Uma grade renovável 100% está ao alcance, mas precisa de financiamento do governo

Uma grade renovável 100% está ao alcance, mas precisa de financiamento do governo Com a combinação certa, a rede pode ser totalmente renovável pelo mesmo custo e confiabilidade que os combustíveis fósseis. Pixabay / Wikimedia Commons

Em um artigo do discurso ao National Press Club, O primeiro-ministro Malcolm Turnbull declarou que os principais requisitos para o sistema de eletricidade da Austrália são que ele deva ser acessível, confiável e capaz de ajudar a cumprir as metas nacionais de redução de emissões. Ele também enfatizou que os esforços para atingir esses objetivos devem ser "agnósticos em termos de tecnologia" - ou seja, as melhores soluções devem ser escolhidas por mérito, independentemente de serem baseadas em combustíveis fósseis, energia renovável ou outras tecnologias.

Por acaso, o vento moderno, a energia solar fotovoltaica (PV) e o armazenamento de energia hidrelétrica bombeada fora do rio (PHES) podem atender a esses requisitos sem pressupostos heróicos, a um custo competitivo com as usinas de combustíveis fósseis.

Turnbull e seu governo também identificaram corretamente o armazenamento de energia como chave para apoiar a alta confiabilidade do sistema. O vento e a energia solar são fontes intermitentes de geração e, enquanto estamos melhorando a previsão do vento e da luz do sol em escalas de tempo de segundos a semanas, o armazenamento é necessário para fornecer o equilíbrio certo entre oferta e demanda por alta penetração do vento e da energia fotovoltaica.

O armazenamento se torna importante quando o componente variável de energia renovável da produção de eletricidade ultrapassa a 50%. Austrália atualmente fontes sobre 18% de sua eletricidade proveniente de fontes renováveis - hidroeletricidade nas montanhas nevadas e na Tasmânia, energia eólica e o crescente número de instalações fotovoltaicas no telhado.

Enquanto isso, na Austrália do Sul, a energia renovável já está em torno de 50% - principalmente eólica e PV - e, portanto, esse estado agora tem uma oportunidade econômica potencial para adicionar armazenamento de energia à rede.

Empurrando o armazenamento

Para ajudar a realizar esse potencial, no sul da Austrália e em outros lugares, a Corporação Financeira de Energia Limpa (CEFC) e a Agência Australiana de Energia Renovável (ARENA) gastará A $ 20 milhões de fundos públicos ajudando a tornar a capacidade flexível e os projetos de armazenamento de energia em larga escala viáveis ​​comercialmente, incluindo hidrelétricas e baterias bombeadas.

PHES constitui 97% do armazenamento mundial de eletricidade. O mercado de varejo de baterias de armazenamento domésticas, como o Powerwall da Tesla, está crescendo, mas as baterias de armazenamento em larga escala ainda são muito mais caras que o PHES. A hidrelétrica bombeada “fora do rio” tem um futuro brilhante na Austrália e em muitos outros países, porque existem muitos sites adequados.

O vento e a energia fotovoltaica são os vencedores esmagadores em termos de nova geração de eletricidade com baixas emissões porque custam menos do que as alternativas. De fato, o PV e o vento constituíram metade da nova capacidade de geração do mundo instalada no 2015 e quase toda a capacidade de nova geração instalada na Austrália.

Recentemente, modelamos o Mercado Nacional de Eletricidade (NEM) para um cenário de energia renovável 100%. Nesse cenário, o vento e a energia fotovoltaica fornecem 90% da eletricidade anual, com a hidro e a bioenergia existentes fornecendo o equilíbrio. Em nossa modelagem, evitamos suposições heróicas sobre o desenvolvimento futuro da tecnologia, incluindo apenas a tecnologia que já foi implantada em quantidades maiores que os gigawatts 100 - ou seja, vento, PV e PHES.

Preços confiáveis ​​e atualizados estão disponíveis para essas tecnologias, e nossas estimativas de custos são mais robustas do que para modelos que utilizam projeções de implantação e redução de custos muito diferentes da realidade de hoje.

