Microgrids: repensar a energia na era da resiliência

O que pode ser feito para enfrentar as alterações climáticas e a rarefação global de recursos? Hoje, inúmeros cientistas, observadores e cidadãos, concordam que "as atuais abordagens para uma gestão sustentável dos recursos naturais são dececionantes."

 

Bem-vindos à era da resiliência

Esta observação de uma falha no desenvolvimento sustantável tradicional é feita pelos defensores de um novo paradigma. Os cientistas e professores Americanos Brian Walker e David Salt, autores do livro Resilience thinking: Sustaining ecosystems and people in a changing world, afirmam a necessidade de mudar a realidade. Segundo os mesmos, é imperativo separarmo-nos coletivamente dos nossos comportamentos "business as usual", muito dependentes da busca pela eficiência e desempenho otimizado. Walker e Salt, como tantos outros, falam da ideia de resiliência.

A resiliência define-se como "a capacidade de um sistema, uma comunidade ou uma sociedade superar perturbações, preservando as suas principais funções": qualquer sistema complexo - uma cidade, uma rede - deve ser capaz de se adaptar a eventos não planeados, como são os climáticos. Pensar no sistema a esta escala permite assegurar que organizações e infraestruturas têm a capacidade de integrar mudanças estruturais ou até provocá-las quando necessário. Mas não é apenas uma questão de sobrevivência: o "pensamento resiliente" permite de igual modo incluir no modo de pensamento coletivo parâmetros há muito subvalorizados e, assim, obter benefícios até então desconhecidos.

A Energia também chegou à era da resiliência

Nos últimos anos, foram as grandes catástrofes naturais, mas também a necessidade de organização face aos riscos de terrorismo, que fizeram emergir a noção de resiliência, em particular entre pensadores e designers urbanos: em Londres, para se preparar para a ameaça terrorista durante os Jogos Olímpicos, em Paris, para elaborar uma resposta às potenciais cheias no rio Sena, mas sobretudo e ainda mais no Haiti, em Fukushima e nos Estados Unidos para a reconstrução após os furacões Katrina ou Sandy... Todos estes casos colocam a ideia de resiliência no centro dos dispositivos de resposta, em oposição radical à "ideologia tecnicista do século 20 que acreditava poder reduzir os riscos": aqui, a ideia é (re)construir ecossistemas verdadeiramente resilientes.

A questão da resiliência energética faz parte deste movimento. O desafio é efetivamente transformar a cadeia energética à escala das áreas urbanas, que representam nada menos que 75% da procura mundial. A questão não é nada menos que assegurar a sustentabilidade deste bem essencial que a energia representa para os cidadãos e as indústrias, ou seja, garantir a segurança energética nesta era de catástrofes.

"Sem grandes investimentos para melhorar a resistência das infraestruturas (energéticas), milhões de pessoas serão permanentemente privadas de serviços essenciais em países vulneráveis, resultando em perdas humanas e financeiras" observou o Banco Mundial em 2017, classificando a resiliência energética como uma urgência.

Esta reflexão sobre as redes de energia relaciona-se com uma outra, não menos crucial, e que paradoxalmente se apresenta como um grande desafio: a necessidade de lutar contra o aquecimento global, simultâneo ao contínuo crescimento da procura energética. Esta procura, impulsionada pela eletrificação das indústrias da mobilidade e pelo aumento da utilização elétrica doméstica, crescerá em 30% até 2040! As respostas para este problema são conhecidas: o ideal de "eficiência energética" (sobriedade na procura e o seu equilíbrio com a oferta, aumento dos rendimentos de redes de aquecimento e de eletricidade), mas também o desenvolvimento de energias renováveis e a sua integração na rede.

Podem as micro-redes ser alavancas na transição para a resiliência?

