O Laboratório Nacional Oak Ridge do Departamento de Energia dos EUA forneceu aos operadores hidrelétricos novos dados para se preparar melhor para eventos climáticos extremos e mudanças nas demandas de energia sazonais causadas pelas mudanças climáticas.
Para o novo relatório, os pesquisadores do ORNL usaram projeções climáticas globais reduzidas para simular futuras condições hidrológicas em 132 usinas hidrelétricas federais nos Estados Unidos. As projeções resultantes permitirão que os operadores hidrelétricos e os formuladores de políticas planejem mudanças nas condições climáticas e redução da disponibilidade de água, alterando seus cronogramas operacionais e seu uso de água a cada estação como parte de uma estratégia geral de mitigação.

“A intensificação de futuros eventos extremos, incluindo inundações e secas, é uma das questões mais críticas que ameaçam a resiliência dos sistemas e infraestrutura hidrelétricas dos EUA”, disse Shih-Chieh Kao, gerente do programa de energia hídrica do ORNL. “Esse novo normal exige que pensemos de maneira diferente sobre as práticas operacionais atuais para nos adaptarmos a um clima em mudança”.

Além de eventos extremos, um conflito crescente na disponibilidade de água versus demanda de energia é outro desafio para as operadoras de energia hidrelétrica. Uma temporada de derretimento de neve mais cedo do que o esperado no oeste dos Estados Unidos provavelmente afetará o escoamento da água. Isso pode resultar em menos água para geração de energia hidrelétrica nos meses de verão, assim como a demanda de energia cresce. O aumento da evaporação devido ao aumento das temperaturas também está sobrecarregando a água necessária para o controle de enchentes, navegação, abastecimento municipal de água e uso industrial e agrícola.

Uma melhor compreensão dessas mudanças é importante para o planejamento energético futuro. A energia hidrelétrica fornece 35% da energia renovável e quase 7% de toda a eletricidade produzida nos EUA.

O ORNL trabalhou com o Escritório de Tecnologias de Energia Hídrica do DOE e outras agências federais, com base em duas rodadas de avaliações hidroclimáticas anteriores realizadas nos últimos 10 anos. O estudo se concentrou apenas em instalações hidrelétricas federais, que representam cerca de metade de toda a capacidade hidrelétrica dos EUA e fornecem uma variedade de serviços não relacionados à energia para a comunidade. Comercializada pela DOE Power Marketing Administrations, a energia produzida nessas instalações é vendida principalmente para concessionárias de energia pública e cooperativas elétricas rurais em 33 estados dos EUA.

Insights baseados em dados

O estudo foi baseado em projeções climáticas globais atualizadas regularmente do Projeto de Intercomparação de Modelos Acoplados, que apoia estudos periódicos do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas. No entanto, para reduzir melhor os sinais climáticos para cada bacia hidrográfica, os pesquisadores tiveram que considerar as características exclusivas de cada instalação e local.

De 2010 a 2013, os pesquisadores do ORNL coletaram uma variedade de dados sobre eventos climáticos observados e simulados, geração histórica de usinas hidrelétricas e características de bacias hidrográficas e da superfície terrestre exclusivas de cada região. A equipe de pesquisa usou esses dados para desenvolver uma estrutura de avaliação que poderia projetar a disponibilidade de água para operação hidrelétrica, simulando uma variedade de condições hidrológicas, incluindo temperaturas do ar anuais e sazonais, precipitação, escoamento de neve ou chuva derretida e níveis de seca.

De 2014 a 2017, a equipe concentrou-se em como as mudanças no clima podem afetar a geração de energia hidrelétrica mês a mês e ao longo das estações. Esse aprimoramento forneceu dados e projeções importantes que permitiram que os operadores hidrelétricos avaliassem as práticas operacionais atuais com foco na adaptação ao clima.

Na iteração mais recente, de 2018 a 2022, o ORNL desenvolveu uma estrutura de avaliação multimodal para revelar melhor a incerteza e a variabilidade nas futuras projeções hidrelétricas entre as regiões. O Pacific Northwest National Laboratory e a Texas A&M University colaboraram com o ORNL nesta fase do projeto.

Usando um conjunto de modelos numéricos e métodos estatísticos, os pesquisadores reduziram os sinais das mudanças climáticas globais em futuras projeções hidrológicas e hidrelétricas em cada local de bacia hidrográfica. Cada avaliação incluiu simulações de vazão futura, operações hidrelétricas e evaporação do reservatório. Com base nessas simulações, os pesquisadores também estimaram a demanda futura de energia afetada pelas mudanças nas condições climáticas.

Equilibrando a disponibilidade de água com a gestão da água

Para sustentar os benefícios da energia hidrelétrica como fonte de energia renovável, a flexibilidade será fundamental, e esses modelos fornecem um roteiro de estado por estado para planejamento de longo prazo.

Para fornecer a mais interessados ​​em energia hidrelétrica as ferramentas e os dados necessários para planejar os impactos das mudanças climáticas, o DOE está estendendo sua pesquisa para instalações hidrelétricas não federais, cujos operadores podem não ter recursos para estudar e enfrentar esses desafios.

“O sistema climático é complexo”, disse Kao, “mas agora podemos incorporar modelos preditivos cada vez mais precisos para entender as possíveis mudanças nos extremos climáticos e determinar o que pode ser feito para mitigar essas mudanças”. + Explorar mais

Onde obter os fatos por trás da energia hidrelétrica