Estudo mostra que a quebra de eólica e solar na China pode durar semanas

Quiet weather, not storms

A energia eólica e solar mantém as luzes acesas - desde que o tempo ajude. Mas quando o céu fica pesado e o vento quase desaparece durante vários dias, acontece o pior dos dois mundos: a produção cai nas duas tecnologias ao mesmo tempo.

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

Quando as pessoas imaginam o tempo a derrubar a eletricidade, pensam logo em tufões ou tempestades de gelo. Aqui, a ameaça é bem menos vistosa: dias de nuvens espessas combinados com vento tão fraco que as turbinas mal rodam.

Os investigadores chamam a estes períodos eventos meteorológicos de alto impacto. O nome pode enganar, porque não são eventos violentos.

Uma longa fase de pouco vento ou céu cinzento pode nem contar como tempestade, mas, quando estas condições ficam estacionadas sobre uma região por dias, a produção eólica e solar afunda em simultâneo. A rede sente isso como um aperto gradual, não como um choque imediato.

Esse “acoplamento” é o centro do problema. Um período muito nublado costuma vir com ar calmo, por isso as duas principais fontes limpas tendem a cair juntas, em vez de uma compensar a outra.

Xiaofan Yang, investigador na Beijing Normal University, liderou um esforço para medir quão profunda pode ser essa quebra combinada em toda a China até 2040.

Hour-by-hour grid model

A equipa construiu um modelo detalhado da futura rede elétrica chinesa e alimentou-o com dados meteorológicos divididos hora a hora, em pequenos quadrados de terreno com cerca de 3 milhas (5 quilómetros) de lado. A maioria dos trabalhos anteriores apoiava-se em médias de longo prazo, que “alisam” precisamente os períodos curtos que mais pressionam uma rede.

Essa opção acabou por ser decisiva. Os dados horários mostraram quebras que as médias diárias vinham a esconder.

Os défices de geração ficaram 10–15% maiores quando os investigadores olharam para as oscilações de hora a hora, sobretudo no noroeste mais seco.

A equipa cruzou esse retrato do tempo com mapas de onde a procura de eletricidade deverá estar. Depois, correu o modelo em vários futuros possíveis - desde cortes agressivos de emissões até um cenário de altas emissões em que pouca coisa muda.

O objetivo não era cravar uma previsão única, mas perceber como o sistema cede sob stress - e em que pontos começa a falhar.

Wind and solar shortfall

No cenário de altas emissões, estes eventos de “tempo quieto” podem estrangular a geração eólica e solar por até 24 dias num único ano - não somados ao longo de uma década, mas ano após ano.

Nos piores períodos, a produção eólica em algumas províncias do interior caiu cerca de 40% no modelo. A solar desceu mais de um quinto nas redes do norte-centro.

O sudoeste e o noroeste da China - as zonas mais ricas em renováveis - sofreram os impactos mais longos e mais severos. São, ao mesmo tempo, as regiões de que o país mais depende.

Outros estudos já indicaram que períodos de pouco vento estão a alongar-se no norte da China e noutras regiões de médias latitudes à medida que o planeta aquece.

Yang e colegas lembram um aviso real em 2022. Uma seca no sudoeste da China, na bacia de Sichuan, juntou calor e ar seco a uma persistente cobertura de nuvens, derrubando a produção renovável local em mais de um terço durante semanas.

O modelo trata esse episódio não como uma exceção, mas como um antegozo do que pode vir.

Cutting carbon helps

Há um resultado que vai contra o pessimismo. Ao correr o mesmo modelo com cortes profundos de emissões, as quebras foram visivelmente mais suaves - menos eventos de tempo quieto, eventos mais curtos e um fluxo de eletricidade mais estável no geral.

A diferença entre os dois futuros é grande. As perdas anuais de geração por estes eventos ficaram em cerca de 85 terawatt-hora - aproximadamente o que a Espanha consome num ano - no cenário de altas emissões. No cenário de baixas emissões, as perdas desceram para cerca de 63 terawatt-hora.

Dito de forma simples, as escolhas sobre carbono feitas hoje moldam a fiabilidade de uma rede limpa amanhã. O problema do tempo e o problema das emissões são o mesmo problema.

Ainda assim, mitigar não apaga o risco. Mesmo no futuro mais limpo, pontos críticos teimosos nas redes do noroeste e do centro continuaram a ver períodos longos e secos para a produção.

Em alguns locais, as quebras regionais até aumentaram alguns dias. A geografia não se contorna facilmente.

Moving power around

A Mongólia Interior e o noroeste concentram enormes recursos eólicos e solares. Mas ficam longe das cidades costeiras densamente povoadas que consomem a maior parte da eletricidade.

A principal solução proposta pelo estudo é reduzir esse desfasamento - transportar eletricidade a longa distância para onde o tempo ainda está a colaborar.

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

Bem construída e bem coordenada, essa malha de linhas de longa distância poderia deslocar cerca de 605 gigawatts entre regiões - suficiente para aliviar os piores défices locais.

Outros trabalhos apontam na mesma direção: é um conjunto de medidas de flexibilidade que mantém estável uma rede com muita renovável.

Mas linhas longas só ajudam se o tempo for irregular. Quando um período escuro e sem vento cobre uma área grande o suficiente, não há “vizinho solarengo” a quem pedir energia, e a estratégia perde eficácia. Funciona até ao momento em que toda a gente precisa dela ao mesmo tempo.

What resolution reveals

A grande contribuição deste estudo está na sua resolução. O setor já sabia que as alterações climáticas iriam mudar os padrões de vento e sol.

O que ninguém tinha quantificado na China, a esta escala fina, era como o timing e a extensão destes períodos de tempo quieto se alinham com a procura de eletricidade. As médias diárias andavam a subestimar o risco há muito.

Ao descer aos dados horários numa grelha de 3 milhas de largura, o estudo capta quebras que modelos mais “grossos” falham de forma consistente.

Para os planeadores da rede que apostam em renováveis, essa granularidade pode ser a diferença entre um sistema que verga e um sistema que quebra.