A Administração Meteorológica da China afirmou que, devido à incerteza do sistema climático exacerbada pelo aquecimento global, os eventos de altas temperaturas e precipitações extremas na China estão se tornando mais frequentes e intensos.
Desde a Revolução Industrial, os gases de efeito estufa produzidos pelas atividades humanas têm impulsionado temperaturas globais anormalmente altas, elevação 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 destacou que o aumento das temperaturas globais e a queima excessiva de combustíveis fósseis se tornaram uma das maiores ameaças à saúde humana. Além do risco de insolação, hipotermia 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 um dos maiores emissores de gases de efeito estufa, a China anunciou a meta de "atingir o pico das emissões de carbono e alcançar a neutralidade de carbono" em 2020, assumindo um compromisso solene perante a comunidade internacional. Demonstrando a responsabilidade e o comprometimento de uma grande potência, a China também reflete a necessidade urgente de promover a transformação e a modernização de sua estrutura econômica, bem como a coexistência harmoniosa entre o homem e a natureza.
Desafios da turbulência no sistema de energia
O setor energético é um campo de batalha muito observado para a implementação do “carbono duplo”.
Para cada aumento de 1 grau Celsius na temperatura média global, o carvão contribui com mais de 0,3 graus Celsius. Para impulsionar 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 promulgou mais de 120 políticas de “carbono duplo”, enfatizando especialmente o apoio fundamental ao desenvolvimento e à utilização de energias renováveis.
Graças a políticas de forte incentivo, a China tornou-se o maior país do mundo em utilização de novas energias e energias renováveis. De acordo com dados da Administração Nacional de Energia, no primeiro semestre de 2024, a nova capacidade instalada de geração de energia renovável no país foi de 134 milhões de quilowatts, representando 88% da nova capacidade instalada; a geração de energia renovável atingiu 1,56 trilhão de quilowatts-hora, o que corresponde a cerca de 35% da geração total de energia.
A crescente incorporação de energia eólica e fotovoltaica na rede elétrica traz eletricidade limpa e verde para a produção e a vida das pessoas, mas também desafia 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 antecipadamente e está gerando eletricidade para você em algum lugar, simultaneamente. A curva de geração de energia da usina e a curva de transmissão de energia do canal de distribuição são planejadas com antecedência, com base em dados históricos. Mesmo que a demanda por eletricidade aumente repentinamente, ela pode ser atendida a tempo com o acionamento das unidades termelétricas de reserva, garantindo assim a operação segura e estável do sistema da rede elétrica.
No entanto, com a introdução de um grande número de usinas eólicas e fotovoltaicas, o momento e a quantidade de eletricidade que pode ser gerada dependem totalmente das 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 energia limpa, mas se a demanda não aumentar, essa eletricidade não poderá ser conectada à internet; quando a demanda por eletricidade é alta, pode haver chuva e céu nublado, as turbinas eólicas não giram, os painéis fotovoltaicos não aquecem e ocorre o problema de falta de energia.
Anteriormente, o abandono da energia eólica e solar em Gansu, Xinjiang e outras províncias com potencial para novas energias estava relacionado à escassez sazonal de eletricidade na região e à incapacidade da rede elétrica de absorvê-la a tempo. A imprevisibilidade da energia limpa traz desafios para a gestão da rede elétrica e aumenta os riscos operacionais do sistema de energia. Hoje, quando as pessoas dependem fortemente de um fornecimento estável de energia para a produção e a vida cotidiana, qualquer descompasso entre a geração e o consumo de energia terá sérios impactos econômicos e sociais.
Existe uma certa diferença entre a capacidade instalada de novas fontes de energia e a geração de energia real, e a demanda de energia dos usuários e a energia gerada pelas usinas não conseguem atingir o equilíbrio dinâmico entre "a oferta acompanha a demanda". A energia "nova" deve ser utilizada em tempo hábil ou armazenada, 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 de análises acuradas 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
No contexto da revolução energética, o papel das centrais hidrelétricas de bombeamento tem ganhado cada vez mais destaque. Essa tecnologia, que surgiu no final do século XIX, foi originalmente concebida para regular o fluxo sazonal de água nos rios e gerar eletricidade. Seu desenvolvimento foi rápido e sua consolidação, impulsionada pela industrialização acelerada e pela construção de usinas nucleares.
