Construindo dentro de montanhas: a demanda global por armazenamento hidrelétrico bombeado dispara

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Usinas de armazenamento hidrelétrico bombeado ao redor do mundo têm armazenado eletricidade secretamente em lagos remotos nas montanhas durante o último século. Mas a mudança para fontes de energia renováveis está provocando um aumento em novas construções. Lucy Barnard descobre mais.

Com vista para a beleza irregular das Terras Altas da Escócia, Coire Glas, um vale em forma de ferradura que abriga um lago de montanha cristalino acima das margens do Lago Lochy, parece um local improvável para construir um megaprojeto.

Neste local remoto, cercado por grupos de pinheiros, uma equipe de trabalhadores da construção civil da empreiteira Strabag está abrindo caminho através da rocha, o que eles esperam que faça parte de uma nova e vasta instalação de armazenamento de energia.

As obras no túnel exploratório, que mede 4 m de largura e se estenderá por até 1 km na encosta da montanha escocesa, começaram em maio de 2023 e devem continuar durante a maior parte de 2024, enquanto a construtora, a empresa de energia SSE, firma os projetos para um salão de turbina cavernoso nas profundezas da montanha.

A SSE afirma que sua proposta de usina hidrelétrica bombeada em Coire Glas, que eventualmente compreenderá uma barragem de 92 m de altura e dois reservatórios, conectados por um sistema de túneis e um salão de turbinas, mais que dobrará a capacidade do Reino Unido de armazenar eletricidade por longos períodos.

Reservatório Cruachan com Ben Cruachan atrás. Foto: Adobe Stock

O documento afirma que a instalação, que emprega tecnologia usada há quase um século para armazenar a eletricidade gerada pelas turbinas eólicas offshore da Escócia, poderia fornecer energia suficiente para abastecer três milhões de residências por até 24 horas.

Certamente, o conceito de Coire Glas é bastante simples: uma represa será construída em Coire Glas, formando um reservatório superior. Durante períodos de baixa demanda de energia ou geração excedente, a eletricidade será usada para bombear água de Loch Lochy para o reservatório 500m acima, armazenando energia. Então, quando a demanda for alta, ou outra geração variável for baixa, a energia será liberada usando a água para gerar hidroeletricidade.

“Coire Glas é um exemplo clássico�, diz Matt Sykes, diretor da Arup responsável por comandar as equipes de estruturas civis e túneis, que esteve envolvido na consultoria da SSE no projeto. “O projeto envolve não apenas cavar um túnel através da montanha, mas também enormes instalações subterrâneas, incluindo uma caverna de energia que provavelmente terá cerca de 50 m por 30 m por outros 30 m. E então há todo o cabeamento para levar a eletricidade para dentro e para fora. E há obras marítimas. E tudo isso tem que ser feito com o menor impacto possível no meio ambiente, então há bastante trabalho em torno disso também.�

Embora os ministros escoceses tenham aprovado a instalação de armazenamento bombeado de 1,5 GW em 2020, a SSE diz que espera que o governo do Reino Unido se comprometa com um mecanismo de estabilização de receita antes de iniciar as principais obras de construção do projeto.

“Em termos de engenharia, Coire Glas é muito desafiador�, diz Sykes. “Só para ter acesso ao local, você está olhando para uma hora em um veículo especialmente modificado. Então, qualquer contratante terá que considerar como levar maquinário � possivelmente duas ou três máquinas de perfuração de túneis � até lá. Seria muito caro transportar muito concreto para um local tão remoto, então construir a barragem é um grande desafio. E então, o local está na falha Great Glen, então há potencialmente algumas características geológicas que serão bastante desafiadoras porque a falha alterou a rocha.�

Por que é tão difícil construir armazenamento bombeado?

Nicholas Burmeister, engenheiro da ILF Consulting Engineers, sediada na Áustria, que está trabalhando no projeto Coire Glas, acrescenta que até mesmo obter os componentes para um projeto desse tipo pode ser uma dor de cabeça logística.

