Transição Energética no sector dos transportes: eletrificação dos transportes terrestres – Filipe Carvalho, Climáximo

Estimativas para a eletrificação do sector dos transportes

Segundo a Agência Portuguesa do Ambiente (APA), em 2014 o sector dos transportes era responsável por cerca de 25% das emissões de gases de efeito de estufa (GEE) em Portugal [1]. Já a Agência Internacional da Energia (IEA) estimava que, em 2013, este sector representava cerca de 36% da energia total consumida em Portugal [2]. Em particular, as emissões dos sectores rodoviário e ferroviário representam cerca de 73% das emissões totais do sector dos transportes.

Este é, por isso, um sector de actividade que necessita ver as suas emissões reduzidas. Há duas grandes maneiras de o fazer: utilizar fontes de energia com emissões de GEE reduzidas e aumentar a eficiência do transporte no geral. Isto implica investir nos transportes públicos e em veículos elétricos (o que também implica investimento na produção de energia elétrica a partir de fontes de energia renovável para satisfazer estas novas necessidades).

Os transportes públicos são mais eficientes que o transporte individual e podem substituir este último na vida diária da população em geral. Os principais requisitos para que isto possa acontecer são a acessibilidade e versatilidade da rede de transportes públicos. Actualmente muitas pessoas evitam a utilização diária de transportes públicos urbanos devido aos custos elevados dos bilhetes e passes, aos tempos de espera demasiado longos e à falta de condições em geral que tornam as viagens desagradáveis (carruagens/autocarros demasiado cheios, não utilização de ar-condicionado em períodos especialmente quentes ou frios, entre outros).

Investir numa rede de transportes públicos eficiente é uma forma não só de reduzir emissões de GEE, mas também de reduzir os níveis de poluição aérea e sonora nos grandes centros urbanos por reduzir o tráfego em geral e de mais facilmente garantir o direito à mobilidade aos residentes. Não é um investimento sem retorno, já que quanto mais eficiente a rede de transportes públicos for, mais pessoas a utilizarão, gerando receita.

Por outro lado, uma rede de transportes eficiente e abrangente a todo o território nacional também promove o transporte inter-regional e internacional de pessoas e mercadorias, com baixas emissões.

Mas ter uma rede de transportes públicos eficiente não é suficiente para satisfazer todas as necessidades das populações. É inevitável a utilização de transporte individual, quer para várias actividades económicas, quer por pelo menos parte da população em geral. Reduzir as emissões neste sector implica a conversão de veículos movidos a gasolina e gasóleo para veículos movidos a energia elétrica.

Este texto, onde são apresentadas algumas estimativas preliminares, foca-se no sector ferroviário pesado em particular (isto é, excluindo o metropolitano) e na produção anual de energia elétrica necessária para alimentar as mudanças sugeridas anteriormente. Mais estimativas serão feitas, relativas aos sectores da ferrovia ligeira (metropolitano) e transportes públicos rodoviários.

Estimativas para a electrificação do sector ferroviário

Ao longo do últimos anos verifica-se uma redução na utilização da rede ferroviária [3]. Historicamente, a extensão máxima de linha ferroviária em exploração foi em 1982 perfazendo no total 3616 km. Em 2014, embora a extensão total de linha ferroviária fosse praticamente a mesma (3620 km) apenas 2546 km estavam em utilização [4]. O número de passageiros transportados anualmente também reduziu, de 211 milhões em 1982 para 128 milhões em 2014.

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Para esta estimativa, assume-se como objectivo ter 100% da rede ferroviária nacional electrificada, bem como a plena utilização da ferrovia já existente, mantendo a proporção atual de locomotivas, automotoras, etc. Não se consideram, por isso, extensões à linha ferroviária, apenas a que já existe. Em 2014, 1630 km de linha ferroviária em exploração estavam electrificados [4]. Assumindo que a linha que não está em utilização actualmente não está electrificada, significa isto que é necessário electrificar 1991 km de linha ferroviária.

