porsche elétrico apresentado em Gene-
Os motores elétricos são quase quatro vezes mais
eficientes que os de combustão.
do que os 120 a 160 g de CO2 emitidos por
quilômetro, por um automóvel típico médio
com motor a combustão.
Elétrico de alta velocidade. Spiegelberg,
que é um especialista reconhecido na área de
sistemas de acionadores elétricos, foi fundamental para equipar dois protótipos de
veículo com caixa de câmbio elétrica da
Siemens. “No Salão do Automóvel em Genebra, em março, apresentamos nossos sistemas de acionamento no carro-conceito
‘iChange’, construído pela Rinspeed, e o ‘eRuf
Greenster’, um veículo produzido pela alemã
Alois Ruf”, disse ele.
A Rinspeed, empresa suíça presidida pelo
visionário Frank Rinderknecht, é bem conhecida por seus carros de conceito futurista.
bra pela RUF Automobile GmbH contém uma
versão preliminar do inovador sistema eDrive
da Siemens Corporate Technology. O protótipo tem um motor central com uma produção de 270 quilowatts/hora e torque de
950 metros/newton. Quando pilotado de
maneira moderada, tem autonomia para
aproximadamente 200 km. A Ruf planeja
fabricar um pequeno lote de modelos sucessores que empregarão o conceito de motor
dual. Batizado como “eRuf”, será o primeiro
carro elétrico no mundo com conexão de
energia bidirecional, o que permitirá que seja
recarregado em uma hora em uma tomada
elétrica de 380 volts – sem o circuito elétrico
extra geralmente necessário para recarregar.
O sistema bidirecional também permitirá alimentar a energia de volta à rede pela mesma
Dicionário dos veículos do futuro
O termo “mobilidade elétrica” geralmente se refere ao transporte pessoal em veículos acionados por motor
elétrico e/ou equipados com baterias que armazenam quantidade significativa de energia. São classificados da seguinte forma:
HEV = Veículo Híbrido: combinação de acionamento elétrico e motor a combustão
PHEV = Veículo Elétrico Híbrido com Tomada: veículo híbrido com conectividade à rede de energia
BEV = Veículo Elétrico a Bateria: puramente elétrico
FCV = Veículo com Célula de Combustível: produz a sua própria eletricidade por meio de processo químico.
Muitos veículos híbridos já estão disponíveis no mercado e a produção em série de veículos totalmente
elétricos será lançada em breve.
48
Pictures of the future – Primavera 2009
tomada. Os primeiros carros estarão nas ruas
em 2010.
“Embora os carros elétricos sejam maravilhosos e possantes, não podemos esquecer
que os veículos em si são apenas um elo a
mais na cadeia da mobilidade elétrica”, diz
Manfried Kruska, cujo trabalho no Setor
Energy da Siemens foca na mobilidade
elétrica da perspectiva infraestrutural. Há
ainda muito a fazer aqui. Por exemplo:
As malhas de energia têm de reagir correta e rapidamente às flutuações com o suprimento de eletricidade por fontes de energia
renovável, como eólica e solar.
Será necessário definir os padrões relacionados à tensão de carregamento da
eletrônica de potência e uma decisão precisará ser tomada – se os processos de recarregamento devem ser controlados por um
sistema instalado no veículo ou em posto de
carregamento.
Os componentes para operações bidirecionais e cobrança flexível da eletricidade
ainda necessitam ser desenvolvidos caso os
carros de passageiros sejam utilizados como
meio de armazenamento de eletricidade.
Todos esses aspectos têm de ser parte da
rede inteligente do futuro.
Automóveis se juntam à rede. A Siemens
conta com anos de experiência e uma fantástica especialização em todos os aspectos da
cadeia de suprimento de energia. Desta
forma, ela é idealmente adequada para ajudar a projetar o sistema de mobilidade
elétrica do futuro – desde peças para veículos
até componentes da rede de energia.
