A Administração Meteorológica da China disse que, devido à incerteza do sistema climático agravada pelo aquecimento global, os eventos de temperaturas extremamente altas e precipitação extremamente intensa na China estão se tornando mais frequentes e fortes.
Desde a Revolução Industrial, os gases de efeito estufa produzidos pelas atividades humanas têm causado temperaturas globais elevadas e anormais, aumento do nível do mar e eventos climáticos extremos, como tempestades, inundações e secas, que têm ocorrido em diferentes regiões com maior densidade e frequência.
A Organização Mundial da Saúde (OMS) destacou que o aumento da temperatura global e a queima excessiva de combustíveis fósseis se tornaram uma das maiores ameaças à saúde humana. Além da ameaça de insolação, insolação e doenças cardiovasculares, as mudanças climáticas podem agravar mais de 50% dos patógenos humanos conhecidos.
As mudanças climáticas representam um grande desafio para a humanidade na era contemporânea. Como grande emissora de gases de efeito estufa, a China anunciou a meta de "pico de carbono e neutralidade de carbono" em 2020, assumiu um compromisso solene com a comunidade internacional, demonstrou a responsabilidade e o comprometimento de um país importante e refletiu a necessidade urgente de o país promover a transformação e a modernização da estrutura econômica e promover a coexistência harmoniosa entre o homem e a natureza.
Desafios de turbulência do sistema elétrico
O campo energético é um campo de batalha altamente monitorado para a implementação do “duplo carbono”.
Para cada aumento de 1 grau Celsius na temperatura média global, o carvão contribui com mais de 0,3 grau Celsius. Para promover ainda mais a revolução energética, é necessário controlar o consumo de energia fóssil e acelerar a construção de um novo sistema energético. Em 2022-2023, a China emitiu mais de 120 políticas de "dual carbono", enfatizando especialmente o apoio fundamental ao desenvolvimento e à utilização de energias renováveis.
Com a forte promoção de políticas, a China tornou-se o maior país do mundo no uso de novas energias e energias renováveis. De acordo com dados da Administração Nacional de Energia (NEE), no primeiro semestre de 2024, a nova capacidade instalada de geração de energia renovável do país foi de 134 milhões de quilowatts, representando 88% da nova capacidade instalada; a geração de energia renovável foi de 1,56 trilhão de quilowatts-hora, representando cerca de 35% da geração total de energia.
Mais energia eólica e fotovoltaica são incorporadas à rede elétrica, trazendo eletricidade mais limpa e verde para a produção e a vida das pessoas, mas também desafiando o modo de operação tradicional da rede elétrica.
O modo tradicional de fornecimento de energia da rede elétrica é instantâneo e planejado. Quando você liga a energia, significa que alguém calculou suas necessidades com antecedência e está gerando eletricidade para você simultaneamente em algum lugar. A curva de geração de energia da usina e a curva de transmissão de energia do canal de transmissão são planejadas com antecedência, de acordo com dados históricos. Mesmo que a demanda por eletricidade aumente repentinamente, ela pode ser atendida a tempo, acionando as unidades térmicas de reserva, de modo a alcançar uma operação segura e estável do sistema de rede elétrica.
No entanto, com a introdução de um grande número de energia eólica e fotovoltaica, quando e quanta eletricidade pode ser gerada são determinados pelas condições climáticas, o que dificulta o planejamento. Quando as condições climáticas são favoráveis, as novas unidades de energia operam em plena capacidade e geram uma grande quantidade de eletricidade verde, mas se a demanda não aumenta, essa eletricidade não pode ser conectada à internet; quando a demanda por eletricidade é alta, ocorre chuva e céu nublado, as turbinas eólicas não giram, os painéis fotovoltaicos não aquecem e ocorrem problemas de falta de energia.