Em nossa modelagem, usamos dados históricos de vento, sol e demanda para cada hora do ano 2006-10. A distribuição muito ampla de energia fotovoltaica e eólica na rede reduz os déficits de fornecimento, aproveitando os diferentes sistemas climáticos. O balanço energético entre oferta e demanda é mantido com a adição de PHES suficiente, capacidade de transmissão de alta tensão e excesso de capacidade de vento e energia fotovoltaica.

Não é um trabalho caro

O principal resultado de nosso trabalho é que o custo extra de equilibrar o suprimento de energia renovável com a demanda em uma base horária, e não anual, é modesto: A $ 25-30 por megawatt-hora (MWh). É importante ressaltar que esse custo é um limite superior, porque não consideramos o uso de gerenciamento de demanda ou baterias para suavizar a oferta e exigir ainda mais.

Além disso, uma grande fração desse custo estimado está relacionada a períodos de vários dias sucessivos de tempo nublado e sem vento, que ocorrem apenas uma vez a cada poucos anos. Poderíamos fazer reduções adicionais substanciais através da redução contratual de carga, do uso ocasional de geradores de carvão e gás herdados para carregar reservatórios PHES e gerenciar os tempos de carregamento de baterias em carros elétricos.

Usando os preços do 2016 em vigor na Austrália, estimamos que o custo nivelado de energia em um futuro de energia renovável em% de 100, incluindo o custo do balanceamento por hora, seja de A $ 93 por MWh. O custo da energia eólica e fotovoltaica continua a cair rapidamente, e, após o 2020, é provável que esse preço esteja em torno de AU $ 75 por MWh.

Fundamentalmente, isso é comparável ao valor estimado correspondente para uma nova usina de carvão preto supercrítica na Austrália, que foi colocada em A $ 80 por MWh.

Enquanto isso, um sistema desenvolvido em torno de energia eólica, PV e PHES e hidrelétricas existentes pode oferecer a mesma confiabilidade da rede atual. O PHES também pode fornecer muitos dos serviços que permitem hoje um sistema de energia confiável: excelente energia inercial, reserva de fiação, partida rápida, capacidade de partida em preto, regulação de tensão e controle de frequência.

Sistema de envelhecimento

A frota de combustíveis fósseis da Austrália está envelhecendo. Um bom exemplo é o pendente de fechamento da usina de carvão marrom Hazumwood, de 19 anos, Hazumwood no Vale de Latrobe, em Victoria. A Relatório ACIL Allen ao governo australiano lista a vida útil técnica de cada usina elétrica e mostra que dois terços da capacidade de geração de combustível fóssil da Austrália atingirá o fim de sua vida útil técnica nas próximas duas décadas.

As opções práticas para substituir essas usinas são combustíveis fósseis (carvão e gás) ou renováveis ​​em larga escala existentes (eólica e fotovoltaica). As energias renováveis ​​já são economicamente competitivas e serão claramente mais baratas pela 2030.

As emissões de gases de efeito estufa relacionadas à energia constituem cerca de 84% do total da Austrália. A geração de eletricidade, o transporte terrestre e o aquecimento nas áreas urbanas representam 55% do total de emissões. A conversão dessas três funções energéticas em energia renovável é mais fácil do que em outros componentes do sistema energético.

O transporte e o aquecimento urbano podem ser eletrificados com a implantação de veículos elétricos e bombas de calor, respectivamente. As bombas de calor elétricas são já oferece forte concorrência por gás natural nos mercados de aquecimento espacial e de água. É importante ressaltar que esses dispositivos possuem armazenamento em grande escala na forma de baterias em veículos e inércia térmica na água e nos edifícios. A adoção bem integrada dessas mudanças tecnológicas ajudará a reduzir ainda mais os preços da eletricidade.

Assim, vento, PV e PHES juntos produzem confiabilidade e acessibilidade para combinar com o sistema elétrico atual. Além disso, eles facilitam cortes profundos nas emissões a baixo custo que podem ir muito além da meta climática existente.A Conversação

Sobre o autor

Andrew Blakers, professor de engenharia, Universidade Nacional Australiana; Bin Lu, candidato a PhD, Universidade Nacional Australianae Matthew Stocks, pesquisador da ANU College of Engineering and Computer Science, Universidade Nacional Australiana

Este artigo foi republicado a partir de A Conversação sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.

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