Na Conferência Nacional Estratégica sobre
Mobilidade Elétrica, ocorrida em Berlim, em
2008, Tobias Wittmann, do Setor Energy da
Siemens, apresentou um programa de software conhecido como “Cenário Veículo até a
Rede”. O software, que simula a interação entre sistemas de energia centralizada e distribuída, demonstra o papel que os carros
elétricos desempenharão tanto como consumidores de energia quanto como suas fontes.
Port TERCEIRA PARTE A.qxd:PoF 023-026.qxd
10/27/09
10:24 AM
Page 95
A fabricante Ruf apresentou seu eCar e o sistema integrado de mobilidade, geração e eletrônica da Siemens
no Salão de Genebra. O sistema do iChange (à direita)
também é da Siemens.
Ele ilustra como os veículos poderão retirar e
armazenar eletricidade barata durante a
noite e vender a energia de volta para a rede
com lucro durante o dia.
O Setor Energy da Siemens estabeleceu
uma parceria de pesquisa para esse sistema
em fevereiro de 2009, quando assinou
acordo para se juntar a um consórcio internacional na Dinamarca, conhecido como projeto EDISON – sigla para Electric Vehicles in a
Distributed and Integrated Market Using Sustainable Energy and Open Networks – que
tem por objetivo padronizar as tecnologias
dos equipamentos de armazenamento de
energia elétrica e carregamento e descarregamento para veículos híbridos elétricos.
“Nosso trabalho é estudar o potencial para
conectar os veículos elétricos na rede
pública”, diz Sven Holthusen, responsável
pelas atividades da Siemens no consórcio.
Neste projeto, a Siemens coordena e apresenta as tecnologias-chave, como as que são
necessárias para os postos de carregamento
e sistemas associados de controle que assegurem uma ótima utilização da capacidade
das baterias. No âmago de todo o conjunto
está a eletrônica de potência e os sistemas de
comunicação para gerenciar o carregamento
das baterias e a alimentação da rede.
Tudo isso se encaixa, de maneira inteligente, com os planos da Dinamarca, que
prevê que 50% de sua eletricidade será gerada pelo vento até 2020. Consequentemente, o país vê o desenvolvimento de
soluções para armazenamento do excesso de
eletricidade como crucial. “Se não utilizarmos
a opção de armazenar a energia eólica, será
necessário instalar seis vezes mais a produção normal a fim de assegurar um suprimento de energia suficiente e constante”,
explica Spiegelberg.
elétrica das baterias tiver de ser usada como
a chamada “energia reguladora” nos horários
de pico. A energia reguladora se refere
àquela que a operadora da rede de energia
tem de fornecer para compensar as flutuações de frequência na rede, que aumentam
quando a energia está sendo utilizada acima
da média que as termelétricas com carga
base são capazes de suprir. A energia reguladora então tem de ser suprida rapidamente
das termelétricas movidas a gás natural,
estações hidrelétricas de armazenamento
bombeado, termelétricas ou unidades de armazenamento de energia. “Trata-se de um
desafio para o qual estamos bem equipados”,
diz Kruska. “Já temos a maioria dos componentes, sistemas e soluções necessárias para
estabelecer uma infraestrutura para conectar
os veículos elétricos à rede de energia. Nosso
know-how cobre chaves de comutação, inversores e tecnologia de controle. Também
temos especialização em projetos de rede,
soluções para acoplamento de rede e trans-
formadores para a rede local.”
Embora muita coisa aqui pareça novidade,
as inovações da Siemens datam de muitos
anos. Na verdade, o carro elétrico é mais
velho do que o veículo com motor a combustão, inventado por Carl Benz em 1885/86.
“A determinação pioneira de nossos engenheiros para estabelecer a mobilidade
elétrica tem uma tradição que remonta há
mais de 100 anos”, disse o CEO da Siemens,
Peter Löscher, na Assembleia Ordinária de
Acionistas da empresa, em janeiro de 2009.
Afinal de contas, foi em 1882 que Werner
von Siemens apresentou o primeiro veículo
elétrico, denominado Elektromote. Hoje, os
veículos elétricos têm maior chance de se
popularizar do que naquela ocasião – pelo
menos, em termos de transporte urbano. No
entanto, o que não mudou é o espírito pioneiro com o qual os pesquisadores e desenvolvedores da Siemens estão trabalhando
para alcançar avanços importantes para os
veículos elétricos.
