China enfrenta défices de energia eólica e solar de até 24 dias por ano

Os parques eólicos e solares mantêm as luzes acesas enquanto o tempo ajuda. Mas, quando a nebulosidade e a ausência de vento persistem durante dias, surge um défice que atinge as duas fontes de energia em simultâneo.

Um novo estudo analisou esse cenário no futuro sistema elétrico da China, hora a hora, e concluiu que estes défices associados a tempo calmo podem prolongar-se por semanas.

Tempo calmo, não tempestades

Quando se pensa em fenómenos meteorológicos capazes de interromper o fornecimento de eletricidade, é comum imaginar furacões ou tempestades de gelo. A ameaça analisada neste estudo é muito menos dramática: dias de nuvens densas acompanhados de vento tão fraco que as turbinas mal rodam.

Os investigadores chamam a estes períodos fenómenos meteorológicos de elevado impacto. A designação pode induzir em erro, pois não se trata de acontecimentos violentos.

Um período prolongado de vento fraco ou céu encoberto pode nem sequer ser considerado uma tempestade. Ainda assim, quando estas condições permanecem sobre uma região durante dias, a produção eólica e solar diminui ao mesmo tempo. Para a rede, o efeito é uma pressão gradual, e não um impacto súbito.

É nessa coincidência que reside o problema. Um período nublado costuma trazer também pouco vento, pelo que as duas principais fontes de energia limpa tendem a perder força em conjunto, em vez de se compensarem mutuamente.

Xiaofan Yang, investigador da Universidade Normal de Pequim, liderou um trabalho para medir a dimensão que este défice combinado poderá atingir na China até 2040.

Modelo da rede elétrica hora a hora

A equipa construiu um modelo detalhado da futura rede elétrica chinesa e alimentou-o com dados meteorológicos horários, referentes a pequenas áreas de terreno com cerca de 5 quilómetros de largura. Grande parte dos estudos anteriores apoiava-se em médias de longo prazo, que ocultam os períodos curtos capazes de pressionar a rede.

Essa opção revelou-se decisiva: os dados horários mostraram défices que as médias diárias não deixavam transparecer.

Ao analisarem as oscilações de hora a hora, os investigadores verificaram que os défices de produção eram 10–15% maiores, sobretudo no árido noroeste.

A equipa cruzou ainda esta informação meteorológica com mapas da localização prevista da procura de eletricidade. O modelo foi testado em vários cenários futuros, desde cortes ambiciosos nas emissões até uma trajetória de emissões elevadas em que pouco muda.

O objetivo não era obter uma previsão única, mas perceber como o sistema reage sob pressão e onde começa a falhar.

Défice de energia eólica e solar

No cenário de emissões elevadas, estes episódios de tempo calmo poderão limitar a produção eólica e solar durante um total de até 24 dias num só ano - não ao longo de uma década, mas anualmente.

Nos períodos mais críticos, a produção eólica em algumas províncias do interior caiu cerca de 40% no modelo. Nas redes do centro-norte, a produção solar diminuiu mais de um quinto.

O sudoeste e o noroeste da China, as zonas com mais recursos renováveis do país, sofreram os impactos mais graves e prolongados. São precisamente estas as regiões de que o país mais espera depender.

Outra investigação concluiu que, com o aquecimento do planeta, os períodos de vento fraco já estão a tornar-se mais longos no norte da China e noutras regiões de latitudes médias.

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

No modelo, esse episódio não é tratado como uma exceção fortuita, mas como uma antevisão do futuro.

Reduzir as emissões de carbono ajuda

Um dos resultados contraria o cenário mais sombrio. Quando o mesmo modelo foi aplicado a reduções profundas de emissões, os défices foram visivelmente menos graves: houve menos episódios de tempo calmo, estes foram mais curtos e o fornecimento de eletricidade foi, no conjunto, mais estável.

A diferença entre os dois cenários é grande. Na trajetória de emissões elevadas, as perdas anuais de produção causadas por estes episódios rondaram os 85 terawatts-hora, aproximadamente a quantidade de eletricidade que Espanha consome num ano. Na trajetória de emissões reduzidas, as perdas baixaram para cerca de 63 terawatts-hora.

Em termos simples, as decisões tomadas hoje sobre o carbono influenciam a fiabilidade futura de uma rede elétrica limpa. O problema do tempo e o das emissões são o mesmo problema.

Ainda assim, a mitigação não elimina o risco. Mesmo no cenário mais limpo, algumas zonas problemáticas do noroeste e das redes centrais continuaram a registar períodos prolongados de escassez de eletricidade.

Em algumas regiões, os períodos de défice chegaram mesmo a aumentar alguns dias. A geografia não é fácil de contornar.

Transportar eletricidade entre regiões

A Mongólia Interior e o noroeste dispõem de enormes recursos eólicos e solares. Mas também ficam longe das cidades costeiras densamente povoadas, onde é consumida a maior parte da eletricidade.

A principal solução proposta pelo estudo passa por colmatar essa distância, transportando eletricidade por longos percursos até aos locais onde as condições meteorológicas continuem favoráveis.

No modelo, as zonas do interior ricas em recursos funcionam como centros exportadores, enviando eletricidade para leste e para sul quando o abastecimento local é insuficiente.

Se for devidamente expandida e coordenada, essa rede de linhas de longa distância poderá transferir cerca de 605 gigawatts entre regiões, o suficiente para atenuar os défices locais mais graves.

Outros estudos apontam no mesmo sentido e concluem que é uma combinação de medidas de flexibilidade que mantém estável uma rede fortemente dependente de energias renováveis.

As linhas de longa distância só ajudam, porém, se as condições meteorológicas variarem de região para região. Quando um período de pouca luz e ausência de vento abrange uma área suficientemente vasta, não há uma região vizinha soalheira 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 do estudo

O verdadeiro contributo deste estudo está na sua resolução. Já se sabia que as alterações climáticas modificariam os padrões de vento e de radiação solar.

O que ainda não tinha sido determinado para a China, a uma escala tão fina, era a forma como o momento e a extensão destes períodos de tempo calmo coincidiam com a procura de eletricidade. As médias diárias tinham, desde sempre, subestimado o perigo.

Ao analisar dados horários em áreas de uma grelha com cerca de 5 quilómetros de largura, o estudo capta défices que os modelos mais abrangentes deixam sistematicamente escapar.

Para quem planeia redes elétricas assentes nas energias renováveis, esse nível de detalhe poderá representar a diferença entre um sistema que resiste à pressão e outro que falha.