Facilitando o net-zero ao adotar soluções para calor, transporte e eletricidade

© Francesco Scatena

Andrew Smallbone, Professor Associado do Departamento de Engenharia da Universidade de Durham e Durham Energy Institute Fellow, explora como a rede zero pode ser facilitada adotando soluções para calor, transporte e eletricidade juntos

Atualmente, energia elétrica, gás, gasolina e diesel são entregues aos consumidores em suas residências ou no pátio de entrada por meio de uma ampla e bem estabelecida infraestrutura de distribuição nacional. Nos últimos 100 anos, investimos significativamente nessa infraestrutura e ela é bem compreendida e confiável pela população do Reino Unido. Para atingir metas líquidas de zero, precisamos encontrar rapidamente novas soluções, que podem movimentar energia na escala de 1000 TWh / ano e ainda ser compatíveis com as expectativas de dezenas de milhões de consumidores do século 21, que simplesmente desejam usar o baixo custo e energia zero de dióxido de carbono em seus termos.

Este desafio não tem precedentes, pois deve ocorrer em uma escala significativa e terá um impacto direto sobre todos os setores, residentes, veículos e propriedades. Além disso, deve ser entregue em décadas, o que em termos de implantação de infraestrutura está em alta velocidade. Para fins de contexto, nosso atual projeto de infraestrutura principal HS2 Fase 2 está em planejamento há uma década ou mais e deve ser concluído em 2035-2040.

O futuro de nosso sistema energético é incerto, mas a transição líquida zero verá nosso aquecimento, transporte e demanda de eletricidade mais diretamente acoplados do que nunca. Isso traz enormes desafios para a flexibilidade do sistema de energia e sua resiliência ao uso extremo devido a eventos climáticos ou pandemias.

Hidrogênio

É cada vez mais provável que nosso futuro assuma a forma de uma rede de eletricidade significativamente ampliada sustentada por uma rede de distribuição e armazenamento de energia baseada em gás hidrogênio. Essa combinação é fundamental para conseguirmos fornecer a flexibilidade e resiliência necessárias ao nosso sistema de energia. A análise mostra que os cenários extremos de planejamento, ie. uma solução “somente eletricidade” ou “somente hidrogênio” é mais cara e tecnicamente complexa – devemos abraçar ambas sem reservas.

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Como consumidores de energia, podemos esperar que todos mudemos para veículos com zero emissões de escapamento, mas ainda devemos trabalhar dentro de um sistema de energia comum. Isso significa ir em direção a veículos com conjuntos de força mais eletrificados, movidos por hidrogênio ou por carga elétrica direta de uma bateria de bordo. Para manter um sistema de energia resiliente e com boa relação custo-benefício, a frota de veículos do país precisará usar as duas opções. Se uma frota de veículos atual funciona com diesel, há evidências crescentes de que faz mais sentido funcionar com hidrogênio em vez de uma bateria carregada com rede elétrica. É perfeitamente possível que nem sempre possamos ver este valor imediatamente o preço por quilômetro rodado, mas veremos em nossas contas de aquecimento de inverno. No entanto, o custo de vida geral será mais barato.

Sempre precisaremos aquecer nossas casas e alimentar nossos processos industriais. Mais uma vez, uma abordagem dupla beneficiará a todos, alguns de nós devem se beneficiar do uso de bombas de calor acionadas eletricamente e alguns de gás hidrogênio. Quando a explosão de inverno atinge e aumenta a demanda de energia, naturalmente todos nós ligamos nosso aquecimento, no entanto, a abordagem dupla compartilha essa carga massiva através das redes de eletricidade e gás. Novamente, todos nós nos beneficiaremos disso por meio de um custo de vida mais baixo.

A descarbonização de dois terços do nosso uso de energia depende de enfrentar os desafios descritos acima. Com base na taxa atual de progresso, na escala do desafio, nos fatores econômicos associados, nas questões de pesquisa em aberto, nas barreiras técnicas e nas restrições sociopolíticas, a maioria acredita que cumprir tudo isso é o princípio e o elemento mais difícil de entregar zero líquido até 2050 .

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Descarbonização

A Durham University, junto com nossos parceiros da N8 Research Partnership – uma colaboração estratégica entre as universidades de pesquisa intensiva do Norte – recentemente submeteu uma representação à Comprehensive Spending Review com o objetivo de atingir esse objetivo. Conhecida como Net Zero North, um de seus pilares é a construção de uma Economia de Hidrogênio Sustentável, que apoiará a regeneração econômica do Norte, estabelecendo a região como um teste para o uso sustentável de hidrogênio pela indústria; incluindo transporte verde, descarbonização industrial e aquecimento de edifícios residenciais e comerciais. A NzN vinculará os ativos e capacidades de hidrogênio do Norte existentes e propostos aos pontos fortes da região em tecnologias de energia nuclear e renovável para impulsionar o crescimento limpo em vários setores da economia.

Da mesma forma, na Durham University, acabamos de estabelecer duas novas EPSRC Network + que visam reunir formuladores de políticas, industriais, pesquisadores e grupos mais amplos de partes interessadas em como podemos avançar nos desafios multidisciplinares e nas oportunidades relacionadas à descarbonização de aquecimento e refrigeração também como hidrogênio para transporte. Para apoiar isso, nos próximos quatro anos, lançaremos grandes exercícios de mapeamento tecnológico, apoiaremos atividades de pesquisa e realizaremos dezenas de eventos para ajudar a semear a transição energética.

Como eu detalhei, há uma abundância de trabalho em andamento que espera ser crucial na descarbonização de nossas redes de aquecimento, transporte e eletricidade. É um empreendimento profundamente desafiador – especialmente após uma pandemia, mas a colaboração entre acadêmicos, indústria e governo será crucial para que possamos alcançar a meta de zero líquido que será tão crucial para uma economia verde e vibrante nos anos à frente.

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