Usinas de energia mais antigas com sistemas de refrigeração de passagem geram cerca de um terço de toda a eletricidade dos EUA, mas sua capacidade de geração futura será prejudicada por secas e aumento da temperatura da água, associadas às mudanças climáticas. Esses impactos seriam exacerbados por regulamentações ambientais que limitam o uso da água.

A solução não é descartar os regulamentos, mostra um novo estudo da Duke University. É para descartar os velhos sistemas de resfriamento.

“Se quisermos ter eletricidade confiável e, ao mesmo tempo, proteger os lagos e rios que fornecem água de resfriamento para as plantas, precisamos reformar as plantas com sistemas de resfriamento de recirculação, "disse Lincoln F. Pratson, Professor de Energia e Meio Ambiente da Família Gendell na Escola de Meio Ambiente de Duke's Nicholas.

O novo estudo mostra que se as águas superficiais aquecerem 3 graus centígrados e os fluxos dos rios caírem 20 por cento - ambos os quais são prováveis ​​até o final do século - os impactos relacionados à seca serão responsáveis ​​por cerca de 20 por cento de todas as reduções de capacidade em usinas termelétricas com uma vez através, ou circuito aberto, sistemas de refrigeração. Essas reduções incluem cortes de capacidade ou desligamentos que podem ocorrer quando os níveis locais de água superficial caem nas estruturas de entrada de uma planta.

Os regulamentos ambientais que regem o uso de água de uma planta e a temperatura máxima da água de resfriamento usada que ela pode descarregar em rios ou lagos serão responsáveis ​​por grande parte dos 80 por cento restantes de futuras paralisações e cortes de capacidade, Pratson disse.

“É surpreendente que os impactos da seca sejam muito maiores do que os das temperaturas mais altas, que estimamos que será responsável por pouco mais de 2 por cento das reduções, "disse Candise L. Henry, um Ph.D. 2018 graduado pela Duke's Nicholas School, que conduziu o estudo como parte de sua tese de doutorado. "Mas também é surpreendente que os impactos da seca sejam muito menores do que os impactos regulatórios."

"Felizmente, quase todos esses impactos poderiam ser mitigados com a mudança para sistemas de resfriamento de recirculação, "Henry disse.

As usinas termelétricas usam turbinas a vapor para gerar sua energia. Depois que o vapor passa pelas turbinas, ele deve ser resfriado. Os sistemas de passagem única fazem isso puxando água fria de rios ou lagos próximos, circulando através de tubos para absorver o calor do vapor, e descarregar a água aquecida de volta no rio ou lago.

Em sistemas de recirculação, a água de uma torre de resfriamento é usada para absorver o calor do vapor e depois encaminhada de volta para a torre, onde o calor é liberado por evaporação. As plantas com este tipo de sistema não descarregam água aquecida nas águas superficiais e só precisam repor a parte de seu suprimento de água de resfriamento que é perdida por evaporação, tornando-os menos vulneráveis ​​aos impactos da seca e às regulamentações ambientais.

"Agora mesmo, é bastante comum que as plantas recebam isenções provisórias das regras que regem a temperatura máxima permitida da água descartada, mas se os regulamentos se tornarem mais rigorosos sob futuras administrações, poderíamos ver mais restrições ou paralisações de usinas de energia, "disse Henry, que agora é pesquisador de pós-doutorado no Carnegie Institution for Science da Stanford University.

Ela e Pratson publicaram suas descobertas revisadas por pares em 8 de março em Ciência e Tecnologia Ambiental .

Para conduzir seu estudo, eles analisaram sete anos de dados operacionais e meteorológicos para 52 usinas de energia do leste dos EUA com sistemas de resfriamento de passagem única. Usando um modelo de geração de eletricidade, eles analisaram os dados - que abrangeram os anos de 2007 a 2014, quando secas severas afetaram grande parte do Sudeste - para rastrear como as mudanças de hora em hora na temperatura da água local e nas taxas de fluxo afetaram a produção máxima de energia de cada usina.

Ao executar o modelo em sete cenários diferentes de disponibilidade de água e temperatura, eles foram capazes de separar qual porcentagem das mudanças totais na capacidade de geração foi causada pelo aumento da temperatura da água, que parte resultou da diminuição do fluxo de água, e quanto estava vinculado à conformidade regulatória. Usando o aquecimento projetado e as tendências de fluxo de água para o próximo século, eles estimaram os prováveis ​​impactos futuros de cada fator.

"Estudos anteriores agruparam os impactos da seca, temperaturas da água e regulamentação ambiental juntas, "Pratson notou." Ao separá-los, obtemos uma imagem muito mais clara de quais serão as grandes ameaças e o que podemos fazer para mitigá-las. "

O fato de que os impactos da seca serão muito maiores do que aqueles causados ​​por águas mais quentes ressalta a necessidade de priorizar estratégias de mitigação que se concentrem no fluxo de água, ele disse. Além de instalar sistemas de refrigeração de recirculação, essas estratégias incluem a instalação de tanques para manter as reservas de água de resfriamento; localização de novas plantas em corpos d'água maiores; e implementar planos de gestão de bacias hidrográficas mais rigorosos para regular o uso da água por todos os usuários localizados em um rio ou lago.