Sabe-se que em 2014 o sector ferroviário consumiu no total 292 GWh* de energia elétrica, com um parque ferroviário de 1059 veículos elétricos (nestas estimativas não são considerados os tipos de veículos em circulação, isto é, se são locomotivas, automotoras, as potências de cada uma, etc) [4]. Com esta informação determina-se que, em média, cada veículo consome cerca de 276 MWh de energia por ano.

Existem também 258 veículos a diesel [4], ou seja, tem-se, no total, uma média de 0,52 veículos (elétricos e diesel) por cada quilómetro de linha ferroviária em utilização. Portanto, mantendo estas proporções, é preciso no total 1873 veículos a operar na extensão total de linha ferroviária existente. Isto implica a aquisição de 814 novos veículos elétricos (destes, 258 simplesmente substituem os 258 veículos a diesel já existentes).

Mantendo a mesma proporção nos consumos anuais, 1873 veículos elétricos consomem anualmente 516 GWh, aumentando o consumo de energia elétrica em Portugal em 224 GWh relativamente a 2014. Isto implica, obviamente, que para electrificar e expandir a utilização da ferrovia é necessário aumentar a produção de electricidade. Por outro lado, poupam-se os cerca de 17 milhões de litros de gasóleo consumidos anualmente pelos veículos ferroviários a diesel.

Relativamente ao emprego, em 2014 este sector contava com 6020 funcionários [4]. No entanto, de 2005 a 2014, o número de funcionários viu uma redução de cerca de 30% (em 2005 havia 8436 funcionários) [5]. Uma vez que houve degradação do serviço desde então, assume-se que o número ótimo de funcionários a operar hoje deverá ser o mesmo que em 2005. Dado que a utilização do sector ferroviário para transporte de passageiros (medida em Passageiros.km) em 2005 era de 3753 milhões de passageiros-quilómetro, existiam em média 2.25 funcionários por cada milhão de passageiros-quilómetro [5].

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Evolução anual do número de empregados no sector do transporte ferroviário pesado

Em 1982 a utilização da rede ferroviária para transporte de passageiros era de 5414 milhões de passageiros-quilómetro [3]. Reabilitando toda a rede ferroviária existente pode-se assumir que a utilização desta para transporte de passageiros volta a ser a mesma que em 1982. Mantendo a proporção de 2.25 funcionários por cada milhão de passageiros-quilómetro, estima-se que sejam necessários 12170 funcionários a operar a rede ferroviária (pesada) nacional total, o que implica a criação de 6150 novos postos de trabalho.

Estimativas para a eletrificação do sector rodoviário

Com transportes públicos mais eficientes, a utilização de veículos individuais sofrerá reduções. Não é trivial estimar estas reduções na utilização de veículos individuais em prol de transportes públicos, reduções na aquisição de veículos individuais (muitos agregados familiares possuem mais que um veículo que poderá não ser necessário num cenário onde os transportes públicos são mais eficientes, massificados e acessíveis) e reduções associadas à troca de veículos não elétricos por veículos elétricos.

No entanto, vai-se considerar que a utilização de veículos ligeiros de passageiros vai ser reduzida em prol da utilização do sector ferroviário. Para isso, assume-se que a utilização de veículos que não sejam ligeiros de passageiros mantém-se inalterada** (não é substituída pelo sector ferroviário) e assume-se também que cada veículo ligeiro de passageiros corresponde a apenas uma pessoa***.

Assim, dado que se pretende um aumento da utilização do sector ferroviário para transporte de passageiros dos atuais 3852 milhões de passageiros-quilómetro [4] para os 5414 milhões de passageiros-quilómetro de 1982, este corresponde a um aumento por um factor de cerca de 1.4. Um cenário razoável de médio-longo prazo (15 a 20 anos) seria um onde a utilização de veículos ligeiros de passageiros reduzisse por este factor de 1.4, onde esta redução aconteceria em prol dos transportes públicos (também eletrificados). Neste contexto, o que isto quer dizer, é que a distância total percorrida por todos os veículos (ou seja, que o valor da multiplicação do número de veículos em utilização pela distância média percorrida anualmente) diminui por este factor.

