Energia limpa lidera investimentos globais em tecnologia, diz McKinsey

O novo McKinsey Technology Trends Outlook 2022 revela que a tecnologia de energia limpa, com um investimento de US$ 257 bilhões em 2021, lidera os investimentos em comparação com as 14 tendências tecnológicas mais significativas que impactam o mundo hoje.

Especialistas do Conselho de Tecnologia McKinsey descobriram que a tecnologia de energia limpa, que impulsionará soluções de carbono zero e mitigará as emissões de gases de efeito estufa, pode atingir um pico de investimentos de US$ 1,5 trilhão até 2035. A energia limpa superou todos os setores, incluindo mobilidade em US$ 236 bilhões, inteligência artificial ( AI) em US$ 165 bilhões, 5G e 6G em US$ 166 bilhões, Web3.0 em US$ 110 bilhões e tecnologia metaverse em US$ 30 bilhões.

Mas que tecnologia de energia limpa está impulsionando essa enorme onda de investimentos globais? Quais são os desafios que o setor enfrenta? E para onde vai?

Energia limpa: a evolução rápida da energia

A energia é a espinha dorsal da nossa sociedade global. Até 2022, à medida que os líderes mundiais se comprometem a reduzir as emissões de carbono, o setor de energia está evoluindo rapidamente de combustíveis fósseis e não renováveis ​​para novas fontes de energia verde.

O setor de tecnologia de energia limpa está focado em projetar, desenvolver e operar novas soluções de energia que ajudam a alcançar emissões globais líquidas zero. Essas soluções devem ser implementadas em toda a cadeia de energia, desde a geração de energia até o armazenamento e distribuição.

A Inside Climate News informou em 1º de setembro de 2022 que a mudança de energia está acontecendo rapidamente. No estado da Califórnia, os reguladores adotaram novas regras que proibirão a venda de novos veículos movidos a gasolina até 2035. A Califórnia historicamente estabelece precedentes para leis que são posteriormente adotadas por outros estados.

Espera-se que Washington, Massachusetts, Virgínia e outros doze estados, incluindo Colorado, Connecticut, Maryland, Nova Jersey, Novo México, Pensilvânia e Nova York, implementem sua própria versão da nova lei da Califórnia.

A McKinsey diz que as regulamentações ambientais aumentaram 20% nos EUA, China e Europa em menos de dois anos. A pressão para impulsionar essa transformação energética agora se baseia no desenvolvimento de fontes de energia solar, eólica, nuclear, oceânica e outras alternativas, como a fusão nuclear. Além disso, armazenamento e distribuição de energia tornaram-se setores-chave.

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Redes de energia e tecnologia de armazenamento de energia

O último relatório da McKinsey garante que 84% da demanda global de energia pode ser atendida por projetos de energia renovável até 2050. A energia solar deve liderar o fornecimento de 60%, enquanto a geração de energia eólica cobrirá 24%.

As indústrias de aviação, transporte marítimo e frete pesado também estão mudando para combustíveis sustentáveis, como o hidrogênio. Por outro lado, as redes elétricas que distribuem eletricidade para residências, empresas, organizações e indústrias em todo o mundo não estão preparadas para a mudança de energia limpa e precisam de grandes modificações.

Sistemas de gerenciamento de rede inteligente de IA que podem equilibrar a oferta e a demanda de uma rede de energia estão sendo desenvolvidos para evitar apagões e colapsos de rede e para garantir um fluxo contínuo de energia. Mas, o principal problema com a distribuição de energia verde é o armazenamento de energia.

Solar e eólica são tecnologias de geração de energia não contínua. Sua capacidade de geração cai quando os ventos não sopram e quando o sol não brilha. Armazenar energia excedente é a solução.

No entanto, a eletricidade não pode ser armazenada, ela deve ser convertida em outra força para ser salva para uso posterior. A tecnologia de baterias provou ser eficiente, mas construir baterias para usinas de armazenamento de energia em larga escala é caro.

