Cientistas usaram modelos de código aberto para simular cenários de implementação de bombas de calor para o ano de 2030. Investimentos adicionais de cerca de 54 GW a 57 GW de capacidade solar fotovoltaica em uma solução de menor custo permitiriam a instalação de 10 milhões de bombas de calor até o final da década.
Geração de eletricidade por fonte
Imagem: Instituto Alemão de Pesquisa Econômica (DIW Berlin), Communications Earth & Environment, CC BY 4.0
Pesquisadores do Instituto Alemão de Pesquisa Econômica (DIW Berlin) analisaram diferentes cenários para expansão de bombas de calor descentralizadas na Alemanha até 2030. Eles se concentraram no papel do armazenamento de calor de buffer na mitigação das necessidades de eletricidade e no efeito de diferentes métodos de geração de eletricidade em custos, investimentos em capacidade e emissões. Eles descobriram que investir em PV pode acompanhar de forma econômica a implementação de bombas de calor.
“Em nossa análise, usamos o modelo TEASER de expansão de capacidade de código aberto que considera a variabilidade horária da geração de eletricidade renovável e da demanda de calor ao longo de um ano inteiro”, explicou a equipe. “Ele também considera a carga elétrica adicional relacionada a veículos elétricos e à produção de hidrogênio verde. Até onde sabemos, tal análise não foi feita até agora.”
No primeiro cenário testado, o cenário de referência, a equipe assumiu 1.7 milhão de bombas de calor descentralizadas em 2030, refletindo o estoque de bombas de calor instaladas na Alemanha em 2024. Também assumiu 24.7 TWh de fornecimento de calor anualmente. O cenário de implementação lenta assumiu que o número de bombas de calor atingiria 3 milhões até 2030, instaladas exclusivamente em casas unifamiliares e bifamiliares construídas entre 1995 e 2009. Nesse caso, o calor anual fornecido atingiria 53.2 TWh.
No cenário de implementação do governo, a equipe assumiu que atingiria as metas oficiais alemãs de 6 milhões de bombas de calor em 2030, cobrindo a maioria das casas unifamiliares e bifamiliares construídas depois de 1995 e usando 92.9 2 TWh por ano. Por fim, eles sugeriram um cenário rápido em que 10 milhões de bombas de calor seriam instaladas até 2030, fornecendo 226.3 TWh de calor. Nesse cenário, as bombas de calor seriam instaladas em mais casas unifamiliares e bifamiliares, mesmo as antigas construídas antes de 1979 com padrões de eficiência energética muito baixos.
“Em todos os tipos de edifícios, as bombas de calor de fonte de ar respondem por 80% das bombas de calor instaladas e as bombas de calor de fonte de solo respondem pelos 20% restantes”, explicou a equipe. “O tamanho do armazenamento de energia assumido é expresso em relações energia-potência (E/P) variando de 0 a 168 h (0, 2, 6, 24 e 168 h). Nessa terminologia, um armazenamento de calor com uma relação E/P de 2 h tem uma capacidade total de armazenamento de calor que equivale a 2 h da saída máxima de calor da bomba de calor.”
Para a mistura de energia na simulação, o grupo limitou as usinas de energia a carvão e a óleo nos níveis atuais. As usinas de energia a gás, ciclo aberto (OCGT) e ciclo combinado (CCGT) poderiam ser expandidas além dos níveis atuais. Com base em estatísticas do governo, as usinas eólicas onshore foram limitadas a 115 GW e offshore a 30 GW. As capacidades da energia solar fotovoltaica não têm limites.
“Descobrimos que a expansão do estoque de bombas de calor alemãs de 1.7 para 10 milhões exigiria investimentos adicionais de cerca de 54–57 GW de capacidade solar fotovoltaica em uma solução de menor custo, dependendo de quanto armazenamento de calor está disponível”, disseram os acadêmicos. “Para uma velocidade de implementação mais lenta, que ainda atinja a meta do governo alemão de 6 milhões de bombas de calor até 2030, capacidades fotovoltaicas adicionais de cerca de 4–8 GW são necessárias.”
De acordo com os acadêmicos, comparado ao cenário de referência, a implementação do governo economizará € 2.0–€ 6.7 bilhões por ano para a Alemanha, dependendo dos preços do gás natural, que foram assumidos entre € 50 e € 150/MWh. No caso de implementação rápida, a economia chegaria a € 27.1 bilhões anualmente.
“A introdução do armazenamento de calor com uma relação E/P de 2 horas (h) reduz a necessidade de capacidades solares fotovoltaicas adicionais, por exemplo, 6 GW em vez de 8 GW adicionais na implementação do governo em comparação com a referência”, concluíram os cientistas. “Além disso, a necessidade de armazenamento de bateria é reduzida em cerca de 7 GW em comparação com o caso sem armazenamento de calor na implementação do governo e em 5 GW em comparação com a referência.”
As suas conclusões foram apresentadas em “Benefícios do setor energético das bombas de calor flexíveis em cenários de 2030”, publicado em Comunicações Terra e Meio Ambiente.
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Retirado de revista pv
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