É importante notar que nesta estimativa é indiferente pensar, por exemplo, no consumo de metade dos veículos atuais a percorrer a distância média atual ou pensar no número de veículos atual a percorrer metade da distância média anual atual. Uma política que aposte fortemente nos transportes públicos implicará um compromisso de ambos os casos, ou seja, uma redução no número de veículos em circulação e na distância média percorrida anualmente, por veículo. Assume-se que todos os veículos não elétricos são substituídos por veículos elétricos, neste cenário, o que aumenta a necessidade de produção de energia elétrica. Pretende-se assim estimar esse aumento.

Começando pelo parque de veículos rodoviários, em 2014 estimou-se que cerca de 6.1 milhões de veículos encontravam-se em circulação, dos quais cerca de 4.7 milhões são automóveis ligeiros de passageiros [4]. Existem estimativas das distâncias médias anuais percorridas por diversos tipos de veículos [6], sendo a média total, para 2014, de cerca de 11 458 km por veículo (ignora-se a quantidade relativa de cada tipo de veículo).

Como forma de validação desta estimativa, a partir do consumo anual de combustível por parte do sector rodoviário (5,3 MTEP – milhões de toneladas de equivalente de petróleo), do parque de veículos rodoviários (6 milhões de veículos) e da distância média percorrida por veículo, determinou-se o consumo médio de um veículo por 100 km. O resultado obtido foi de cerca de 9 litros por 100 km, que é um valor realista. Portanto não é descabido considerar que um veículo, em média, percorre 11.5 mil quilómetros anualmente.

A utilização de veículos que não sejam automóveis ligeiros de passageiros mantém-se inalterada nesta estimativa, logo é preciso electrificar e produzir energia elétrica para 1.4 milhões de veículos a percorrer em média 11.5 mil quilómetros por ano. A redução na utilização dos automóveis ligeiros de passageiros (pelo factor de 1.4) é equivalente a considerar que circulam cerca de 3.3 milhões de automóveis que percorrem em média 11.5 mil quilómetros por ano. Portanto a utilização anual de veículos rodoviários em Portugal neste cenário passa a ser de cerca de 54 mil milhões de veículos-quilómetro, que é o equivalente a dizer que passam a haver 4.7 milhões de veículos a percorrer 11.5 mil quilómetros por ano (em vez de 6.1).

Em média, um veículo elétrico típico consome 21 kWh por 100km, fazendo a média dos valores apresentados em [7]. Assim, um veículo elétrico típico, percorrendo a distância média anual considerada anteriormente, consumiria cerca de 2.4 MWh por ano. Desta forma, 4.7 milhões de veículos, com um consumo médio anual de 2.4 MWh, requerem uma produção anual de energia de cerca de 11.3 TWh para satisfazer o consumo.

Políticas como a proibição da circulação de veículos individuais em certas zonas dos grandes centros urbanos, juntamente com políticas de apoio e incentivo à utilização de veículos rodoviários elétricos, pelo menos pelos sectores económicos que deles dependem (serviços de transporte de mercadorias, táxis, agricultura) são também um bom complemento a políticas de investimento nos transportes públicos.

Pode-se considerar que aumentos de oferta em termos de transporte público rodoviário estão incluídos na estimativa de energia elétrica que é necessário produzir. Isto porque o número de veículos individuais de transporte de passageiros supera largamente o número de veículos de transporte público rodoviário. Para dar uma imagem, imaginando que um autocarro faz o dobro da distância média anual que um carro individual, dois condutores isolados que passem a andar de autocarro são suficientes para que a utilização de transporte rodoviário se mantenha inalterada. Se quatro condutores isolados passarem a andar de autocarro, a utilização de veículos rodoviários cai para metade. Portanto não é dificil reduzir a utilização anual de veículos rodoviários apenas trocando o carro individual por autocarros.

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Em suma, para se ter 100% de utilização da rede ferroviária nacional (a mesma que em 1982), completamente electrificada, é preciso:

  • electrificar 1991 km de linha ferroviária;
  • adquirir 814 novos veículos elétricos (locomotivas, automotoras);
  • produzir mais ~225 GWh de energia elétrica anual;
  • criar ~6150 novos empregos para manter o serviço ferroviário.

