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Elétrons não podem faltar: a segurança no suprimento energético

No terceiro artigo da série Evolução Energética, os autores Ísis Ladeira e Thalys Maciel, membro do Até o Último Barril, discorrem sobre a compreensão de energia como economia e a importância de considerar a segurança no suprimento como um dos pilares da transição. Baterias são um bom caminho para resolver a intermitência de eólica e solar, mas não são a única solução para a transição, nem a mais viável até o momento

No artigo passado vimos que, atualmente, possuímos 47% de participação de energias renováveis na oferta de energia, e que devemos acrescentar 45,7 MM toneladas equivalentes de petróleo (tep) até 2029, chegando a 48%[1]. Mas não basta ter esta grande participação renovável se não pudermos ter energia no lugar que desejamos, na frequência que operamos e na tensão que demandamos. E claro: nos momentos que precisamos (24 horas por dia, 365 dias por ano).

Mas afinal, o que é a energia de que precisamos?

Energia pode ser definida como “uma noção que caracteriza mudança de estado em um sistema”. Mas existe uma definição mais apropriada ao nosso contexto: energia é economia. E já pedindo licença aos economistas, economia é energia. Energia é o insumo que nos faz levantar da cama de manhã e tomar decisões como agentes econômicos (a maior parte do tempo racionais). Energia é também o que possibilita a produção e o consumo. É o wifi de casa, é o café da manhã. É o que para o país vem a faltar, como nos apagões de 2001.

Por isso, energia é essencial, e por certo não pode faltar.

A segurança no suprimento energético apresenta desafios por definição, e é extremamente estratégica para as nações. Enquanto na ponta a ANEEL regula o distribuidor estabelecendo os parâmetros de DEC e FEC[2], o Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS) possui desafios crescentes à medida que a geração renovável cresce em participação na matriz, inclusive de forma distribuída.


Expansão da oferta de geração de energia elétrica em 2019, em GW (I)


Cone de possibilidades da projeção da capacidade instalada de micro e mini geração distribuída, em GW (I)

Mas o primeiro pensamento que nos vem à mente é: “Bom, é só controlarmos a intermitência das renováveis com baterias. O custo está caindo…”

Parece incrível dizermos que bancos de baterias será a solução mágica que resolverá nosso problema e nos permitirá uma matriz 100% renovável em 2030 ou quem sabe 2040.


Custo de packs de baterias de íons de lítio, em R$/kWh, preço estimado para 2020 (II)

Ainda que o aperfeiçoamento tecnológico tenha permitido a redução exponencial dos custos, ainda parecemos ter grandes desafios para alcançar a viabilidade econômica no uso de baterias. Um estudo recente da EPE para o horizonte decenal do PDE 2030 revelou viabilidade para aplicações “atrás do medidor” apenas para atendimento no horário de ponta de consumidores com alto fator de carga. Neste estudo, foi considerado um preço final para solução de armazenamento turn-key na faixa de R$4.500/kWh no Brasil em 2020, com custos decrescentes ao longo do horizonte[3].

Pensando no uso de baterias do lado da geração, existem várias possibilidades a serem exploradas, como o uso de armazenamento para deslocamento da demanda líquida em horário de ponta em sistemas fotovoltaicos, utilização por usinas híbridas para redução de níveis de curtailment, e aumento da flexibilidade para fornecimento de rampas e partida rápida em térmicas.

Para além da viabilidade econômica, estão em andamento trabalhos para regulamentação do uso de sistemas de armazenamento no contexto do comitê de modernização do setor elétrico, pois o modelo vigente comercializa como único produto a energia produzida, o que dificulta a participação deste tipo de solução. Já avançamos com a precificação horária e estão em discussão:

– regulamentação do “agente armazenador”, dado que serviços de armazenamento também podem ser oferecidos por agentes geradores e transmissores;

– criação dos produtos energia, lastro de produção e lastro de capacidade (este último sendo aderente a modelos de baterias);

– estabelecimento de mercado de serviços ancilares (serviços auxiliares oferecidos ao operador do sistema elétrico, como por exemplo: controle de frequência, reserva operativa para reestabelecimento de equilíbrio após perturbações, controle de tensão, entre outros).

Além de baterias, o que mais?

