O Armazenamento de Energia Hidrelétrica Bombeada (PHES) fornece uma solução amplamente disponível, altamente madura, de menor custo, de menor impacto e de vida útil mais longa para dunkelflaute (períodos com pouca luz solar e pouco ou nenhum vento).
A PHES constitui 95% do armazenamento global de energia. O mundo tem 820.000 locais PHES com um armazenamento combinado de 86 milhões de GWh, o que equivale ao armazenamento utilizável em 2.000.000.000.000 de baterias de veículos elétricos.
PHES e baterias são uma solução completa de armazenamento de energia para eletricidade solar e eólica. As baterias cuidam do armazenamento de alta potência de curto prazo (algumas horas), enquanto o PHES cobre o armazenamento durante a noite, dias ou estações.
Uma PHES de qualidade premium fornece armazenamento de energia na faixa de tamanho de 5 a 5000 GWh a um custo de capital de 5 a 10 vezes menor do que as baterias (US$ 8 a 40) e com uma vida útil 10 vezes maior (150 anos). Os sites premium têm cabeça grande – diferença de altitude (ou desnível) entre os reservatórios superior e inferior em uma usina hidrelétrica reversível (400-1600 m); grande relação água-rocha (10-50) e túneis de pressão curtos (alguns km).
O custo do PHES está caindo tão rápido quanto as baterias porque o Atlas Global do PHES descobriu centenas de milhares de excelentes locais fora do rio.
Não são necessárias novas barragens nos rios. A mineração mínima é necessária em comparação com a mineração de metais para baterias. As paredes do reservatório são construídas escavando rocha do leito dos reservatórios. Aumentar o volume de armazenamento de energia custa pouco: retire mais pedras para tornar as paredes um pouco mais altas.
As necessidades de água para PHES são muito pequenas em comparação com baterias equivalentes (incluindo mineração e refino). Os requisitos de terra para PHES também são muito pequenos. O PHES de qualidade premium armazena 5-+100 GWh por km2, em comparação com baterias de serviços públicos em torno de 15 GWh/km2.
Os requisitos de terra e água para fornecer todo o armazenamento necessário para uma economia afluente e totalmente eletrificada e descarbonizada, que depende da energia solar e eólica, estão na faixa de 2 m2 por pessoa e 2 litros por pessoa por dia, respectivamente.
O conteúdo econômico local para PHES é alto: construção de reservatórios, túneis, casas de força e transmissão. Em contraste, a maioria dos países importa baterias.
Quase todo mundo tem PHES ou pode encontrá-lo nas proximidades. A Europa tem um potencial ilimitado de PHES na Noruega, nos Alpes e no sul da Europa.
Estados secos dos EUA, como Texas e Novo México, têm ótimos locais para armazenar sua excelente energia solar e eólica durante a noite em um local de 15 GWh, ou por uma temporada em um local de 5000 GWh. A Califórnia, como todos os estados do oeste, tem um embaraço de locais excelentes, muito mais do que jamais precisaria. Os estados dos Apalaches no Alabama até o Canadá também são bem-dotados.
Sudeste e Leste da Ásia, América Central e do Sul, África e Oriente Médio têm um grande número de locais excelentes exatamente onde a maioria das pessoas vive. A Índia tem milhares de locais excelentes, não apenas no Himalaia, mas também no sul. A construção do PHES na Índia está decolando em conjunto com o rápido aumento da implantação de energia solar e eólica.
Mesmo a Austrália plana e árida tem muitos locais excelentes. A Austrália em breve terá 400 GWh de armazenamento PHES (15 kWh por pessoa), construídos a um custo de um centavo por pessoa por dia ao longo de sua vida útil de 150 anos. Isso equivale a 8.000 GWh na Europa ou 5.000 GWh nos EUA. A Austrália está se movendo rapidamente para aumentar o armazenamento e a transmissão porque tem a maior geração solar por pessoa.
E depois há a China, talvez o país mais bem dotado do mundo, para igualar sua vasta escala de implantação solar e eólica. A China tem um pipeline de conclusão PHES de 16 GW por ano, juntamente com centenas de GWh de armazenamento de energia.
A energia solar acoplada ao PHES é ideal para fornecer energia 24 horas por dia, 7 dias por semana, para data centers. Por exemplo, um data center de 1 GW no Novo México pode ser alimentado por 5 GW de painéis solares voltados para SE e SW com alta inclinação (para o inverno). O armazenamento híbrido é fornecido por 2 GW de PHES de 25 horas (50 GWh) mais 1 GW de baterias de 4 horas (4 GWh, para coletar energia de pico por volta do meio-dia). O armazenamento PHES pode ser recarregado a partir da rede fora dos períodos de pico, e tanto o PHES quanto as baterias são remunerados por ajudar a estabilizar a rede durante os períodos de estresse.
Juntos, PHES e baterias são assassinos de gás. As baterias consomem os fluxos de receita de alto valor para serviços auxiliares e picos matinais e noturnos. A hidrelétrica bombeada absorve o excesso de energia solar e eólica a um custo baixo ou negativo e fornece energia quando os preços estão altos durante noites, semanas e estações úmidas e sem vento.
Dunkelflaute e energia solar excessiva no verão são problemas cada vez maiores. O PHES fornece uma excelente solução pronta para uso em combinação com baterias, conforme descrito em um artigo de revisão recente aqui.
Há muita atividade de implantação do PHES em lugares como China, Índia e Austrália. Por que não há muitos novos PHES acontecendo na Europa e nos Estados Unidos? Nant de Drance, na Suíça, foi concluída recentemente, mas tem apenas 5% do volume de armazenamento de energia em construção na Austrália, que tem apenas 5% da população da Europa!
Algumas pessoas têm a percepção errônea de que o PHES requer novas barragens nos rios, muita terra, muita água e alto custo – tudo isso está errado. Também parece haver uma paralisia parcial sobre a construção de novas transmissões para compartilhar energia solar, eólica e armazenamento entre regiões e estados.
Imagem: ISES
Local potencial PHES de 1500 GWh no Lago Theodore Roosevelt, no Arizona, armazenando 90 GWh por km2.
Autores: Prof. Ricardo Rüther (UFSC), Prof. Andrew Blakers/ANUAndrew.blakers@anu.edu.au
A ISES, Sociedade Internacional de Energia Solar, é uma ONG credenciada pela ONU, fundada em 1954, que trabalha para um mundo com 100% de energia renovável para todos, usada de forma eficiente e sábia.
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