Seu princípio é muito simples. Dois reservatórios são construídos na montanha e ao pé dela. À noite ou nos fins 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 seu pico, a água é liberada para gerar eletricidade, de modo que a energia possa ser reajustada e distribuída no tempo e no espaço.
Como uma tecnologia de armazenamento de energia centenária, o armazenamento por bombeamento recebeu uma nova função no processo de "carbono duplo". Quando a capacidade de geração de energia fotovoltaica e eólica é alta e a demanda de eletricidade do usuário é baixa, o armazenamento por bombeamento pode armazenar o excesso de eletricidade. Quando a demanda de 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. Se ocorrer um acidente de grande escala na rede elétrica, o armazenamento por bombeamento pode entrar em operação rapidamente e restabelecer o fornecimento de energia à rede. É considerado o último recurso para religar a rede elétrica em caso de pane.
Sendo uma das tecnologias de armazenamento de energia mais maduras e amplamente utilizadas, o armazenamento por bombeamento é atualmente a maior “bateria” do mundo, representando mais de 86% da capacidade instalada de armazenamento de energia global. Comparado com novas tecnologias de armazenamento de energia, como o armazenamento eletroquímico e o armazenamento de hidrogênio, o armazenamento por bombeamento apresenta as vantagens de tecnologia estável, baixo custo e grande capacidade.
Uma central hidroelétrica de bombeamento tem uma vida útil projetada de 40 anos. Ela pode operar de 5 a 7 horas por dia e descarregar água continuamente. Utiliza água como "combustível", possui 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 operacional são cruciais para a redução do custo da energia elétrica limpa e para a diminuição das emissões de carbono da rede elétrica.
Em julho de 2024, o primeiro plano de implementação provincial do meu país para a participação de usinas hidrelétricas de bombeamento no mercado de energia foi oficialmente publicado em Guangdong. As usinas hidrelétricas de bombeamento negociarão toda a eletricidade no mercado à vista, em um novo modelo de "cotação de quantidade e preço", e "bombear água para armazenar eletricidade" e "liberar água para obter eletricidade" de forma eficiente e flexível, desempenhando um novo papel como "banco de energia verde" para armazenamento e acesso a novas fontes de energia, e abrindo um novo caminho para a obtenção de benefícios orientados ao mercado.
“Vamos formular estratégias de cotação de forma científica, participar ativamente da comercialização de energia elétrica, melhorar a eficiência geral das unidades e nos esforçar para obter benefícios de incentivo da eletricidade e das tarifas de eletricidade, ao mesmo tempo em que promovemos o aumento da proporção de consumo de novas fontes de energia”, disse Wang Bei, vice-gerente geral do Departamento de Planejamento e Finanças de Armazenamento de Energia da Southern Power Grid.
Tecnologia consolidada, enorme capacidade, armazenamento e acesso flexíveis, produção duradoura, baixo custo ao longo do ciclo de vida e mecanismos de mercado cada vez mais aprimorados tornaram o armazenamento por bombeamento a solução mais econômica e prática no processo de revolução energética, desempenhando um papel fundamental na promoção do uso eficaz de energia renovável e na garantia da segurança e estabilidade do sistema elétrico.
Projetos de grande porte controversos
Em um contexto de ajuste da estrutura energética nacional e rápido desenvolvimento de novas fontes de energia, as usinas hidrelétricas de bombeamento têm experimentado um boom de construção. No primeiro semestre de 2024, a capacidade instalada acumulada de armazenamento por bombeamento na China atingiu 54,39 milhões de quilowatts, e a taxa de crescimento dos investimentos aumentou 30,4 pontos percentuais em relação ao mesmo período do ano anterior. Nos próximos dez anos, o espaço para investimentos em armazenamento por bombeamento no país deverá se aproximar de um trilhão de yuans.
Em agosto de 2024, o Comitê Central do Partido Comunista Chinês 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 hidrelétricas de bombeamento ultrapassará 120 milhões de quilowatts.
Embora surjam oportunidades, elas também causam o problema do investimento excessivo. A construção de usinas hidrelétricas de bombeamento é um sistema de engenharia rigoroso e complexo, que envolve múltiplas etapas, como regulamentações, trabalhos preparatórios e aprovações. No auge dos 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, o que acarreta uma série de efeitos negativos.
