Como os EUA terão que se adaptar às mudanças climáticas para manter sua segurança energética?

À medida que aumenta a ocorrência de furacões, incêndios florestais e outros eventos climáticos extremos nos Estados Unidos, um dos maiores consumidores de energia elétrica do mundo, o país experimenta interrupções do fornecimento de energia elétrica.  Isso significa que, para continuar mantendo sua segurança energética, será preciso investir em resiliência climática. Mas isso é possível? 

De acordo com professor de engenharia elétrica e de computação da Ritchie School of Engineering and Computer Science da Universidade de Denver Amin Khodaei, ao jornal Tech Xplore, os principais fatores que desafiam o fornecimento de energia são as mudanças climáticas e a forma como os consumidores estão usando a eletricidade. De acordo com o professor, há uma demanda cada vez maior do uso de eletricidade em decorrência dos novos aparelhos tecnológicos.

Além disso, os consumidores norte-americanos estão instalando cada vez mais geração local, incluindo painéis solares no telhado e sistemas residenciais de armazenamento de energia, gerando um fluxo de eletricidade bidirecional pela primeira vez, dos clientes para a rede geral. O crescente uso de veículos elétricos é outra mudança significativa, que pode dobrar o pico de demanda de um consumidor residencial, exigindo atualizações da rede.

Como manter o fornecimento de eletricidade?

É necessário aprimorar as tecnologias para manter o fornecimento contínuo de eletricidade. Além disso, é preciso investir em dispositivos de monitoramento em tempo real e microgrids para fornecer inteligência local e gerenciar melhor os recursos distribuídos. Também é necessário estabelecer segurança cibernética, para lidar com a rede digitalizada, e impulsionar o uso de inteligência artificial e computação avançada.

Como transicionar a rede para fontes de energia renováveis ​​e seguras?

A produção de eletricidade é responsável por 25% das emissões de gases de efeito estufa, logo após o setor de transporte, com 27%. Além dos extensos impactos sociais negativos, essas emissões exacerbam a mudança climática que interromperia ainda mais a operação da rede. É vital reduzir essas emissões – algo que deve ser feito utilizando energia limpa e renovável, como a eólica e a solar.

Embora esses recursos sejam limpos, renováveis ​​e cada vez mais econômicos, eles representam alguns desafios técnicos para a rede. O primeiro desafio é a intermitência e volatilidade da geração, o que significa que eles não podem produzir eletricidade o tempo todo, e a produção de eletricidade pode flutuar significativamente em segundos. 

A rede precisa ser atualizada para lidar com essas flutuações, instalando unidades de resposta rápida, principalmente movidas a gás, ou armazenamento de energia, o que é caro. O segundo desafio é a falta de inércia. As unidades de geração térmica tradicionais contam com a conversão eletromecânica de energia através de elementos rotativos, oferecendo uma inércia mecânica que pode ser oferecida para suportar pequenas variações de carga. Isso é necessário para manter a rede estável. Os recursos de energia eólica e solar não oferecem inércia, portanto, não podem gerar estabilidade para a rede. Avanços recentes em eletrônica fornecem soluções viáveis ​​para este desafio, conectando a geração de energia eólica e solar on grid. 

O comportamento do consumidor precisará mudar?

O comportamento do consumidor está de fato mudando, transformando os consumidores de participantes tradicionalmente passivos na rede para participantes mais ativos que podem reagir às condições da rede. Se uma interrupção na rede interromper o fornecimento de eletricidade, o futuro consumidor mudará automaticamente para sua própria geração para resolver localmente essa interrupção. Se não houver interrupção, o futuro consumidor venderá eletricidade de volta à rede e será pago por sua contribuição para o fornecimento da rede.

No entanto, um consumidor ativo pode desempenhar um papel muito mais vital na operação da rede. Muitos dos desafios técnicos da rede – por exemplo, a flutuação da geração renovável – precisam de maior resiliência e até mesmo recuperação do sistema após desastres, podem ser resolvidos por consumidores ativos.