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A produção de energia solar, eólica e hidroelétrica pode beneficiar dos dados climáticos

A produção de energia solar, eólica e hidroelétrica pode beneficiar dos dados climáticos
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Sendo as energias renováveis fundamentais para a recuperação das economias europeias após a pandemia, a otimização da produção energética dependerá cada vez mais dos dados climáticos.

2019 foi particularmente luminoso para os europeus; o continente não esteve exposto a tantas horas de sol pelo menos desde o início da década de 1980. Foi também especialmente brilhante para o setor da energia solar, tendo a sua capacidade de geração mais do que duplicado em comparação com 2018, o maior crescimento numa década. As renováveis estão a tornar-se cada vez mais importantes: em 2019, a sua quota no abastecimento de eletricidade na UE atingiu um máximo recorde de 34,6%. Por outro lado, embora a COVID-19 tenha travado a implementação de novas unidades de produção de energia verde, as renováveis estão a ser encaradas como a solução europeia para o relançamento das suas economias e para o cumprimento das suas ambições, recentemente revistas, de cortar as emissões em 50-55% até 2030. Assim, o setor assumiu uma missão dupla: capturar rapidamente a parte de leão do sistema energético, aumentando ao mesmo tempo a sua fiabilidade e eficiência. Tudo isto num clima em mudança, o que, por si só, introduz variabilidade nos riscos.

Fontes: dados do EUROSTAT até 2017; cálculos da Agora Energiewende e da Sandbag para 2018 e 2019; projeções para 2030 da "Estratégia a Longo Prazo", Comissão Europeia, 2018.

“A transição para uma economia verde é um dos principais pilares do pacote de recuperação proposto pela Comissão [Europeia] em finais de maio", afirmou a Comissária Europeia para a Energia, Kadri Simson. "O Pacto Ecológico Europeu é a nossa estratégia para atingir a neutralidade climática até 2050 e, em simultâneo, aumentar a competitividade da nossa economia, acrescentou a Comissária. A UE pode reforçar significativamente a proporção de renováveis no seu cabaz energético de forma lucrativa, de acordo com a Agência Internacional para as Energias Renováveis (IRENA). A redução dos custos das tecnologias tem vindo a apontar nesse sentido e, embora as previsões recorde para 2020 ao nível das renováveis tenham sido ajustadas em baixa, espera-se que o setor da energia hipocarbónica recupere, reforçado pela redução da procura de petróleo e gás, que se prevê que continue após a pandemia.

No entanto, embora possam demonstrar resiliência contra os choques económicos, as renováveis terão de continuar a demonstrar que também resistem aos padrões climáticos em mudança e à maior frequência de alguns tipos de acontecimentos climáticos extremos. As alterações das temperaturas, da precipitação, da radiação, do nível do mar, das partículas e de extremos como as ondas de calor, inundações ou secas podem afetar a produção e as infraestruturas das energias renováveis, além de influenciarem a procura energética.

A energia hidroelétrica europeia continua a sofrer uma queda na produção, em virtude da menor precipitação e do tempo quente, que conduziram a uma redução de 6% na produção total no ano passado, segundo a Agora Energiewende. As ondas de calor associadas às recorrentes secas que atingiram a França, a Espanha, a Itália e Portugal reduziram os níveis da água durante a primavera e o verão, refletindo a análise dos caudais fluviais do relatório sobre o Estado do Clima Europeu de 2019. Alguns cientistas estimam que os padrões de precipitação e de temperatura em mudança poderão reforçar o potencial hidroelétrico da região norte da Europa e reduzir a produção no sul.

Fonte dos dados: caudais fluviais derivados de modelos do Copernicus EMS. Créditos: Serviço de Gestão de Emergências Copernicus (Copernicus EMS)/ECMWF.

