Doze meses depois, a rede elétrica do estado, embora melhorada, ainda está vulnerável a quedas de energia induzidas pelo clima.
“Se tivéssemos outra tempestade este ano, como Uri em 2021, a grade cairia novamente”, disse Andrew Dessler, professor de ciências atmosféricas da Texas A&M University. “Isso ainda é um grande risco para nós.”
Agora, um Estudo recente mostra que os apagões de eletricidade podem ser evitados em todo o país – talvez mesmo durante eventos climáticos intensos – mudando para energia 100% limpa e renovável, como energia solar, eólica e hídrica.
“Tecnicamente e economicamente, temos 95% das tecnologias de que precisamos para fazer a transição de tudo hoje”, disse Mark Jacobson, principal autor do artigo e professor de engenharia civil e ambiental da Universidade de Stanford. A energia eólica, hídrica e solar já representam cerca de um quinto da eletricidade do país, embora uma transição completa em muitas áreas seja lenta.
O estudo mostrou que uma mudança para energias renováveis também reduziria os requisitos de energia, reduziria os custos para o consumidor, criaria milhões de novos empregos e melhoraria a saúde das pessoas.
Durante anos, alguns expressaram ceticismo sobre a viabilidade da adoção em larga escala de energias renováveis, devido aos seus custos. Mas Dessler disse que enquanto a energia solar era uma fonte de energia cara há 10 anos, é um dos mais baratos hoje.
“A compreensão de muitas pessoas sobre energia renovável está extremamente desatualizada”, disse Dessler, que não esteve envolvido na pesquisa.
A energia eólica também pode ser muito eficaz e fornece metade da energia do Texas em alguns dias – fato que surpreendeu o podcaster Joe Rogan com quando ele apareceu como convidado no episódio de quinta-feira de “The Joe Rogan Experience”.
“Solar e eólica são as fontes de energia mais baratas disponíveis”, disse Dessler. “As pessoas parecem não entender isso e também não entendem que sabemos como fazer uma rede confiável que seja principalmente renovável”.
No estudo recente, Jacobson e colegas mostraram como atender às demandas de energia a cada 30 segundos nos Estados Unidos sem apagões em uma nação mais verde e populosa em 2050 e 2051.
Nas simulações, eles imaginaram que todos os veículos eram elétricos ou movidos a células de combustível de hidrogênio. Bombas de calor elétricas, aquecedores de água, turbinas eólicas e painéis solares foram substituídos por suas alternativas de combustível fóssil. A equipe também incluiu novas fontes geotérmicas, mas não novas usinas hidrelétricas.
Eles modelaram a estabilidade da rede em todos os Estados Unidos contíguos, incluindo dados de um modelo clima-clima-poluição do ar, que inclui fatores climáticos e padrões climáticos estatisticamente típicos que ocorrem em uma determinada região. Usando dados de consumo de energia da Energy Information Administration, a equipe simulou demandas de energia para 2050-2051. O fornecimento de energia tinha que igualar a demanda de energia a cada 30 segundos, caso contrário, o modelo era desligado.
A equipe descobriu que a demanda real de energia diminuiu significativamente simplesmente mudando para recursos renováveis, que são mais eficientes. Para todos os Estados Unidos, a demanda total de energia de uso final diminuiu cerca de 57%. Os custos anuais de energia per capita das famílias foram cerca de 63% menores do que um cenário de “negócios como de costume”.
“Tudo o que fazemos atualmente usando combustíveis fósseis seria feito usando tecnologia que funciona com eletricidade”, disse Anna-Katharina von Krauland, coautora e doutoranda no laboratório de Jacobson. “A quantidade de energia necessária para realizar atividades, basicamente para acender a luz ou para abastecer processos industriais, seria realmente reduzida se você usar um fornecimento de energia mais eficiente.”
Durante um evento climático extremo, a menor demanda de energia é importante para ajudar a manter a rede online. No Texas, uma transição verde completa reduziria a demanda média anual de energia de uso final em 56%. Também reduz as cargas de pico, ou a maior quantidade de energia que se consome da rede por vez. Jacobson disse que muitas casas também teriam seu próprio armazenamento e não precisariam depender tanto da rede elétrica.
A equipe também encontrou redes elétricas interconectadas de diferentes regiões geográficas que tornam o sistema de energia mais confiável e reduzem custos. Regiões maiores são mais propensas a ter o vento soprando, o sol brilhando ou a energia hidrelétrica funcionando em outro lugar, o que pode ajudar a preencher quaisquer lacunas de fornecimento.
“A intermitência da energia renovável diminui à medida que você olha para áreas cada vez maiores”, disse Dessler. “Se não estiver ventando no Texas, pode ventar em Iowa. Nesse caso, eles podem estar superproduzindo energia e podem estar enviando parte de sua energia extra para nós”.
