As centrais eléctricas de base são necessárias em relação às energias renováveis?

Usinas nucleares e a carvão sob pressão: como a transição energética está mudando a carga de base

As centrais elétricas de base desempenham um papel central no fornecimento de energia tradicional, pois fornecem a energia elétrica constantemente necessária (carga base). Essas centrais, como as nucleares e as termelétricas a carvão, operam continuamente e geram eletricidade a custos variáveis ​​baixos. No entanto, com a expansão das energias renováveis, sua necessidade tem sido cada vez mais questionada.

Adequado para:

• Comparação: Usinas de energia de base versus usinas de energia de pico

Por que as usinas de base foram necessárias até agora?

As centrais elétricas de base são essenciais para atender à demanda mínima da rede elétrica. Elas são tecnicamente projetadas para produzir eletricidade ininterruptamente e operar de forma economicamente eficiente quando em funcionamento contínuo. Exemplos típicos incluem usinas termelétricas a lignito e nucleares, bem como usinas hidrelétricas a fio d'água. No entanto, essas tecnologias não são muito flexíveis e só conseguem reagir à demanda flutuante ou à injeção de energias renováveis ​​de forma limitada.

Desafios colocados pelas energias renováveis

Fontes de energia renováveis, como a eólica e a solar, dependem das condições meteorológicas e geram eletricidade de forma não constante, mas sim intermitente. Essas características as tornam tecnicamente inadequadas para geração de energia de base no sentido tradicional. No entanto, por meio de redes inteligentes, tecnologias de armazenamento e usinas de energia flexíveis complementares, elas podem garantir o fornecimento de eletricidade de forma confiável.

A transição energética levou a uma diminuição da necessidade de usinas de base rígidas. Em vez disso, o conceito de "carga residual" está se tornando mais importante: a parcela da demanda de eletricidade que não pode ser atendida por energias renováveis ​​é suprida por usinas flexíveis, como usinas a gás ou turbinas a gás de hidrogênio.

As centrais elétricas de base ainda são necessárias?

Estudos demonstram que um sistema energético baseado em energias renováveis ​​pode funcionar mesmo sem usinas de base. Uma combinação de energia solar e eólica, juntamente com armazenamento (por exemplo, em baterias ou hidrogênio), gestão flexível de carga e usinas de geração residual, pode garantir a segurança do abastecimento. A integração de usinas de base só faria sentido se fossem economicamente competitivas – o que muitas vezes não ocorre devido aos altos custos de investimento.

As centrais de geração de energia para carga residual são utilizadas para suprir a chamada carga residual. A carga residual é a parcela da demanda de eletricidade que permanece após a subtração da energia injetada em fontes renováveis ​​variáveis, como a eólica e a solar. Essas centrais desempenham um papel central em um sistema energético cada vez mais dominado por energias renováveis, pois garantem a segurança do abastecimento.

Tipos de usinas de energia de carga residual

• Usinas termelétricas a gás: Elas são consideradas particularmente adequadas porque podem ter sua capacidade de geração e descarga aceleradas ou reduzidas rapidamente.
• Usinas de biogás: Essa fonte de energia renovável também pode contribuir de forma flexível para suprir a demanda residual.
• Usinas hidrelétricas (ex.: usinas de bombeamento): Elas armazenam o excesso de eletricidade e a liberam novamente quando necessário.

Abordagens alternativas para garantir o fornecimento de eletricidade

• Tecnologias de armazenamento: Usinas hidrelétricas de bombeamento, grandes baterias ou armazenamento de hidrogênio podem equilibrar as flutuações entre geração e consumo.
• Flexibilidade na rede: as redes inteligentes permitem um melhor controle da oferta e da demanda.
• Centrais de geração de energia de carga residual: Estas funcionam apenas quando necessário e geralmente utilizam tecnologias de baixa emissão, como hidrogênio ou biometano.
• Diversificação: Uma ampla combinação de fontes de energia renováveis ​​descentralizadas reduz a dependência de tecnologias individuais.

As centrais elétricas de base já não são essenciais num sistema energético dominado por energias renováveis. A segurança do abastecimento pode ser assegurada através de uma combinação de energias renováveis, armazenamento, centrais elétricas flexíveis e redes inteligentes. O conceito de energia de base está a perder importância em favor de soluções mais flexíveis e sustentáveis.

As energias renováveis ​​desempenham um papel cada vez mais importante no fornecimento de energia, incluindo a geração de base. No entanto, sua contribuição para suprir a demanda de energia de base difere significativamente da das usinas termelétricas tradicionais, visto que muitas fontes renováveis ​​dependem das condições climáticas e, portanto, são voláteis. Apesar disso, existem diversas abordagens e tecnologias que permitem sua integração ao fornecimento de energia de base.

Energias renováveis ​​e seu papel na geração de energia de base

1. Energias renováveis ​​com capacidade de fornecer carga base

• Usinas hidrelétricas a fio d'água: Essas usinas são inerentemente capazes de fornecer energia de base, pois podem gerar eletricidade constantemente.
• Usinas de biomassa: Elas também podem fornecer energia continuamente e, portanto, são consideradas capazes de fornecer energia de base.
• Usinas geotérmicas: Estas utilizam o calor geotérmico e oferecem uma geração de eletricidade confiável e constante.