Klaudia Kunze
De volta para o futuro
Em 29 de abril de 1882, Werner von Siemens dirigiu o
Elektromote – um vagão movido a eletricidade – através de
uma linha férrea de teste de 540 m, em Halensee, perto de
Berlim. Foi o primeiro veículo elétrico e o primeiro trolley bus
do mundo. Em 1905, foi a vez do Electric Victoria, que trafegou em Berlim como um táxi e veículo de entregas, à velocidade máxima de 24 km/h. Embora esses veículos estivessem
bem à frente do seu tempo, a baixa capacidade de suas baterias e sua autonomia não tinham como competir com os motores de combustão interna. Isso durou mais de 100 anos e a regra que permanece mesmo hoje é a de que um
litro de gasolina equaciona nove kW/h.
Uma bateria de lítio-ion com esse tipo de conteúdo pesa cerca de 100 kg. Ainda assim, um carro elétrico viaja
cerca de 60 km com essa energia, enquanto os veículos movidos à gasolina têm uma autonomia de 10 a 20 km.
Esta maior autonomia ocorre porque os motores elétricos são quase quatro vezes mais eficientes do que os
motores a combustão. As baterias de lítio-ion, usadas em telefones celulares, palmtops e notebooks,
Termelétricas móveis. A conexão de veículos elétricos com a rede de energia apresenta
um desafio especial, já que grandes quantidades de energia terão de fluir de maneira
rápida em ambas as direções se a energia
armazenam energia de alta performance três vezes mais do que as baterias convencionais de níquel-cádmio
do mesmo peso. No entanto, uma bateria de € 10.000 de lítio-ion seria necessária para fornecer energia a
um carro de passageiros que desenvolve 15 kW/h por 100 km. Quando houver produção em massa, os preços
serão mais acessíveis.
Pictures of the future – Primavera 2009
49
Port TERCEIRA PARTE A.qxd:PoF 023-026.qxd
10/27/09
10:24 AM
Page 96
Inovações para novos mercados | Economizando energia nos EUA
Futuro promissor para a energia eólica
A
geração de energia eólica é uma tecnologia
relativamente nova. Foi somente em 1979
que a primeira turbina eólica – produzindo 22
quilowatts – entrou em serviço na Dinamarca.
Atualmente, essas unidades de geração com
emissão zero de CO2 produzem mais de 100
vezes aquela energia, além de alcançar eficiência máxima de 45%. Por isso, ninguém deve
ficar surpreso que o negócio de turbinas eólicas
esteja em franca expansão, especialmente com
a ameaça das mudanças climáticas e a escassez
geral de recursos pela qual passa o mundo. A
energia do vento também está se tornando com
2008, a empresa obteve contratos para instalação de 1.500 MW de produção. Os pedidos incluem 130 unidades, cada uma com saída de
2,3 MW, para dois parques eólicos no Estado
de Washington e 141 unidades do mesmo
tamanho para o Complexo Eólico do Biglow
Canyon, no Oregon. A saída total dessas
unidades combinadas é suficiente para abastecer 180.000 lares norte-americanos com eletricidade que respeita o meio ambiente.
Em setembro de 2007, a Siemens iniciou as
atividades da primeira fábrica de pás para rotor,
em Fort Madison, no estado de Iowa, a fim de
Água limpa para cidades
em crescimento
A
s estações de tratamento de água necessitam filtrar uma variedade de substâncias
da água suja, inclusive germes, toxinas relacionadas à agricultura e metais pesados, como
o chumbo. Um dos procedimentos mais eficazes no tratamento da água, e que dispensa o
uso de aditivos químicos, envolve o uso de filtros de membrana que estão sendo desenvolvidos nos EUA. As fibras muito finas dos
filtros retêm vírus, bactérias e pequenas
partículas quando a água poluída passa por
eles a alta pressão.