As previsões sobre a velocidade dos ventos permanecem incertas, e pequenas alterações podem afetar significativamente a produção de eletricidade. Em 2018, a fraca intensidade eólica no verão reduziu a produção em valores que chegaram a ser inferiores em 20% aos habituais. Os acontecimentos meteorológicos extremos e a subida do nível do mar poderão afetar a infraestrutura de parques eólicos, tanto em terra como no mar. A energia solar enfrenta também variáveis climáticas incertas, com alguns estudos a preverem um aumento da radiação solar na Europa (até 10%), o que aumentará a produção; contudo, um futuro mais quente poderá refrear este efeito, já que os painéis fotovoltaicos (FV) perdem eficiência com o aumento das temperaturas.

Fonte: registos de dados climáticos relativos à duração da radiação solar do EUMETSAT CM SAF. Créditos: Serviço de Monitorização das Alterações Climáticas Copernicus (C3S)/EUMETSAT CM SAF/DWD.

"As investigações climáticas sugerem que os extremos meteorológicos irão passar a ser mais frequentes. Mas em que medida? Estas são questões vitais quando queremos fontes fiáveis de energias renováveis", afirmou Colin McKinnon, CEO do Institute of Environmental Analytics (IEA). "Os dados climáticos são essenciais para avaliar as nossas necessidades energéticas e a capacidade de produção, especialmente no setor das renováveis", afirmou a Comissária Kadri Simson.

Dado que os produtores de energias renováveis têm de gerir a incerteza climática ao longo do tempo de vida útil dos seus projetos, dispor de dados climáticos está a tornar-se fundamental para o aumento da fração destas energias no cabaz energético. Os operadores das redes elétricas têm também de prever os extremos meteorológicos que afetam as linhas de transmissão (p. ex., inundações, vendavais, ondas de calor, neve) e obter um equilíbrio entre a oferta e a procura em função das condições climáticas que afetam a produção e o consumo.

"A informação climática constitui um elemento fundamental a considerar como parte do processo de decisão em diferentes fases dos projetos", de acordo com a equipa climática da empresa espanhola Iberdrola, que dispõe de um amplo portefólio de projetos de renováveis espalhados pela Europa. A empresa combina medições no local com informação climática de curto a longo prazo em cada local de implantação dos projetos. No caso da energia eólica, por exemplo, a Iberdrola utiliza modelos de dados climáticos e meteorológicos para determinar os melhores locais para a instalação de turbinas e estimar a sua capacidade de produção durante todo o seu tempo de vida útil.

"Os dados climáticos são usados em modelos para calcular o consumo e a geração a partir de centrais solares, eólicas, hidroelétricas e térmicas. A informação resultante é usada, por sua vez, em modelos de sistemas de produção de energia para avaliar a adequação do cabaz energético", afirmou o Dr. Gabriel Bareux, diretor-adjunto de sistemas de informação e comunicação da RTE, o operador francês do sistema de transmissão. "No que toca à infraestrutura, visto que os componentes são instalados para durarem até 80 anos, há uma necessidade importante de avaliar os riscos futuros potenciais das instalações existentes, sendo simultaneamente imperativo avaliar os ativos futuros, que serão utilizados num clima em mudança", referiu o Dr. Bareux.

"Vamos imaginar que pretendemos construir uma nova central solar", comentou o Dr. Etienne Wey, diretor-geral da Transvalor, empresa que disponibiliza, entre outros, serviços de dados sobre radiação solar e meteorologia. "A banca irá financiar o projeto essencialmente com base na quantidade de energia a produzir nos próximos 20 anos", explicou. "Há cinco anos, o nível de incerteza na construção de uma nova central solar não era tão importante, pois o preço ao qual os governos ou os operadores das redes estavam dispostos a comprar cada quilowatt-hora era muito elevado em comparação com a atualidade. Hoje, o mercado é muito competitivo, pelo que grandes incertezas podem fazer a diferença entre o lucro e o prejuízo", referiu o Dr. Wey.

"A utilização de dados climáticos no setor energético tornou-se mais comum nos últimos cinco anos", referiu o Dr. Alberto Troccoli, diretor-fundador do World Energy and Meteorological Council (WEMC). O WEMC está a liderar o serviço operacional para o setor energético do Serviço de Monitorização das Alterações Climáticas Copernicus (C3S), destinado a disponibilizar dados climáticos virtualmente em tempo real para os intervenientes neste setor.

