Traçando um caminho positivo da natureza para um futuro de energia sustentável

A próxima Conferência das Nações Unidas sobre Mudanças Climáticas (COP27), a ser realizada no Egito em novembro, concentra a atenção nos caminhos necessários para alcançar as metas climáticas globais. Uma rápida descarbonização das economias é fundamental para estabilizar o clima, incluindo a obtenção de sistemas de energia líquida zero até 2050. Mas com o mundo também enfrentando uma crise de natureza/biodiversidade e se esforçando para alcançar um conjunto de metas de desenvolvimento, esses caminhos devem levar em consideração seu impacto na comunidades e ecossistemas; a estabilização do clima deve se esforçar para ser consistente com a manutenção dos sistemas de suporte à vida da Terra.

Várias das projeções para o que é necessário para alcançar sistemas de energia consistentes com o 1.5° C meta climática apresentam uma duplicação da capacidade hidrelétrica global, como as do Agência Internacional de Energia (AIE) e o Agência Internacional de Energia Renovável (IRENA). Embora esse seja um aumento proporcional menor do que outras energias renováveis, como eólica e solar fotovoltaica, que devem aumentar mais de vinte vezes, uma duplicação da capacidade hidrelétrica global representa, no entanto, uma expansão dramática da grande infraestrutura que afetará os rios do mundo – e as diversas benefícios que proporcionam às sociedades e economias desde a pesca de água doce que alimenta centenas de milhões até a mitigação de inundações e deltas estáveis.

Apenas um terço dos maiores rios do mundo continuam fluindo livremente – e uma duplicação da capacidade hidrelétrica global resultaria no represamento de cerca de metade delas, gerando menos de 2% da geração renovável necessária em 2050.

Quase todos os novos projetos de energia, incluindo eólica e solar, causarão alguns impactos negativos, mas perdas de um tipo importante de ecossistema – grandes rios de fluxo livre – nessa escala terá grandes compensações para as pessoas e a natureza a nível mundial. Como tal, a expansão hidrelétrica merece planejamento e tomada de decisão particularmente cuidadosos. Aqui, examino algumas questões importantes relevantes para avaliar a energia hidrelétrica, incluindo questões que são frequentemente mal compreendidas.

As pequenas hidrelétricas são frequentemente consideradas sustentáveis ​​ou de baixo impacto, mas muitas vezes não é assim. Pequenas hidrelétricas não são definidas de forma consistente (por exemplo, alguns países classificam 'pequenas hidrelétricas' como algo até 50 MW), mas muitas vezes são categorizadas como projetos abaixo de 10 MW. Como os projetos desse tamanho geralmente têm impactos menores no meio ambiente, os projetos de pequenas hidrelétricas geralmente recebem incentivos ou subsídios e/ou se beneficiam de uma revisão ambiental limitada. No entanto, a proliferação de pequenas hidrelétricas pode causar impactos cumulativos consideráveis. Além disso, mesmo um pequeno projeto em um local particularmente pobre pode causar impactos negativos surpreendentemente grandes.

A energia hidrelétrica a fio d'água também é frequentemente apresentada como tendo impactos negativos limitados, mas algumas das barragens com maior impacto nos rios são barragens a fio d'água. Barragens a fio d'água não armazenam água por longos períodos de tempo; a quantidade de água que flui para dentro do projeto é a mesma que flui para fora do projeto – pelo menos diariamente. No entanto, os projetos a fio d'água podem armazenar dentro de um dia quando operam para "hidropico", armazenando água ao longo do dia e liberando-a durante algumas horas de pico de demanda. Este modo de operação pode causar grandes impactos negativos nos ecossistemas fluviais a jusante. Como as barragens a fio d'água não possuem grandes reservatórios de armazenamento, elas não causam alguns dos principais impactos às pessoas e rios associados a grandes reservatórios de armazenamento, incluindo deslocamentos em grande escala de comunidades e interrupções nos padrões sazonais de fluxo do rio. Mas essas diferenças muitas vezes levam a generalizações mais abrangentes de que projetos a fio d'água não têm impactos nos rios - ou mesmo que a hidrelétrica a fio d'água não precise de uma barragem. Embora alguns projetos a fio d'água não incluam uma barragem em todo o canal, muitos projetos grandes a fio d'água exigem uma barragem que fragmente o canal do rio (veja a foto abaixo). Essa generalização inadequada torna-se particularmente problemática quando os proponentes de um projeto apontam para seu status de fio d'água como uma abreviação para argumentar que terá impactos mínimos. Essa “generalização precipitada” foi empregada pelos proponentes da Barragem de Xayaboury no rio Mekong, que está causando grandes impactos tanto na migração de peixes quanto na captura de sedimentos necessários ao delta a jusante.

