Necessidades de armazenamento de eletricidade de longa duração para enfrentar eventos de Dunkelflaute na Europa

Por que semanas calmas e nubladas importam para nossa energia

A Europa corre para funcionar com eletricidade limpa gerada por turbinas eólicas e painéis solares. Mas o que acontece em um longo período de tempo cinzento e sem vento, quando essas fontes mal geram energia? Este estudo analisa esses episódios raros, porém perigosos — conhecidos em alemão como “Dunkelflaute”, literalmente “marasmo escuro” — e pergunta quanta capacidade de armazenamento elétrico de longa duração a Europa precisará para manter as luzes acesas sem depender de combustíveis fósseis.

Longos períodos de vento e sol fracos

Os autores analisam 35 anos de dados meteorológicos históricos na Europa para identificar períodos prolongados em que a produção eólica e solar é excepcionalmente baixa por muitos dias ou até meses. Essas “secas” renováveis frequentemente ocorrem no inverno, quando a demanda por eletricidade também é alta para aquecimento e iluminação. Embora turbinas e painéis nunca cheguem a zero em toda parte, a produção combinada pode ficar muito abaixo do normal por longos intervalos, forçando o sistema a recorrer fortemente a opções de reserva. O estudo mostra que o pior evento de inverno nos dados — uma Dunkelflaute em todo o continente em 1996/97 — determina, em grande parte, quão grande deve ser o armazenamento de longa duração em um sistema totalmente renovável.

Quanto armazenamento a Europa realmente precisa

Para traduzir extremos meteorológicos em necessidades concretas do sistema, os pesquisadores executam um modelo computacional detalhado do setor elétrico europeu. Eles permitem que o modelo escolha a mistura mais barata de vento, sol, energia hídrica, bioenergia, nuclear (em alguns cenários) e diferentes tipos de armazenamento, enquanto ainda cobre a demanda hora a hora sem combustíveis fósseis. Baterias de curto prazo lidam com oscilações diárias, mas o armazenamento de longa duração — modelado principalmente como hidrogênio armazenado no subsolo e depois reconvertido em eletricidade — cobre as longas secas de vento e sol fracos. Quando assumem laços de rede futuros realistas entre países, o sistema de menor custo capaz de sobreviver à pior Dunkelflaute requer cerca de 351 terawatt-hora de energia de armazenamento de longa duração, aproximadamente sete por cento do consumo anual de eletricidade da Europa.

Compartilhar energia ajuda, mas só até certo ponto

A Europa pode amenizar o impacto do mau tempo trocando energia entre fronteiras. Quando uma região está nublada e calma, outra pode ainda estar com vento ou sol. O modelo testa quatro níveis de conexão transfronteiriça, desde cada país atuando como uma “ilha energética” até uma hipotética Europa “copperplate” perfeitamente interligada. Conexões mais fortes sempre reduzem a necessidade total de armazenamento, porque eletricidade e hidrogênio podem fluir de regiões em melhores condições para as mais afetadas. Ainda assim, mesmo com troca ilimitada, a exigência mínima de armazenamento permanece em cerca de 159 terawatt-hora, por volta de três por cento da demanda anual. Em planos reais de rede orientados por políticas, os autores verificam que o balanceamento geográfico ajuda apenas parcialmente nos piores eventos, pois muitos países são atingidos pela mesma Dunkelflaute de inverno simultaneamente.

Outros auxiliares: barragens, usinas nucleares e reserva fóssil

O estudo também explora como outras tecnologias mudam o quadro. Reservatórios hidrelétricos existentes e instalações de bombeamento já atuam como poderosos armazenamentos de longa duração em algumas regiões, especialmente na Escandinávia e na Espanha, e podem substituir parte do armazenamento por hidrogênio nessas áreas. A adição de usinas nucleares reduz mais as necessidades de armazenamento, particularmente em cenários com alta capacidade nuclear, porque os reatores podem fornecer um abastecimento estável durante as secas de inverno e diminuir a quantidade de capacidade eólica e solar que precisa ser compensada. No entanto, mesmo expansões nucleares generosas ainda deixam uma necessidade substancial de armazenamento de longa duração. Os autores então testam usinas a óleo como reserva combinadas com captura direta de carbono no ar para cancelar emissões; essa combinação só substitui a maior parte do armazenamento se a remoção de carbono puder ser feita a custos irrealisticamente baixos, e mesmo assim permanecem necessárias dezenas de terawatt-hora de armazenamento.

Planejar eventos raros, porém cruciais

Uma preocupação é que planejadores frequentemente projetam sistemas elétricos futuros usando apenas alguns anos meteorológicos representativos, o que pode deixar passar a Dunkelflaute mais severa. Aqui, o pior inverno na série de dados exige cerca de 40% a mais de armazenamento do que o segundo pior ano. Como tais eventos extremos são raros, investidores privados podem hesitar em construir armazenamento de longa duração suficiente que ficará ocioso na maior parte do tempo. Os autores argumentam que políticas públicas e regras de mercado provavelmente serão necessárias para garantir que essas reservas de segurança estejam disponíveis. Eles também enfatizam que construir armazenamento subterrâneo de hidrogênio e os equipamentos associados levará muitos anos, de modo que ação antecipada é essencial se a Europa quiser atingir suas metas climáticas mantendo a confiabilidade do fornecimento elétrico.

O que isso significa para o futuro energético da Europa

Em termos simples, o estudo conclui que um sistema elétrico europeu limpo e confiável não pode depender apenas de vento, sol e baterias de curto prazo. Para atravessar períodos longos, escuros e calmos, a Europa precisará de grande quantidade de armazenamento de longa duração — na ordem de várias centenas de terawatt-hora — além de fortes conexões internacionais e apoio da hidroeletricidade e, possivelmente, de alguma energia nuclear. Embora tecnicamente viável, isso exigirá investimentos significativos e planejamento cuidadoso. Preparar-se agora para esses eventos de Dunkelflaute, argumentam os autores, é a chave para tornar a transição para energias renováveis ao mesmo tempo segura para o clima e confiável no dia a dia.

Citação: Kittel, M., Roth, A. & Schill, WP. Long-duration electricity storage needs for coping with Dunkelflaute events in Europe. Nat Commun 17, 4210 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-72681-5

Palavras-chave: armazenamento de energia de longa duração, seca de renováveis, sistema elétrico europeu, armazenamento de hidrogênio, segurança energética