Transição energética: hidrelétrica norueguesa como âncora em estabilidade para a grade de energia européia

Hidrelétrica em vez de bombear armazenamento: como a Noruega poderia estabilizar a rede elétrica da Europa

A transição energética na Europa enfrenta desafios significativos, mas um recurso natural pode desempenhar um papel fundamental para seu sucesso: a hidrelétrica norueguesa. O Instituto Fraunhofer de Gerenciamento de Energia e Tecnologia do Sistema de Energia examinou o projeto composto de hidroconnect como essa fonte de energia natural pode contribuir significativamente para estabilizar as grades de energia européia e, ao mesmo tempo, reduz drasticamente a necessidade de uma nova memória bombeada.

Posição de energia única da Noruega na Europa

A Noruega ocupa uma posição extraordinária na paisagem energética européia. Com cerca de 90 % da eletricidade da energia hidrelétrica, o país escandinavo está posicionado em toda a Europa. Esse número impressionante é baseado na localização geográfica única do país, com seus fiordes profundos, montanhas íngremes e recursos hídricos inesgotáveis. Mais de 1.600 plantas hidrelétricas são distribuídas em todo o país, que a 385.000 quilômetros quadrados é apenas um pouco maior que a Alemanha.

A produção de energia hidrelétrica norueguesa alcançou um valor histórico de registro em 2024 com 157,2 horas de terawatt. Esse valor excede a produção de energia hidrelétrica alemã em oito vezes, embora ambos os países sejam comparáveis ​​em termos de espaço. O que torna esses números particularmente dignos de nota é o fato de que a Noruega não apenas cobre suas próprias necessidades, mas também produz superávits consideráveis ​​para a exportação. O país já está exportando cerca de 14 horas de eletricidade e, portanto, é o maior exportador de eletricidade da Europa.

Os sistemas hidrelétricos noruegueses têm uma capacidade de armazenamento impressionante em mais de 1.000 reservatórios de água, que podem armazenar até 70 % do consumo anual de energia. Essas lojas naturais oferecem flexibilidade de que o resto do mundo pesquise desesperadamente, enquanto está disponível na Noruega há décadas.

Os desafios da transição de energia européia

Para atingir o objetivo da neutralidade climática até 2050, as taxas de expansão da energia eólica e da fotovoltaica na Europa devem ser aumentadas em quatro a cinco vezes hoje. No entanto, essa mudança maciça tem desafios fundamentais. O vento e o sol produzem eletricidade dependente do clima, não como necessário. Essa volatilidade requer soluções flexíveis que possam reagir rapidamente às flutuações entre oferta e demanda.

A imprevisibilidade das energias renováveis ​​atualmente leva a problemas caros. Na Alemanha, a compensação por turbinas eólicas em declínio que precisava ser desligada devido à sobrecarga de rede custou cerca de 610 milhões de euros em 2017. Essa situação ilustra a necessidade urgente de mecanismos de memória e remuneração flexíveis no sistema de energia europeu.

O desempenho instalado da energia eólica e solar na Europa poderia mais do que triplicar até 2050 e crescer para mais de 1.800 gigawatts. No entanto, essa enorme capacidade deve ser complementada por mecanismos de flexibilidade apropriados, a fim de garantir um sistema de energia estável e confiável.

Hidroconnect: Fundamentos científicos para o futuro da energia

O Projeto de Pesquisa Internacional Hydroconnect, no qual a Sintef Energy Research, que a Universidade Norueguesa de Ciência e Tecnologia e a Universidade de Trento estão envolvidas, examinou sistematicamente como a hidrelétrica norueguesa pode contribuir para a neutralidade climática européia. Os pesquisadores analisaram 15 cenários diferentes para os anos 2030 e 2050, usando um banco de dados abrangente com mais de 850 sistemas hidrelétricos e mais de 3.600 reservatórios individuais.

Os resultados são impressionantes: a expansão da hidrelétrica norueguesa por onze gigawatts e a expansão correspondente dos interconectores podem ser reduzidos em cerca de 70 gigawatts de capacidade adicional em fotovoltaicos, eletrólise e armazenamento de bateria. Esses números demonstram o enorme valor agregado sistêmico, as plantas hidrelétricas flexíveis e sua conexão com os sistemas vizinhos europeus.

O projeto usou ferramentas sofisticadas de modelagem, em particular o desenvolvimento do cenário de escopo do sistema de energia para analisar vários cenários futuros. Não apenas os aspectos técnicos foram levados em consideração, mas também emissões de gases de efeito estufa, preços de eletricidade e impactos ambientais nas águas norueguês foram avaliados sistematicamente.