A seleção do local para usinas hidrelétricas de bombeamento deve levar em consideração as condições geológicas, a localização geográfica (proximidade ao centro de carga, proximidade à base energética), a linha vermelha ecológica, a queda d'água, a aquisição de terras, a imigração e outros fatores. Um planejamento e projeto inadequados podem levar à construção de usinas que não atendam às necessidades reais da rede elétrica ou que sejam inviáveis. Além de os custos de construção e operação serem difíceis de suportar inicialmente, podem surgir problemas como a invasão da linha vermelha ecológica durante a construção; após a conclusão, se os níveis técnicos, de operação e de manutenção não estiverem à altura dos padrões, isso poderá acarretar riscos à segurança.
“Ainda existem casos em que a seleção do local para alguns projetos é inadequada.” Lei Xingchun, vice-gerente geral do departamento de infraestrutura da Southern Grid Energy Storage Company, afirmou: “A essência de uma usina hidrelétrica de bombeamento é atender às necessidades da rede elétrica e garantir o acesso de novas fontes de energia à rede. A seleção do local e a capacidade da usina devem ser determinadas com base nas características da distribuição de energia, nas características de operação da rede elétrica, na distribuição da carga e na estrutura da rede elétrica.”
“O projeto é de grande escala e requer um investimento inicial considerável. É ainda mais necessário fortalecer a comunicação e a coordenação com os departamentos de recursos naturais, meio ambiente, silvicultura, pastagens, recursos hídricos e outros, e fazer um bom trabalho de alinhamento com a linha vermelha de proteção ecológica e os planos relacionados”, acrescentou Jiang Shuwen, chefe do departamento de planejamento da Southern Grid Energy Storage Company.
O investimento em construção, na ordem de dezenas de bilhões, a área de construção de reservatórios que abrange centenas de hectares e o período de construção de 5 a 7 anos são também razões pelas quais muitas pessoas criticam o armazenamento por bombeamento por não ser "econômico e ambientalmente amigável" em comparação com outros métodos de armazenamento de energia.
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 hidrelétricas de bombeamento 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 sistemas de armazenamento de energia.
Zheng Jing, engenheiro sênior do Instituto Chinês de Recursos Hídricos e Planejamento e Projeto de Hidroeletricidade, realizou um estudo: “A análise da eficiência econômica do projeto mostra que o custo nivelado por quilowatt-hora das usinas hidrelétricas de bombeamento é de 0,207 yuan/kWh. O custo nivelado por quilowatt-hora do armazenamento eletroquímico de energia é de 0,563 yuan/kWh, o que representa 2,7 vezes o das usinas hidrelétricas de bombeamento.”
“O armazenamento eletroquímico de energia cresceu rapidamente em escala nos últimos anos, mas apresenta diversos riscos ocultos. É necessário estender continuamente o ciclo de vida, reduzir o custo unitário e aumentar a escala da usina, além de configurar a função de ajuste de fase, visando garantir a segurança, para que possa ser comparável às usinas hidrelétricas de bombeamento”, destacou Zheng Jing.
Construir uma central elétrica, embelezar a paisagem.
Segundo dados do projeto de armazenamento de energia da Southern Power Grid, no primeiro semestre de 2024, a geração acumulada de energia das usinas hidrelétricas de bombeamento na região sul foi de quase 6 bilhões de kWh, o equivalente ao consumo de eletricidade de 5,5 milhões de residências durante seis meses, um aumento de 1,3% em relação ao ano anterior; o número de partidas de geração de energia por unidade ultrapassou 20.000, um aumento de 20,9% em relação ao ano anterior. Em média, cada unidade de cada usina gera energia de pico mais de 3 vezes ao dia, contribuindo significativamente para o acesso estável de energia limpa à rede elétrica.
Com o objetivo de auxiliar a rede elétrica a aprimorar sua capacidade de armazenamento de energia para reduzir a demanda de pico e fornecer eletricidade limpa para o desenvolvimento socioeconômico, o projeto Southern Power Grid Energy Storage se compromete com a construção de usinas de energia de alta qualidade e com o fornecimento de produtos ecológicos e ambientais “verdes, abertos e compartilhados” para a população local.
