Usar aquecedores elétricos de água para armazenar energia renovável poderia fazer o trabalho de 2 milhões de baterias domésticas

Diretor de Pesquisa - Colaborações Estratégicas de Energia, Universidade de Tecnologia de Sydney

David Roche trabalha para o Institute for Sustainable Futures, que recebeu financiamento para este trabalho da Australian Renewable Energy Agency (ARENA).

A University of Technology Sydney fornece financiamento como parceira fundadora da The Conversation AU.

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A transição energética da Austrália está bem encaminhada. Cerca de 3 milhões de residências têm energia solar no telhado e as vendas de carros elétricos de médio porte estão aumentando. Mas, à medida que trabalhamos para criar residências totalmente elétricas alimentadas por energia renovável, será que negligenciamos uma tecnologia essencial, o humilde aquecedor elétrico de água?

Cerca de metade dos lares australianos usa aquecedores de água elétricos, enquanto o restante usa gás. Então, o que há de tão bom nos aquecedores elétricos de água?

Aquecedores elétricos de água oferecem uma maneira barata de armazenar grandes quantidades de energia, na forma de água quente. Um aquecedor com um tanque de 300 litros pode armazenar tanta energia quanto um Tesla Powerwall de segunda geração – por uma fração do custo.

Nossa pesquisa no UTS Institute for Sustainable Futures descobriu que os australianos poderiam usar aquecedores elétricos de água domésticos para armazenar tanta energia quanto mais de 2 milhões de baterias domésticas desse tipo. Isso poderia eventualmente economizar mais de A $ 6 bilhões por ano em nossas contas de energia, enquanto nos aproximava de emissões líquidas de carbono zero.

Nosso relatório, publicado hoje e financiado pela Agência Australiana de Energia Renovável (ARENA), recomenda que, para reduzir pela metade as emissões até 2030 e chegar a zero líquido até 2050, precisamos urgentemente de políticas para substituir rapidamente os aquecedores de água a gás por aquecedores elétricos "inteligentes". Aquecedores inteligentes podem ser ligados e desligados em resposta a mudanças no fornecimento e demanda de eletricidade na rede.

Isso significa que esses aquecedores podem absorver o excesso de energia renovável "fora do pico", principalmente da energia solar, e assim nos ajudar a resolver dois problemas principais ao mesmo tempo. Eles podem ajudar a reduzir e eventualmente eliminar as emissões de gases de efeito estufa. E eles podem tornar nossa rede elétrica mais estável, fornecendo demanda flexível que ajuda a equilibrar o fornecimento flutuante de fontes renováveis.

Existem três tipos principais de aquecedor elétrico de água. Um aquecedor de "resistência" convencional usa eletricidade para aquecer a água diretamente. Aquecedores solares de água usam luz solar e eletricidade, mas se tornaram menos populares à medida que novas unidades de "bomba de calor" surgiram. Estes coletam o calor do ar e o "bombeiam" para a água. Uma bomba de calor usa três a quatro vezes menos eletricidade do que um aquecedor de resistência.

Em 2010, um aquecedor elétrico de água de resistência normalmente produzia cerca de quatro vezes mais emissões do que seu equivalente a gás. As emissões da bomba de calor foram aproximadamente as mesmas do gás. Isso porque os aquecedores elétricos de água consomem muita eletricidade, e a maior parte dela vem da queima de carvão.

À medida que geramos mais eletricidade a partir de fontes renováveis, esse quadro está mudando drasticamente. A operadora do mercado de energia da Austrália, AEMO, publica regularmente caminhos atualizados para um futuro de energia limpa. No resultado mais provável, o "cenário de mudança gradual", o gás se tornará a opção de aquecimento de água com maior efeito estufa até 2030.

Até 2040, quando a transição para um sistema de eletricidade renovável estiver praticamente concluída, as emissões de aquecedores de água de resistência e bomba de calor serão muito menores do que seus equivalentes a gás.

Aquecedores de água podem durar 15 anos ou mais. Portanto, o estoque de aquecedores em nossas casas para as próximas duas décadas depende do que instalamos hoje. A substituição de aquecedores a gás por aquecedores elétricos deve, portanto, ser uma prioridade imediata em nossa transição energética.

Nosso trabalho explorou uma variedade de cenários, cada um com uma combinação diferente de tecnologias de aquecimento de água. Um deles era uma linha de base de negócios como sempre, onde os aquecedores de água a gás continuam prevalecendo. Em cenários alternativos, o gás é eliminado gradualmente nos próximos 10 a 20 anos.

Descobrimos que substituir o gás pelo aquecimento elétrico da água não apenas nos ajudaria a zerar as emissões líquidas mais cedo, como também nos economizaria dinheiro.