Anteriormente, o abandono da energia eólica e luminosa em Gansu, Xinjiang e outras províncias de novas energias estava relacionado à escassez sazonal de eletricidade na região e à incapacidade da rede elétrica de absorvê-la a tempo. A incontrolabilidade da energia limpa traz desafios ao despacho da rede elétrica e aumenta os riscos operacionais do sistema elétrico. Hoje, quando as pessoas são altamente dependentes do fornecimento estável de energia para a produção e a vida, qualquer descompasso entre a geração e o consumo de energia terá sérios impactos econômicos e sociais.
Há uma certa diferença entre a capacidade instalada de energia nova e a geração real de energia, e a demanda de energia dos usuários e a energia gerada pelas usinas não conseguem atingir o equilíbrio dinâmico entre a fonte e a carga. A eletricidade "nova" deve ser usada a tempo ou armazenada, o que é uma condição necessária para a operação estável de uma rede elétrica bem organizada. Para atingir esse objetivo, além de construir um modelo preciso de previsão de energia limpa por meio da análise precisa de dados meteorológicos e históricos de geração de energia, também é necessário aumentar a flexibilidade do despacho do sistema elétrico por meio de ferramentas como sistemas de armazenamento de energia e usinas virtuais. O país enfatiza a "aceleração do planejamento e da construção de um novo sistema energético", e o armazenamento de energia é uma tecnologia indispensável.
“Banco Verde” no Novo Sistema Energético
Com a revolução energética, o papel importante das usinas de energia reversível tornou-se cada vez mais proeminente. Essa tecnologia, que surgiu no final do século XIX, foi originalmente desenvolvida para regular os recursos hídricos sazonais dos rios e gerar eletricidade. Ela se desenvolveu rapidamente e amadureceu gradualmente em meio à industrialização acelerada e à construção de usinas nucleares.
Seu princípio é muito simples. Dois reservatórios são construídos na montanha e no sopé. Quando chega a noite ou o fim de semana, a demanda por eletricidade diminui, e a eletricidade barata e excedente é usada para bombear água para o reservatório a montante; quando o consumo de eletricidade atinge o pico, a água é liberada para gerar eletricidade, permitindo que a eletricidade seja reajustada e distribuída no tempo e no espaço.
Como uma tecnologia centenária de armazenamento de energia, o armazenamento bombeado recebeu uma nova tarefa no processo de "dual carbon". Quando a capacidade de geração de energia fotovoltaica e eólica é forte e a demanda de eletricidade do usuário é reduzida, o armazenamento bombeado pode armazenar o excesso de eletricidade. Quando a demanda por eletricidade aumenta, a eletricidade é liberada para ajudar a rede elétrica a atingir o equilíbrio entre oferta e demanda.
É flexível e confiável, com partida e parada rápidas. Leva menos de 4 minutos do início à geração de energia em plena carga. Em caso de acidente de grande porte na rede elétrica, o armazenamento bombeado pode iniciar rapidamente e restaurar o fornecimento de energia à rede elétrica. É considerado o último "fósforo" para acender a luz na rede elétrica escura.
Sendo uma das tecnologias de armazenamento de energia mais maduras e amplamente utilizadas, o armazenamento bombeado é atualmente a maior "bateria" do mundo, respondendo por mais de 86% da capacidade instalada de armazenamento de energia do mundo. Comparado com novos armazenamentos de energia, como o armazenamento de energia eletroquímica e o armazenamento de energia de hidrogênio, o armazenamento bombeado apresenta as vantagens de tecnologia estável, baixo custo e grande capacidade.
Uma usina hidrelétrica reversível tem uma vida útil projetada de 40 anos. Ela pode operar de 5 a 7 horas por dia e descarregar continuamente. Utiliza água como "combustível", tem baixos custos de operação e manutenção e não é afetada pelas flutuações de preço de matérias-primas como lítio, sódio e vanádio. Seus benefícios econômicos e capacidade de serviço são cruciais para reduzir o custo da eletricidade verde e as emissões de carbono da rede elétrica.