Toda primavera, as montanhas se enchem de flores de cerejeira. Ciclistas e caminhantes vão até o distrito de Yantian, em Shenzhen, para apreciar a paisagem. O reflexo do lago e das montanhas, ao passearem por um mar de flores de cerejeira, criam uma sensação paradisíaca. Este é o reservatório superior da Usina Hidrelétrica de Bombeamento de Shenzhen, a primeira usina desse tipo construída no centro de uma cidade no país, e um verdadeiro "parque de montanhas e mar" para os turistas.
A Usina Hidrelétrica de Bombeamento de Shenzhen incorporou conceitos ecológicos desde o início do 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 o de “Projeto Nacional de Qualidade” e o de “Projeto Nacional de Demonstração de Conservação de Solo e Água”. Após a entrada em operação da usina, a China Southern Power Grid Energy Storage revitalizou a paisagem da área do reservatório superior, antes desindustrializada, transformando-a em um parque ecológico, e, em parceria com o governo do distrito de Yantian, plantou cerejeiras ao redor do reservatório, criando o cartão de visita de Yantian como uma “cidade de montanhas, mar e flores”.
A ênfase na proteção ecológica não é um caso isolado da Usina Hidrelétrica de Bombeamento de Shenzhen. A China Southern Power Grid Energy Storage formulou sistemas rigorosos de gestão de construção sustentável e padrões de avaliação ao longo de todo o processo de construção do projeto; cada projeto integra o ambiente natural circundante, as características culturais e os planos relevantes do governo local, e destina verbas específicas para a restauração e melhoria do meio ambiente no orçamento de proteção ambiental, a fim de garantir a integração harmoniosa da paisagem industrial do projeto com o meio ambiente circundante.
“As centrais hidrelétricas de bombeamento têm requisitos relativamente elevados para a seleção do local. Além de evitar áreas de risco ambiental, se houver plantas raras protegidas ou árvores antigas na área de construção, é necessário comunicar-se previamente com o departamento florestal e tomar medidas de proteção sob a orientação deste, seja para proteção no local ou para proteção da migração”, disse Jiang Shuwen.
Em cada usina hidrelétrica de bombeamento da Southern Power Grid Energy Storage, é possível ver um enorme painel eletrônico que exibe dados em tempo real, como concentração de íons negativos, qualidade do ar, raios ultravioleta, temperatura, umidade, etc., no ambiente. "Isso é o que solicitamos para monitorar internamente, para que as partes interessadas possam ver claramente a qualidade ambiental da usina", disse Jiang Shuwen. "Após a construção das usinas hidrelétricas de bombeamento de Yangjiang e Meizhou, garças-brancas, conhecidas como 'aves monitoradoras ambientais', vieram se reunir em grupos, o que representa o reconhecimento mais intuitivo da qualidade do ambiente ecológico, como a qualidade do ar e da água do reservatório na área da usina."
Desde a construção da primeira usina hidrelétrica reversível de grande escala na China, em Guangzhou, em 1993, a Southern Power Grid Energy Storage acumulou vasta experiência na implementação de projetos sustentáveis ao longo de todo o seu ciclo de vida. Em 2023, a empresa lançou o documento “Métodos de Gestão e Indicadores de Avaliação para Construção Sustentável de Usinas Hidrelétricas Reversíveis”, que esclarece as responsabilidades e os padrões de avaliação da construção sustentável para todas as unidades participantes do projeto durante o processo de construção. O documento apresenta objetivos práticos e métodos de implementação, sendo de grande importância para orientar o setor na implementação da proteção ambiental.
As usinas hidrelétricas de bombeamento foram construídas do zero, e muitas tecnologias e práticas de gestão não possuem precedentes. Isso depende de líderes do setor, como a Southern Power Grid Energy Storage, para impulsionar as cadeias industriais a montante e a jusante, promovendo inovação, exploração e verificação contínuas, além de impulsionar a modernização industrial passo a passo. A proteção ambiental também é parte indispensável do desenvolvimento sustentável da indústria de armazenamento por bombeamento. Ela não apenas representa a responsabilidade da empresa, mas também destaca o valor "verde" e o potencial de valorização deste projeto de armazenamento de energia limpa.
O relógio da neutralidade de carbono está tocando, e o desenvolvimento de energias renováveis continua a alcançar novos avanços. O papel das centrais hidrelétricas de bombeamento como "reguladoras", "reservas de energia" e "estabilizadoras" no equilíbrio de carga da rede elétrica está se tornando cada vez mais importante.
Data da publicação: 05/02/2025