Filtros de membrana: água limpa, sem produtos
químicos
Nos EUA, a Siemens fabrica pás de rotor e instalou turbinas com um total de produção de mais de 2.700 MW.
rapidez mais popular nos EUA – inclusive
porque o novo governo do país estabeleceu
para si o objetivo de aumentar sua parcela de
fontes de energia renovável na rede de eletricidade dos EUA até 2025. Em comparação, a
parcela de eletricidade de tais fontes foi de somente 2,5% em 2007, segundo a Administração de Informações de Energia dos EUA. Não
obstante, as condições necessárias para essa
enorme mudança estão em vigor. Os EUA já são
o maior mercado do mundo de energia eólica –
e a Siemens é uma das principais fornecedoras
desse mercado.
A Siemens instalou mais de 2.700 megawatts (MW) nos EUA até hoje; só no exercício de
50
Pictures of the future – Primavera 2009
atender a demanda crescente do país por energia eólica. Desde então, a fábrica vem produzindo cerca de 600 pás de rotor ao ano para o
mercado dos EUA. Cada uma dessas pás tem 45
metros de comprimento e pesa 12 toneladas. A
fábrica já atingiu o limite de sua capacidade de
produção, que deverá ser duplicada.
Recentemente, a Siemens também comissionou a construção de um novo centro de
pesquisa e desenvolvimento em Boulder, no
Colorado. O trabalho de centro focará na melhoria da aerodinâmica, propriedades estáticas e
confiabilidade das turbinas eólicas da Siemens,
consolidando ainda mais a liderança da empresa no setor de energia eólica nos EUA. Sw
Ocupando o primeiro lugar em instalações
de tratamento de água e águas servidas nos
EUA, a Siemens já instalou naquele país mais
de 1.650 sistemas de membrana. Um desses
sistemas pode ser visto em Waxahachie, no
Texas. Enfrentando o crescimento rápido da
população, a cidade inaugurou recentemente
uma estação de tratamento de água contendo
quatro unidades de filtragem da Siemens. A
instalação processa 77,6 milhões de litros de
água por dia, com planos de aumentar para
mais de 300 milhões de litros por dia nas
próximas décadas.
Outra cidade que se prepara para um crescimento projetado com a tecnologia da Siemens
é Scotsdale, no Arizona. Ali, a Siemens expandiu a instalação de tratamento de água e a
equipou com tecnologia de membrana. A estação agora purifica 190 milhões de litros de
água por dia, em comparação com sua capacidade diária anterior de 76,5 milhões de litros.
Devido ao seu projeto modular, os filtros de
água da Siemens podem ser usados em escalas muito pequenas também. Um exemplo
disso é a solução portátil de tratamento de
água conhecida como SkyHydrant, que purifica 10.000 litros de água potável por dia. O
sistema é usado principalmente em áreas onde
as pessoas não têm acesso à água potável
limpa – como em partes do Quênia, em
regiões da China e em Bangladesh, que foram
Sw
devastadas por desastres naturais.
Port TERCEIRA PARTE A.qxd:PoF 023-026.qxd
10/27/09
10:24 AM
Page 97
Edifícios verdes economizam muito dinheiro
O
s edifícios são responsáveis por cerca
de 40% de todo o consumo de energia
no mundo e seu consumo de energia e
calor é responsável por aproximadamente
21% de todas as emissões de gases de
efeito estufa. A moderna tecnologia, porém,
caminha para mudar esse panorama, reduzindo o consumo de energia em cerca de
30% – sem sacrificar o conforto. Até agora, a
Siemens, uma das empresas líderes nessa
área, usou suas soluções de energia eficiente e que respeitam o meio ambiente
para otimizar mais de 6.500 edifícios em
todo o mundo, conseguindo economias totais de energia de cerca de € 2 bilhões, com
redução de 1,2 milhão de toneladas de
emissões anuais de CO2.
A maioria desses edifícios está no EUA.