Embora as revisões ambientais de barragens hidrelétricas geralmente se concentrem nas condições locais, os impactos negativos podem realmente se manifestar a centenas de quilômetros de distância de uma barragem. Quando as barragens hidrelétricas bloqueiam o movimento de peixes migratórios, elas podem causar impactos negativos nos ecossistemas em toda a bacia hidrográfica, tanto a montante quanto a jusante da barragem. E como os peixes migratórios costumam estar entre os contribuintes mais importantes para a pesca de água doce, isso se traduz em impactos negativos para as pessoas, mesmo algumas que podem viver a centenas de quilômetros de uma barragem. As barragens hidrelétricas têm sido um dos principais contribuintes a dramáticas perdas globais de peixes migratórios, que diminuiu em 76% desde 1970, com exemplos de alto perfil, como os rios Columbia e Mekong. Um segundo impacto de longa distância é o sedimento. Um rio é mais do que um fluxo de água, é também um fluxo de sedimentos, como lodo e areia. Os rios depositam esse sedimento quando entram no oceano, criando um delta. Os deltas podem ser extremamente produtivos – tanto para a agricultura quanto para a pesca – e mais de 500 milhões de pessoas vivem em deltas em todo o mundo, incluindo os do Nilo, Ganges, Mekong e Yangtze. No entanto, quando um rio entra em um reservatório, a corrente diminui consideravelmente e grande parte do sedimento cai e fica “preso” atrás da barragem. Os reservatórios agora capturam aproximadamente um quarto do fluxo anual global de sedimentos—lodo e areia que, de outra forma, ajudariam a manter os deltas em face da erosão e da elevação do nível do mar. Alguns deltas importantes, como o Nilo, perderam mais de 90% de seu suprimento de sedimentos e agora estão afundando e encolhendo. Assim, as barragens hidrelétricas podem ter grandes impactos sobre os principais recursos em grandes bacias hidrográficas, incluindo fornecimento de alimentos de importância global, mas, muitas vezes, a revisão ambiental de projetos hidrelétricos concentra-se principalmente nos impactos locais.

A passagem de peixes ao redor das barragens raramente mitigou os impactos negativos das barragens sobre os peixes migratórios. A passagem de peixes, como escadas de peixes ou mesmo elevadores, é um requisito de mitigação comum para barragens. A passagem de peixes foi originalmente desenvolvida em rios que tinham poderosas espécies de peixes nadadores e saltadores, como o salmão, mas as estruturas de passagem agora estão sendo adicionadas a barragens em grandes rios tropicais - como o Mekong ou afluentes do Amazonas - embora haja dados muito limitados ou exemplos de como funciona a passagem de peixes nesses rios. UMA Revisão de 2012 de todos os estudos revisados ​​por pares sobre o desempenho da passagem de peixes descobriram que a passagem de peixes funcionou muito melhor para o salmão do que para outros tipos de peixe; em média, as estruturas têm uma taxa de sucesso de 62% para o salmão nadar rio acima. Esse número pode parecer alto, mas a maioria dos peixes deve navegar por várias barragens seguidas; mesmo com a taxa de sucesso relativamente alta de 62% em cada barragem, menos de um quarto do salmão passaria com sucesso por três barragens. Para o não salmão, a taxa de sucesso foi de 21% – mesmo com apenas duas barragens, apenas 4% dos peixes migratórios terão sucesso (veja abaixo). Além disso, a maioria dos peixes também requer migração a jusante, pelo menos para peixes larvais ou juvenis, e a taxa de passagem a jusante é muitas vezes ainda menor.

