A água no Lago Powell, um dos maiores reservatórios do país, caiu tanto em meio à seca no oeste que as autoridades federais estão recorrendo a medidas de emergência para evitar o desligamento da energia hidrelétrica na represa de Glen Canyon.

A barragem do Arizona, que fornece eletricidade para sete estados, não é a única usina hidrelétrica dos EUA com problemas.



A icônica Hoover Dam, também no rio Colorado, reduziu seu fluxo de água e produção de energia. A Califórnia fechou uma usina hidrelétrica na represa de Oroville por cinco meses por causa dos baixos níveis de água em 2021, e as autoridades alertaram que a mesma coisa pode acontecer em 2022.

No Nordeste, um tipo diferente de problema de mudança climática afetou as barragens hidrelétricas – muita chuva de uma só vez.

Os Estados Unidos têm mais de 2.100 barragens hidrelétricas em operação, com localizações em quase todos os estados. Eles desempenham papéis essenciais em suas redes elétricas regionais. Mas a maioria foi construída no século passado sob um clima diferente do que enfrentam hoje.

À medida que as temperaturas globais aumentam e o clima continua a mudar, a competição pela água aumentará e a maneira como o fornecimento de energia hidrelétrica é gerenciada nas regiões e em toda a rede elétrica nos EUA terá que evoluir. Estudamos a produção hidrelétrica do país em nível de sistemas como engenheiros. Aqui estão três coisas importantes para entender sobre uma das mais antigas fontes de energia renovável do país em um clima em mudança.


Conteúdo

1. A energia hidrelétrica pode fazer coisas que outras usinas não podem
2. As mudanças climáticas afetam a energia hidrelétrica de forma diferente em diferentes regiões
3. Alguns operadores de rede enfrentam desafios maiores
4. Mais mudanças estão por vir

A energia hidrelétrica pode fazer coisas que outras usinas não podem

A energia hidrelétrica contribui com 6 a 7% de toda a geração de energia nos EUA, mas é um recurso crucial para o gerenciamento das redes elétricas dos EUA.

Como pode ser ligada e desligada rapidamente, a energia hidrelétrica pode ajudar a controlar as mudanças de oferta e demanda minuto a minuto. Também pode ajudar as redes elétricas a se recuperarem rapidamente quando ocorrerem blecautes. A energia hidrelétrica representa cerca de 40% das instalações da rede elétrica dos EUA que podem ser iniciadas sem uma fonte de energia adicional durante um apagão, em parte porque o combustível necessário para gerar energia é simplesmente a água retida no reservatório atrás da turbina.



Além disso, também pode servir como uma bateria gigante para a rede. Os EUA têm mais de 40 usinas hidrelétricas bombeadas, que bombeiam água para cima em um reservatório e depois a enviam por turbinas para gerar eletricidade conforme necessário.

Assim, embora a hidroeletricidade represente uma pequena parcela da geração, essas barragens são essenciais para manter o fluxo de fornecimento de energia dos EUA.

A mudança climática afeta a energia hidrelétrica de maneira diferente em diferentes regiões

Globalmente, a seca já diminuiu a geração de energia hidrelétrica. Como as mudanças climáticas afetam a energia hidrelétrica nos EUA daqui para frente dependerá em grande parte da localização de cada usina.

Em áreas onde o derretimento da neve afeta o fluxo do rio, espera-se que o potencial hidrelétrico aumente no inverno, quando mais neve cai como chuva, mas depois diminua no verão, quando menos neve é ​​deixada para se tornar água derretida. Espera-se que esse padrão ocorra em grande parte do oeste dos EUA, juntamente com o agravamento das secas plurianuais que podem diminuir a produção de energia hidrelétrica, dependendo da capacidade de armazenamento do reservatório.



O Nordeste tem um desafio diferente. Lá, a precipitação extrema que pode causar inundações deve aumentar. Mais chuva pode aumentar o potencial de geração de energia, e há discussões sobre a adaptação de mais barragens existentes para produzir energia hidrelétrica. Mas como muitas barragens também são usadas para controle de enchentes, a oportunidade de produzir energia extra a partir do aumento das chuvas pode ser perdida se a água for liberada através de um canal de transbordamento.

No sul dos EUA, espera-se a diminuição da precipitação e a intensificação da seca, o que provavelmente resultará na diminuição da produção de energia hidrelétrica.

Alguns operadores de rede enfrentam desafios maiores

O efeito dessas mudanças na rede elétrica do país dependerá de como cada parte da rede é gerenciada.

Agências conhecidas como autoridades de balanceamento gerenciam a oferta e a demanda de eletricidade de sua região em tempo real.



A maior autoridade de equilíbrio em termos de geração hidrelétrica é a Bonneville Power Administration no Noroeste. Ele pode gerar cerca de 83.000 megawatts-hora de eletricidade anualmente em 59 barragens, principalmente em Washington, Oregon e Idaho. Somente o complexo da represa Grand Coulee pode produzir energia suficiente para 1,8 milhão de residências.

Grande parte dessa área compartilha um clima semelhante e experimentará a mudança climática da mesma maneira no futuro. Isso significa que uma seca regional ou um ano sem neve pode atingir muitos dos produtores hidrelétricos da Bonneville Power Administration ao mesmo tempo. Os pesquisadores descobriram que os impactos climáticos desta região sobre a energia hidrelétrica apresentam um risco e uma oportunidade para os operadores de rede, aumentando os desafios de gerenciamento de verão, mas também reduzindo os déficits de eletricidade no inverno.

No Centro-Oeste, a história é diferente. O Midcontinent Independent System Operator (MISO) tem 176 usinas hidrelétricas em uma área 50% maior que a de Bonneville, do norte de Minnesota à Louisiana.

Como é mais provável que suas usinas hidrelétricas experimentem climas e efeitos regionais diferentes em momentos diferentes, a MISO e operadoras igualmente amplas têm a capacidade de equilibrar déficits hidrelétricos em uma área com geração em outras áreas.

Compreender esses efeitos climáticos regionais é cada vez mais essencial para o planejamento do fornecimento de energia e proteção da segurança da rede, pois as autoridades de equilíbrio trabalham juntas para manter as luzes acesas.

Mais mudanças estão chegando

A mudança climática não é o único fator que afetará o futuro da energia hidrelétrica. Demandas concorrentes já influenciam se a água é alocada para geração de eletricidade ou outros usos, como irrigação e consumo.

As leis e a alocação de água também mudam ao longo do tempo e mudam a forma como a água é gerenciada por meio de reservatórios, afetando a hidroeletricidade. O aumento das energias renováveis ​​e o potencial de uso de algumas barragens e reservatórios para armazenamento de energia também podem mudar a equação.



A importância da energia hidrelétrica em toda a rede elétrica dos EUA significa que a maioria das barragens provavelmente está aqui para ficar, mas as mudanças climáticas mudarão a forma como essas usinas são usadas e gerenciadas.

Caitlin Grady é professor assistente de engenharia civil e ambiental e associado de pesquisa no Rock Ethics Institute da Penn State. Ela recebe financiamento da National Science Foundation e do Departamento de Agricultura dos EUA.

Lauren Dennis é Ph.D. estudante de engenharia civil e ciências climáticas na Penn State. Ela recebe financiamento da National Science Foundation.

Este artigo foi republicado de A conversa sob uma licença Creative Commons. Você pode encontrar o artigo original aqui .