Em um deles, o Centro de Saúde St. Elizabeth,
em Youngstown, Ohio, os sistemas eficientes
de ventilação e iluminação estão fornecendo
uma atmosfera que leva ao bem-estar desde
2002. O hospital também cobre a maior parte
de suas necessidades de energia por meio de
uma usina especial de incineração de resíduos. Nos primeiros quatro anos, os ope-
radores do hospital economizaram mais de
US$ 5 milhões em custos de energia, o que
os levou a receberem, juntamente com a
Siemens, em 2006, o Prêmio “Excelência em
Energia”, um reconhecimento conferido
pelo Governador daquele Estado.
Em Las Vegas, Nevada, a Siemens está
equipando um gigantesco empreendimento
imobiliário com tecnologia que beneficia o
meio ambiente. A cadeia de hotéis MGM
Mirage está construindo o City Center, um
complexo com 5.500 quartos, teatro, centro
de conferências, shopping center e até sua
própria termelétrica. Quando esta “cidade
dentro da cidade” se abrir, as instalações
combinadas de calor e energia da Siemens,
os sistemas de iluminação, de tratamento de
água e de automação e motores – como
compressores para sistemas de ar condicionado – garantirão uma estadia confortável para os visitantes, como também
atenderão às rigorosas exigências de eficiência do Conselho de Edifícios Ecológicos dos
EUA (U.S. Green Building Council), uma organização dedicada à sustentabilidade.
A Siemens também desempenha um pa-
O St. Elizabeth economiza mais de um milhão de
dólares por ano.
pel-chave em outro empreendimento, em
Houston, Texas, onde a prefeitura local vai
modernizar seus prédios públicos. O planejamento desse empreendimento de várias
fases exige que a Siemens analise inicialmente o potencial de otimização das 271
estruturas em questão e determine quais
soluções poderão ser empregadas para
atualizá-las. O projeto também poderá gerar
enormes economias. Os especialistas esperam não só benefícios para o meio ambiente, mas também reduções de custos da
ordem de vários milhões de dólares.
Sw
Conjugando transporte público e orientação de tráfego
Um em cada três bondes e sistemas leves sobre trilhos da América do Norte é da Siemens. Esses sistemas ajudam a melhorar o trânsito e reduzir as emissões de CO2.
O
transporte é responsável por aproximadamente 14% das emissões anuais de
gases de efeito estufa – e uma considerável
parte delas é causada pelos congestionamentos no trânsito. Só nos EUA, eles geram
aproximadamente 25 milhões de toneladas
métricas de emissões de dióxido de carbono
por ano.
As soluções avançadas de transporte propiciam um alívio – e a Divisão Mobility da
Siemens é uma das líderes de mercado em
matéria de soluções, nos EUA.
Ao longo dos últimos anos, a empresa tem
demonstrado os benefícios oferecidos por redes locais de transporte público – e hoje, um
em cada três bondes e sistemas leves sobre
trilhos na América do Norte é construído pela
Siemens. Em Los Angeles, San Diego, Houston
e Denver esses sistemas ajudam a tirar os automóveis das ruas e ao mesmo tempo reduzir
o ônus sobre o meio ambiente.
No entanto, eles representam uma de
várias opções disponíveis para reduzir de
maneira significativa o trânsito nas ruas e
estradas. O objetivo de longo prazo da Divisão
Mobility é reunir e utilizar eficazmente todas
as informações relacionadas ao tráfego. O
primeiro passo aqui já foi tomado, com uma
em cada seis cidades nos EUA utilizando o sistema de orientação de tráfego da Siemens. No
futuro, os transportes por carro e trem serão
alinhados de maneira mais eficaz um com o
outro mediante o uso de soluções adicionais,
como sistemas de informações sobre transporte público. Tudo isso ajudará a reduzir
Sw
ainda mais as emissões de CO2.
