Para aproveitar a inovação em energias renováveis, torne a rede mais flexível

O último dia de abril deste ano foi um dia típico de primavera na Califórnia. O sol estava brilhando, o vento soprava e a água do degelo da primavera estava fluindo. Com condições ideais para energia solar, eólica e hidrelétrica, o estado alcançou uma notável estreia em energia: por cerca de uma hora, as energias renováveis ​​forneceram 100% da eletricidade da Califórnia e um vislumbre tentador de um futuro líquido zero.

Por mais importante que tenha sido esse marco, o estado ainda tem um longo caminho a percorrer antes de ter capacidade suficiente para alimentar sua rede continuamente sem carbono. Novas fontes de energia renovável estão surgindo o tempo todo, desde telhas solares para fazendas solares, e eventualmente talvez até estradas solares. Para que essas inovações fotovoltaicas tenham o maior impacto – convertendo luz em eletricidade livre de emissões – precisamos construir uma rede que possa garantir energia confiável e consistente, pois incorpora essas tecnologias.

“Precisamos que novas fontes de energia renovável surjam continuamente, mas garantir a confiabilidade da rede é fundamental para aproveitar sua promessa. Essa tensão entre inovação e confiabilidade é o desafio fundamental da transição de carbono.” – Takajiro Ishikawa, Presidente e CEO da Mitsubishi Heavy Industries America

Uma grade mais flexível

Adicionar mais geração de energia eólica e solar à rede é essencial para a transição do carbono. Mas como essas fontes não são constantes – sol e vento, por natureza, são intermitentes – inevitavelmente haverá momentos em que a geração solar e eólica ficará aquém da demanda. Essa variabilidade complica o fornecimento de energia em uma rede que deve equilibrar a energia produzida com a energia consumida segundo a segundo sem interrupção.

Como Takajiro Ishikawa, presidente e CEO da Mitsubishi Heavy Industries America, observa: “Precisamos que novas fontes de energia renovável surjam continuamente, mas garantir a confiabilidade da rede é fundamental para aproveitar sua promessa. Essa tensão entre inovação e confiabilidade é o desafio fundamental da transição de carbono.”

Quando a demanda por eletricidade aumenta, as empresas de energia precisam aumentar a oferta sem demora; a alternativa é apagões e apagões. Em termos práticos, os fornecedores de energia devem manter a capacidade de produzir mais eletricidade do que está sendo usado em um determinado momento. No entanto, eles precisam aumentar essa capacidade de forma estratégica e flexível, porque quando a produção excede a demanda, as empresas de energia precisam eliminar o excesso de carga para manter a rede estável. Por exemplo, no dia de abril em que a Califórnia forneceu 100% da energia necessária usando fontes renováveis, o estado acabou vendendo o excesso de elétrons para outros fornecedores de eletricidade.

Quanto mais energias renováveis ​​forem introduzidas na rede, maior será o risco de intermitência e mais urgente será a necessidade de equilibrar as cargas de forma rápida e contínua. Esta evolução da rede cria um desafio para os produtores. Grande parte da infraestrutura de geração de energia existente requer muito tempo de inicialização para ser despachada rapidamente.

“Equilibrar emissões reduzidas e confiabilidade é a chave para avançar na prosperidade enquanto reinventa a rede para um futuro de energia limpa.” – Raul Pereda, Presidente e CEO da Mitsubishi Power Aero

Uma solução são as turbinas a gás aeroderivadas. Eles podem produzir energia sob demanda com pouco tempo de inicialização e flexibilidade para aumentar e diminuir rapidamente, o que ajuda a adequar continuamente a oferta à demanda. Isso permite que os operadores de rede adicionem mais energias renováveis ​​às suas redes sem sacrificar a confiabilidade. Essas plantas de pico estão prontas quando necessário para serem energizadas rapidamente e preencher as lacunas entre a demanda e a produção de outras fontes. Além disso, essas turbinas podem funcionar com uma gama cada vez maior de combustíveis, como gás natural, GNL, propano e, em breve, uma mistura de hidrogênio e gás natural, permitindo que evoluam para soluções de baixo e sem carbono.

“Equilibrar emissões reduzidas e confiabilidade é a chave para avançar na prosperidade enquanto reinventa a rede para um futuro de energia limpa”, diz Raul Pereda, presidente e CEO da Mitsubishi Power Aero, fornecedora líder de soluções globais de energia energizadas por turbinas a gás aeroderivadas.

Em busca de ganhos

Uma rede cada vez mais flexível abrirá oportunidades para capitalizar a riqueza atual de inovação em energias renováveis. Por exemplo, Projeto Nexus, que começa neste outono, fornecerá prova de conceito para a operação de painéis solares sobre os canais que movem a água por toda a Califórnia.

É o primeiro projeto desse tipo nos Estados Unidos, mas o conceito vem ganhando força no clima quente e seco da Índia rural. Um recente estudo descobriram que a instalação de painéis solares sobre os 4,000 milhas de canais da Califórnia pode evitar que 63 bilhões de galões de água evaporem a cada ano, além de fornecer 13 gigawatts de eletricidade – cerca de metade do que o estado precisa para cumprir suas metas de energia renovável.

Soluções agrovoltaicas, que instalam instalações solares em terras agrícolas, oferecem cenários semelhantes em que todos ganham. Os painéis proporcionam bons microclimas para culturas que amam a sombra, bem como forragem para ovelhas, que por sua vez mantêm a grama e as ervas daninhas aparadas sem a necessidade de queimar combustíveis fósseis.

A transição energética exige muitas dessas soluções. Em nosso mundo cada vez mais eletrificado, eles devem trabalhar em conjunto para fornecer eletricidade limpa e confiável 30 horas por dia. Para tornar o XNUMX de abril da Califórnia^th marco uma realidade cotidiana, devemos agir com criatividade, urgência e previsão para atender às necessidades de energia de hoje enquanto construímos o sistema de energia flexível e resiliente de amanhã.

CONTEÚDO RELACIONADO

Conheça Generation Green, engenheiros que estão ajudando a descarbonizar a energia e a indústria [Vídeo]

Conselhos para jovens engenheiros: aplique sua imaginação

A diferença gritante entre o aquecimento global de 1.5°C e 2.0°C