Energia Renovável

Este estudo vem no seguimento do Energia, Movimentos ESG e Bitcoin e do artigo do Eco, A eletricidade baixou até aos 7 euros – graças às renováveis!.

Para gerar os gráficos e cálculos criei um script em python que edita o ficheiro excel, com os dados fornecidos pelo REN. 

A REN está de parabéns, além criar um site funcional e simples com toda a informação da produção de energia em Portugal, também é possível fazer download dos dados em vários formatos.

Eu utilizei o Balanço Diário e Mercado.

Para uma melhor compreensão dos seguintes dados, é necessário entender dois conceitos, o Ordem preferencial de energia e o Agregado.

Ordem preferencial de energia:

1. Eólica/Solar/Ondas
2. Hídrica
3. Carvão / Gás Natural

Agregado:

Para uma melhor leitura dos gráficos, eu agreguei as fontes de produção de energia por grupos.

• Não Controlável: Eólica/Solar/Ondas/Permanentes

As Permanentes são as energias que tem uma produção sempre constante 24h/dia 365dias/ano,  incluindo a Biomassa, Gás Natural Cogeração e Outras térmicas. Em soma é responsável em média 700mwh.

• Controlável e Renovável: Hídrica
• Controlável e Não Renovável: Carvão / Gás Natural (Ciclo Combinados)

Este estudo baseia-se apenas em Portugal, para melhor interpretação dos dados, eu tive que isolar Portugal do Mercado do Mibel, ou seja, nos dados fornecidos pela Ren, eu tive que remover a Importação e Exportação.

Exportação

Sempre que existe Exportação, os mwh correspondentes são removidos de outras fontes de energia através da Ordem preferencial de energia. Primeiro subtrai-se no Gás Natural, se não suficiente, subtrai-se na Hídrica. 

Sempre que existe uma subtração na Hídrica, isso significa poupança de água nas barragens, o valor correspondente é guardado como reserva, será utilizado mais tarde. E por cada 100mwh bombeado é possível produzir 80mwh, o processo tem uma perda de 20%.

Importação

Quando existe Importação subtrai-se na bombagem, caso exista, o resto será somado no Controlável e Não Renovável. 

Caso a Eólica seja superior à energia consumida, é criado o processo de bombagem mas esse processo tem um limite de 2.000mwh/15m. Mas a bombagem não é um processo ilimitado, não é possível bombear dias seguidos, assim existe um limite acumulado de 80.000mwh. Assim que atinge os 80.000mwh, a bombagem pára. E começa a existir um excedente energético.

Os 2 gráficos correspondem a dois períodos do ano, Setembro2021 e Abril2022:

Existe uma enorme diferença no preço entre 2021 e 2022, 2022 existe uma enorme volatilidade (o preço é o eixo Y da direita).

Os custos elevados devem-se a dois factores, o preço do gás natural e à seca. A península ibérica está a viver uma enorme seca, que será crítica entre junho e setembro. 

No mesmo periodo de tempo, Abril2021 e Abril2022, a quota da Hídrica, passou de 27,3% para 10,8% e estamos a falar de Abril, um período que geralmente chove muito, Abril águas de mil. Foi por esse motivo que eu esconhi abril e por oposto Setembro, mais seco.

A guerra na Ucrânia ajudou a subir o preço, mas como podemos ver no gráfico Setembro2021, o preço já era elevado ainda antes da guerra. A subida do preço deve-se essencialmente à substituição de Carvão/Nuclear por Gás Natural na produção de energia, que fez aumentar o consumo do produto.

Como é possível ver no gráfico de Abril2022 e como esperado, o gás natural tem um peso significativo no preço da electricidade. 

Quando o Eólico aproxima ou supera o valor de consumo, o preço aproxima-se de 0€. No dia 2022/04/10, durante o pico da eólica, das 13 às 19 o preço teve uma forte queda e foi quase a 0€. Neste período a produção foi superior ao consumo, só não houve excedente porque foi gasto a bombear. É a chamada Lei da oferta e da procura.