A despeito dos avanços requeridos tecnicamente e em termos de regulação, sabemos que vamos ter que crescer a oferta de energia com fontes de menor densidade energética. Pela primeira vez, estamos vivendo uma transição que caminha para fontes de menor densidade energética, ao considerarmos eólica e solar (o hidrogênio se diferencia neste quesito e os biocombustíveis variam com a composição).


Densidade energética de combustíveis, em MJ/kg (III)

Daí vem o justificável ceticismo de alguns quando bandeiras como “fim da era do petróleo” são levantadas. Nos últimos 20 anos, o mundo consumiu 50% da produção total histórica de petróleo. Mesmo que estejamos vivendo em 2020 o que seria o pico da demanda, um estudo feito pela Pandreco Energy Advisory revela que o mundo ainda precisará de 700 bilhões de barris de petróleo em um cenário de transição rápida, similar com o “BP rapid” da figura abaixo.

Comparação de cenários de demanda por óleo no longo prazo (IV)

Deste modo, até que desenvolvamos capacidade de geração e armazenamento 100% renovável, onde haja segurança no suprimento, vamos depender de fontes fósseis no caminho e apostar soluções dicotômicas são tão tolas quanto perigosas.

Que o nosso Nordeste não seja à la Califórnia

Nos últimos anos, com a meta ambiciosa de ter uma matriz 100% limpa até 2045, a Califórnia tirou do sistema mais de 9 GW de geração termelétrica a gás, energia suficiente para abastecer 6,8 milhões de residências, dando espaço para maior penetração de energias renováveis.[4]

Em 5 anos, o estado saiu de um sistema equilibrado mais fóssil para um muito intermitente e renovável. A redução acelerada da capacidade de geração resiliente através de fontes nucleares e gás natural não foi acompanhada por suporte em capacidade armazenamento ou despacho rápido para fazer a coordenação da segurança do sistema, que permitiria armazenar a energia e utilizá-la durante picos de demanda.

Os blackouts têm sido realidade nos últimos meses devido à forte onda de calor, durando em média 6 horas e oscilando entre os períodos da manhã e da noite. Isto mais do que reforça, novamente, que é imprescindível ter um olhar sistêmico que vise a capacidade de fornecer backup quando do planejamento de mudanças estruturais como esta.

A Califórnia tem buscado soluções para os seus problemas atuais através a expansão do uso de baterias, com o objetivo de fornecer energia para a rede durante os horários de pico de demanda, com o projeto Gateway Energy Storage, o maior sistema de armazenamento de eletricidade do mundo por meio de baterias, com capacidade de 250MWh, que deverá chegar aos 750MWh até o final de 2020. Quando pronto, pode atingir 1GWh, buscando aprimorar o modelo existente e encontrar um novo equilíbrio entre fontes tradicionais, intermitentes e baterias. 4

A intermitência é inerente às fontes eólica e solar e portanto seus efeitos se pronunciam também no Brasil. Assim, a  combinação da energia solar/eólica e da capacidade armazenamento é extremamente importante ao país, que em termos de planejamento energético, está certamente a anos luz do estado da Califórnia, com o facilitador de termos um sistema integrado no país.


Geração Eólica e requisito do sistema Nordeste no dia 1 de setembro de 2017: houve acionamento 1GW de geração flexível por dois intervalos de 2 horas subsequentes (V)

Falsos drivers

Comumente escutamos o argumento de que fontes renováveis dificilmente seriam transportadas, necessitando portanto serem geradas próximas do ponto de consumo. Cuidado: houveram os que pensaram assim antes dos navios de GNL e hoje temos um mercado global dessa commodity.

Expandindo os horizontes, nada nos impede de imaginar um mercado inteiro de navios movidos a bateria transportando baterias, cheinhas de combustível de um mercado para outro. Já pensou? O fato de ainda não sabermos como estocar e transportar a energia com viabilidade econômica é um argumento fraco para justificar que energias como eólica e solar não serão responsáveis por um mercado global.

