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A energia renovável depende do avanço tecnológico da geração termelétrica

A fim de sustentar o aumento da participação de energias renováveis na geração de energia, a tecnologia das fontes termelétricas convencionais precisa de avanços significativos, diz estudo de pesquisadores da Alemanha e da República Checa. 

O setor de energia é dominado pelos combustíveis fósseis, ressalta o estudo, tendência que continuará no curto e médio prazos. As projeções da Agência Internacional de Energia – IEA, na sigla em inglês – indicam que em 2040 as fontes convencionais, baseadas em combustíveis fósseis, responderão por 74% de toda a energia produzida mundialmente.

Mas os riscos associados ao aquecimento global introduziram a necessidade diminuir as emissões de gases de efeito estufa. A fim de evitar riscos severos, o setor de energia mundial precisa substituir as fontes baseadas em combustíveis fósseis por fontes alternativas. O problema é que a tecnologia renovável não consegue operar do mesmo modo do que a tecnologia convencional, nem pode estar localizada perto dos centros de consumo.

Segundo o estudo, as renováveis como solar e eólica não são despacháveis, ou seja, elas não produzem energia conforme a demanda, mas de acordo com as condições meteorológicas. Além disso, elas ​​combinam custos intensivos em capital com baixos custos para operar. Dessa forma, uma vez construídas, a abordagem mais efetiva é operá-las o máximo possível.

O problema é que o sistema mundial de energia se estrutura sobre o fundamento do equilíbrio entre oferta e demanda. A geração de energia tem de ocorrer de modo a atender as variações da demanda. Assim, os sistemas elétricos requerem tecnologias que possam responder às mudanças na intermitência da geração de energia de fontes renováveis.

Três soluções para lidar com a intermitência são identificadas pelo estudo. A primeira inclui técnicas de previsão mais sofisticada da geração por fontes renováveis ​​e a implementação de redes inteligentes. A segunda é a adoção de tecnologias de armazenamento de energia, mas ainda não há nenhuma alternativa comercialmente viável de grande escala. Em todo o mundo, a capacidade de armazenamento instalada atualmente é de 140 GW, sendo 99% hidrelétrica.

A última solução, e a mais adotada em países com grande penetração de fontes alternativas de energia, é forçar usinas convencionais, à gás ou à carvão, a complementar as lacunas deixadas pela geração de usinas renováveis, operando de forma mais flexível. O estudo afirma que esta é a solução mais madura e menos limitada no curto e médio prazo.

Outra grande dificuldade tem caráter geográfico. No caso das fontes renováveis, há um desajuste entre os locais de geração, determinados pela incidência de sol ou de ventos, e os centros de consumo. Portanto, a maior participação da energia renovável depende de uma rede ampla e integrada de transmissão e distribuição de eletricidade.

Os pesquisadores revisaram a literatura sobre usinas à gás e à carvão, investigando as características técnicas das várias tecnologias disponíveis. Exploraram detalhes de projeto e operação das turbinas, emissões de gases de efeito estufa, e flexibilidade de despacho.

Os resultados mostraram que turbinas à gás são mais eficientes e mais rápidas de acionar do que turbinas à carvão. 
Em plena carga, as emissões de gases de efeito estufa são em média 50% a 100% maiores em plantas à carvão do que em plantas à gás. Ao avaliar um cenário futuro de maior participação das renováveis na matriz energética, os resultados indicaram urgência no desenvolvimento tecnológico das turbinas à gás e à carvão.

O estudo projetou que no futuro as turbinas a gás e a vapor devem ter taxas de aceleração entre 70% a 100% superiores do que as atuais, taxas de inicialização entre 35% e 70% mais rápidas, cargas mínima entre 35% e 60% menores, e emissões entre 20% a 80% mais baixas. Somente com esses avanços, as fontes convencionais conseguirão  sustentar o equilíbrio entre oferta e demanda em uma matriz com grande penetração de renováveis.

Mais informações: Review of the operational flexibility and emissions of gas- and coal-fired power plants in a future with growing renewables
Imagem: Gráfico com a projeção da demanda mundial de energia. Fonte: figura 1 do estudo

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