China inaugura barragem de armazenamento por bombeamento de 182 metros para estabilizar uma rede elétrica com alta participação de renováveis

Um novo tipo de energia hidrelétrica para uma rede em transformação

A China colocou em operação a usina hidrelétrica reversível State Grid Xinyuan Jiangsu Jurong, cuja barragem de 182,3 metros é agora a mais alta do mundo nesse tipo de instalação. A usina armazena 17,07 milhões de metros cúbicos de água, cerca de 17 bilhões de litros, e tem potência instalada de 1,35 milhão de quilowatts. Quando estiver plenamente em operação comercial, deverá produzir cerca de 1,35 bilhão de quilowatts-hora de eletricidade por ano nos ciclos de geração. O projeto chega em um momento em que a demanda por energia no leste da China bate recordes, enquanto o país amplia significativamente a capacidade eólica e solar.

Ao contrário de uma barragem convencional em um rio, que depende do fluxo constante de um grande curso d’água, uma usina hidrelétrica reversível funciona como uma enorme bateria de água. Ela transfere água entre um reservatório superior e outro inferior, bombeando-a morro acima quando há excedente de eletricidade na rede e liberando-a pelas turbinas nos horários de pico. Essa operação nos dois sentidos transforma a energia intermitente do sol e do vento em eletricidade confiável e disponível sob demanda, um serviço necessário em centros urbanos e industriais densos como Jiangsu.

A nova usina foi construída perto dos centros de consumo, não muito distante do delta do rio Yangtzé, e projetada para responder rapidamente. Os operadores podem aumentar a geração em questão de minutos para lidar com mudanças repentinas na oferta ou na demanda. Os engenheiros também introduziram novas membranas antipercolação no corpo da barragem e instalaram válvulas esféricas de grandes dimensões para aumentar a confiabilidade e facilitar a manutenção. O projeto mostra como a China está construindo mais instalações para estabilizar a rede elétrica junto com novas fontes de geração.

Como funciona o armazenamento por bombeamento e por que ele é importante

O armazenamento por bombeamento é a forma de armazenamento de energia em escala de rede mais difundida. Quando há eletricidade excedente, geralmente à noite ou em períodos de muito vento e sol, a usina usa essa energia para acionar bombas que levam água ao reservatório superior. Quando o sistema precisa de eletricidade, a água desce pelas turbinas e gera energia. A eficiência do ciclo completo costuma ficar entre 70% e 85%. Isso significa que parte da energia se perde no processo, mas o benefício está em transferi-la dos períodos de excedente para os de escassez.

A China está integrando capacidade renovável em ritmo acelerado, o que torna essenciais os serviços de balanceamento. A instalação de Jurong reúne várias funções em um só local. Ela reduz os picos de demanda no início da noite, regula a frequência para manter a rede estável em 50 hertz, controla a fase para dar suporte à tensão e fornece reservas rápidas para situações imprevistas. Segundo os operadores do projeto, a usina pode oferecer cerca de 2,7 milhões de quilowatts de capacidade de regulação bidirecional.

A localização não é por acaso. Jiangsu registrou cargas máximas de eletricidade superiores a 100 milhões de quilowatts por nove anos consecutivos e, no último verão, a rede atingiu um pico de 156 milhões de quilowatts. Instalar uma grande usina de armazenamento no centro desse sistema reduz a necessidade de acionar termelétricas a carvão para atender aos picos e melhora o aproveitamento da energia renovável que, de outra forma, seria cortada quando a rede não consegue absorvê-la integralmente.

Por dentro do projeto de 182 metros

A usina de Jurong tem 182,3 metros de altura, aproximadamente a de um prédio de 60 andares. Os reservatórios podem armazenar 17,07 milhões de metros cúbicos de água. A usina tem potência instalada de 1,35 milhão de quilowatts e, quando estiver plenamente operacional, deverá fornecer cerca de 1,35 bilhão de quilowatts-hora em um ano típico de geração. O local costuma ser descrito como um banco de energia hídrica. Ele armazena energia quando há abundância e os preços estão baixos e a devolve quando a demanda e os preços sobem.

Os engenheiros precisaram cumprir metas ambiciosas para construir uma barragem de armazenamento por bombeamento em uma planície de alta demanda, em vez de fazê-lo em cânions remotos. O corpo da barragem usa novas geomembranas antipercolação para limitar vazamentos e proteger as águas subterrâneas. A usina também incorpora algumas das maiores válvulas esféricas instaladas na China, o que aumenta a segurança e facilita a manutenção. Essas escolhas ajudam a usina a fazer ciclos de água com mais eficiência e a reduzir o tempo de inatividade.