Para reduzir o consumo de Gás Natural, Portugal tem que aumentar a produção através das renováveis.

A curto/média prazo a melhor solução é a Eólica. A muito longo prazo podem aparecer algumas alternativas, nuclear por fusão ou a geotérmica, é uma possibilidade, mas ainda é uma tecnologia em desenvolvimento.

De 2022/04/18 17:00 a 2022/04/20 14:00 foi um longo período com forte vento, fazendo o preço baixar, este período deve servir de exemplo de quanto temos que produzir todos os dias.

Pegando nas ideias que eu desenvolvi no post anterior, criei uma simulação para os mesmos períodos de tempo mas como o dobro da produção Eólica.

Simulação Eólica*2

Com o Eólica*2, houve uma baixa no consumo do Gás Natural, mas ainda não é suficiente. Para Abril já tem bons resultados, mas para Setembro ainda existe muito consumo de Gás Natural.

Por esse motivo, criei uma nova simulação mas com a eólica*3 e o Solar*2.

Simulação Eólica*3 + Solar*2

O Eólica*3 + Solar*2 talvez seria o sistema equilibrado para Portugal.

O consumo de Gás Natural é quase inexistente e também houve uma queda na Hídrica, que é bastante importante, temos que armazenar água, para gastar no verão e para a agricultura e consumo humano.

Com a forte produção de energia através de Eólicas e Solar, que são intermitentes, nos períodos de forte vento, gera períodos de excedente. Consequentemente longos períodos de preço muito baixo.

À primeira vista é bom o preço baixo, mas se esse preço muito baixo prolongar-se por muito tempo, pode tornar a indústria de produção elétrica não lucrativa, logo leva ao desinvestimento e ao não crescimento da indústria de produção de energia. Tornando impossível alcançar o Eólica*3 + Solar*2 ou superior.

Para evitar este problema causado pelo excedente. Vai aparecer e crescer indústrias que vão utilizar os excedentes energéticos, fica aqui alguns exemplos de indústrias. 

Estabilizar a Rede eléctrica

Nestas indústrias que vão aproveitar os excedentes, é a mineração do Bitcoin, que será essencial para estabilizar o sistema elétrico. 

O estado ou a ERSE ou empresa de produção de energia, vão criar um valor que será o Trigger para a mineração, imaginemos 6€/mwh.

Assim sempre que o preço cair abaixo dos 6€/mwh, os mineradores começam a ligar as máquinas e se ultrapassar os 6€/mwh começam a desligar máquinas. A grande vantagem da mineração do bitcoin é que podem ligar/desligar máquinas em segundos.

Gerando lucros à indústria da produção de energia, tornando o negócio mais lucrativo.

A linha azul é o preço e a linha cyan é com o estabilizador.

Interligações

Um ponto importante para o equilíbrio, é a interligação de toda a Europa. Actualmente só Portugal e Espanha estão ligados, a França não aceita a ligação.

A ligação é importante para equilibrar a produção das renováveis, Portugal pode estar num dia com pouco vento, mas em França ou Alemanha pode estar muito vento. E também os os vários fusos horários, consequentemente os picos de consumo é em horário diferentes.

Esta troca de energia já é visível no Mibel, exportamos e importamos electricidade de Espanha, mas ainda é pouco.

É muito comum importar energia de Espanha para Bombagem.

Adenda

Estes dados são apenas simulações, existem certas situações que não é possível calcular. 

Como o caso das barragens, que nos meus cálculos tem armazenamento ilimitado, que na realidade não acontece, vai chegar um ponto que ficam cheias. E se ficar cheia, a barragem vai libertar a água e vai produzir energia, mesmo que não seja necessária, aumentando o excedente. 
Os meus cálculos são feitos com os valores de consumo de hoje, mas se a electricidade ficar barata, o consumo vai aumentar muito, tanto a nível da população como na indústria. Por esse motivo eu acho que o Eólica*3 + Solar*2, é um número base bom mas será necessário mais produção.