Défice de energia eólica e solar na China pode durar semanas

Os parques eólicos e solares mantêm a eletricidade a funcionar enquanto as condições meteorológicas colaboram. Porém, quando se instalam durante vários dias céus parados e ar sem movimento, surge um défice de energia eólica e solar que afeta simultaneamente ambas as fontes.

Um novo estudo simulou esse cenário no futuro sistema elétrico da China, hora a hora, e concluiu que estas quebras silenciosas podem prolongar-se durante semanas.

Meteorologia calma, não tempestades

Quando se pensa em fenómenos meteorológicos que interrompem o fornecimento elétrico, é habitual imaginar furacões ou tempestades de gelo. Neste estudo, a ameaça é muito menos espetacular: dias de cobertura de nuvens espessa combinados com vento tão fraco que as turbinas quase não rodam.

Os investigadores designam estes períodos por eventos meteorológicos de elevado impacto. A expressão é algo enganadora, pois não se trata de ocorrências violentas.

Um período prolongado de pouco vento ou de céu cinzento pode nem sequer ser classificado como tempestade. Ainda assim, quando estas condições permanecem sobre uma região durante dias, a produção eólica e solar diminui em simultâneo. Em vez de um choque súbito, a rede elétrica sofre uma pressão gradual.

É precisamente esta coincidência que está no centro do problema. Períodos nublados costumam ser acompanhados por ar calmo, pelo que as duas principais fontes limpas tendem a perder produção ao mesmo tempo, em vez de compensarem uma à outra.

Xiaofan Yang, investigador da Universidade Normal de Pequim, liderou um trabalho para quantificar a profundidade deste défice combinado em toda a China até 2040.

Modelo da rede elétrica hora a hora

A equipa criou um modelo detalhado da futura rede elétrica chinesa e alimentou-o com dados meteorológicos divididos hora a hora, para pequenas áreas de terreno com cerca de 5 quilómetros de largura. A maioria dos estudos anteriores baseava-se em médias de longo prazo, que suavizam precisamente os períodos curtos que colocam uma rede sob maior tensão.

Esta opção revelou-se essencial. Os dados horários expuseram défices que as médias diárias vinham discretamente a ocultar.

Quando os investigadores analisaram as oscilações de hora a hora, os défices de produção foram 10–15% superiores, sobretudo no árido noroeste.

A equipa combinou este retrato meteorológico com mapas da localização prevista da procura de eletricidade. O modelo foi executado para vários futuros possíveis, desde reduções ambiciosas de emissões até uma trajetória de emissões elevadas, na qual pouco se altera.

O objetivo não era apresentar uma previsão única, mas perceber como o sistema reage sob pressão e identificar os locais onde falha primeiro.

Défice de energia eólica e solar

No cenário de emissões elevadas, estes eventos de meteorologia calma poderão limitar a geração eólica e solar durante até 24 dias num único ano - não distribuídos por uma década, mas todos os anos.

Durante os períodos mais severos, a produção eólica em algumas províncias interiores caiu cerca de 40% no modelo. A produção solar diminuiu mais de um quinto nas redes do centro-norte.

O sudoeste e o noroeste da China, as regiões com maior riqueza de recursos renováveis, sofreram os impactos mais intensos e duradouros. São exatamente os territórios em que o país mais conta.

Outras investigações concluíram que os períodos de pouco vento já estão a prolongar-se no norte da China e noutras regiões de latitudes médias à medida que o planeta aquece.

Yang e os seus colegas apontam para um aviso concreto ocorrido em 2022. Uma seca na Bacia de Sichuan, no sudoeste da China, combinou calor e ar seco com uma persistente cobertura de nuvens, reduzindo durante semanas a produção renovável local em mais de um terço.

O modelo não considera esse episódio uma exceção, mas sim uma antevisão do que poderá acontecer.

Reduzir o carbono ajuda

Um dos resultados contraria a perspetiva mais pessimista. Ao aplicar o mesmo modelo a fortes reduções de emissões, verificaram-se défices claramente mais moderados: menos eventos de meteorologia calma, de menor duração e com um fornecimento energético globalmente mais estável.

A diferença entre os dois futuros é significativa. Na trajetória de emissões elevadas, as perdas anuais de produção causadas por estes eventos atingiram cerca de 85 terawatt-hora - aproximadamente a quantidade de eletricidade que Espanha consome num ano. Na trajetória de baixas emissões, as perdas desceram para cerca de 63 terawatt-hora.

Em termos simples, as decisões atuais sobre o carbono determinam quão fiável será uma rede limpa no futuro. O problema meteorológico e o problema das emissões são, na realidade, o mesmo problema.

Ainda assim, a mitigação não elimina o risco. Mesmo no futuro mais limpo, persistiram zonas problemáticas nas redes do noroeste e do centro, sujeitas a longos períodos de escassez de energia.

Alguns défices regionais aumentaram, de facto, alguns dias. Não é fácil superar as limitações impostas pela geografia.

Transportar eletricidade entre regiões

A Mongólia Interior e o noroeste possuem enormes recursos eólicos e solares. No entanto, estão longe das cidades costeiras densamente povoadas, que consomem a maior parte da eletricidade.

A principal solução apresentada pelo estudo passa por reduzir essa distância: transportar eletricidade por longas distâncias até aos locais onde as condições meteorológicas continuam favoráveis.

No modelo, as zonas interiores ricas em recursos funcionam como centros de exportação, enviando eletricidade para leste e sul quando a oferta local se torna insuficiente.

Com uma expansão adequada e boa coordenação, esta rede de linhas de longa distância poderia transferir cerca de 605 gigawatts entre regiões, atenuando os défices locais mais graves.

Outros estudos apontam na mesma direção e indicam que é a combinação de medidas de flexibilidade que mantém estável uma rede com elevada presença de renováveis.

Contudo, as linhas de longa distância apenas ajudam se as condições meteorológicas forem diferentes de região para região. Quando um período escuro e sem vento cobre uma área suficientemente extensa, não existe um vizinho ensolarado a quem recorrer, e toda a estratégia perde eficácia. A solução funciona até ao momento em que todos precisam dela ao mesmo tempo.

O que revela a resolução dos dados

A principal contribuição deste estudo está na sua resolução. O setor já sabia que as alterações climáticas iriam modificar os padrões da energia eólica e solar.

O que ainda não tinha sido determinado para a China, com este nível de detalhe, era a forma como a duração e a distribuição destes períodos de meteorologia calma coincidem com a procura de eletricidade. As médias diárias subestimavam o perigo desde o início.

Ao analisar dados horários numa malha com 5 quilómetros de largura, o estudo identifica défices que os modelos mais amplos deixam sistematicamente escapar.

Para os responsáveis pelo planeamento de redes que apostam nas renováveis, este grau de detalhe pode representar a diferença entre um sistema que se adapta e outro que colapsa.