As observações climáticas passadas são das fontes de dados mais comuns utilizadas nos modelos de sistemas energéticos; a análise de acontecimentos passados, tais como ondas de frio ou de calor, e o seu impacto na energia solar e eólica, por exemplo, pode dar pistas sobre o que poderá acontecer numa situação futura semelhante. "Esta abordagem é adequada para as análises dos anos mais próximos. No entanto, com as crescentes evidências das alterações climáticas, a utilização de dados passados em projeções do futuro está claramente a excluir informação importante", referiu o Dr. Bareux da RTE. "Por exemplo, a onda de calor de 2003, sem precedentes, poderá tornar-se o novo normal até 2050. É fundamental ter isso em conta nas simulações do sistema energético do futuro", acrescentou.

O C3S disponibiliza registos históricos, previsões sazonais e projeções a vários anos, bem como indicadores energéticos. "Dispomos de modelos que analisam a forma como o clima irá afetar a procura", afirmou o Dr. Troccoli. "Na Europa, a temperatura está a aumentar na maioria dos países, o que condicionará as necessidades, ainda que os padrões de utilização venham a variar", referiu. "A magnitude da variabilidade do clima está a mudar também, e os modelos climáticos podem dar-nos informações sobre os períodos em que um recurso energético pode sofrer uma maior variabilidade quando comparado com outros".

O serviço mapeia a variabilidade do clima e da energia em todo o continente. Os dados climáticos ajudarão os intervenientes no setor energético a prever as alterações para a indústria motivadas pelo clima (p. ex., ondas de frio e de calor, secas), mas também a analisar a forma como a temperatura influencia a procura de eletricidade em todo o continente, e como este fator interage com a variabilidade da produção de energias renováveis.

Exemplo da forma como os cenários para a energia solar nas próximas décadas são representados no demonstrador energético pré-operacional do Serviço de Monitorização das Alterações Climáticas Copernicus.

A informação climática pode ajudar os governos e os produtores de energia a escolher o cabaz de renováveis certo nos seus sistemas energéticos. Como preâmbulo do serviço, o C3S lançou em 2017 o projeto demonstrador do Combinador Energético Climático Europeu. "Este projeto ajuda a avaliar a forma através da qual as diferentes combinações de abastecimento de energia na Europa se ajustarão à procura, com um enfoque no papel que o clima desempenha na combinação de fontes de energia", referiu Colin McKinnon da IEA, a entidade que desenvolveu o projeto para o C3S. O seu mais recente projeto com o C3S focaliza-se no desenvolvimento de normas resilientes ao clima para infraestruturas, o que ajudará os engenheiros, os arquitetos e as autoridades de normalização a assegurar que os seus projetos (incluindo, entre outros, os projetos de energias renováveis) estão prontos a enfrentar os desafios da variabilidade climática e dos perigos dos extremos meteorológicos.

"À medida que as renováveis aumentam a sua proporção e a eletrificação absorve outros utilizadores finais (transportes, aquecimento e refrigeração, etc.), existem novas aplicações em que os dados climáticos podem desempenhar um papel importante", referiu a equipa da Iberdrola. Por exemplo, estes dados poderiam apoiar a análise da forma de combinar diferentes tecnologias de armazenamento de eletricidade durante uma onda de calor para maximizar a produção e responder ao aumento das necessidades energéticas.

Qual o próximo desafio da satisfação dos requisitos de segurança climática dos produtores e das redes de energias renováveis? "Disponibilizar dados climáticos numa base horária é fundamental para o sistema energético", afirmou o Dr. Bareux da RTE. "Os modelos dos sistemas energéticos utilizam uma referência horária". Dado que as simulações climáticas estão disponíveis numa base diária ou multihorária, explicou o Dr. Bareux, os utilizadores interpretam os dados climáticos com os seus próprios meios, e poderão não estar capacitados para o efeito; uma solução poderia passar por um procedimento normalizado a que todos os utilizadores possam recorrer.