Dois anos após seu histórico congelamento profundo, o Texas está cada vez mais vulnerável a ondas de frio – e há mais soluções do que apenas construir usinas de energia

Os texanos gostam de pensar em seu estado como a capital energética do mundo.Mas em meados de Fevereiro de 2021, o estado energético ficou sem energia.

Um intenso surto de inverno, informalmente apelidada de Tempestade de Inverno Uri pelo Weather Channel, varreu os EUA, trazendo neve, granizo, chuva congelante e temperaturas frias.O Texas foi atingido de forma especialmente dura, com todos os 254 condados sob alerta de tempestade de inverno ao mesmo tempo.

Em todo o estado, as temperaturas árticas sustentadas congelou usinas de energia e suprimentos de combustível, enquanto a procura de energia para aquecimento doméstico subiu para máximos de todos os tempos.Falhas em cascata na energia elétrica e setores de gás natural deixou milhões de pessoas no escuro durante dias.Pelo menos 246 pessoas morreram, possivelmente muitos mais, e estimativas de danos econômicos danos alcançados US$ 130 bilhões.

Os sistemas de água, que necessitam de energia para bombeamento e tratamento, também foram gravemente danificados.Pelo menos 10 milhões de pessoas estiveram sob avisos de água fervente durante e após a tempestade, às vezes por semanas.Os residentes de baixa renda e de minorias, que tinham menos recursos para encontrar moradias alternativas e fazer reparos, sofreu os piores impactos.

Como pesquisadores de energia baseados no Texas, passamos grande parte dos últimos dois anos analisando por que o estado estava tão despreparado para este evento e como poderia fazer melhor.Uma reacção instintiva comum a catástrofes que provocam cortes generalizados de energia é apelar à construção de centrais eléctricas mais “firmes” – aquelas que utilizam combustíveis como carvão ou gás natural e são concebidas para fornecer energia a qualquer hora do dia ou da noite.Mas as centrais de carvão e gás, e o seu abastecimento de combustível, podem falhar de forma espetacular.

Achamos que é importante pensar além da simples construção de mais centrais eléctricas.Nossas descobertas destacam outras soluções que podem ser mais limpas, mais baratas e mais rápidas de implementar.

Planejando para o inverno

Análises após Uri revelaram que um falta de preparação para o inverno nos sectores eléctrico e do gás foi uma causa crítica do fracasso de todo o sistema.A legislatura do Texas promulgou novos requisitos de preparação para o inverno para geradores de eletricidade.Mas não fez o mesmo com os produtores de gás natural, que fornecem combustível para cerca de 40% das usinas de energia do Texas e não conseguimos entregar durante a tempestade.

Desde então, o Texas viu quedas significativas na produção de gás natural durante as ondas de frio do inverno em janeiro e fevereiro de 2022.Tal como aconteceu durante Uri, a produção em muitos poços de gás foi interrompida porque a água e outros líquidos que vêm à superfície com o gás natural congelaram quando atingiram a cabeça de um poço congelado, criando uma barragem de gelo e interrompendo o fluxo de gás para os gasodutos.

Em dezembro de 2022, a tempestade de inverno Elliott causou mais quedas na produção de gás, assim como quedas de energia em todo o sudeste dos EUAEsses eventos mostram que os riscos de confiabilidade no inverno não são específicos do Texas.

Desafios do tempo frio

Nossa pesquisa mostra que o pico de demanda por eletricidade no inverno no Texas – impulsionado pelo aquecimento elétrico de ambientes – tornou-se mais sensível a temperaturas frias nos últimos 20 anos.Os picos de inverno também crescem mais rapidamente e são mais erráticos do que os picos de verão.Sabemos que todo verão será quente, mas não temos certeza de que o inverno será frio, o que torna mais difícil planejar.

O Texas está na vanguarda de uma mudança nacional para o aquecimento das casas com eletricidade em vez de petróleo ou gás.Cerca de 60% das residências no Texas usam bombas de calor ou aquecimento por resistência elétrica.

As bombas de calor transferem a demanda doméstica de energia no inverno de fontes emissoras de carbono, como o gás natural, para eletricidade.Eles também podem resfriar edifícios com mais eficiência do que unidades de ar condicionado mais antigas.No entanto, as bombas de calor que não são classificadas para baixas temperaturas podem usar mais energia aquecer no inverno do que esfriar no verão.Melhores padrões mínimos de eficiência podem ajudar mitigar esse desafio.

