Energy InfrastructureAté que ponto as pilhas devem ser baratas para que as energias renováveis possam competir com os combustíveis fósseis?
Resumo
Os pesquisadores analisaram o que seria necessário para atender de forma confiável a demanda ao longo de 20 anos. Eles descobriram que fornecer energia de base a um preço comparável ao de uma usina nuclear exigiria que os custos de capacidade de armazenamento de energia caíssem abaixo de 20 dólares por quilowatt-hora (kWh).
Os pesquisadores também investigaram as implicações de permitir que as energias renováveis não satisfaçam a demanda em apenas 5% do tempo ao longo dos 20 anos, com outras tecnologias preenchendo a lacuna. Em geral, a análise sugere que uma rede construída principalmente em torno de energias renováveis e armazenamento de energia poderia se aproximar do custo das tecnologias convencionais a médio prazo. Mas, exceto por qualquer desenvolvimento tecnológico surpreendente, ainda é provável que
uma lacuna significativa na relação custo-eficácia que poderia retardar a adopção. Com isso em consideração, as energias renováveis combinadas com o armazenamento de energia poderiam proporcionar uma rota viável para uma rede sustentável. No entanto, essa brecha poderia ser anulada pelo preço das mudanças climáticas não controladas. com essa brecha poderia ser anulada pelo preço das mudanças climáticas não controladas, porém, até 2030, a brecha poderia crescer.
Artigo aberto completo
Até que ponto as pilhas devem ser baratas para que as energias renováveis possam competir com os combustíveis fósseis?
Autor: Edd Gent
Embora a energia solar e eólica se estejam a tornar rapidamente competitivas em termos de custos com os combustíveis fósseis em áreascom muito sol e vento,ainda não conseguem fornecer a energia 24/7 a que estamos habituados. Actualmente, isso não é um grande problema porque a rede ainda apresenta muitas plantas de combustíveis fósseis que podem fornecer uma carga de base constante ou uma rampa para satisfazer os aumentos da procura.
Mas há um amplo consenso de que precisamos de descarbonizar drasticamente o nosso abastecimento energético se quisermos evitar danos irreversíveis para o clima. Isso significará livrarmo-nos da maior parte das centrais eléctricas a pedido e com utilização intensiva de carbono de que actualmente dependemos para gerir a nossa rede.
As alternativas incluem expandir a infra-estrutura de transmissão para a energia de vaivém de áreas onde o vento sopra para áreas onde não sopra, ou gerir a procura utilizando incentivos financeiros para levar as pessoas a utilizar menos energia durante as horas de ponta. Mas o mais promissor é emparelhar aenergia renovável com o armazenamento de energia para construir reservas para quando o sol parar de brilhar.
A abordagem é menos complicada do que tentar redesenhar a rede, dizem os autores de um novoartigo em <emJoule, mas também torna possível deslocar muito mais energia do que a gestão da procura. Uma questão-chave que não tem sido abordada de forma abrangente, no entanto, é como o armazenamento de energia barata precisa de ser feito para tornar isto viável.
Estudos têm analisado os custos de armazenamento para tornar a arbitragem de energias renováveis (utilizando energias renováveis para carregar o armazenamento quando os preços da electricidade são baixos e depois revendendo-o quando a procura e os preços são mais altos) competitiva na rede actual. Mas nenhum deles se debruçou sobre o quão barato é necessário obter para manter uma rede alimentada predominantemente por energias renováveis.
Pouco se sabia sobre que custos seriam realmente competitivos e como estes custos se comparam com as tecnologias de armazenamento actualmente em desenvolvimento", disse a autora sénior Jessika Trancik, professora associada de estudos energéticos no Massachusetts Institute of Technology,num comunicado de imprensa. "Por isso, decidimos abordar esta questão de frente".
Os investigadores decidiram investigar as duas principais formas de energia renovável, solar e eólica. Analisaram como uma mistura das duas, combinada com a tecnologia de armazenamento, poderia ser utilizada para cumprir uma variedade de papéis na rede, incluindo fornecer carga de base, satisfazer picos de procura em horas de ponta, e gradualmente variar a produção para satisfazer a procura flutuante.
Ao contrário de estudos anteriores que geralmente só investigam em escalas temporais de alguns anos, analisaram o que seria necessário para satisfazer de forma fiável a procura durante 20 anos em 4 locais com diferentes recursos eólicos e solares: Arizona, Iowa, Massachusetts, e Texas.
Descobriram que fornecer energia de base a um preço comparável ao de uma central nuclear exigiria que os custos de capacidade de armazenamento de energia descessem abaixo dos 20 dólares por quilowatt-hora (kWh). Para corresponder a uma central alimentada a gás concebida para fazer face a picos de pico exigiria que os custos caíssem para $5/kWh.
Este é um alvo assustador. Existem algumas tecnologias de armazenamento que podem manter os custos abaixo da marca dos $20/kWh, tais como a utilização de energia em excesso para bombear água até ao topo de uma barragem hidroeléctrica ou comprimir ar que mais tarde pode ser utilizado para fazer funcionar uma turbina. Mas ambas ocupam muito espaço e requerem características geográficas específicas, como montanhas ou cavernas subterrâneas, que as tornam difíceis de aplicar amplamente.
Apesar das rápidas reduções de custos, a tecnologia de baterias líder de hoje em dia - iões de lítio - apenas mergulhou abaixo dos 200 dólares/kWh, sugerindo que as baterias convencionais ainda estão longe de poder satisfazer esta procura. Tecnologias alternativas como asbaterias de fluxo poderiam potencialmente satisfazer as exigências de custos a médio prazo, dizem os autores, mas ainda são largamente experimentais.
No entanto, os investigadores também investigaram as implicações de permitir que as energias renováveis não satisfaçam a procura apenas 5% do tempo ao longo dos 20 anos, com outras tecnologias a preencher a lacuna. Nesse cenário, as energias renováveis mais o armazenamento poderiam corresponder à relação custo-eficácia da carga de base nuclear a apenas 150 dólares/kWh - bem dentro do alcance a curto prazo da tecnologia de iões de lítio, que se prevê atingir a marca dos 100 dólares/kWh em meados da próxima década.
Subsistem questões sobre se as cadeias de abastecimento de iões de lítio já com dificuldades poderiam lidar com a procura necessária para apoiar toda uma rede nacional. Os autores também admitem que a sua análise não considera o custo de satisfazer os restantes cinco por cento da procura através de outros meios.
Globalmente, a análise sugere que uma rede construída principalmente em torno de energias renováveis e armazenamento de energia poderia abordar o custo das tecnologias convencionais a médio prazo. Mas, salvo qualquer desenvolvimento tecnológico surpreendente, ainda é provável que haja uma lacuna significativa na relação custo-eficácia que poderia retardar a adopção.
Essa lacuna poderia, no entanto, ser anulada pelo preço das alterações climáticas não controladas. Com isso em consideração, as energias renováveis combinadas com oarmazenamento de energia poderiam proporcionar uma via viável para uma rede sustentável.
Autor: Edd Gent
Crédito de imagem: Fishman64/ Shutterstock.com
Este artigo é republicado sob a licença Creative Commons CC BY-ND 4.0 eapareceu originalmente no Singularity Hub, uma publicação da SingularityUniversity.