Os equipamentos da usina são apenas parte da história. O centro de despacho precisa gerenciar partidas e paradas rápidas e alternar frequentemente entre os modos de bombeamento e geração. Isso exige controles digitais robustos, monitoramento preciso do nível da água e coordenação com o operador regional da rede. Como o nível do reservatório superior sobe e desce diariamente, as equipes reforçaram as margens e estabeleceram regras operacionais para limitar a erosão e proteger as comunidades próximas.

Como a usina se encaixa na expansão hidrelétrica da China

O parque hidrelétrico da China abrange grandes usinas nos rios do sudoeste do país e uma rede crescente de instalações de armazenamento por bombeamento perto dos centros de demanda. A usina hidrelétrica de Baihetan, no rio Jinsha, tem capacidade de 16 gigawatts e uma barragem em arco de 289 metros, o que a torna a segunda maior instalação hidrelétrica do mundo, atrás apenas da usina de Três Gargantas. Projetos como Baihetan e Wudongde fornecem grandes volumes de eletricidade de baixa emissão de carbono e ajudam a controlar cheias em extensos sistemas fluviais.

O armazenamento por bombeamento desempenha uma função diferente, mas complementar. Ele não produz energia primária nova a partir do fluxo dos rios. Em vez disso, transfere energia entre horas e dias e ajuda as linhas de ultra-alta tensão de longa distância a operar com mais estabilidade. Quando a energia hidrelétrica do sudoeste ou a energia eólica do norte é enviada para o leste, as usinas de armazenamento por bombeamento perto da costa absorvem os excedentes e liberam energia nos horários de pico. Isso reduz o desperdício de energia renovável e a necessidade de termelétricas caras para atender aos picos de demanda nas cidades.

A China ampliou rapidamente sua capacidade de armazenamento por bombeamento durante o atual período de planejamento. Desde o início do 14º Plano Quinquenal, mais de 44,53 milhões de quilowatts de capacidade desse tipo foram adicionados à rede. As metas climáticas nacionais preveem que as emissões de carbono atinjam o pico antes de 2030 e que o país alcance a neutralidade de carbono até 2060. O armazenamento é uma ponte que permite aumentar a participação das fontes renováveis sem sacrificar a confiabilidade, e o armazenamento por bombeamento continua sendo a espinha dorsal desse esforço.

Avanços de engenharia e impactos ambientais

Avanços técnicos tornaram possível construir uma barragem dessa altura para uma usina de armazenamento por bombeamento. O revestimento antipercolação protege a estrutura da barragem e limita a perda de água. Válvulas esféricas superdimensionadas suportam as altas pressões decorrentes da grande altura da queda d’água, aumentando a segurança. Os construtores precisaram executar obras subterrâneas complexas, túneis de adução e câmaras de oscilação, ao mesmo tempo que gerenciavam os impactos sobre cidades próximas.

O armazenamento por bombeamento pode reduzir algumas das pressões ambientais associadas às grandes barragens que bloqueiam rios. Muitas dessas instalações ficam fora do curso dos rios e, portanto, não interrompem as rotas de migração dos peixes nos cursos principais. Os reservatórios são menores e ficam em áreas mais elevadas, o que pode limitar a necessidade de remoções. No entanto, as variações diárias do nível da água podem afetar a vegetação e a fauna das margens, e as obras ainda perturbam habitats. São necessários projetos cuidadosos e regras operacionais rigorosas para limitar a erosão, controlar os sedimentos e evitar a contaminação das águas subterrâneas.

A abordagem da China em relação à energia hidrelétrica passou a priorizar o controle de qualidade após um período de construção de milhares de pequenas usinas. As autoridades fecharam ou removeram muitas pequenas barragens, frequentemente ilegais, em afluentes, que prejudicavam espécies vulneráveis e entravam em conflito com novas linhas vermelhas de proteção ecológica. Hoje, os grandes projetos passam por avaliações ambientais mais rigorosas, e empreendimentos como o de Jurong incorporam tecnologias para conter infiltrações e proteger os recursos hídricos próximos.