Em julho de 2024, o primeiro plano provincial de implementação do meu país para a participação de usinas hidrelétricas reversíveis no mercado de energia foi oficialmente emitido em Guangdong. As usinas hidrelétricas reversíveis comercializarão toda a eletricidade à vista com uma nova forma de "cotação e cotação", "bombeamento de água para armazenar eletricidade" e "liberação de água para obter eletricidade" de forma eficiente e flexível no mercado de energia, desempenhando um novo papel de armazenamento e acesso a novas energias, o "banco de eletricidade verde", e abrindo um novo caminho para a obtenção de benefícios orientados ao mercado.
"Formularemos estratégias de cotação cientificamente, participaremos ativamente da negociação de eletricidade, melhoraremos a eficiência abrangente das unidades e nos esforçaremos para obter benefícios de incentivo de eletricidade e tarifas de eletricidade, ao mesmo tempo em que promovemos o aumento na proporção de novo consumo de energia", disse Wang Bei, vice-gerente geral do Departamento de Planejamento e Finanças de Armazenamento de Energia da Southern Power Grid.
Tecnologia madura, enorme capacidade, armazenamento e acesso flexíveis, produção duradoura, baixo custo durante todo o ciclo de vida e mecanismos orientados para o mercado cada vez mais aprimorados fizeram do armazenamento bombeado o "versátil" mais econômico e prático no processo de revolução energética, desempenhando um papel fundamental na promoção do uso eficaz de energia renovável e garantindo a segurança e a estabilidade do sistema de energia.
Grandes projetos controversos
No contexto do ajuste da estrutura energética nacional e do rápido desenvolvimento de novas energias, as usinas de armazenamento reversível (URC) inauguraram um boom na construção. No primeiro semestre de 2024, a capacidade instalada acumulada de URC na China atingiu 54,39 milhões de quilowatts, e a taxa de crescimento do investimento aumentou 30,4 pontos percentuais em relação ao mesmo período do ano passado. Nos próximos dez anos, o espaço de investimento do meu país em URC será próximo a um trilhão de yuans.
Em agosto de 2024, o Comitê Central do PCC e o Conselho de Estado emitiram as "Opiniões sobre a Aceleração da Transformação Verde Abrangente do Desenvolvimento Econômico e Social". Até 2030, a capacidade instalada de usinas de energia hidrelétrica reversível ultrapassará 120 milhões de quilowatts.
Embora as oportunidades surjam, elas também causam o problema do investimento superaquecido. A construção de usinas hidrelétricas reversíveis é um processo de engenharia de sistemas rigoroso e complexo, envolvendo múltiplas etapas, como regulamentação, trabalho preparatório e aprovação. No boom de investimentos, alguns governos locais e proprietários frequentemente ignoram a natureza científica da seleção do local e da saturação da capacidade, e buscam excessivamente a velocidade e a escala do desenvolvimento do projeto, trazendo uma série de efeitos negativos.
A seleção do local para usinas hidrelétricas reversíveis precisa considerar as condições geológicas, a localização geográfica (próximo ao centro de carga, próximo à base energética), a linha vermelha ecológica, a queda de pressão, a aquisição de terras e a imigração, entre outros fatores. Planejamento e layout inadequados farão com que a construção de usinas hidrelétricas fique fora das necessidades reais da rede elétrica ou seja inutilizável. Não apenas os custos de construção e operação serão difíceis de digerir por um tempo, mas também haverá problemas como a invasão da linha vermelha ecológica durante a construção; após a conclusão, se os níveis técnicos, de operação e manutenção não estiverem de acordo com os padrões, isso causará riscos à segurança.
“Ainda existem casos em que a seleção do local para alguns projetos é irracional.” Lei Xingchun, vice-gerente geral do departamento de infraestrutura da Southern Grid Energy Storage Company, afirmou: “A essência de uma usina hidrelétrica reversível é atender às necessidades da rede elétrica e garantir o acesso de nova energia à rede. A seleção do local e a capacidade da usina hidrelétrica reversível devem ser determinadas com base nas características da distribuição de energia, nas características de operação da rede elétrica, na distribuição da carga de energia e na estrutura de energia.”