A mudança para a electricidade para aquecimento indica que, nas próximas décadas, a procura de electricidade no Texas deverá atingir regularmente o pico no Inverno e não no Verão.Enquanto isso, as temporadas de menor demanda na primavera e no outono – épocas em que as usinas de combustíveis fósseis e de energia nuclear normalmente ficam off-line para manutenção – estão ficando mais curtas, à medida que as ondas de calor começam mais cedo e as tempestades de inverno aumentam. mais tarde na primavera.

O que fazemos agora?

Estas tendências estão a tornar mais difícil para os planeadores e operadores da rede garantir que a capacidade energética suficiente esteja sempre disponível, especialmente no inverno.Além de garantir que o Texas tenha capacidade de geração online suficiente, aqui estão três áreas onde acreditamos que o estado deveria fazer mais:

– Promover a eficiência energética.

Atualmente, o Conselho Americano para uma Economia Eficiente em Energia, sem fins lucrativos, classifica o Texas 29º entre os estados pelas suas políticas e programas para poupar energia e promover a eficiência energética.A adopção de políticas como códigos de construção mais rigorosos e normas mínimas de eficiência dos aparelhos reduziria as facturas energéticas dos consumidores.Também diminuiria pico de demanda durante eventos extremos.E se ainda ocorrerem interrupções, as casas bem isoladas permanecerão quentes ou frias durante mais tempo, reduzindo os riscos para os ocupantes.

– Aumentar o investimento em resposta à demanda.

Os programas de resposta à procura oferecem aos clientes de electricidade incentivos para desligarem aparelhos não críticos, como bombas de piscina ou aquecedores de água, por curtos períodos para reduzir a carga global na rede durante períodos de elevada procura.Para equilibrar em tempo real a oferta e a procura na rede, desligar 500 megawatts de procura não crítica é funcionalmente equivalente a ligar uma central eléctrica de 500 megawatts.Embora o Texas tenha feito algum progresso nesta área, está abaixo da média em relação aos seus pares.

Nossa pesquisa mostra que o Texas poderia liberar 7 gigawatts ou mais de capacidade de geração elétrica através da resposta à procura, o que duplicaria o que tem actualmente disponível.

Aumentar a resposta à procura pode ser mais barato do que construir novas centrais eléctricas.Embora um novo parque eólico ou solar possa custar 1.000 dólares ou mais por quilowatt de capacidade de geração, os programas de resposta à procura custam cerca de US$ 200 por quilowatt de demanda que pode ser desligada.

Também é mais rápido.Os técnicos podem instalar milhares de termostatos ou interruptores de eletrodomésticos com controle remoto em meses, em comparação com os anos de tempo necessários para localizar, licenciar e construir novas usinas de energia.

– Conectar a rede elétrica isolada do Texas às interconexões Ocidental e Oriental.

A maior parte da eletricidade nos EUAé gerado e vendido em duas grandes redes que cobrem quase todos os 48 estados mais baixos.O Texas manteve seu grade própria dentro das fronteiras estaduais como forma de minimizar a regulamentação federal de seu setor de energia.Embora existam alguns laços de corrente contínua muito fracos com essas redes, as empresas de serviços públicos do Texas não podem importar quantidades significativas de energia quando os fornecimentos são escassos, ou exportá-la quando têm excedentes e os estados vizinhos precisam de apoio.

A conectividade expandida da rede tornaria o fornecimento de electricidade no Texas mais fiável e permitiria aos geradores exportar energia com baixo teor de carbono a partir dos abundantes parques eólicos e solares do estado.O rápido crescimento da geração eólica e solar no Texas salvou os consumidores do estado bilhões de dólares enquanto ganhava muito dinheiro para proprietários rurais e governos locais.

Essas centrais de energia renováveis ​​economicamente benéficas acabarão por saturar o limitado mercado do Texas.Abrir o acesso aos consumidores de outros estados, ligando o Texas a outras redes, continuaria a estimular o crescimento económico e a criação de emprego nas zonas rurais e daria à rede estatal uma tábua de salvação durante eventos extremos.Nossa pesquisa contínua mostra que esta seria uma maneira mais barata e limpa de garantir a confiabilidade do que apenas adicionar mais usinas a gás natural.

As autoridades do Texas costumam elogiar o “todas as opções acima” estratégia energética, mas essa visão se concentra fortemente na produção.Na nossa opinião, uma abordagem que empregue todas as ferramentas disponíveis – incluindo a eficiência, a resposta à procura e o aumento da conectividade da rede – serviria melhor o Estado.