No inverno, a produção de energia solar cai drasticamente, mas é precisamente quando a demanda por eletricidade é mais alta. Como podemos fechar essa lacuna? Crédito:Laboratórios Federais Suíços para Ciência e Tecnologia de Materiais
Se quisermos nos livrar dos combustíveis fósseis em todo o país, Há muito o que fazer. Será um projeto de geração, isso está claro. Pesquisadores da Empa Martin Rüdisüli, Sinan Teske e Urs Elber agora calcularam quanto tempo e íngreme o caminho para um sistema de energia sustentável pode ser; seu estudo foi publicado no final de junho na revista Energias .
Os pesquisadores escolheram uma abordagem conservadora e inicialmente coletaram dados reais sobre o consumo de eletricidade, requisitos de aquecimento e consumo de água quente na Suíça. Esses dados serviram de base para um experimento de pensamento. As necessidades de eletricidade da Suíça ainda são muito fáceis de determinar:a operadora de rede suíça Swissgrid fornece valores detalhados para cada quarto de hora em todos os dias do ano. Os requisitos de energia para aquecimento e água quente estão se tornando mais difíceis. Os especialistas da Empa usaram dados do fornecedor de aquecimento urbano REFUNA, que abastece várias comunidades no vale do baixo Aare com calor residual da usina nuclear de Beznau. Uma análise de dados mostrou que a necessidade de calor das casas conectadas se correlaciona muito bem com a temperatura externa - e em noites mais quentes do que 18 graus Celsius, o calor é, portanto, usado apenas para água de processo e água de chuveiro.
Sistemas de aquecimento eletrificado e carros
Para seu experimento de pensamento, os pesquisadores fizeram várias suposições. Em primeiro lugar, a maioria dos residentes suíços se comporta como as pessoas do vale do baixo Aare e vive em prédios semelhantes. Em segundo lugar, a fim de fugir do óleo para aquecimento e do gás natural, as necessidades de aquecimento de todos os edifícios serão primeiro reduzidas em cerca de 42% através de medidas de renovação; em seguida, 3/4 das necessidades de aquecimento restantes em casas e apartamentos renovados desta forma serão realizados com bombas de calor elétricas. E em terceiro lugar:a mobilidade será eletrificada na medida em que cerca de 2/3 de todas as viagens de carro particular podem ocorrer eletricamente, o que corresponde a aproximadamente 20% de todos os quilômetros rodados. Tráfego de carga e viagens de longo curso, por outro lado, não são tão fáceis de converter, razão pela qual foram excluídos da eletrificação da mobilidade no estudo.
As usinas nucleares não desempenham mais um papel no estudo da Empa, porque a eliminação progressiva da energia nuclear foi decidida desde o referendo sobre a Lei de Energia de maio de 2017. Portanto, os pesquisadores esperavam uma forte expansão da energia fotovoltaica; Metade de todas as superfícies de telhado na Suíça classificadas como boas a excepcionalmente adequadas no âmbito do projeto www.sonnendach.ch estão equipadas com células solares. Isso corresponde a cerca de um terço de todas as áreas de telhado na Suíça.
Quanto aumenta a demanda por eletricidade?
Próximo, os pesquisadores determinaram o consumo de eletricidade resultante, que provavelmente aumentará cerca de 13,7 terawatts-hora por ano devido a bombas de calor e veículos elétricos, ou seja, em cerca de 25 por cento em comparação com hoje. Ainda mais alarmante do que este aumento significativo no consumo, Contudo, era a lacuna temporal entre a geração e a demanda de eletricidade:as células solares produzem mais eletricidade no verão - mas as bombas de calor e os carros aquecidos requerem uma quantidade particularmente grande de eletricidade no inverno. Isso resulta em uma lacuna de oferta sazonal.
Isso poderia ser compensado pela importação de eletricidade de países vizinhos, como já acontece hoje no caso de faltas. Mas nosso CO 2 equilíbrio provavelmente sofrerá como resultado, porque a eletricidade da Europa muitas vezes piora maciçamente o CO 2 equilíbrio da Suíça, que foi tão cuidadosamente eletrificada. As bombas de calor e os carros elétricos, portanto, são os que mais beneficiam o clima se a eletricidade necessária para eles também for renovável.
O que os pesquisadores sugerem?
Contudo, o estudo da Empa também fornece algumas informações valiosas sobre como implementar um baixo CO 2 sistema de energia. Em primeiro lugar, faz mais sentido substituir os sistemas de aquecimento a óleo por bombas de calor se os edifícios forem isolados com tecnologia de ponta. Porque uma bomba de calor sem isolamento adequado é significativamente menos eficiente. Em segundo lugar, cada usina nuclear deve ser substituída por cerca de oito vezes a produção fotovoltaica. Porque? Uma usina nuclear fornece cerca de 8, 000 horas de eletricidade por ano - uma célula solar, Contudo, apenas 1, 000 horas. Isso significa um grande número de painéis solares - em todas as superfícies disponíveis. Em terceiro lugar, precisamos de tanta capacidade de armazenamento quanto possível para a energia solar - instalações de armazenamento de bateria local e instalações de armazenamento bombeado, bem como outras tecnologias de armazenamento, em particular instalações de armazenamento de calor (geotérmico), mas também tecnologias para converter eletricidade em fontes de energia química. Isso ocorre porque o sol brilha forte o suficiente apenas algumas horas por dia para encher os depósitos. Para o resto do tempo, a energia armazenada tem que durar.
Em quarto lugar, devemos criar instalações sazonais de armazenamento de calor para que as necessidades de eletricidade das bombas de calor possam ser reduzidas no inverno. Em quinto lugar, precisamos combinar melhor a oferta e a demanda de energia. Haverá muita energia solar e calor no verão, mas, no inverno, a energia renovável em particular será uma mercadoria rara (e, portanto, cara) no futuro. Em sexto lugar - e esta é a boa notícia:a eletromobilidade não faz a balança inclinar. Sob as suposições feitas, o carregamento diário de veículos elétricos em casa, no trabalho ou ao fazer compras gera apenas picos relativamente baixos na demanda de eletricidade em comparação com o fornecimento de calor elétrico. Um pré-requisito para isso, Contudo, é redes apropriadas com capacidade suficiente.
Se outras energias renováveis, como a energia eólica, energia geotérmica, mais biomassa e um pouco mais de energia hidrelétrica serão obtidos no inverno no futuro, a lacuna de cobertura diminuirá, Contudo, provavelmente não será possível fechá-lo completamente. A eletrificação de calor e mobilidade por si só, portanto, não resolverá o problema. "Para que a conversão sustentável de nosso sistema de energia seja bem-sucedida, precisamos de curto e longo prazo - ou seja, sazonal — tecnologias de armazenamento de energia. É por isso que não devemos jogar os setores de energia uns contra os outros, mas mantenha todas as opções técnicas abertas, "diz Martin Rüdisüli. E Sinan Teske acrescenta:" Devemos aprender com a natureza como lidar com a energia solar, que não está disponível durante todo o ano. Poderíamos armazenar o máximo possível no verão e limitar nossas necessidades no inverno. Ou podemos procurar parceiros no hemisfério sul da Terra que possam colher energia solar e entregá-la à Suíça quando o inverno chegar, e vice versa."
