Como uma das tecnologias mais antigas pode desempenhar um papel vital num mix de energia limpa?
A energia solar, tanto fotovoltaica como solar térmica e a eólica, no continente e em ilhas (onshore ou offshore), são os pilares da discussão sobre energias renováveis. Ambas lucram enormemente com os recentes avanços tecnológicos que as tornou mais eficientes e mais baratas. No entanto, os investidores precisam de olhar mais além e pensarem que existe muito mais tecnologias renováveis que desempenharão um papel importante na transição energética num futuro próximo.
A energia hidroelétrica tem sido usada há mais de um século na Europa – desde 1878, de fato, quando William Armstrong a usou para fornecer energia a uma lâmpada de arco único. A hidroeletricidade em larga escala começou há 100 anos na Noruega, que ainda deriva mais de 95 % da sua energia dessa fonte hídrica. Esta tecnologia não apresenta apenas tecnologias testadas e otimizadas, mas podem desempenhar um papel central no futuro da geração de energia.
Para muitas pessoas, o termo hidroeletricidade ainda evoca imagens de enormes reservatórios e projetos de grande porte, como se tratasse de grandes monumentos hídricos, conforme simbolizados pelas vastas barragens no território nacional, da EDP, várias no Brasil, e muitas outras nos Estados Unidos, ou mais recentemente pela barragem das Três Gargantas, na China, ou outras distribuídas em mais de 180 países. Contudo, existem várias formas de geração hidroelétrica: com armazenamento por bombagem e a fio de água. Este último permite a construção de muitos aproveitamentos descentralizados e de menor escala. Embora esse tipo de energia dependa do caudal no rio e é, portanto, suscetível às mudanças sazonais, minimiza o impacto no meio ambiente e apoia as comunidades próximas. A geração a fio de água também é muito menos volátil que a solar ou a energia eólica. O caudal, apesar das alterações climáticas consegue ser mais previsível a longo prazo, que o solar ou a eólica.
Por outro lado, as centrais hidroelétricas, com armazenamento por bombagem, utilizam dois reservatórios para fazer face às flutuações dos consumos e dos preços no mercado de eletricidade. Nas alturas de baixo consumo ou elevada produção, quando a energia é barata, a água é bombeada para o reservatório mais elevado. Durante os períodos de consumo máximo a água é turbinada, gerando energia que é vendida a preços altos.
Solução complementar
Todos os tipos de hidroeletricidade apresentam perfis atraentes de risco-retorno. Apesar dos projetos de larga escala exigirem um avultado investimento inicial, o seu baixo custo operacional e a longevidade tornam-nos fontes competitivas de energia renovável, especialmente a longo prazo.
No entanto, os aproveitamentos hidroelétricos com armazenamento por bombagem terão um papel ainda mais relevante na transição energética, do que apenas fontes adicionais de energia, sejam de água doce ou salgada. Eles são o complemento perfeito para as fontes renováveis intermitentes, como a energia solar ou a eólica. Embora o vento possa soprar ou não em qualquer instante, e o sol que liberta a maior parte da sua energia a meio do dia, os maiores consumos de eletricidade são também durante o dia (impostos pela indústria e serviços).
Isso significa que haverá momentos em que consumo excede em muito a disponibilidade de energia solar e a eólica, bem como momentos em que essas fontes voláteis de energia geram mais eletricidade do que é necessário. Essa discrepância precisa ser abordada de forma a otimizar os recursos energéticos disponíveis. O excesso energia durante o pico de produção deve ser armazenado e o excesso de consumo durante períodos nublados e sem vento de alguma forma têm que ser satisfeitos.
O armazenamento de energia será a chave na aceleração global de esforços para enfrentar as alterações climáticas, e ambiciosas na mitigação e sustentabilidade como objetivos de desenvolvimento sustentável. Numa recente publicação do relatório especial sobre os impactos do aquecimento global de 1,5 ° C, o Painel Intergovernamental sobre Mudança Climática afirmou que é necessário “rapidez e abrangência na transição energética” em todo o mundo, com impactos positivos na economia mundial. Existem muitos caminhos para atingir esse objetivo, mas todos compartilham determinadas características: zero emissões recorrendo a energias renováveis, como fornecimento futuro de eletricidade, incluindo a eletrificação de múltiplos setores com recurso à energia. Será necessário haver flexibilidade na utilização dos recursos, como o armazenamento essencial, por exemplo através de “baterias de água, em reservatórios”.
O armazenamento de energia sob a forma de bombagem de água de reservatórios inferiores para outros superiores, a que chamamos de "baterias de água", fornecem condições locais climáticas favoráveis, maior flexibilidade dos serviços de energia na integração de fontes intermitentes, que já era usado em centrais reversíveis. Atualmente, responde por mais de 94 % do armazenamento global da capacidade instalada e mais de 99% em termos de energia armazenada, estas soluções de “pumped-storage hydropower (PSH)” são utilizadas e cada vez mais, como meio de troca de consumo e produção, equilibrando e integrando fontes renováveis inflexíveis e intermitentes de produção.
Em 2019 testemunhou-se o maior crescimento em fontes renováveis na capacidade de geração de energia, onde a energia eólica e solar fotovoltaica (PV) constituíram quase 60% da receita líquida fornecendo um significativo acréscimo à capacidade global de energia. A energia fotovoltaica e a tecnologia solar têm evoluído e sentido rápida reduções no custo, tornando-se mais competitivas num crescente número de mercados. O sucesso dessas tecnologias, apoiado por políticas governamentais, impulsiona mudanças nos sistemas de energia em todo o mundo e apresenta uma variedade de técnicas e desafios. O PSH consegue equilibrar a natureza variável do vento e solar fornecendo energia confiável com consumos variáveis ao longo de períodos prolongados, evitando, ao mesmo tempo, a necessidade de redução durante períodos de excesso fornecimento, o que justifica o aumento da sua implementação ou adaptação de centrais existentes em cascata, para sistemas reversíveis. Utiliza fontes de energia renovável, permite flexibilidade no uso da energia disponível, evita ocorrência de interrupções de energia, permite maior uniformização dos consumos, evitando que se atinjam níveis extremos de volatilidade no preço energético.
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Helena M Ramos
Professora no IST Técnico Lisboa
Departamento de Engenharia Civil, Arquitectura e Georrecursos (DECivil), CERIS, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa;
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