O estudo afirmou que os custos por unidade de energia no Texas são 27% mais baixos quando interconectados com a rede do Centro-Oeste do que quando isolados, como atualmente.
“Em geral, descobrimos que seria menos caro, mais confiável, faria melhor uso da energia se expandíssemos a interconexão”, disse von Krauland. Ela acrescenta ainda que “mesmo que cada estado fosse isolado por si só, ainda seria viável implementar 100% de água eólica e energia solar em cada estado individual. ”
Durante o inverno no Texas, Jacobson disse que turbinas eólicas com manutenção mais adequada também ajudariam a manter o fornecimento de energia. Durante o período de frio de fevereiro de 2021, algumas turbinas eólicas congeladas foram desligadas devido à falta de equipamentos de degelo. (Carvão, gás e fontes nucleares também desligar do congelamento direto do equipamento e contribuiu para uma queda muito maior de energia.)
“Nos dias frios, você tem muito vento, o que é realmente uma boa notícia, porque quando está frio, você tem a demanda de aquecimento”, disse Jacobson. “Na verdade, você obtém mais potência em dias frios.”
Durante o inverno, a pouca luz solar também pode tornar os painéis solares não tão úteis. Neste caso, as turbinas eólicas e os painéis solares são fontes de energia complementares. Se ambos falhassem em um ponto, outra fonte de energia, como geotérmica ou hidrelétrica, poderia entrar em ação.
As baterias também são usadas para fornecer energia quando a energia solar ou eólica está baixa, mas a equipe mostrou que baterias de longa duração não são necessárias ou úteis para a estabilidade da rede. Muitas baterias de 4 horas atualmente no mercado podem ser conectadas para fornecer armazenamento de longo prazo, como durante apagões. Essa descoberta é particularmente útil, pois a tecnologia de bateria de duração ultralonga ainda pode estar relativamente longe de chegar ao mercado.
“É errado pensar em energias renováveis como não confiáveis porque você não pensa em energias renováveis por si só”, disse Dessler. “Você pensa neles como parte de um sistema. Uma rede estável que apresenta muitas energias renováveis também contará com uma energia despachável firme que aumentará quando as energias renováveis caírem. ”
As simulações da equipe também sugeriram apagões na Califórnia, como aqueles em agosto de 2020, também poderia ser evitado a um baixo custo. A instalação de mais turbinas eólicas offshore durante o verão poderia fornecer energia, inclusive para resfriar edifícios. A transição para todas as energias limpas e renováveis também pode diminuir a demanda de energia na Califórnia em 60%.
Além de melhorar a estabilidade da rede, o estudo descobriu que operar uma rede limpa e renovável poderia criar quase 5 milhões de empregos em tempo integral de longo prazo, desde a construção até a fabricação e empregos indiretos nas empresas. Os sistemas também produziriam ar mais limpo, o que poderia reduzir as mortes relacionadas à poluição em 53.000 pessoas por ano e reduzir as doenças relacionadas à poluição para milhões de pessoas em 2050.
“Este é um estudo incrivelmente importante”, disse Robert Howarth, professor da Universidade de Cornell e que não está envolvido na pesquisa. “As indústrias de combustíveis fósseis continuam argumentando que as energias renováveis são um experimento perigoso e que a estabilidade e a confiabilidade da rede continuarão a depender, pelo menos em parte, dos combustíveis fósseis. Aqui, Jacobson e seus colegas mostram claramente que esse não é o caso. ”
Dessler concorda que não acha que as descobertas deste estudo sejam “de forma alguma controversas”.
“Obviamente, vai funcionar porque há muita energia renovável disponível no planeta. Apenas do ponto de vista da física, não há nenhuma restrição fundamental aqui”, disse ele. “A restrição é política. Você tem que fazer com que as pessoas se reúnam e decidam fazer isso, e é isso que é realmente difícil.”
Durante o período de frio de fevereiro de 2021, o ex-governador do Texas Rick Perry disse que os texanos passariam ainda mais tempo no frio e sem eletricidade “para manter o governo federal fora de seus negócios” e frustrar os democratas que desejam propor novos regulamentos.
Cerca de 15 estados e territórios e mais de 180 cidades criaram políticas para aumentar a quantidade de eletricidade renovável, mas Jacobson espera que descobertas como essa dêem confiança aos formuladores de políticas para aprovar leis e políticas para uma transição mais rápida. estudos anteriores de Jacobson e trabalho através de sua organização sem fins lucrativos O Projeto Soluções ajudaram planos informados, como o Novo acordo verde e legislativo estadual.
“Precisamos de uma transição realmente rápida em 80% [of clean energy] até 2030 e 100% o mais rápido possível depois disso”, disse Jacobson. “Realmente requer um esforço em grande escala entre muitas pessoas para resolver esse problema. Não é um estudo científico que vai resolver o problema.”
