Assessing Power System Vulnerability to Climate-Related Stressors and Shocks: The Case of Indonesia

Resumo Técnico: Avaliação da Vulnerabilidade do Sistema Elétrico a Estressores e Choques Relacionados ao Clima: O Caso da Indonésia

Definição do Problema
As mudanças climáticas representam uma ameaça crescente aos sistemas de energia globais, mas a literatura existente frequentemente avalia esses impactos de forma isolada, focando em componentes individuais (geração, transmissão ou demanda) ou em perigos específicos. Essa fragmentação deixa as implicações em nível de sistema subexaminadas, particularmente em economias emergentes como a Indonésia. Embora o setor elétrico da Indonésia esteja em rápida expansão para atender às necessidades de desenvolvimento, os atuais marcos de planejamento nacional (como o RUPTL de 10 anos e o RUKN de longo prazo) focam primordialmente na descarbonização e na redução de emissões, carecendo de uma integração sistemática da adaptação climática. Consequentemente, existe uma lacuna crítica na compreensão de como os estressores climáticos crônicos (ex: aumento da temperatura ambiente) e os choques agudos (ex: inundações, deslizamentos de terra, elevação do nível do mar) interagem para erodir a resiliência do sistema através da diversificada rede arquipelágica da Indonésia.

Metodologia
O estudo desenvolve um framework integrado e espacialmente explícito para quantificar as vulnerabilidades climáticas em geração, transmissão e demanda. A abordagem distingue dois tipos de impactos:

1. Estressores: Pressões contínuas, especificamente o aumento da temperatura ambiente, que causam degradação de desempenho (derating) e aumento da demanda.
2. Choques: Perigos discretos e disruptivos, especificmente a elevação do nível do mar (SLR), inundações e deslizamentos de terra.

A metodologia emprega uma avaliação de componentes de base (bottom-up) combinada com uma análise espacial de topo (top-down) utilizando dados de Sistemas de Informação Geográfica (SIG):

• Fontas de Dados: Dados climáticos históricos (reanálise ERA5), projeções futuras (CMIP5 HadGEM2 RCM sob RCP 4.5 e 8.5), dados de elevação (GEDTM) e mapas de perigo da Autoridade Nacional de Mitigação de Desastres da Indonésia (BNPB). Os dados de ativos incluem a infraestrutura existente de 2024 da PLN e os ativos planejados do RUPTL 2034 e RUKN 2060.
• Avaliação de Estressores:
  • Geração: Funções de derating específicas por tecnologia são aplicadas com base na sensibilidade à temperatura (ex: turbinas a gás perdem ~0,6% de capacidade por 1°C, carvão ~0,34%; a eficiência da PV cai com a temperatura).
  • Transmissão: Equações de balanço de energia térmica (IEEE 738) calculam as reduções de ampacidade com base na temperatura e velocidade do vento (utilizando os percentis 10 e 90 para representar cenários de vento baixo e alto).
  • Demanda: Modelos de regressão de Mínimos Quadrados Ordinários (OLS) modelam a relação entre a temperatura máxima diária e a demanda de eletricidade provincial para projetar futuros aumentos de carga.
• Avaliação de Choques: Os ativos são sobrepostos a índices de perigo. A exposição ao SLR é determinada pela interseção das pegadas dos ativos com níveis de inundação projetados (2060). Os riscos de inundação e deslizamento são avaliados pelo índice de perigo InaRISK da BNPB (escala 0–1), onde ativos em zonas de alto risco (>0,75) são sinalizados para potencial interrupção.
• Adequação do Sistema: O estudo calcula a "margem de reserva" para os principais sistemas de potência (ex: Jawa-Madura-Bali) sob condições de linha de base, estresse de temperatura, exposição a choques e seus efeitos combinados.

Principais Resultados
A análise revela que as mudanças climáticas atuam como uma restrição sistêmica, reduzindo simultaneamente a capacidade de oferta e aumentando a demanda:

• Derating de Geração: Sob estresse de temperatura, a capacidade de geração existente e planejada enfrenta um derating significativo. As turbinas a gás representam mais de 60% das perdas por derating total devido à alta sensibilidade à temperatura, seguidas pelas usinas de carvão. Até 2060, projeta-se que as perdas de capacidade de geração nacional alcancem aproximadamente 5% (~12,5 GW sob RCP 8.5), uma perda equivalente a um quinto da capacidade total atual da Indonésia.
• Restrições de Transmissão: A capacidade de transmissão é altamente sensível às condições de vento. Sob cenários de vento baixo, o derating pode atingir até 33% em certas províncias (ex: Sulawesi Central), enquanto o vento alto mitiga significamente este efeito.
• Amplificação da Demanda: O aumento das temperaturas impulsiona o aumento da demanda por resfriamento. O estudo encontra uma forte correlação positiva entre temperatura e demanda na maioria das províncias, com Bali apresentando um aumento de ~10,9% na demanda por cada 1°C de elevação, comparado a ~2% em West Java.
• Exposição a Choques:
  • Elevação do Nível do Mar: Até 2060, dezenas de ativos de geração, linhas de transmissão e subestações serão projetados para serem inundados, particularmente em corredores costeiros como Semarang–Demak.
  • Inundações e Deslizamentos: Ativos de transmissão são os mais vulneráveis a choques agudos devido à sua extensa pegada geográfica. Altos índices de perigo indicam exposição significativa a deslizamentos e inundações, particularmente em regiões montanhosas e costeiras.
• Erosão das Margens de Reserva: O efeito combinado de estressores e choques reduz drasticamente a adequação do sistema. No sistema Jawa-Madura-Bali (Jamali), a margem de reserva cai de uma linha de base de 47,3% para 26,5% sob impactos climáticos combinados — um declínio de 20,8 pontos percentuais. Declínios semelhantes ocorrem em Sumatra, Kalimantan e Sulawesi, com Kalimantan experienciando o maior declínio (36 pontos percentuais).

Significância e Contribuições
O artigo afirma que sua principal contribuição é fornecer a primeira avaliação quantitativa sistemática, em nível nacional, da vulnerabilidade do sistema elétrico da Indonésia tanto a estressores crônicos quanto a choques agudos. As principais conclusões incluem:

1. Vulnerabilidade Sistêmica: Os impactos climáticos não são isolados; eles interagem através da geração, transmissão e demanda para criar restrições vinculativas em nível de sistema que ameaçam a adequação.
2. Implicações de Investimento: Uma parcela crescente da expansão futura de capacidade pode ser necessária meramente para compensar perdas induzidas pelo clima (derating e crescimento da demanda) em vez de expandir a oferta líquida. Isso sugere que investimentos em adaptação estão se tornando um pré-requisito para manter os níveis atuais de confiabilidade.
3. Lacuna de Planejamento: Os atuais planos do setor elétrico indonésio (RUPTL/RUKN) não contabilizam explicitamente o derating impulsionado pela temperatura ou os efeitos de choques compostos, levando a uma superestimação da resiliência futura do sistema.
4. Relevância Política: As descobertas argumentam pela incorporação explícita de considerações climáticas no planejamento do setor elétrico, indo além dos simples critérios de confiabilidade N-1 para considerar cenários N-k informados pelo clima, onde múltiplos ativos podem falhar simultaneamente devido a eventos climáticos extremos.

O estudo conclui que, sem integrar essas vulnerabilidades climáticas no planejamento, o sistema elétrico da Indonésia enfrenta um risco estrutural onde os investimentos planejados podem falhar em entregar os resultados pretendidos de confiabilidade e descarbonização sob futuras condições climáticas.