“O projeto é de grande porte e exige um investimento inicial considerável. É ainda mais necessário fortalecer a comunicação e a coordenação com os departamentos de recursos naturais, meio ambiente, silvicultura, pastagens, conservação de água e outros, e fazer um bom trabalho de conexão com a linha vermelha de proteção ecológica e planos relacionados”, acrescentou Jiang Shuwen, chefe do departamento de planejamento da Southern Grid Energy Storage Company.
O investimento em construção de dezenas de bilhões ou mesmo dezenas de bilhões, a área de construção de centenas de hectares de reservatórios e o período de construção de 5 a 7 anos também são os motivos pelos quais muitas pessoas criticam o armazenamento bombeado por não ser "econômico e ecologicamente correto" em comparação com outros armazenamentos de energia.
Mas, na verdade, em comparação com os tempos de descarga limitados e a vida útil de 10 anos do armazenamento de energia química, a vida útil real das usinas de armazenamento bombeado pode chegar a 50 anos ou até mais. Com armazenamento de energia de grande capacidade, frequência de bombeamento ilimitada e menor custo por quilowatt-hora, sua eficiência econômica ainda é muito superior à de outros armazenamentos de energia.
Zheng Jing, engenheiro sênior do Instituto Chinês de Recursos Hídricos e Planejamento e Projeto de Energia Hidrelétrica, realizou um estudo: "A análise da eficiência econômica do projeto mostra que o custo nivelado por quilowatt-hora das usinas de energia bombeada é de 0,207 yuans/kWh. O custo nivelado por quilowatt-hora do armazenamento eletroquímico de energia é de 0,563 yuans/kWh, o que é 2,7 vezes maior que o das usinas de energia bombeada."
“O armazenamento de energia eletroquímica cresceu rapidamente em escala nos últimos anos, mas existem vários perigos ocultos. É necessário estender continuamente o ciclo de vida, reduzir o custo unitário, aumentar a escala da usina e configurar a função de ajuste de fase sob a perspectiva da segurança, para que possa ser comparável às usinas de armazenamento bombeado”, destacou Zheng Jing.
Construa uma usina elétrica, embeleze a terra
De acordo com dados do Southern Power Grid Energy Storage, no primeiro semestre de 2024, a geração acumulada de energia das usinas de armazenamento bombeado na região sul foi de quase 6 bilhões de kWh, equivalente à demanda de eletricidade de 5,5 milhões de usuários residenciais durante um semestre, um aumento de 1,3% em relação ao ano anterior. O número de unidades geradoras de energia excedeu 20.000 vezes, um aumento de 20,9% em relação ao ano anterior. Em média, cada unidade de cada usina gera pico de energia mais de 3 vezes por dia, contribuindo significativamente para o acesso estável de energia limpa à rede elétrica.
Com o objetivo de ajudar a rede elétrica a melhorar sua capacidade de armazenamento de energia de pico e fornecer eletricidade limpa para o desenvolvimento social e econômico, a Southern Power Grid Energy Storage está comprometida com a construção de belas usinas de energia e com o fornecimento de produtos ecológicos e ambientais "verdes, abertos e compartilhados" para a população local.
Toda primavera, as montanhas ficam repletas de cerejeiras em flor. Ciclistas e caminhantes vão ao distrito de Shenzhen Yantian para fazer check-in. Refletindo o lago e as montanhas, passeiam no mar de cerejeiras em flor, como se estivessem em um paraíso. Este é o reservatório superior da Usina Hidrelétrica de Armazenamento Bombeado de Shenzhen, a primeira usina hidrelétrica de armazenamento bombeado construída no centro da cidade do país, e o "parque de montanha e mar" na boca dos turistas.
