Substituir caldeiras a gás por bombas de calor é a maneira mais rápida de reduzir o consumo de gás na Alemanha

Apr 27, 2023

Communications Earth & Environment volume 4, Número do artigo: 56 (2023) Citar este artigo

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A segurança do abastecimento de gás fóssil foi interrompida pela Guerra Russo-Ucraniana. As decisões de realocar a produção e o transporte de gás tornaram-se tão urgentes que novos contratos de longo prazo são iminentes que minam o Acordo Climático de Paris. Aqui, simulamos a rapidez com que a adição de eletricidade renovável e a instalação de bombas de calor podem substituir o gás suficiente para reduzir o risco de abastecimento, dando um passo decisivo para o cumprimento do Acordo de Paris. Nossa modelagem ascendente, usando a Alemanha como exemplo, mostra caminhos técnicos sobre como a instalação de bombas de calor é uma das maneiras mais rápidas de reduzir o consumo de gás, além de reduzir as horas de carga das usinas a gás. Com esforços direcionados, no máximo 60% do gás da Federação Russa pode ser substituído até 2025 com bombas de calor e expansões de rede, e eletricidade suficiente permanecerá disponível para que a eliminação do carvão e a entrada na mobilidade elétrica ainda sejam praticáveis.

Para evitar um aumento da temperatura média global acima de 1,5 °C acima dos níveis pré-industriais, é necessária uma rápida desfossilização dos sistemas globais de energia1. O caminho aceito para alcançar isso de forma econômica2 no setor elétrico é uma rápida substituição de combustíveis fósseis principalmente por energia fotovoltaica (PV), energia eólica e equilíbrio adicional de várias fontes renováveis3. Outro setor de energia que causa emissões de gases de efeito estufa é o aquecimento4. A redução das emissões no aquecimento pode precisar ser alcançada por vários meios simultaneamente, incluindo isolamento térmico de edifícios, solar térmico e substituição de caldeiras a gás e óleo por bombas de calor5,6 alimentadas por eletricidade renovável, que são consideradas um componente importante para desfossilizar o sistema de energia3 ,7,8. Além disso, são importantes para o uso eficaz do calor o comportamento consciente do consumidor9, redes de aquecimento urbano baseadas no uso de calor residual industrial, energia solar térmica e geotérmica, bem como várias tecnologias de armazenamento10. A expansão de madeira, pellets e outras biomassas para aquecimento é limitada e muitas vezes insustentável11. Há um consenso generalizado de que o hidrogênio renovável não é adequado para aquecimento doméstico porque teria que ser fornecido pela metade do preço da eletricidade (mas é preciso cerca de três vezes mais eletricidade para produzir uma quantidade equivalente de hidrogênio) e o custo total do sistema seria cerca de duas vezes maior do que para bombas de calor12,13. Com toda essa diversidade, a geração de calor recebeu uma variedade maior de caminhos de desenvolvimento nos modelos integrados de avaliação4 do que para a eletricidade.

A segurança do abastecimento de gás fóssil foi repentinamente interrompida pela recente Guerra Russo-Ucraniana. As decisões de realocar tanto a produção quanto a logística tornaram-se tão urgentes que novos contratos de longo prazo ameaçam minar o Acordo de Paris sobre o Clima14. Neste artigo, desenvolvemos um caminho que reduz o risco de abastecimento enquanto damos um passo decisivo para o cumprimento do Acordo de Paris. Supomos que uma das formas mais rápidas é instalar bombas de calor, pois requerem poucos procedimentos de planejamento e aprovação e são modulares, semelhantes ao PV. No entanto, as bombas de calor competem pela mesma energia elétrica renovável que o deslocamento da geração de eletricidade a gás. Além disso, em alguns dias de inverno, quando as energias solar e eólica são insuficientes, a eletricidade para as bombas de calor deve ser fornecida por usinas a gás. Portanto, não está claro quanto gás pode ser substituído dessa maneira, especialmente se o isolamento dos edifícios for modesto, onde as bombas de calor podem operar de forma ineficaz. Portanto, modelamos o consumo de gás no parque imobiliário, na indústria, bem como a geração de eletricidade na Alemanha em resolução horária. É dada prioridade à substituição máxima do gás fóssil por eletricidade renovável. Usamos a Alemanha como estudo de caso, uma vez que o acesso aos dados necessários está amplamente disponível e o aquecimento é baseado principalmente em gás natural (50%) e óleo (25%)15. No entanto, nossa metodologia e resultados são amplamente aplicáveis ​​a outros países temperados.