Outro equívoco é olhar o preço como driver para a transição. Ainda que a pesquisa e desenvolvimento por novas tecnologias tenha certa correlação histórica com preços (com o petróleo a USD 20/bbl ninguém se preocuparia em desenvolver o mercado de etanol nos anos 1970), o nível de maturidade que desenvolvemos não permite volta: ainda que o petróleo volte a patamares de USD 100/bbl, o shale volte com tudo, o preço se reequilibre e etc., a demanda e uso de geração não fóssil continuará crescendo. De modo similar, mesmo com um preço super atrativo para o carvão, não haverá um “boom” no mundo por produção. Hoje o efeito de preço é pronunciado e baliza as decisões de investimento porque ainda há muita incerteza,. Não obstante, no longo prazo, com a democratização da geração de energia por fontes renováveis, somada ao custo de capital para a cadeia de fontes fósseis e ao preço da tonelada de CO2 emitido, o custo de geração de energia renovável deverá se viabilizar em relação aos fósseis , não necessariamente por uma questão de receita, mas talvez de custo.

Um bom investidor diversifica seus riscos

Assim como no mercado financeiro, em questões de suprimento uma solução inteligente se apoia na diversificação de risco. Usar a complementaridade de fontes de forma a obter soluções custo-efetivas permite uma operação mais inteligente do sistema, direcionada a “obter o melhor” de cada fonte e reduzir riscos no suprimento. A complementaridade de fontes como solar durante o dia e eólica durante a noite em alguns locais do Nordeste brasileiro é um exemplo. Para citar um avanço importante neste sentido, modelos de usinas híbridas estão na iminência de serem implementados, à medida que EPE e ANEEL têm trabalhado para sua regulamentação.

Perceber que não haverá uma solução única requer que estejamos abertos e atentos para criar e regulamentar mecanismos adequados a cada fonte, permitindo que alcancemos segurança no suprimento. A melhor notícia é que já estamos caminhando nessa direção, o exercício do PNE 2050 é a melhor prova disso. Resta torcer para que tenhamos a agilidade necessária ao implantá-los.

Na próxima semana vamos falar sobre acesso. Não adianta termos matriz renovável e diversificada se o preço não permite o desenvolvimento econômico no país. Se energia é economia, energia boa é também energia barata, certo? Esperamos vocês aqui na Brasil Energia.

Referências

I – Estudos do Plano Decenal de Expansão de Energia 2030: Micro e Mini Geração Distribuída & Baterias, EPE, Setembro de 2020. Disponível em: https://www.epe.gov.br/pt/publicacoes-dados-abertos/publicacoes/plano-decenal-de-expansao-de-energia-2030

II – Fonte: Statista

III –  Miranda, P.E.V., 2013. “Combustíveis – materiais essenciais para prover energia à nossa sociedade”. Revista Matéria, v18, nº 3. Disponível em : https://www.scielo.br/pdf/rmat/v18n3/00.pdf

IV – Oil Market Forecast, Glenloch Energy LLC

V – Brookfield Energia Renovável

VI – Miranda, P.E.V., 2013. “Combustíveis – materiais essenciais para prover energia à nossa sociedade”. Revista Matéria, v18, nº 3. Disponível em : https://www.scielo.br/pdf/rmat/v18n3/00.pdf

VII – EPE, 2019. Plano Decenal de Expansão de Energia. Disponível em: https://www.epe.gov.br/pt/publicacoes-dados-abertos/publicacoes/plano-decenal-de-expansao-de-energia-pde Glenloch Energy LLC, 2020. “Oil Market Forecast”, Outubro de 2020.

[1] Plano Decenal de Expansão de Energia 2029, EPE

[2] DEC: Duração Equivalente de Interrupção por Unidade Consumidora; FEC: Frequência Equivalente de Interrupção por Unidade Consumidora

[3] “EPE não vê viabilidade econômica para baterias no horizonte decenal”, Canal Energia. Disponível em: https://www.canalenergia.com.br/noticias/53146702/epe-nao-ve-viabilidade-economica-para-baterias-no-horizonte-decenal

[4]“Sem térmicas, Califórnia sofre com falta de planejamento e descoordenação interestadual”, Canal Energia. Disponível em: https://www.canalenergia.com.br/noticias/53144333/sem-termicas-california-sofre-com-falta-de-planejamento-e-descoordenacao-interestadual

 

* Os autores reforçam que suas opiniões não representam necessariamente a das empresas nas quais trabalham ou de qualquer entidade da qual participem

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