O bombeamento hidrelétrico é o atual sistema líder nos EUA para armazenar energia. Hidrelétrica de armazenamento bombeado (PSH) age como uma bateria gigante porque pode armazenar energia e liberá-la quando necessário, explica o Escritório de Eficiência Energética e Energia Renovável do governo dos EUA.

O Relatório do Mercado de Energia Hidrelétrica de 2021 revela que o PSH é responsável por 93% de todo o armazenamento de energia em escala de utilidade nos Estados Unidos. O país possui 43 usinas de PSH e potencial para dobrar a capacidade com a adição de novas usinas.

Esses projetos de tecnologia de grande porte funcionam como uma barragem e um reservatório. Eles bombeiam água a montante quando há excesso de energia e a liberam para fluir através de turbinas que geram energia quando há demanda.

Outros sistemas de armazenamento de energia que estão ganhando força incluem tecnologias de armazenamento de energia baseadas em gravidade. A Energy Vault é uma das empresas que atuam nesta nova área. Ele constrói instalações de alta tecnologia de armazenamento por gravidade usando materiais ecologicamente corretos e reutilizados. A empresa é especializada em armazenamento de energia para concessionárias, produtores independentes de energia e grandes usuários de energia industrial.

Em fevereiro de 2022, a empresa começou a ser negociada na Bolsa de Valores de Nova York. Seus sistemas de armazenamento de energia por gravidade levantam blocos grandes e pesados ​​quando há demanda de energia e os liberam para gerar energia a partir da queda do bloco quando a demanda é alta.

A McKinsey explicou que a tecnologia de armazenamento de energia é a chave para a adoção de energia renovável. Sem ela, o plano mundial de escalar tecnologias de energia limpa para atender às demandas não passa de um sonho vazio.

“Espera-se que as tecnologias de armazenamento de energia de longa duração impulsionem cerca de 20% da adoção de energias renováveis, permitindo aproximadamente 2,4 gigatoneladas (Gt) de redução de energias renováveis”, disse a McKinsey. “Espera-se que o armazenamento de curta a média duração expanda a penetração de energias renováveis ​​de 30 para 80%, permitindo indiretamente até cerca de 6 Gt de redução.”

Assim como as redes elétricas e os sistemas de armazenamento precisam ser melhorados, a rede global de postos de gasolina também enfrenta uma evolução sem precedentes. Centenas de milhões de veículos elétricos (EVs) exigirão uma rede global de estações de carregamento de EVs.

“Espera-se que o crescimento das demandas de baterias até 2030 cresça em 30% CAGR, impulsionado pela eletrificação de aplicativos de mobilidade”, acrescentaram os especialistas da McKinsey.

Inovações: tecnologia energética e desafios

Espera-se que a capacidade anual da tecnologia de energia solar se multiplique por 8 de 2020 a 2030, e a energia gerada pela tecnologia de energia eólica deve crescer 5x. No entanto, ambos os setores enfrentam desafios.

O setor eólico está desenvolvendo novas tecnologias que aumentariam a capacidade dos projetos de acessar novos locais onde a lâmina d’água é maior ou igual a 60 metros. Esses novos parques eólicos offshore estão inovando com fundações flutuantes.

A startup norueguesa World Wide Wind apresentou recentemente uma tecnologia inovadora de turbina eólica flutuante que deve revolucionar o setor, reduzindo custos e escalando a produção, conforme relatado pela Sea Trade. E a Odfjell Oceanwind está a caminho da aprovação total da classe DNV de seu projeto de fundação eólica semiflutuante para águas profundas que opera em profundidades de água de 60 a 1.300 metros.

Estes são apenas dois exemplos das várias novas tecnologias eólicas solares que estão revolucionando a indústria de energia eólica offshore. A tecnologia eólica também está inovando para gerar mais energia em cenários de vento fraco.

O setor solar também está enfrentando diferentes desafios, com fabricação econômica, estabilidade aprimorada e aumento de desempenho sendo os mais notáveis. O custo dos painéis solares vem caindo e os painéis solares se tornaram mais eficientes à medida que a tecnologia melhora. No entanto, o custo e a eficiência estão longe de atingir os requisitos de pico de adoção.

