O governador da Califórnia, Jerry Brown, assinou uma nova lei determinando que a eletricidade que o estado consome não cause emissões de carbono até 2045.

Ele também emitiu uma ordem executiva que vai ainda mais longe:compromete a Califórnia a "atingir a neutralidade de carbono" em todas as áreas e não apenas para a geração de energia até 2045. Juntos, essas etapas codificam a transição em curso da Califórnia, deixando de depender de combustíveis fósseis para obter energia. Esse esforço tem aumentado desde 2011, quando Brown assinou outra lei comprometendo o estado a derivar um terço de sua energia de fontes renováveis ​​como energia eólica e solar até 2020 - não incluindo grandes barragens hidrelétricas.

Com base em mais de 30 anos de pesquisa relacionada à energia solar, pela minha avaliação, A Califórnia pode cumprir a meta ambiciosa da lei, desde que continue a implementar programas que incentivem a rápida expansão da energia renovável no estado.

Uma indústria em crescimento

Na verdade, a nova lei define várias metas, em vez de apenas uma. Obriga a Califórnia a extrair metade de sua eletricidade de fontes renováveis ​​até 2026, uma parcela que aumentaria para 60 por cento em 2030.

Para dar o próximo passo, em vez de exigir que toda a energia seja renovada, legisladores estaduais estabeleceram uma meta de 100 por cento de "carbono zero". Eles não definiram este termo, mas é entendido como incluindo energia eólica e solar, grandes usinas hidrelétricas e outras fontes de eletricidade que não geram dióxido de carbono.

A eletricidade solar e eólica em escala de serviço público aumentou de 3 por cento em 2010 para 18 por cento em 2017 na Califórnia, excedendo as metas do estado anterior, em grande parte porque os preços da energia solar caíram drasticamente nos últimos anos.

Estar aberto a uma ampla gama de tecnologias torna o cumprimento da meta de 2045 mais fácil e permitiu ao senador estadual Kevin de Leon, o autor do projeto original, para angariar amplo apoio para o projeto de lei.

Onde as coisas estavam em 2017

Cerca de 56% da energia gerada pela Califórnia em 2017 veio de fontes que não emitem carbono. Isso o coloca a mais da metade do caminho em direção a essa nova meta até 2045.

Contudo, a planta Diablo Canyon, A última usina nuclear da Califórnia, está programado para ser desativado em 2025, e nenhum outro reator está em obras. Esse fechamento eliminaria os 8,7% da energia livre de carbono do estado que vinha da energia nuclear.

Quase todos os 44 por cento restantes da eletricidade do estado são gerados atualmente pela queima de gás natural, e praticamente nenhum vem do carvão. Ir para o carbono totalmente zero exigiria a desativação das usinas de gás natural do estado.

Além da energia eólica e solar, outras opções de geração incluem geotérmica, pequenos reatores nucleares e sequestro de dióxido de carbono.

Uma peculiaridade dessa legislação é que ela trata apenas de energia em escala de serviço público. Isso não impediria instalações privadas de geração de eletricidade, como o gerador a diesel que um fazendeiro poderia usar para bombear água. Nem contaria a energia gerada pelos painéis solares do telhado de uma casa.

Quando o sol brilha

Uma complicação é que o mix de fontes de energia do estado pode variar muito, mesmo de uma hora para a outra.

Considere o que aconteceu em 8 de abril, 2018, por exemplo. Foi um domingo geralmente ensolarado e ventoso, com demanda de eletricidade relativamente baixa. À noite, cerca de 40 por cento da eletricidade foi gerada a partir de fontes renováveis. Mas por volta do meio-dia daquele dia, mais de 80% vieram de fontes renováveis, incluindo energia hidrelétrica em grande escala.

Se a eletricidade gerada a partir dessas fontes renováveis ​​for aproximadamente o dobro, como eu estimo que seja necessário para cumprir a meta de 2045, a energia disponível no meio do dia excederia em muito a demanda de eletricidade naquele momento.

Esse desafio muda ao longo do ano.

Em 24 de julho e 25 de julho, 2018, Os californianos foram solicitados a usar voluntariamente menos eletricidade entre as 17h00 e 21:00 para evitar uma interrupção devido ao clima quente. Os preços aumentaram em mais de um fator de 10, ajudando a manter a demanda dentro da oferta.

Naqueles dias, a eletricidade com fontes renováveis ​​nunca atendeu à metade da demanda de energia.

Ato de equilíbrio

Devido a este grau de variabilidade, depender fortemente de energia renovável exigirá amplo armazenamento de energia e grandes investimentos em tecnologia baseada em rede.

Hoje, a demanda esperada de eletricidade é equilibrada pelo Operador Independente do Sistema, uma entidade que controla o fluxo de eletricidade na rede e seleciona as fontes de eletricidade de menor preço disponíveis.

Armazenamento hidrelétrico bombeado, eletricidade gerada a partir da água bombeada para um reservatório, é a forma de armazenamento mais comum do estado hoje. Embora limitado a locais com grandes barragens, a quantidade de energia armazenada dessa forma poderia ser aumentada na Califórnia, como recentemente proposto para Hoover Dam.

Grandes baterias de íon de lítio estão se tornando mais acessíveis e agora estão começando a ser implantadas em escala de serviço público. À medida que os preços da bateria e da energia solar caem, pode se tornar atraente se desconectar da rede e usar eletricidade gerada por um sistema solar e armazenada por uma bateria.

Os custos mais baixos da bateria também estão estimulando as vendas de mais veículos elétricos. Idealmente, esses veículos podem ser carregados em horários em que a eletricidade é abundante e barata. Em 2045, Eu acredito que eles podem estar ajudando a tornar a grade mais estável.

Outras opções estão se tornando disponíveis. Um exemplo é o armazenamento de ar comprimido em escala de utilidade, onde a energia é armazenada como ar pressurizado.

E há um interesse crescente em usinas térmicas solares, que geram eletricidade a partir do calor da luz solar e usam armazenamento de alta temperatura para continuar gerando eletricidade após o pôr do sol.

A University of California Merced e muitos outros clientes atacadistas de eletricidade estão economizando dinheiro usando o armazenamento térmico. They chill water when rates are low and use the chilled water for air conditioning when electricity prices are high.

Wiggle room

Because California's new law does not require that every watt be generated within California's borders, utilities could keep buying electricity from nearby states, as long as they verify its origins are in keeping with the new law's requirements.

And because the law does not define "zero-carbon, " it provides flexibility in how the state can meet this new target.

Por exemplo, California would allow the continued operation of natural gas plants when their output is coupled with purchase of renewable energy certificates, credits issued for the generation of renewable electricity that may be sold, from a utility that generates solar or wind power.

These credits arise through several kinds of arrangements. Perhaps the most common is through rooftop solar systems. Small-scale solar energy supplied about 5 percent of California's electricity in 2017. It is likely to grow because of California's mandate for solar panels on most new homes, starting in 2020.

In assessing whether the goal of going zero-carbon by 2045 is realistic or not, it is worth considering that solar energy has grown for years at a pace that far exceeded projections thanks to technological progress, government policies like California's new law, market forces and the public's demand for renewable energy.

Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.