Memória bombeada: o potencial subestimado da Europa

Embora a atenção seja frequentemente focada em novas tecnologias, na Europa, há um enorme potencial não utilizado na forma de usinas de armazenamento bombeadas. Um estudo europeu identificou um potencial impressionante de 2.291 horas de gigawatt em possíveis locais para usinas de armazenamento bombeadas nos 15 países da UE, bem como na Noruega e na Suíça. O maior potencial é de 1.242 horas de gigawatt no sul da Noruega, que é 54 % do potencial geral.

Essa capacidade é sete vezes maior que a capacidade atual de armazenamento da bomba na Europa e seria suficiente para fornecer à Malta eletricidade por um ano inteiro. Para obter a mesma capacidade de armazenamento de energia com baterias de íons de lítio, seriam necessárias 95 milhões de baterias de carros elétricos comuns.

As usinas de armazenamento bombeadas estão atualmente experimentando um retorno depois de não terem sido consideradas economicamente. No entanto, isso muda rapidamente porque eles estão se tornando cada vez mais importantes na transição energética. A tecnologia é simples, mas eficaz: o excesso de eletricidade bombeia a água em lagos de armazenamento mais altos, se necessário, ele flui de volta através das turbinas e gera eletricidade.

Na Áustria, por exemplo, a rede de fornecedores de energia investe mais de 200 milhões de euros na modernização de suas usinas de armazenamento bombeadas nos Alpes Caríntios. Os sistemas agora têm uma produção de turbina de 1,5 gigawatts e podem armazenar temporariamente os superávits de eletricidade de várias centenas de turbinas eólicas.

Interconectores: as pontes de energia da Europa

A chave para o uso da energia hidrelétrica norueguesa está nos interconectores chamados - submarinos poderosos que conectam as grades de energia nacional. Essas "pontes de energia" não apenas tornam as redes nacionais mais seguras, mas também mais baratas na eletricidade na Europa.

O exemplo mais proeminente é o NordLink, que conectou a Alemanha e a Noruega diretamente desde abril de 2021. O cabo submarino de 623 kilômetro pode transmitir até 1.400 megawatts e, assim, fornecer mais de 3,6 milhões de famílias alemãs com eletricidade. Os custos de investimento de cerca de dois bilhões de euros são compartilhados em partes iguais entre os parceiros noruegueses e alemães.

O princípio funcional é elegante: quando há um velo na costa alemã do Mar do Norte e as turbinas eólicas ficam paradas, as plantas hidrelétricas da Noruega intervêm. No entanto, se a Alemanha produzir muita energia eólica, ele flui para a Noruega, para que as plantas hidrelétricas possam ser temporariamente desligadas. Os fiordes noruegueses atuam como "memória virtual".

A Noruega já foi conectada à rede elétrica européia através de vários interconectores: com a Holanda via Norned (desde 2008), com a Dinamarca por várias conexões e com a Grã -Bretanha por meio de um novo cabo. Essa rede permite usar de maneira ideal a hidrelétrica norueguesa flexível, a fim de compensar flutuações na energia eólica e solar em outros países.

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Flexibilidade como o núcleo da transição de energia

A hidrelétrica é a fonte mais flexível de energia renovável. Em contraste com o armazenamento de bateria, que só pode economizar energia por curtos períodos de tempo, as plantas hidrelétricas oferecem flexibilidade a uma ampla gama de tempo de milissegundos a estações inteiras. Esta propriedade o torna um bloco de construção indispensável para a estabilidade da rede.

A energia hidrelétrica norueguesa pode reagir a flutuações nas necessidades em poucos minutos. Pode exportar eletricidade em grande parte se houver pouco vento e sol disponíveis na Europa e vice -versa quando houver um excesso de oferta. Essa habilidade faz da Noruega um participante central em um mercado de energia europeia em rede e climática.

A flexibilidade do hidrelétrico vai muito além da geração de energia pura. As plantas hidrelétricas podem fornecer vários serviços do sistema, incluindo poder de controle para a criação de frequência, criação de tensão e compensação de desempenho cego. Esses serviços são essenciais para a operação de rede estável, especialmente com a crescente proporção de energias renováveis ​​voláteis.

Dimensões econômicas e políticas

No entanto, a crescente integração da hidrelétrica norueguesa nos mercados europeus de eletricidade também traz desafios. A população norueguesa experimenta o aumento dos preços da eletricidade, enquanto grandes quantidades de eletricidade são exportadas. Essa situação levou a tensões políticas e até contribuiu para a quebra do governo norueguês.

O Partido do Centro Crítico da UE e outras partes criticam que as famílias norueguesas precisam pagar preços mais altos de eletricidade porque as reservas de hidrelétricas são vendidas no exterior. Os requisitos da UE restringem o controle da Noruega sobre essas reservas. O ministro das Finanças da Noruega até culpou a política energética da UE pelo colapso do governo.