Mas estas respostas representam enormes desafios tecnológicos, uma vez que nos convidam a repensar as redes de energia como sistemas dinâmicos, que podem ser geridos de forma "inteligente". Não será, portanto, por acaso que as micro-redes - pequenas redes descentralizadas de eletricidade -, segundo uma análise da Comissão Reguladora de Energia (CRE) em França, se afirmam como "um ponto de viragem para o setor da energia". As micro-redes permitem gerir localmente a produção e a procura de eletricidade, tendo a vantagem de se poderem isolar automaticamente da rede mais ampla a que pertencem, garantindo, assim, a manutenção da rede local na eventualidade de uma falha na "macro-rede". As micro-redes representam "a" tecnologia da resiliência.

Uma das regiões pioneiras nesta área é a Califórnia, tendo este Estado Norte Americano planeado um vasto projeto de investimentos. A proliferação de incêndios no "Golden State", que conheceu o seu episódio mais negro no final de 2018, incentivou o recurso a micro-redes. O objetivo: a possibilidade de cada vez mais ser necessário cortar a energia das linhas de eletricidade quando o clima se torna demasiado quente e seco, e manter o abastecimento de energia nas áreas mais propensas aos incêndios através de sistemas autónomos, como os painéis solares aliados a baterias. No curto prazo, as micro-redes parecem inevitáveis.

Para além da resiliência

Certos equipamentos, pontualmente, já provaram o seu valor.

Em Nova Iorque, em 2012, durante o furacão Sandy, o campus médico Washington Square, da Universidade de Nova Iorque, resistiu ao apagão. A razão? O uso de tecnologias distribuídas de armazenamento e geração de energia: este campus foi equipado (pela Veolia) com uma rede local de energia, alimentada por um sistema de cogeração de calor e eletricidade de 13 MW. Um caso de estudo que contribui para a afirmação das micro-redes como pilares de estratégias futuras de resiliência energética.

 

Como será o mundo daqui a 10, 20 anos? 

No Porto Rico pós-furacão Maria as micro-redes afirmam-se como uma solução para o amanhã. Durante a catástrofe, o colapso da já frágil rede elétrica complicou o fornecimento de água e o funcionamento da rede telefónica. As micro-redes destacaram-se nas estratégias de reconstrução, com importantes investimentos canalizados para a instalação de redes descentralizadas que permitiam o funcionamento de emergência em caso de apagão e/ou a rápida e localizada reposição de eletricidade. Mais próximo de Portugal, em França, existem micro-redes instaladas em zonas rurais ou isoladas de forma a torná-las autónomas. Esta realidade possibilita a criação de redes de energia livres de carbono,  uma vez que as micro-redes se tratam de energia solar armazenada em baterias de lítio-ião ou, após transformação, hidrogénio. Este hidrogénio, em momentos de pico de procura ou ausência de sol, este hidrogénio pode ser reintegrado instantaneamente na rede sob a forma de eletricidade através de uma célula de combustível. O desenvolvimento de micro-redes também é expectável em áreas industriais, que podem optar por micro-redes colaborativas, como este projeto piloto na Bélgica o fez, associando painéis fotovoltaicos, turbinas hidráulicas e unidades de armazenamento. Segundo o CRE, até 2020, dependendo do setor, entre 20 a 60% do custo da eletricidade poderá ser economizado. Tais poupanças têm origem numa melhor combinação produção/consumo permitida, através das micro-redes, pela gestão inteligente de energia. Outros fatores, geralmente corolários desta otimização a grande escala, podem explicar os ganhos económicos: uma redução nos picos de potência necessários, a garantia de uma melhor resiliência e maior estabilidade (em frequência e em tensão) da rede, ou ainda a possibilidade de melhor regular o mercado e a arbitragem de preços.

 

Em 2030 e ainda mais em 2050, realça a CRE, a tese do desenvolvimento de micro-redes "permitindo garantir localmente o abastecimento de bairros" parece a mais provável. Na Austrália, um exercício focado em 2040 antevê o desenvolvimento de mercados de energia local, baseados em plataformas blockchain onde a energia solar é trocada entre pares graças a micro-redes. Além de permitirem novos objetivos de resiliência, micro-redes afirmam-se de igual modo como uma tecnologia líder para o uso flexível e dinâmico no futuro de energias renováveis.