É razoável esperar que este investimento signifique que, pelo menos, o número de passageiros volte a ser o mesmo que em 1982: 211 milhões, quase o dobro dos actuais 128 milhões.

Assumindo que se tem uma redução na utilização de veículos ligeiros de passageiros (isto é, veículos-quilómetro) por um factor de 1.4 e que toda a utilização é feita por veículos elétricos, é preciso:

  • produzir mais ~11.3 TWh de energia elétrica anual.

Com base nestas estimativas, electrificar todo o sector dos transportes implica um aumento de pelo menos 11.5 TWh na produção de energia elétrica. Dado que em 2014 a produção anual de energia elétrica foi de 52 Twh (ou seja, 52 000 GWh) [8] isto representa um aumento de cerca de 22% na produção de energia elétrica nacional. Note-se que 98% deste aumento responde às necessidades do transporte rodoviário, que deverá ser electrificado gradualmente. Num espaço de 20 anos (não considerando reduções no consumo de electricidade relativas a maior eficiência energética), isto significa que é necessário, em média, aumentar a produção de energia elétrica em 575 GWh por ano. Existe por isto legitimidade para se pretender aumentar ainda mais a oferta de transportes públicos porque são de facto muito mais eficientes que o trasporte individual.marcha-global-por-el-clima-londres

Neste cenário de transportes terrestres 100% electrificados por fontes de energia renovável, em que assume-se por simplicidade que estas têm zero emissões (na verdade existem sempre emissões associadas ao fabrico de aerogeradores ou de painéis solares por exemplo, mas que podem ser desprezadas), obtém-se uma redução nas emissões nacionais de GEE de cerca de 18%. Poupam-se também as cerca de 5.3 milhões de toneladas de equivalente de petróleo que Portugal necessita de importar, tornando-o muito mais independente energeticamente.

Com a Campanha dos Empregos pelo Clima pretende-se reduzir as emissões de GEE nacionais, criando emprego, reduzindo a poluição local e reduzindo a dependência do estrangeiro. Estimativas de custos associados a esta transição e formas de obtenção de receitas serão efetuadas no futuro.

***

* Nota: Wh (Watt-hora) é uma unidade de energia. 1 GWh = 1 000 MWh = 1 000 000 kWh = 1 000 000 000 Wh.

** Na verdade o transporte de mercadoria por via rodoviária também pode ser em parte substituído pelo transporte ferroviário.

*** Não se encontraram dados relativos à utilização de veículos privados em termos de pessoas-quilómetro, apenas a utilização de veículos em termos das distâncias médias anuais percorridas por cada tipo de veículo. Portanto assume-se por simplicidade que cada veículo é utilizado por apenas uma pessoa, o que faz com que 1 veículo-quilómetro seja equivalente a 1 pessoa-quilómetro.

Referências

[1] – Eduardo Santos, José Paulino, Patrícia Liberal, Rui Papudo (2014, Março), “Sixth National Communication to the United Nations Framework Convention on Climate Change”, Agência Portuguesa do Ambiente, Figura 2.9.
[2] – Dados disponíveis em www.iea.org
[3] – Nuno Valério (2001), “Estatisticas Históricas Portuguesas”, Instituto Nacional de Estatística.
[4] – “Estatíticas dos Transportes e Comunicações 2014”, Instituto Nacional de Estatística.
[5] – “Estatíticas dos Transportes 2005”, Instituto Nacional de Estatística.
[6] – Teresa Pereira, Tiago Seabra, Ana Pina, Paulo Canaveira, André Amaro, Mónica Borges (2016, Abril), “Portuguese National Inventory Report on Greenhouse Gases, 1990 – 2014, Agência Portuguesa do Ambiente.
[7] – https://en.wikipedia.org/wiki/Electric_car#Running_costs
[8] – “Energy Policies of IEA Countries – Portugal – 2016 Review”, International Energy Agency.