Apesar desses desafios políticos, as vantagens econômicas da integração permanecem consideráveis. A expansão por onze gigawatts de energia hidrelétrica e novos interconectores reduz os custos do sistema, lembra os preços da eletricidade e diminui os picos de preços em baixo vento e energia solar. As análises mostram que mais energia eólica aumenta as exportações de eletricidade norueguesa e ajuda a estabilizar o sistema europeu.

Armazenamento de energia virtual e soluções descentralizadas

Além das grandes plantas hidrelétricas, o armazenamento de energia virtual também dá importância. Essas redes milhares de pequenas unidades de armazenamento em um sistema grande e inteligente. Na Alemanha, por exemplo, a Sonnen Company já conectou 25.000 baterias a uma usina virtual com 250 megawatt horas de capacidade.

Essas soluções descentralizadas complementam perfeitamente as grandes plantas hidrelétricas. Enquanto a Noruega oferece estabilidade a longo prazo com sua energia hidrelétrica, as usinas virtuais podem reagir rapidamente às flutuações locais e aliviar a rede de distribuição. A combinação de energia hidrelétrica norueguesa central e soluções de armazenamento descentralizadas cria um sistema de energia robusto e flexível.

Efeitos ambientais e sustentabilidade

A hidrelétrica na Europa desempenha um papel fundamental para um sistema de energia sustentável. Ele fornece grandes quantidades de baixa eletricidade de carbono a baixos custos e limita o gasto social para o desenvolvimento de um sistema de energia neutra climática. A Comissão da UE confirmou expressamente a importância da energia hidrelétrica para o acordo verde europeu e percebeu que é indispensável como uma fonte flexível e controlável de energia renovável.

Os reservatórios à prova d'água oferecem vantagens adicionais além da geração de eletricidade: eles garantem a disponibilidade de água para proteção contra inundações, irrigação, abastecimento de água e relaxamento. Essa multifuncionalidade faz com que a hidrelétrica seja um recurso particularmente valioso em tempos de mudança climática.

O projeto Hydroconnect também examinou o impacto ambiental nos reservatórios noruegueses e nos sistemas fluviais. O projeto interdisciplinar combina meteorologia, análise energética e pesquisa ambiental para vincular dados climáticos, geração de eletricidade e fatores ecológicos, como a formação de lágrimas de gelo em reservatórios.

Hidrelétrica da Europa: 47 % potencial ainda não utilizado

As perspectivas para a hidrelétrica européia são promissoras. O potencial econômico da energia hidrelétrica na Europa, que ainda não foi desenvolvida, é de 47 % do potencial tecnicamente acessível. Especialmente nos Alpes, Escandinávia e Pirineus, ainda existem possibilidades consideráveis ​​não utilizadas.

A modernização das plantas hidrelétricas existentes é considerada uma das oportunidades mais eficientes para aumentar a produção de eletricidade e, ao mesmo tempo, minimizar a poluição ambiental. Novas tecnologias, como taxas de máquinas controladas por velocidade, tornam as plantas hidrelétricas ainda mais flexíveis e eficientes.

A Europa também está liderando para conceitos inovadores de energia hidrelétrica. Projetos como Alpheus desenvolvem barragens circulares offshore que usam água do mar como lojas de energia. No futuro, estes podem criar capacidades de armazenamento adicionais que correspondem a milhares de baterias.

A digitalização e a automação das redes fornecerão plantas hidrelétricas descentralizadas para obter ainda mais flexibilidade, especialmente no nível da rede de distribuição. Ao mesmo tempo, os auxílios inteligentes da promoção de peixes, como a correia hidrelétrica de hidroconnect, garantirão que a energia hidrelétrica também atenda aos requisitos ecológicos.

Importância sistêmica para a neutralidade climática

A energia hidrelétrica norueguesa continuará sendo um componente central para um sistema de energia neutra climática na Europa no futuro. As análises do projeto Hydroconnect mostram claramente o valor sistêmico agregado plantas hidrelétricas flexíveis e sua conexão com os sistemas vizinhos europeus.

A expansão de plantas de armazenamento menos novas pode realmente tornar a expansão do desempenho múltiplo de outras tecnologias desnecessárias. Essa descoberta é fundamental para a política energética: em vez de confiar apenas em novas tecnologias, a Europa deve usar de maneira ideal as capacidades de armazenamento naturais existentes e a rede de forma inteligente.

A combinação de energia hidrelétrica norueguesa, memória bombeada modernizada e interconectores inteligentes cria um sistema de energia estável e acessível. Essa infraestrutura forma a espinha dorsal para a integração bem -sucedida das capacidades eólicas e solares de crescimento maciço na Europa.

Com alguns investimentos direcionados em redes e modernização das capacidades hidrelétricas existentes, a Europa pode dar um passo crucial em direção à neutralidade climática sem colocar em risco a segurança da oferta ou acessibilidade. A energia hidrelétrica norueguesa prova ser a âncora de estabilidade natural que a Europa precisa urgentemente para sua transição de energia bem -sucedida.

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