Para combater as mudanças climáticas, precisamos passar rapidamente da energia de combustíveis fósseis para energias limpas e renováveis. As duas fontes de energia que mais me interessam são a energia solar e eólica ; no entanto, existem outras fontes com grande potencial.
Algumas pessoas duvidam quanto vento e energia solar podem fornecer à rede elétrica de um país. Esta é uma questão particularmente desafiadora para responder em parte porque tanto a energia solar como a energia eólica flutuam no espaço e no tempo. Todos sabemos que os painéis solares e as placas fotovoltaicas funcionam bem durante o dia, quando o sol brilha – eles não funcionam tão bem à noite. E turbinas eólicas só enviam elétrons quando o vento está soprando.
Felizmente, essas duas fontes de energia flutuam de maneiras que se complementam. Por exemplo, a geração de energia solar é mais alta no verão e mais baixa no inverno. A energia eólica é maior na primavera e no outono. As turbinas eólicas funcionam à noite quando os painéis solares estão inativos. Então, essas variações complementares podem ajudar a equilibrar o poder que as duas tecnologias podem oferecer?
Esta questão foi abordada em um artigo muito recente publicado na revista Energy and Environmental Science . A lista de autores incluía o Dr. Ken Caldeira , que é extremamente conhecido por seus anos de trabalho em ciência ambiental e energia.
Os autores analisaram 36 anos de dados meteorológicos por hora (1980-2015) nos EUA. Eles calcularam a energia eólica e solar disponível durante esse período de tempo e também incluíram a demanda elétrica nos EUA e sua variação ao longo do ano.
Com essa informação, os pesquisadores consideraram dois cenários. No cenário 1, eles imaginaram instalações eólicas e solares que seriam suficientes para suprir 100% das necessidades elétricas dos EUA. No segundo cenário, as instalações seriam super projetadas; capaz de fornecer 150% da necessidade elétrica total dos EUA. Mas os autores reconhecem que só porque um painel solar ou uma turbina eólica podem fornecer toda a nossa energia, isso não significa que isso acontecerá na realidade. Voltamos à discussão anterior de que às vezes o vento não sopra, e às vezes o sol não está brilhando.
Com estes dois cenários, os autores então consideraram diferentes misturas de poder, de todo o solar para todo o vento. Eles também incluíram o efeito da área de agregação, isto é, quais regiões de tamanho são usadas para gerar energia. O seu poder vem do vento e da energia solar no seu bairro, na sua cidade, no seu estado ou na sua região?
Os autores descobriram que com 100% de capacidade de energia e nenhum mecanismo para armazenar energia, um portfólio de vento forte é o melhor (cerca de 75% de vento, 25% solar) e o uso de grandes regiões agregadas é ideal. É possível fornecer cerca de 75-80% das necessidades elétricas dos EUA. Se o sistema fosse projetado com excesso de capacidade (o caso de 150%), os EUA poderiam atender cerca de 90% de suas necessidades com energia eólica e solar.
Os autores reconheceram que às vezes esses sistemas geram muita energia para serem usados. Sob esta situação, você poderia armazenar a energia para uso posterior. Imagine um painel solar gerando excesso de energia durante o dia e capaz de armazenar essa energia para uso noturno. A energia pode ser armazenada de várias maneiras, por exemplo, em baterias ou bombeando água para tanques elevados e deixando a água cair à noite e girar uma turbina.
Os autores modificaram seu estudo para permitir até 12 horas de armazenamento de energia nos EUA. Eles então descobriram que o sistema com 100% de capacidade se saiu ainda melhor (cerca de 90% da energia do país) e que o equilíbrio ideal era agora mais solar (aproximadamente 70% da energia solar e 30% do vento). Para o sistema de capacidade excessiva, os autores descobriram que praticamente todas as necessidades de energia do país poderiam ser atendidas com energia eólica, solar e de armazenamento.
Este estudo considerou apenas vento e solar. Se outras fontes, como hidroeletricidade, biocombustíveis ou mesmo energia nuclear, fossem adicionadas, seria relativamente fácil atingir 100% de energia limpa. Além disso, as pessoas estão aprendendo a usar a energia de maneira mais inteligente, seja usando produtos mais eficientes ou adquirindo eletricidade fora do horário de pico. Essas mudanças de comportamento também podem nos ajudar a atingir uma meta de 100% de energia limpa.