O Caribe enfrenta desafios energéticos significativos, pois depende fortemente de combustíveis fósseis e é sobrecarregado por altos custos de energia. Esses custos contribuíram para desequilíbrios macroeconômicos, prejudicando a competitividade e o crescimento em virtude da dependência excessiva de produtos petrolíferos importados caros.
Nova pesquisa da LUT University traça um caminho estratégico para o Caribe alcançar a neutralidade de carbono até 2050, enfatizando a necessidade de alta eletrificação e fontes de energia renováveis. O estudo destaca o papel da energia solar fotovoltaica flutuante, das importações de e-combustíveis, da interconexão da rede e da descarbonização precoce da transição energética. O documento oferece perspectivas únicas sobre como a região pode fazer a transição para parcelas muito altas de energia renovável e integrar estrategicamente tecnologias avançadas para construir um futuro sustentável e de baixo carbono.
A pesquisa está dividida em duas publicações, intituladas “A multi-sector, multi-node, and multi-scenario energy system analysis for the Caribbean with focus on the role of offshore floating photovoltaics“, publicado em Renewable and Sustainable Energy Reviews, e “Defossilising Caribbean’s energy system: Highlighting on e-fuel imports, grid integration, and accelerated transition“, publicada na IET Renewable Power Generation.
A análise revela uma clara mudança em direção à alta eletrificação, reduzindo a dependência de combustíveis fósseis. A previsão é de que a energia solar fotovoltaica domine, respondendo por 67-94% da geração total de eletricidade, com a eólica contribuindo com 6-30%. A geração solar fotovoltaica é composta por 12-13% de energia fotovoltaica prosumer, 28-81% de energia fotovoltaica terrestre onshore e 1-45% de energia fotovoltaica flutuante offshore.
Essa transição é fundamental para a transformação da região em uma economia Solar-to-X, onde a energia solar alimenta as redes elétricas e impulsiona a produção de combustíveis limpos e processos industriais. A economia solar-to-X é um caso especial da economia power-to-X que descreve sistemas de energia que são predominantemente baseados em eletricidade para todos os tipos de demanda de energia em todos os setores de consumo. O modelo de economia solar-to-X fornece um modelo para outras nações insulares tropicais que enfrentam desafios semelhantes e também caminham para parcelas muito altas de energia renovável.
A energia solar surge como uma força dominante, impulsionada pelos excelentes recursos solares do Caribe e pela melhoria da viabilidade econômica, consistente com as descobertas anteriores para a transição energética de Porto Rico. Na economia solar-to-X, a energia solar fotovoltaica gerará eletricidade e contribuirá para a produção de e-combustível e e-química à base de eletricidade, promovendo a segurança energética e o crescimento econômico. Apoiada por energia eólica, hidrelétrica e fontes geotérmicas, essa mudança impulsionada pelas energias renováveis abordará as mudanças climáticas e criará novas indústrias e oportunidades de emprego.
A eletrificação é fundamental na descarbonização do transporte rodoviário, com a transição de motores de combustão para veículos elétricos provando soluções altamente eficientes. No entanto, persistem desafios no transporte marítimo e aéreo, exigindo soluções como e-hidrogênio, e-querosene ou biocombustíveis. O Caribe pode alcançar uma industrialização sustentável e uma economia diversificada, aproveitando seus recursos de energia renovável de baixo custo para a descarbonização completa por meio da eletrificação direta e indireta. A abordagem power-to-X permite uma descarbonização profunda de setores difíceis de reduzir.
Esses estudos destacam a importância de integrar tecnologias de armazenamento para lidar com a variabilidade de energia renovável e garantir um fornecimento de energia estável e confiável em todos os setores, incluindo aqueles relacionados à estrutura power-to-X. Resultados semelhantes foram encontrados para o caso comparável de armazenamento como elemento-chave na economia Power-to-X no Havaí.
Tecnologias de armazenamento, como baterias, hidrogênio e metano, são essenciais para equilibrar a variabilidade na geração de eletricidade renovável. As baterias oferecem flexibilidade diária, o armazenamento de hidrogênio fornece capacidade tampão para necessidades de longo prazo e o armazenamento de metano atende às variações sazonais de demanda. As tecnologias veículo-rede ajudam a gerenciar as variações da demanda, aumentando a flexibilidade e a resiliência gerais do sistema energético do Caribe. Essas tecnologias são vitais para manter a confiabilidade da economia solar-to-X.
As importações de e-combustíveis ão um componente crítico da transição energética do Caribe. A área limitada disponível ressalta sua importância para o desenvolvimento da infraestrutura necessária para alcançar a descarbonização total em todos os setores de energia, principalmente em ilhas menores. No entanto, as importações de e-hidrogênio são consideradas inviáveis devido a desafios técnicos e aos altos custos associados ao transporte de e-hidrogênio liquefeito. As importações de e-combustíveis podem reduzir o uso da terra e os custos do sistema em 7 a 16%, enquanto diminuem o fornecimento de combustível e o comércio de eletricidade em até 70% até 2050.