“� realmente um empreendimento multidisciplinar apenas obter os componentes�, diz Burmeister. “As turbinas e as bombas são enormes. Há apenas um número limitado de fornecedores no mercado. Fazer um pedido com esses caras é bem complicado. Tentar encontrar tempo para eles fazerem toda a modelagem numérica e então construir modelos físicos das bombas e turbinas. Então eles têm que testá-los - eles têm apenas um certo número de bancos de teste, então eles obviamente têm produção limitada em suas fábricas.�

“Até mesmo planejar em qual porto esses equipamentos entrarão ou como eles chegarão ao local pode ser um desafio�, ele acrescenta. “Certificar-se de que o porto marítimo em que o navio está chegando tenha os guindastes certos para içar o equipamento. Você tem que construir estradas ou reforçar alguma ponte no caminho?�

Sala de turbinas da Usina de Energia de Cruachan. Foto: Drax

No entanto, desafios semelhantes foram enfrentados e superados antes. A apenas alguns quilômetros de distância, nas margens do Rio Awe, a Cruachan Power Station, que funciona da mesma forma, armazena eletricidade nas montanhas escocesas desde 1965. Durante a construção na década de 1950, uma força de trabalho de 1.300 homens, conhecidos carinhosamente como Tunnel Tigers, usou furadeiras pneumáticas portáteis para fazer furos na rocha sólida de granito e, em seguida, encheu-os com gelignite antes de detoná-los.

Hoje, Cruachan pode fornecer 440 MW de energia e se tornou um destino turístico por si só, completo com uma sala de chá altamente cotada. A Dinorwig Power Station no parque nacional de Snowdonia no norte do País de Gales, inaugurada em 1984, pode fornecer uma potência máxima de 1.728 MW e tem uma capacidade de armazenamento de cerca de 9,1 GWh.

Na verdade, a primeira instalação de armazenamento bombeado foi aberta em 1907 em Engeweiher, na Suíça, e hoje o armazenamento bombeado se tornou a forma mais dominante de armazenamento de energia em todo o mundo. De acordo com o US Department of Energy Global Energy Storage Database, ele responde por 95% de todas as instalações de armazenamento rastreadas ativas em todo o mundo.

Burmeister diz que, no passado, as instalações de armazenamento bombeado eram construídas para equilibrar a carga colocada na rede elétrica durante períodos de alta demanda � por exemplo, para lidar com o aumento de energia causado quando as pessoas em todo o país assistem ao mesmo programa de televisão ao mesmo tempo e depois ligam a chaleira para fazer uma xícara de chá. No entanto, desde o advento dos serviços de streaming, isso se tornou uma preocupação menor.

Em vez disso, à medida que a geração de eletricidade passa de usinas a carvão e gás para energia solar e eólica, as empresas de energia estão novamente investindo na construção de novos projetos de armazenamento bombeado para armazenar energia gerada em dias muito ventosos e ensolarados � e para usar novamente nos dias em que o sol não está brilhando ou o vento não sopra.

“Uma coisa é construir montes e montes de turbinas eólicas offshore. Nós as vemos girando e todos nós achamos que isso está alimentando a chaleira de alguém. Mas, no momento, a maior parte dessa energia não está realmente fazendo nada porque a rede pode ter energia suficiente�, diz Burmeister. “O armazenamento bombeado lhe dá a capacidade de armazenar energia que, de outra forma, teria sido desperdiçada.�

Como funciona o armazenamento de energia hidrelétrica. Gráfico: VectorMine via Adobe Stock

Para esse efeito, após uma calmaria que às vezes chega a 40 anos, empresas de energia ao redor do mundo estão correndo para construir novas instalações de armazenamento bombeado.

Onde serão construídas a maioria das novas instalações de armazenamento bombeado?

De acordo com a Agência Internacional de Energia, a capacidade global de armazenamento bombeado deverá se expandir em 56%, atingindo mais de 270 GW até 2026, com o maior crescimento na Índia e na China.

Os megaprojetos de armazenamento bombeado em construção incluem a Usina ᾱéٰ de Kannagawa, perto de Minamiaki, no Japão, que quando totalmente concluída em 2032 deverá ter uma capacidade instalada total de 2.820 MW; e a Snowy Hydro 2.0 em Nova Gales do Sul, Austrália, cuja conclusão está prevista para 2028.

Sykes diz que o aumento na demanda por armazenamento bombeado é a principal razão pela qual a ILF assinou um MOU com a Arup para trabalhar em Coire Glas e até 13 outros projetos semelhantes. E, como as fontes de energia renováveis fornecem um suprimento crescente de energia global, a demanda por tais megaprojetos provavelmente crescerá ainda mais.

“Novos esquemas de armazenamento bombeado, como o Coire Glas, são cruciais para o net zero�, diz Sykes. “No momento, em todo o mundo, estamos pagando muito dinheiro para desligar nossas turbinas eólicas quando está ventando, porque quando o vento excede a demanda, não há como armazenar essa energia. A beleza do armazenamento bombeado é que é uma tecnologia centenária que nos permite armazenar essa energia de forma limpa para os momentos em que precisamos dela. Não seremos capazes de atingir o net zero sem ela.�

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