A Usina Hidrelétrica de Armazenamento Bombeado de Shenzhen incorporou conceitos ecológicos verdes desde o início de seu planejamento. Instalações e equipamentos de proteção ambiental e conservação de água foram projetados, construídos e colocados em operação simultaneamente ao projeto. O projeto recebeu prêmios como "Projeto Nacional de Qualidade" e "Projeto Nacional de Demonstração de Conservação de Solo e Água". Após a entrada em operação da usina, a China Southern Power Grid Energy Storage modernizou a paisagem de "desindustrialização" da área do reservatório superior, adaptando-a aos padrões de um parque ecológico, e cooperou com o Governo do Distrito de Yantian para plantar cerejeiras ao redor do reservatório superior, criando o cartão de visita de Yantian, "cidade das montanhas, do mar e das flores".
A ênfase na proteção ecológica não é um caso especial da Usina Hidrelétrica de Armazenamento Bombeado de Shenzhen. A China Southern Power Grid Energy Storage formulou rigorosos sistemas de gestão de construção sustentável e padrões de avaliação ao longo de todo o processo de construção do projeto; cada projeto combina o ambiente natural circundante, as características culturais e os planos relevantes do governo local, e define despesas especiais para a restauração e melhoria do ambiente ecológico no orçamento de proteção ambiental, a fim de garantir a integração harmoniosa da paisagem industrial do projeto com o ambiente ecológico circundante.
“Usinas hidrelétricas reversíveis têm requisitos relativamente altos para a seleção do local. Com o objetivo de evitar linhas vermelhas ecológicas, caso haja plantas raras protegidas ou árvores centenárias na área de construção, é necessário comunicar-se com o departamento florestal com antecedência e tomar medidas de proteção sob a orientação do departamento florestal para realizar a proteção no local ou a proteção contra a migração.”, disse Jiang Shuwen.
Em cada usina hidrelétrica reversível da Southern Power Grid Energy Storage, é possível observar uma enorme tela eletrônica que exibe dados em tempo real, como teor de íons negativos, qualidade do ar, raios ultravioleta, temperatura, umidade do ar, etc. no ambiente. "Solicitamos que monitorássemos isso para que as partes interessadas pudessem ver claramente a qualidade ambiental da usina." Jiang Shuwen disse: "Após a construção das usinas hidrelétricas reversíveis de Yangjiang e Meizhou, garças-brancas, conhecidas como 'aves de monitoramento ambiental', passaram a se empoleirar em grupos, o que representa o reconhecimento mais intuitivo da qualidade ecológica do ambiente, como a qualidade do ar e da água do reservatório na área da usina."
Desde a construção da primeira usina hidrelétrica reversível de grande porte na China, em Guangzhou, em 1993, a Southern Power Grid Energy Storage acumulou sólida experiência na implementação de projetos sustentáveis ao longo de todo o ciclo de vida. Em 2023, a empresa lançou o "Métodos de Gestão de Construção Verde e Indicadores de Avaliação para Usinas Hidrelétricas Reversíveis", que esclareceu as responsabilidades e os padrões de avaliação da construção sustentável de todas as unidades participantes do projeto durante o processo de construção. O documento possui objetivos práticos e métodos de implementação, de grande importância para orientar a indústria na implementação da proteção ambiental.
As usinas de armazenamento bombeado foram construídas do zero, e muitas tecnologias e sistemas de gestão não têm precedentes. A empresa conta com líderes do setor, como a Southern Power Grid Energy Storage, para impulsionar as cadeias industriais a montante e a jusante, inovando, explorando, verificando e promovendo a modernização industrial passo a passo. A proteção ecológica também é parte indispensável do desenvolvimento sustentável da indústria de armazenamento bombeado. Ela não apenas representa a responsabilidade da empresa, mas também destaca o valor "verde" e o conteúdo ouro deste projeto de armazenamento de energia verde.
O relógio da neutralidade de carbono está soando, e o desenvolvimento de energias renováveis continua a alcançar novos avanços. O papel das usinas de armazenamento reversível como "reguladoras", "bancos de energia" e "estabilizadoras" no equilíbrio de carga da rede elétrica está se tornando cada vez mais proeminente.
Horário da publicação: 05/02/2025