A energia hidrelétrica não é mais a tecnologia de geração renovável de menor custo. Nas últimas décadas, o custo da energia eólica caiu cerca de um terço e o custo da energia solar caiu 90% – e essas reduções de custo parecem provavelmente continuar. Enquanto isso, o custo médio da energia hidrelétrica aumentou um pouco na última década, de modo que a energia eólica onshore agora se tornou o custo médio mais baixo entre as energias renováveis. Embora seu custo médio ainda seja ligeiramente superior ao da hidrelétrica, os projetos solares agora estabeleceu consistentemente o recorde de projeto de energia de menor custo.

A energia hidrelétrica tem a maior frequência de atrasos e estouros de custos entre os grandes projetos de infraestrutura. Um estudo da EY descobriu que 80% dos projetos hidrelétricos sofreram derrapagens de custos com uma média de 60%. Ambas as proporções foram as mais altas entre os tipos de grandes projetos de infraestrutura em seu estudo, incluindo usinas de energia fóssil e nuclear, projetos hídricos e projetos eólicos offshore. O estudo também descobriu que 60% dos projetos hidrelétricos sofreram atrasos com um atraso médio de quase três anos, superado apenas pelos projetos de carvão que tiveram atrasos médios ligeiramente maiores.

A energia hidrelétrica pode fornecer geração ou armazenamento de energia firme em apoio a fontes renováveis ​​​​variáveis, como eólica e solar….

A energia eólica e solar já são a principal forma de geração adicionada a cada ano e as previsões prevêem redes de baixo carbono onde a energia eólica e solar são as formas dominantes de geração. Mas redes estáveis ​​precisarão de mais do que energia eólica e solar, elas também precisarão de alguma combinação de geração firme e armazenamento que equilibrará as grades durante períodos — de minutos a semanas — quando a disponibilidade desses recursos cair. Em muitas redes, a energia hidrelétrica está entre as tecnologias que podem fornecer energia firme. Um tipo de energia hidrelétrica – energia hidrelétrica de armazenamento bombeado (PSH) – é atualmente a forma dominante de armazenamento em escala de utilidade nas redes (cerca de 95%). Em um projeto de PSH, a água é bombeada morro acima quando a energia é abundante e armazenada em um reservatório superior. Quando a energia é necessária, a água flui de volta para o reservatório inferior, gerando eletricidade para a rede.

…mas estes serviços podem muitas vezes ser prestados sem perda adicional de rios de fluxo livre. Pesquisas focadas em opções de expansão da rede mostraram que os países muitas vezes podem atender à demanda futura de eletricidade com opções de baixo carbono que evitam novas barragens em rios de fluxo livre, seja por meio de maior investimento em energia eólica e solar para substituir a energia hidrelétrica com grandes impactos negativos ou através de localização cuidadosa da nova hidrelétrica que evita o desenvolvimento de barragens em grandes rios de fluxo livre ou em áreas protegidas. Além disso, os dois reservatórios de um projeto de armazenamento bombeado podem ser construídos em locais distantes dos rios e circular a água entre eles. Pesquisadores da Universidade Nacional Australiana mapearam Locais 530,000 em todo o mundo com a topografia apropriada para suportar o armazenamento bombeado fora do canal, com apenas uma pequena fração necessária para fornecer armazenamento suficiente para redes dominadas por energias renováveis ​​em todo o mundo. Reservatórios existentes ou outros recursos, como poços de mineração abandonados também pode ser usado em projetos de armazenamento bombeado.