A importação de e-combustíveis reduz a utilização de recursos locais, mudando a competitividade e os requisitos de investimento para centros de exportação. No entanto, a flexibilidade adicional fornecida pelos processos power-to-X será perdida. Apesar disso, as importações de combustíveis eletrônicos oferecem uma oportunidade estratégica para os arquipélagos reduzirem a dependência de combustíveis fósseis e sustentarem o crescimento econômico.
Esses estudos destacam que a transição do Caribe para a neutralidade de carbono é alcançável sem importações de e-combustíveis, por meio do uso aprimorado de recursos de energia renovável indígenas, reforçando a capacidade da região de cumprir as metas de descarbonização, alinhando-se com as descobertas de um estudo anterior sobre Porto Rico.
A pesquisa avança as perspectivas locais e internacionais sobre a descarbonização precoce para os países do arquipélago. Ao adotar tecnologias de energia renovável, como energia solar fotovoltaica, energia eólica e baterias, a ação precoce pode reduzir significativamente as emissões e os custos de transição para uma economia de baixo carbono. Embora as transições aceleradas incorram em custos 3 a 12% mais altos do que a desfossilização completa até 2050, os benefícios ambientais e econômicos de longo prazo superam em muito essas despesas de curto prazo, exigindo ações imediatas para evitar custos futuros mais altos.
A interconexão da rede desempenha um papel crucial na viabilização da transição energética do Caribe, oferecendo economias substanciais de custos. O estudo demonstra que as redes interconectadas podem reduzir os custos do sistema em 11%, reduzir o custo nivelado da eletricidade em 14% e diminuir as emissões de CO2 em 4%. As interconexões melhoram a confiabilidade e a flexibilidade do sistema, permitindo que as ilhas compartilhem recursos energéticos, reduzam a dependência de combustíveis fósseis e otimizem a geração de eletricidade renovável. A integração da rede aumenta ainda mais a eficiência do sistema, tornando os caminhos de energia renovável de 7 a 24% mais baratos em comparação com as alternativas de combustíveis fósseis. Com as interconexões da rede, o Caribe pode maximizar o uso de seus recursos de energia renovável, garantindo custos mais baixos e maior segurança energética.
A pesquisa conclui que a adoção de energia renovável reduz significativamente os custos do sistema de energia. A solução híbrida de bateria fotovoltaica surge como a opção mais econômica para o Caribe, e a possibilidade dessa configuração híbrida dominar o futuro sistema energético também ecoa na literatura anterior. Em cenários de políticas ideais, o custo nivelado da eletricidade e o custo nivelado da energia final são projetados para serem 12-37% e 4-30% menores do que as alternativas até 2050, respectivamente. Isso demonstra que os caminhos baseados em energia renovável são mais competitivos em termos de custo do que as opções tradicionais de combustíveis fósseis. A integração de soluções movidas a energia solar fotovoltaica em uma economia de energia solar-to-X oferece benefícios ambientais e oportunidades econômicas substanciais.
Olhando para o futuro, o futuro energético do Caribe contará com destaque para energia solar fotovoltaica, energia eólica, baterias, eletrolisadores e outras tecnologias power-to-X, impulsionando a desfossilização da região. Esta pesquisa ressalta o papel crítico da eletricidade renovável de baixo custo, armazenamento de energia e eletrificação no estabelecimento de uma estrutura de energia sustentável, com uma trajetória clara em direção à neutralidade de carbono até 2050.
As importações de e-combustíveis, a desfossilização precoce e as interconexões da rede são identificadas como componentes-chave dessa transição, permitindo que o Caribe desenvolva um sistema de energia mais resiliente, econômico e sustentável. Essas estratégias oferecem um modelo para outras nações insulares que enfrentam desafios semelhantes de transição energética. A evolução da economia power-to-X, por meio de abordagens de eletrificação direta e indireta, desempenha um papel central na garantia da segurança energética de longo prazo e na promoção do crescimento econômico.
Autores: Solomon Oyewo, Dominik Keiner e Christian Breyer.
Este artigo faz parte de uma coluna mensal da LUT University.
“A pesquisa na LUT University abrange várias análises relacionadas a opções de energia, calor, transporte, dessalinização e emissão negativa de CO2. A pesquisa Power-to-X é um tópico central na universidade, integrado às áreas de foco de Energia, Ar, Água e Negócios e Sociedade. A energia solar desempenha um papel fundamental em todos os aspectos da pesquisa.”
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