The risk to renewable electricity from volcanic eruptions
Este estudo utiliza a erupção do Tambora de 1815 como um análogo para demonstrar que um grande evento vulcânico poderia causar um declínio global, concomitante e persistente nos recursos eólicos e solares, levando a perdas significativas na geração de eletricidade e custos econômicos que destacam a necessidade urgente de incorporar tais choques climáticos de baixa frequência no planejamento energético de longo prazo.
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O mundo está mudando suas fontes de energia, afastando-se da queima de combustíveis fósseis em direção à energia capturada do vento e do sol. Essas fontes renováveis são limpas e essentes para um clima estável, mas possuem uma vulnerabilidade oculta: dependem inteiramente do clima. Se o vento parar de soprar ou as nuvens bloquearem o sol por muito tempo, as luzes podem se apagar. Cientistas há muito estudam como tempestades diárias ou mudanças sazonais afetam essas redes elétricas, mas existe um tipo de evento climático muito mais raro e dramático que tem sido amplamente ignorado no planejamento energético. Este é o vulcão em erupção massiva. Quando um vulcão de tamanho suficiente explode, ele lança vastas quantidades de gás e cinzas na parte superior da atmosfera, onde se espalham para formar uma névoa global. Esta névoa atua como um véu fino que bloqueia o sol e pode persistir por anos, resfriando o planeta e alterando os padrões de vento. Embora os efeitos de tais erupções nas temperaturas globais sejam bem conhecidos, ninguém havia calculado anteriormente como esse tipo específico de interrupção atmosférica impactaria a eletricidade da qual dependemos todos os dias.
Uma equipe de pesquisadores partiu para preencher essa lacuna simulando o que aconteceria se um vulcão tão poderoso quanto o que entrou em erupção em 1815 explodisse hoje. Eles escolheram a erupção de 1815 do Monte Tambora como seu modelo porque foi uma das mais significativas na história registrada, criando um "ano sem verão" que devastou plantações em todo o mundo. Usando um sofisticado modelo de computador da atmosfera terrestre, os cientistas recriaram as condições dessa erupção e observaram como a nuvem resultante de aerossóis — minúsculas partículas de enxofre que refletem a luz solar — interagiria com os recursos de vento e solar disponíveis para as usinas de energia modernas. Eles realizaram centenas de simulações para garantir que os resultados não fossem apenas um erro do código de computador, testando como a erupção se comportaria sob diferentes climas de fundo, incluindo um futuro mundo mais quente e durante ciclos climáticos naturais como o El Niño.
As simulações revelaram uma realidade sóbria: um evento vulcânico desta magnitude causaria uma queda simultânea na geração de energia eólica e solar em todo o globo. A névoa bloquearia a luz solar, reduzindo diretamente a energia que os painéis solares poderiam colher. Ao mesmo tempo, o efeito de resfriamento dos aerossóis enfraqueceria a circulação atmosférica de grande escala que impulsiona o vento, levando a um ar mais calmo em muitas das melhores regiões de parques eólicos do mundo. Este golpe duplo não seria uma interrupção breve; os modelos mostraram que a redução nos recursos de energia persistiria por até vinte meses. Em média, o estudo descobriu que os recursos eólicos e solares globais declinariam cerca de 3,6 por cento durante este período. Embora alguns poucos porcentos possam parecer pequenos, a escala colossal do sistema de energia global significa que isso se traduz em uma perda massiva de eletricidade.
Quando os pesquisadores traduziram essas mudanças físicas para a linguagem das redes elétricas modernas, os números tornaram-se cruéis. Com base na capacidade eólica e solar instalada ao redor do mundo em 2024, uma única erupção do tamanho de Tambora resultaria em uma perda de aproximadamente 216,9 terawatts-hora de eletricidade ao longo desses vinte meses. Para colocar em perspectiva, essa é a quantidade de eletricidade que o estado inteiro da Califórnia consumiu em um único ano. O custo financeiro dessa energia perdida, calculado usando os preços atuais de geração de energia, seria de cerca de 9,2 bilhões de dólares americanos. No entanto, o impacto não seria sentido igualmente em todos os lugares. O estudo destacou uma desconexão crucial entre onde o clima é pior e onde o dano é mais severo. Por exemplo, a América do Sul e a África experimentariam as maiores quedas percentuais de vento e sol, tornando-se as regiões fisicamente mais sensíveis. No entanto, como a Ásia possui atualmente a maior concentração de usinas eólicas e solares, ela sofreria a maior perda absoluta de eletricidade, perdendo mais de 111 terawatts-hora. A Europa e a América do Norte também enfrentariam perdas significativas, embora ligeiramente menores que a Ásia.
Os pesquisadores também investigaram a física subjacente para entender por que o vento e o sol se comportavam dessa maneira. Eles descobriram que a névoa vulcânica resfria a atmosfera tropical, o que enfraquece a circulação de Hadley — um motor gigante que move o calor do equador em direção aos polos. Esse enfraquecimento reduz as velocidades do vento nos subtropicais, onde se localizam muitas fazendas eólicas. Curiosamente, os modelos mostraram que as velocidades do vento aumentaram em algumas áreas de alta latitude, mas esses ganhos não foram suficientes para compensar as perdas generalizadas em outros lugares. Para a energia solar, a história era um pouco mais complexa. Embora as partículas vulcânicas bloqueassem a luz solar direta, o efeito de resfriamento também reduziu a cobertura de nuvens em algumas áreas, o que permitiu que um pouco mais de luz passasse. Essa redução de nuvens compensou parcialmente a escuridão causada pelas cinzas, mas não o suficiente para evitar uma perda líquida de energia solar. O estudo sugere que esses mecanismos físicos são robustos, o que significa que provavelmente ocorreriam mesmo se a erupção acontecesse em um futuro clima mais quente ou durante uma fase diferente do clima natural.
Este trabalho serve como um aviso para o futuro do planejamento energético. À medida que o mundo se torna mais dependente de energia dependente do clima, o risco de choques climáticos raros e de alto impacto torna-se mais crítico. O estudo enfatiza que os sistemas de energia atuais não estão projetados para lidar com um período de dois anos de redução de vento e sol, e o armazenamento padrão em baterias não é suficiente para preencher uma lacuna tão longa. Além disso, as descobertas têm implicações para uma ideia controversa conhecida como geoengenharia solar, onde humanos poderiam intencionalmente injetar aerossóis na atmosfera para resfriar o planeta. O estudo sugere que, embora tal intervenção possa baixar as temperaturas globais, ela poderia involuntariamente suprimir a geração de energia renovável, criando um novo conflito entre a mitigação climática e a segurança energética. Os pesquisadores concluem que, embora uma erupção vulcânica massiva seja um evento de baixa probabilidade, seu potencial para interromper a rede elétrica global é alto o suficiente para que deva ser incluído nos planos de longo prazo para um futuro resiliente e de baixo carbono.
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