2. Capacidade limitada de geração de energia eólica e solar como fonte de base

• As centrais eólicas e solares dependem das condições meteorológicas e, portanto, não estão disponíveis constantemente. No entanto, os parques eólicos offshore são considerados quase capazes de fornecer energia de base devido ao elevado número de horas de operação em plena carga.
• As chamadas "calmarias escuras" (ventos calmos e ausência de luz solar) representam um problema que deve ser compensado por soluções de armazenamento ou outras tecnologias.

3. Tecnologias de armazenamento e flexibilidade

• Para compensar as flutuações na energia eólica e solar, são utilizadas soluções de armazenamento como baterias, usinas hidrelétricas de bombeamento ou armazenamento de hidrogênio. Essas tecnologias permitem armazenar o excesso de energia e liberá-la quando necessário.
• As redes inteligentes podem otimizar a injeção de energias renováveis ​​e suprir as lacunas no fornecimento.

4. Mudança no conceito de carga base:

• Com a expansão das energias renováveis, o conceito tradicional de uma carga base rígida está sendo cada vez mais substituído por um sistema mais flexível. Em vez de um fornecimento base constante, o objetivo é equilibrar dinamicamente a oferta e a demanda.
• A combinação de diferentes fontes de energia renováveis ​​(por exemplo, eólica, solar, biomassa) pode garantir um fornecimento estável, uma vez que se complementam parcialmente.

desafios

• A expansão das instalações de armazenamento e das redes flexíveis é crucial para viabilizar a integração de energias renováveis ​​no fornecimento de energia de base.
• Tecnologias de transição, como usinas termelétricas a gás, são necessárias temporariamente para suprir as lacunas de abastecimento.
• A longo prazo, um sistema baseado inteiramente em energias renováveis ​​poderá ser possível se houver avanços tecnológicos no armazenamento e na gestão da rede elétrica.

As energias renováveis, através de combinações adequadas, tecnologias de armazenamento e gestão inteligente da rede, podem dar um contributo significativo para a geração de energia de base. No entanto, o conceito tradicional de uma geração de base rígida está a ser cada vez mais substituído por abordagens mais flexíveis.

As centrais elétricas convencionais de base sempre desempenharam um papel central no fornecimento de energia, pois fornecem a quantidade mínima e contínua de eletricidade que uma rede elétrica necessita 24 horas por dia. Esse fornecimento constante de energia é essencial para evitar interrupções no fornecimento e garantir a estabilidade da rede.

Por que as usinas de energia de base convencionais ainda são necessárias?

• Garantir um fornecimento de energia confiável: Elas garantem um fornecimento constante de energia, independentemente da hora do dia ou das condições climáticas. Isso é particularmente importante para processos industriais, eletrodomésticos em funcionamento contínuo (por exemplo, geladeiras) e infraestrutura pública, como iluminação pública.
• Estabilidade da rede: As centrais elétricas de base contribuem para a estabilidade da frequência e da tensão na rede elétrica, o que é essencial para o funcionamento seguro de todo o sistema.
• Baixos custos variáveis: Essas usinas são projetadas para gerar eletricidade de forma economicamente viável, pois geralmente operam em regime contínuo.

Quais usinas elétricas suprem a demanda de base?

Tradicionalmente, são utilizadas centrais elétricas de base, que são tecnicamente capazes de gerar eletricidade por longos períodos de tempo:

• Usinas termelétricas convencionais: As usinas a carvão, nucleares e a gás natural predominam nesse setor devido à sua confiabilidade e baixos custos operacionais variáveis.
• Energias renováveis: Usinas hidrelétricas a fio d'água, usinas de biomassa e usinas geotérmicas também podem contribuir para suprir a carga base, pois podem fornecer energia continuamente.

Perspectivas futuras

Com a transição para energias renováveis, o papel das centrais elétricas de base está sendo reavaliado:

• Fontes de energia voláteis, como a eólica e a solar, não podem fornecer energia de base, pois sua produção depende das condições climáticas. Sua integração, portanto, requer soluções de armazenamento ou tecnologias complementares, como power-to-gas ou usinas virtuais de energia.
• Tecnologias de armazenamento, como baterias ou usinas hidrelétricas de bombeamento, estão ganhando importância para equilibrar as flutuações e tornar as energias renováveis ​​capazes de fornecer energia de base.
• Um futuro sem usinas termelétricas tradicionais de base: Cenários mostram que um sistema energético pode funcionar mesmo sem usinas termelétricas tradicionais de base, desde que as energias renováveis ​​sejam interligadas e armazenadas de forma eficiente.

As centrais elétricas convencionais de base continuam sendo indispensáveis ​​para um fornecimento estável de energia. Ao mesmo tempo, sua importância está sendo complementada ou substituída por tecnologias inovadoras e soluções sustentáveis ​​no decorrer da transição energética.

Adequado para:

• Usinas híbridas que consistem em energia solar, eólica, hidrelétrica e armazenamento de bateria
• Usinas virtuais: energia descentralizada, controlada centralmente – Redes estáveis ​​por meio de interconexão – Otimização da produção e do consumo de eletricidade