Pictures of the future – Primavera 2009
51
10/27/09
10:16 AM
Page 1
Pictures of the Future / Primavera 2009
CAPA VERSO.qxd:PoF Titel_1_2007_end.qxd
www.siemens.com/pof
Pictures of the Future
A Revista de Pesquisa e Inovação | Primavera 2009
www.siemens.com/pof
Publisher: Siemens AG
Corporate Communications (CC) and Corporate Technology (CT)
Wittelsbacherplatz 2, 80333 Munich
Contato com o publisher: Dr. Ulrich Eberl (CC), Arthur F. Pease (CT)
[email protected] (Tel. +49 89 636 33246)
[email protected] (Tel. +49 89 636 48824)
Escritório Editorial:
Dr. Ulrich Eberl (ue) (Edito Chefe)
Arthur F. Pease (afp) (Editor Executivo, Edição em Inglês)
Florian Martini (fm) (Editor)
Sebastian Webel (sw)
Outros autores neste número:
Dr. Norbert Aschenbrenner (na), Bernhard Bartsch, Christian Buck, Anette
Freise, Andrea Hoferichter, Ute Kehse, Andreas Kleinschmidt, Friederike
von der Kuhlen (fk), Klaudia Kunze, Stephanie Lackerschmid, Dr. Michael
Lang, Katrin Nikolaus, Bernd Müller, Dr. Brigitte Röthlein, Dr. Jeanne
Rubner, Kirstin Schliekau, Tim Schröder, Rolf Sterbak, Dr. Sylvia Trage,
Dra. Evdoxia Tsakiridou, Thomas Veser, Julia Wetjen, Nikola Wohllaib
Pictures of the Future, Acuson, MicroScan Walkway, LabPro, Dulux e
outros nomes são marcas registradas da Siemens AG ou empresas
afiliadas. Outros produtos e nomes de empresas mencionados nesta
publicação podem ser marcas registradas de suas respectivas
empresas. Nem todos os produtos médicos mencionados nesta edição
estão disponíveis comercialmente nos Estados Unidos. Alguns são
equipamentos em análise ou estão sob desenvolvimento e precisam
ser aprovados ou revistos pelo FDA e sua disponibilidade futura nos
EUA não pode ser assegurada.
O conteúdo editorial contido nas reportagens desta publicação não
necessariamente reflete a opinião do publisher. Esta revista contém
afirmações baseadas em perspectivas futuras e sua precisão não pode
ser assegurada pela Siemens.
Pictures of the Future é publicada duas vezes por ano.
A reprodução de artigos, integral ou em partes, depende de permissão
da redação. Isso também se aplica à disposição em base de dados
eletrônica ou na Internet.
Edição em português: Comunicação Corporativa (CC) da Siemens no Brasil
Revisão e edição de texto: LetraDelta Editora e Comunicação
Editoração: 2:d Comunicação e design
Impresso no Brasil pela Margraf Editora e Indústrias Gráficas Ltda.
Tiragem desta edição: 3 mil exemplares
Este impresso foi produzido pela MARGRAF, com papel oriundo de
floresta certificada e outras fontes controladas, o que demonstra
nossa preocupação e responsabilidade com o meio ambiente.
© 2009 by Siemens AG. Todos os direitos reservados.
Siemens Aktiengesellschaft
Número do pedido: A19100-F-P132-X-7600
ISSN 1618-5498
Planejamento do Ciclo de Vida / Vigias Digitais / Inovações para Novos Mercados
Edição de fotos: Judith Egelhof, Irene Kern, Jürgen Winzeck, Publicis
Publishing, Munich
Fotos: Patrick Barth, Kurt Bauer, Daniel Gebhart, Jan Greune, Simon
Katzer, Thomas Klink, George Moore, Uwe Mühlhäusser, Bernd
Müller, Volker Steger, Jürgen Winzeck
Internet (www.siemens.com/pof): Volkmar Dimpfl
Informações Históricas: Dr. Frank Wittendorfer, Siemens Corporate Archives
Endereço de Base de Dados: Susan Süß, Publicis Erlangen
Layout / Litografia: Rigobert Ratschke, Büro Seufferle, Stuttgart
Ilustrações: Natascha Römer, Weinstadt
Gráficos: Jochen Haller, Büro Seufferle, Stuttgart
Planejamento do
ciclo de vida do
produto
Produtos que utilizam menos recursos,
das matérias-primas à reciclagem
Vigias digitais
Inovações que melhoram a segurança,
dos detectores inteligentes aos RFIDs
Soluções acessíveis
Tecnologias robustas, eficientes em termos de energia,
para os mercados em desenvolvimento