O potencial para energia hidrelétrica sustentável

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O desenvolvimento da energia hidrelétrica mundial é controverso por causa de suas muitas implicações ambientais e sociais documentadas. Uma avaliação global do potencial hidrelétrico rentável não utilizado é realizada com critérios rigorosos para limitar o impacto ambiental e social

Amitigação das mudanças climáticas antropogênicas requer, entre outras medidas, o desenvolvimento de fontes de energia renováveis e de baixa emissão. Embora se espere que a energia eólica e solar tenham a maior contribuição potencial 1 , a energia hidrelétrica ainda pode desempenhar um papel importante, apenas por causa de sua capacidade de fornecer eletricidade independentemente das condições climáticas.

Atualmente, a energia hidrelétrica é a maior fonte renovável de eletricidade, gerando mais do que todas as outras tecnologias renováveis combinadas: 54% de toda a eletricidade renovável; 15% de toda a eletricidade e 3% de toda a energia primária 2.

No entanto, a energia renovável não é, por definição, sustentável. Instalações e infraestrutura para energia solar, eólica e hidrelétrica requerem grandes quantidades de minerais, e fazendas solares e bacias hidrelétricas podem competir por espaço com o uso agrícola. A decisão de instalar ou não novos sistemas hidrelétricos raramente será tomada pelos formuladores de políticas isoladamente, ou seja, sem consultar especialistas técnicos e partes interessadas da sociedade. Para desenvolver políticas bem fundamentadas, é importante ter um entendimento comum dos pressupostos subjacentes e do impacto das decisões políticas. Dessa forma, as disputas sobre os fatos subjacentes podem ser evitadas e a discussão pode ser focada em valores, custos e benefícios (sociais). A informação, portanto, precisa ser crível (cientificamente adequada), saliente (relevante em relação à necessidade dos tomadores de decisão) e legítima (respeitadora dos valores e crenças divergentes das partes interessadas). Uma consequência desse ponto de vista é que as avaliações do potencial hidrelétrico não devem levar em consideração apenas condicionantes técnicas, mas também sociais, econômicas e ambientais.

O uso existente é calculado colocando as barragens hidrelétricas atuais listadas no banco de dados GRanD nas bacias hidrográficas como sistemas hidrelétricos usando suas coordenadas geográficas e alturas das barragens²⁹ . Se a altura da barragem não estava disponível, ela foi determinada usando a metodologia de otimização descrita neste artigo

Agora escrevendo na Nature Water , Rongrong Xu e colegas de trabalho realizam uma análise exaustiva da rede global de rios para identificar os locais de hidrelétricas que ainda não são utilizados e que reduziram os impactos ambientais e sociais. a-f, global (a) e regional (África (b), Ásia-Pacífico (c), Europa (d), América Central e do Norte (e) e América do Sul ( f)) curvas de custo–fornecimento mostrando o potencial técnico remanescente abaixo de US$ 0,50 kWh ¹. Os números vermelhos indicam o potencial total de energia do rio, os números azuis o potencial total de energia do canal de desvio e os números pretos a soma de ambos. A linha pontilhada indica o potencial econômico restante abaixo de um custo de US$ 0,10 kWh- ¹. g, As localizações geográficas dos dois sistemas hidrelétricos

Uma abordagem comum para explorar as opções de expansão futura de energia renovável é analisar o potencial energético em termos de uma série de restrições aplicadas a um potencial teórico.

No caso da energia hidrelétrica, que em última análise é gerada pela gravidade atuando em uma elevação, esse potencial teórico é definido pela energia potencial da água em relação a um nível de base. Na prática, porém, quase toda essa energia é perdida por fricção nos leitos naturais dos rios. Instalações como tubos lisos (reduzindo o atrito) e barragens (aumentando os gradientes de carga) são necessárias para aproveitar uma fração significativa dessa energia potencial. A primeira restrição é, portanto, técnica.

Uma segunda restrição é econômica: nem todas as barragens serão rentáveis. Os custos podem estar relacionados com a construção da barragem (vales largos que requerem uma grande barragem), acessibilidade ou uso da terra. Os vales fluviais tendem a ser áreas povoadas, portanto, submergir as áreas a montante do local da barragem nem sempre é uma opção bem-vinda ou viável.

Uma terceira restrição diz respeito aos impactos sociais e ambientais. As instalações hidrelétricas podem exigir o deslocamento de pessoas, interromper o fluxo natural dos rios, sedimentos e suprimentos de nutrientes e afetar os estoques de peixes e a ecologia aquática.

Em um estudo anterior, Gernaat et al., revolucionou o campo do potencial hidrelétrico ao desenvolver uma metodologia de avaliação de alta resolução, levando em consideração as restrições físicas e socioeconômicas. O método envolveu uma varredura sistemática de (quase) todos os rios do mundo, usando um modelo de terreno digital de alta resolução.

Locais potenciais para usinas hidrelétricas foram explorados a cada 25 km ao longo desses rios, analisando dados climáticos e de terreno e considerando a capacidade hidrelétrica e os custos socioeconômicos em função das características da estação, como a altura da barragem. O modelo de custo incluiu custos para a construção da própria barragem, que depende da topografia local, das instalações técnicas (turbinas, linhas de energia, etc.) que será afogado pelo reservatório da barragem. Um modelo de otimização de custos foi utilizado para determinar o trade-off entre produção de energia e custo, priorizando barragens com o menor custo por kWh. Finalmente, foram consideradas restrições ecológicas, como restrições de fluxo ecológico e áreas protegidas.

O artigo recente de Xu e colegas melhora este trabalho por ter uma melhor cobertura geográfica (60˚ S a 90˚ N em vez de 56˚ S a 60˚ N, efetivamente agora incluindo, por exemplo, a Escandinávia), uma topografia de maior resolução (3” em vez de 15”), uma grade de busca mais densa (4,5 km em vez de 25 km) e mais restrições ambientais e sociais. Por exemplo, eles excluem diretamente o desenvolvimento de usinas hidrelétricas em áreas históricas, pontos críticos de biodiversidade, florestas, turfeiras, zonas propensas a terremotos, áreas densamente povoadas e locais onde já existem barragens/reservatórios. Seus resultados sugerem que a maior parte do potencial teórico total de energia hidrelétrica (58 PWh/ano) já está instalada, não é viável ou não é lucrativa, deixando apenas 5,3 PWh/ano como potencial não utilizado e rentável, localizado principalmente na Ásia (3,9 PWh ) e, em muito menor grau, em África (0,6 PWh). A Europa e as Américas, por outro lado, já exploraram demais seu potencial hidrelétrico quando as restrições econômicas e ambientais são totalmente consideradas. Dadas as muitas controvérsias em torno da energia hidrelétrica, o valor agregado deste estudo é que ele permite a contabilização completa dos impactos sociais e ambientais de potenciais locais hidrelétricos. Desta forma, a credibilidade, saliência e legitimidade das avaliações do potencial hidrelétrico são simultaneamente aprimoradas, permitindo o desenvolvimento de estratégias sustentáveis desenvolvimento hidrelétrico.