Como revela o artigo científico publicado pela Nature, os painéis solares avançados podem atingir uma eficiência de conversão de 47,1%. No entanto, estes são caros para produzir e avaliar. A maioria dos painéis solares no mercado hoje atinge apenas 20% de eficiência de conversão. Isso significa que eles só podem converter em energia utilizável 20% da energia solar que atinge o painel solar por metro quadrado.

A matéria-prima usada para construir painéis solares também é cara e pode estar sujeita a interrupções como outros materiais tecnológicos. Essas mesmas interrupções estão criando oportunidades e demandas de gargalo para diferentes setores de energia limpa.

À medida que a guerra Rússia-Ucrânia se estende e os preços do gás disparam para novos patamares, os fabricantes de veículos elétricos têm visto um aumento na demanda. E na Europa, como informa a CNN, as instalações de energia solar aumentaram 20% à medida que a Rússia “recusa o gás”.

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Outra indústria pronta para transformar o setor de geração de energia é a tecnologia de fusão nuclear – não confundir com o bem estabelecido setor de energia de fissão nuclear. O Washington Post informou em agosto de 2022 que os cientistas estão a poucos anos de alcançar instalações de energia de fusão nuclear totalmente operacionais.

Os investimentos capitalistas de risco estão despejando bilhões no setor que espera estar funcionando até 2030. Os governos também estão promovendo a inovação de fusão com incentivos. Nos EUA, a Lei de Redução da Inflação e o Departamento de Energia apoiam os desenvolvimentos da fusão com descontos e créditos fiscais substanciais.

Commonwealth Fusion, Helion Energy, General Fusion e TAE Technologies são algumas das principais startups nucleares testando máquinas de fusão nuclear tokamak e correndo para construir reatores estáveis. Melhorias científicas, melhores ímãs e inovações tecnológicas estão impulsionando o novo setor de energia.

Especialistas da McKinsey dizem que há US$ 4 bilhões em investimentos em 35 projetos de fusão nuclear focados em enfrentar os desafios de engenharia. A McKinsey acrescenta que as incertezas da energia solar, eólica e nuclear devem ser resolvidas para que a tendência alcance escala.

O que os líderes devem prestar atenção

A US Energy Information Administration revelou que ainda há um longo caminho a percorrer antes que as fontes de energia verde assumam a liderança. Cerca de 38% da eletricidade gerada no país até 2021 foi produzida a gás natural. A produção de energia a carvão foi a segunda maior fonte de energia, com cerca de 22%. A energia nuclear produziu um quinto de toda a energia dos EUA (19% da energia).

Todas as energias renováveis ​​combinadas representaram apenas cerca de 20% do total, com usinas hidrelétricas produzindo 6,1%, eólica 9,2% e solar apenas 2,8%.

A McKinsey diz que os líderes devem prestar atenção à tecnologia de energia limpa porque os gastos anuais de capital necessários para fazer a transformação líquida zero em 2025 equivalem a US$ 1,2 trilhão para geração de energia, US$ 1 trilhão para a rede elétrica e US$ 200 bilhões em armazenamento de energia.

Além disso, espera-se que a demanda por eletricidade global aumente exponencialmente. A McKinsey identificou mais de 1.000 compromissos corporativos de energia limpa. O número de empresas em 2021 que estabeleceram metas baseadas na ciência para metas de energia verde continua a aumentar, representando um valor de mercado de US$ 23 trilhões.

Os líderes devem prestar muita atenção à tecnologia de energia renovável, pois ela deve contribuir com até 84% da demanda global total até 2050. Combustíveis sustentáveis, fusão nuclear e inovações de armazenamento e distribuição de energia são onde os tomadores de decisão devem se concentrar, McKinsey diz.

Os setores que serão diretamente impactados incluem: metais e mineração (cobre, lítio e cobalto), petróleo e gás (produção de hidrogênio combustível), construção civil (infraestrutura), produtos químicos (silício para células fotovoltaicas) e setores público e social . No entanto, à medida que as novas tecnologias de energia limpa crescem rapidamente, nenhuma indústria ou setor ficará intocado pela nova tendência.