Otimização tecnoeconômica de um sistema híbrido solar–eólico com bombeamento hidroelétrico conectado à rede para energia e dessalinização em Ras Ghareb, Egito

Energia e água para uma cidade costeira em crescimento

Nas paisagens desérticas do Egito, algumas cidades costeiras enfrentam dificuldades para garantir eletricidade confiável e água potável limpa. Ras Ghareb, uma cidade varrida pelo vento no Golfo de Suez, é uma delas. Este estudo investiga se uma combinação bem projetada de painéis solares, turbinas eólicas e armazenamento de energia por água pode abastecer milhares de residências, fazendas e uma grande planta de dessalinização de água do mar — enquanto também gera receita vendendo excedente de energia limpa para a rede nacional.

Por que este recanto do Mar Vermelho importa

Ras Ghareb situa‑se na costa ocidental do Golfo de Suez, uma área abençoada com ventos fortes e constantes e intensa insolação quase o ano todo. Ao mesmo tempo, não há rios ou lagos, de modo que a água para consumo e irrigação deve vir do mar por meio de dessalinização por osmose reversa, que consome muita energia. A demanda local está crescendo: cerca de 100.000 habitantes precisam de eletricidade e água, indústrias ligadas ao petróleo estão se expandindo e fazendas que cobrem 2.000 acres exigem irrigação regular. Essas necessidades sobrepostas fazem de Ras Ghareb um campo de teste para solucionar o desafio “água‑energia” em regiões costeiras áridas.

Construindo um sistema misto de energia e água

Os pesquisadores projetaram um grande sistema híbrido que combina 157,6 megawatts de energia solar, 166,8 megawatts de energia eólica e uma estação de armazenamento por bombeamento que funciona como uma enorme bateria recarregável. Quando o sol brilha e o vento é forte, o excedente de eletricidade bombeia água de um reservatório inferior para um superior. Quando a luz solar diminui ou os ventos enfraquecem, a água retorna pelas turbinas para gerar energia. Perfis realistas de demanda horária foram construídos para três tipos de consumidores: 5.000 residências com picos noturnos, dessalinização contínua que produz cerca de 80.000 metros cúbicos de água doce por dia, e cargas de irrigação flexíveis que podem ser deslocadas para horas ensolaradas. Um fator estatístico de “diversidade” foi usado para dimensionar a planta de modo a atender os picos combinados reais desses diferentes usuários sem sobredimensionamento desnecessário.

Testando o desempenho com experimentos digitais

Usando a ferramenta de simulação HOMER Pro e dados de longo prazo da NASA sobre insolação e vento, a equipe explorou muitos projetos possíveis do sistema e os comparou com uma opção convencional “apenas rede”. Para cada configuração, o software acompanhou se toda a demanda foi atendida, quanto de energia renovável foi utilizada e quais seriam os custos e receitas ao longo da vida útil do projeto. O projeto vencedor alcança uma participação renovável de 93,8% sem carga não atendida, o que significa que a planta híbrida e o armazenamento podem cobrir plenamente as necessidades da cidade, apoiando‑se na rede principal apenas como reserva. Como os recursos do local são muito fortes, a planta também produz um grande excedente — mais de 520 gigawatt‑horas por ano — que pode ser exportado para a rede nacional por linhas de alta tensão existentes.

Transformando um serviço público em centro de lucros

Economicamente, os números são impressionantes. Quando as receitas da venda do excedente de eletricidade à tarifa de alimentação do Egito são incluídas, o custo presente líquido do projeto torna‑se negativo (−US$ 94,7 milhões), o que significa que os ganhos ao longo de 25 a 30 anos superam todos os investimentos e despesas operacionais. O desembolso de capital inicial de cerca de US$ 358 milhões é reembolsado em menos de dois anos, e a taxa interna de retorno atinge 53%, muito acima dos projetos de infraestrutura típicos. Verificações de sensibilidade sugerem que, mesmo se as velocidades do vento caíssem, os painéis solares ficassem mais caros ou os preços de recompra diminuíssem, o sistema híbrido continuaria mais atraente do que depender apenas da rede.

Reduzindo a poluição enquanto garante água

Como quase toda a eletricidade de Ras Ghareb neste projeto vem do sol, do vento e do armazenamento por água, a dependência da energia da rede baseada em combustíveis fósseis despenca. O estudo estima reduções anuais de cerca de 292 milhões de quilogramas de dióxido de carbono, além de grandes cortes em dióxido de enxofre e óxidos de nitrogênio — poluentes ligados à névoa tóxica, chuva ácida e problemas de saúde. Na prática, a estação híbrida não apenas alimenta residências, fazendas e dessalinização; ela também age como uma “esponja de carbono” regional, compensando emissões que, de outra forma, teriam sido produzidas em outros pontos da rede.

Um modelo para outras regiões costeiras

Para não especialistas, a mensagem principal é que uma combinação adequadamente dimensionada de solar, vento e armazenamento por bombeamento pode fazer muito mais do que manter as luzes acesas. Em Ras Ghareb, pode garantir água potável, apoiar a produção de alimentos e transformar um serviço público essencial em um ativo lucrativo e de baixo carbono. Os autores argumentam que essa abordagem oferece um modelo escalável para regiões costeiras e desérticas semelhantes no mundo, onde o sol e o vento fortes podem ser aproveitados não apenas para energizar comunidades, mas também para produzir a água necessária ao seu desenvolvimento.

Citação: Awad, H., Abu El-Nasr, N.S.M., Mahmoud, H. et al. Techno-economic optimization of a grid-connected solar–wind - pumped hydro hybrid system for energy and desalination in Ras Ghareb, Egypt. Sci Rep 16, 14425 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-49904-2

Palavras-chave: energia renovável, dessalinização, armazenamento hidroelétrico por bombeamento, Egito, sistemas de energia híbridos