Repercussões regionais e projetos transfronteiriços

A energia hidrelétrica também é uma questão diplomática na Ásia. Os planos da China para construir um megaprojeto no Yarlung Tsangpo, trecho superior do Brahmaputra, levaram a Índia, situada rio abaixo, a acompanhar a iniciativa de perto e a pedir salvaguardas. Autoridades de Nova Délhi ressaltaram a necessidade de transparência, compartilhamento de dados e consultas sobre projetos que possam alterar o fluxo, os padrões de sedimentação ou os ecossistemas além das fronteiras. A Índia avalia seus próprios grandes projetos hidrelétricos em Arunachal Pradesh para reforçar a segurança hídrica e o fornecimento de energia no nordeste do país.

Os dois lados discutem a retomada antecipada do intercâmbio de dados hidrológicos e a adoção de protocolos de cooperação sobre rios transfronteiriços. Especialistas da região destacam a importância de avaliações de risco específicas para cada local em qualquer projeto no Himalaia, diante da atividade sísmica e da fragilidade ecológica. Embora usinas de armazenamento por bombeamento como a de Jurong costumem operar fora dos rios e apresentem menos riscos transfronteiriços, grandes barragens nos cursos principais exigem comunicação mais estreita entre os países vizinhos.

Além do sul da Ásia, a construção de barragens faz parte das estratégias de segurança energética em toda a Eurásia. O projeto Rogun, no Tadjiquistão, que prevê uma barragem de 335 metros de altura, despertou o interesse de parceiros internacionais que buscam apoiar a independência da Ásia Central em relação aos combustíveis importados. Essa atividade revela uma tendência ampla: os países combinam grandes projetos hidrelétricos em rios, onde a geografia permite, com instalações de armazenamento, como as usinas reversíveis, para manter a estabilidade das redes à medida que aumenta a participação das fontes renováveis.

O que isso significa para consumidores e indústria

Para fábricas e residências em Jiangsu, o aumento da capacidade de armazenamento significa menos escassez nos horários de pico e menor pressão sobre a rede durante ondas de calor. O armazenamento por bombeamento ajuda a evitar cortes repentinos na geração de parques eólicos e solares, impedindo que a energia limpa já paga seja desperdiçada. Também reduz a dependência de termelétricas a carvão acionadas nos picos, que são caras de operar e poluentes na margem.

Espera-se que a usina produza cerca de 1,35 bilhão de quilowatts-hora por ano nos ciclos de geração, o equivalente aproximado ao consumo anual de eletricidade de cerca de um milhão de residências chinesas típicas. Essa comparação dá uma ideia da escala dos equipamentos, mas o armazenamento por bombeamento é mais bem entendido como um recurso de flexibilidade. Ele consome energia durante o bombeamento e devolve a maior parte dela na geração. Seu valor está em manter as luzes acesas quando a demanda dispara e em manter estáveis a tensão e a frequência para equipamentos industriais sensíveis.

À medida que o mercado de energia da China evolui, usinas como a de Jurong terão receitas não apenas com a venda de quilowatts-hora, mas também com serviços como reservas rápidas e resposta de frequência. Esses serviços são cada vez mais importantes à medida que a eletrificação avança nos transportes, no aquecimento e na indústria. Com mais armazenamento no sistema, cai o custo de integrar projetos adicionais de energia solar e eólica, o que beneficia os consumidores ao longo do tempo.

Principais pontos

• A China colocou em operação em Jiangsu uma barragem de armazenamento por bombeamento de 182,3 metros, a mais alta do tipo no mundo.
• A usina armazena 17,07 milhões de metros cúbicos de água e tem potência instalada de 1,35 milhão de quilowatts.
• A produção anual esperada é de cerca de 1,35 bilhão de quilowatts-hora nos ciclos de geração.
• A instalação oferece redução de picos de demanda, regulação de frequência, controle de fase e reservas rápidas para a rede do leste da China.
• A carga de pico de Jiangsu chegou a 156 milhões de quilowatts neste verão, aumentando o valor da capacidade de armazenamento local.
• Desde o início do atual Plano Quinquenal, a China adicionou mais de 44,53 milhões de quilowatts de capacidade de armazenamento por bombeamento.
• O armazenamento por bombeamento ajuda a absorver a variação da energia eólica e solar e reduz a necessidade de acionar termelétricas a carvão nos horários de pico.
• Os engenheiros usaram revestimentos antipercolação e válvulas esféricas superdimensionadas para cumprir as metas de segurança e confiabilidade nessa altura.
• A China está removendo muitas pequenas barragens prejudiciais ao meio ambiente e submetendo os grandes projetos a um escrutínio mais rigoroso.
• Os planos hidrelétricos transfronteiriços no Brahmaputra estão em discussão entre China e Índia, com apelos por transparência e compartilhamento de dados.