Nem todos os cenários globais consistentes com as metas climáticas incluem a duplicação da energia hidrelétrica. Embora várias organizações proeminentes (por exemplo, IEA e IRENA) que modelam como os futuros sistemas de energia podem ser consistentes com as metas climáticas incluam a duplicação da capacidade hidrelétrica global, nem todos esses cenários o fazem. Por exemplo, enquanto os modelos IEA e IRENA incluem pelo menos 1200 GW de nova capacidade hidrelétrica até 2050, entre os cenários usados ​​pelo Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC) que são consistentes com o 1.5° C, aproximadamente um quarto deles incluiu menos de 500 GW de nova energia hidrelétrica. Da mesma forma, o Um modelo climático da Terra, também consistente com o 1.5° C, inclui apenas cerca de 300 GW de novas hidrelétricas até 2050.

Geração hidrelétrica pode se expandir sem novas barragens Sistemas de energia podem adicionar geração de energia hidrelétrica sem adicionar novas barragens hidrelétricas de duas maneiras principais: (1) modernizar projetos hidrelétricos existentes com turbinas modernas e outros equipamentos; e (2) adição de turbinas a barragens sem energia. UMA estudo do Departamento de Energia dos Estados Unidos descobriram que, com os incentivos financeiros adequados, essas duas abordagens poderiam adicionar 11 GW de energia hidrelétrica à frota hidrelétrica dos EUA, um aumento de 14% em relação à capacidade atual. Se um potencial semelhante estivesse disponível em outros países ao redor do mundo, isso representaria mais da metade da capacidade hidrelétrica global adicional incluída no Um modelo climático da Terra até 2050. Além disso, a adição de projetos de “solar flutuante” nos reservatórios atrás das barragens hidrelétricas, cobrindo apenas 10% de sua superfície, poderia adicionar 4,000 GW de nova capacidade, capaz de gerar aproximadamente o dobro de energia que é gerada a partir de todas as hidrelétricas hoje.

A energia hidrelétrica é vulnerável às mudanças climáticas, enfatizando o valor de redes diversificadas. Eu estava autor principal de um estudo que descobriram que, até 2050, 61% de todas as barragens hidrelétricas globais estarão em bacias com risco muito alto ou extremo de secas, inundações ou ambos. Em 2050, 1 em cada 5 barragens hidrelétricas existentes estarão em áreas de alto risco de inundação por causa das mudanças climáticas, acima de 1 em 25 hoje. UMA estudo em Mudanças Climáticas Natureza previu que até três quartos dos projetos hidrelétricos em todo o mundo terão geração reduzida devido a mudanças climáticas na hidrologia até meados deste século. Os países altamente dependentes da energia hidrelétrica são vulneráveis ​​à seca e, em muitas regiões, esse risco aumentará. Por exemplo, a energia hidrelétrica fornece quase toda a eletricidade para a Zâmbia e uma seca de 2016 na África Austral fez com que a geração nacional de eletricidade da Zâmbia diminuísse em 40%, causando imensas perturbações econômicas e perdas. Essa vulnerabilidade enfatiza o valor de fontes diversificadas de geração dentro das redes.

A energia hidrelétrica nem sempre é controversa, um terreno comum pode ser encontrado. Embora as organizações de conservação e o setor hidrelétrico tenham muitas vezes uma relação contenciosa, é possível encontrar um terreno comum. Por exemplo, nos Estados Unidos, representantes do setor hidrelétrico, incluindo a National Hydropower Association (NHA), e várias organizações conservacionistas formaram um “Diálogo incomum para energia hidrelétrica” (divulgação completa: representei minha organização, World Wildlife Fund-US, neste diálogo). Os participantes do Diálogo Incomum concordaram que a energia hidrelétrica tem um papel fundamental em um futuro de energia sustentável e que a proteção e restauração de rios nos EUA deve ser uma prioridade. Os participantes do Diálogo Incomum apoiaram a legislação consistente com essa visão compartilhada e o Projeto de Lei de Infraestrutura, assinado em lei no ano passado, incluiu US$ 2.3 bilhões para aumentar a capacidade hidrelétrica sem adicionar novas barragens (através de retrofits e alimentando barragens não) e para a remoção de barragens envelhecidas para restaurar rios e melhorar a segurança pública.