Condições de rentabilidade das novas hidroeléctricas

Faz hoje exactamente 2 anos que pela primeira vez escrevi aqui que os extraordinários investimentos em hidroelectricidade anunciados pelo Governo de então não iam gerar energia praticamente nenhuma - iam, sim, servir de estabilizador das energias eólica e solar que então se projectavam a uma escala gigantesca!
Chegara a esta conclusão depois de consultar a informação publicamente disponível na net, estimulado pelos extraordinários números que eram avançados, e apesar de uma imensa propaganda que mistificava deliberadamente o assunto. No caminho, deparei com alguém que já fizera reflexão semelhante, o economista Eugénio Rosa, mas que, talvez por falta de conhecimentos técnicos, tinha erradamente chegado à conclusão que o objectivo era dar consumo à electricidade espanhola nuclear, a qual porém nunca precisou de tal recurso nem irá precisar. Eugénio Rosa tinha errado no alvo, mas não tinha errado no facto de ser a bombagem a grande motivação de todo o investimento anunciado *!
Depois desse post de há 2 anos escrevi outros (podem ser rapidamente encontrados na rúbrica "hídrica" à direita), e todo o assunto das renováveis intermitentes e do seu sobrecusto sistémico ganhou grande projecção, mas há um aspecto que ainda não analisei devidamente: o dos mecanismos de recuperação dos investimentos anunciados.

Para discutir esta questão, começo por recapitular, corrigindo alguns erros de pormenor de posts passados, a potência média (em MW) de origem hídrica prevista para cada empreendimento, a qual se obtém dividindo os GWh/ano estimados nas memórias técnicas dos empreendimentos por 8,766, o número médio de milhares de horas de um ano. As referidas memórias técnicas estão todas aqui.

Do Programa Nacional de Barragens de Elevado Potencial Hidroeléctrico foram concessionadas 8 barragens, algumas das quais têm suscitado protestos ambientalistas e de sectores das populações locais:

Girabolhos (Endesa):  11.29 MW (99 Gwh/ano);
Vigado/Alto Tâmega (Iberdrola): 13.00 MW (114 GWh/ano);
Daivões (Iberdrola): 16.88 MW (148 GWh/ano);
Padroselo (Iberdrola): 11.64 MW (102 GWh);
Gouvães (Iberdrola): 17.45 MW (153 GWh/ano);
Foz Tua (EDP): 38.79 MW (340 Gwh/ano);
Fridão (EDP): 34.11 MW (299 GWh/ano);
Alvito (EDP): 7.07 MW (62 GWh/ano).

Total do PNBEPH: 150.23 MW de potência média, correspondentes a 1317 GWh de energia anual e a 2.5% do consumo nacional.
Potência instalada (que não tem nada a ver com a energia oriunda do rio): 2200 MW (inicialmente haviam sido previstos apenas 941 MW ao todo).
Investimentos, retirados do site da EDP e de notícias da Imprensa: 3,16 Biliões € (2,06 espanhóis, 1,1 da EDP).
Vale a pena notar que, com 35% do investimento total anunciado, a EDP obteve 53% da energia hídrica (80 MW médios), o que não foi mau negócio nacional.

Porém, além destes 8 aproveitamentos, estavam também já em construção mais dois, pela EDP:

Baixo Sabor (aqui): 26.24 MW (230 GWh/ano);
Ribeiradio-Ermida (aqui): 15.29 MW (134 GWh/ano).

Os investimentos realizados nestas duas barragens, actualizando os preços para o presente, terão sido, segundo a EDP, de 0,67 biliões €.
Com estas duas, a potência média gerada total das 10 barragens será de 192.9 MW (1691 GWh/ano), dos quais 121.4 da EDP que, nisto tudo, terá investido 1,77 biliões de €.
Assim e aparentemente, quem fez um investimento a pensar sobretudo na bombagem terão sido a Iberdrola e a Endesa, que apenas obtiveram 70.33 MW médios por uns alegados 2,06 biliões de €.
Porém, como já tinha notado há 2 anos, é preciso considerar também os investimentos em "reforços de potência" feitos pela EDP e que o foram sobretudo em instalação de bombagem, cobrindo as barragens de Picote II, Bemposta II, Alqueva II, Venda Nova III, Salamonde I e Paradela II, e que acrescentaram produções de energia insignificantes: 3.45 MW médios no Alqueva, 2 MW na Bemposta e, no total e já considerando o 1.45 MW médio que o Baixo Sabor permitiu aproveitar de outros empreendimentos, pela gestão melhorada da bacia hidrográfica, estes outros empreendimentos gerarão apenas 14.5 MW médios anuais, mas terão custado à EDP 1,25 biliões de €. O que crescentaram foi capacidade de bombagem e mais potência de ponta! Como se vê, afinal houve grande convergência e partilha entre Espanha e Portugal!...

A energia total de origem hidroeléctrica que estes 5,08 biliões de € vão gerar é assim, e feita a soma, de 207 MW em média (1,815 TWh/ano), 3,5% do consumo nacional, e apenas acresce em 15,8% a produção hidroeléctrica que já havia no país (excluindo mini-hídricas).
Porém, para avaliar custos há ainda que contabilizar os investimentos da REN em rede de Muito Alta Tensão para transitar as enormes, ainda que ocasionais, potências geradas e consumidas por estas hidroeléctricas.
Ora já este ano a REN anunciou que dos investimentos na rede previstos para os próximos anos 2012-2016, concomitantes com a construção das novas barragens (e parques eólicos que delas precisam), 0,45 biliões de € se destinam a "apoiar as novas renováveis", o que constituirá 1/4 da totalidade dos investimentos da empresa. No entanto, a REN já há anos que vem a reforçar a rede, a uma média de 200-250 milhões de €/ano, pelo que admitindo a mesma proporcionalidade se poderá estimar que já terão sido investidos outros 0,45 biliões de € para dar vazão às (raras) pontas de produção eólica. De qualquer modo, destes valores nem tudo será para ligar os parques eólicos às estações de bombagem da EDP e, embora o grosso do trânsito de energia vá ser entre o Minho, onde estão a maioria dos parques eólicos, e o Alqueva (o maior "depósito" de água bombábel), no outro extremo do país, poderemos admitir que por causa das barragens a REN investirá pelo menos 0,6 biliões de €, o que totaliza, somando ao investimento nas próprias barragens, 5,7 biliões de €. ...
Entretanto, a quantidade de energia que a EDP prevê fornecer com origem na bombagem está publicada aqui e extrai-se da frase "17, 9 TWh/ano de produção bruta ou 13,3 TWh/ano de produção líquida de bombagem", o que revela o plano de fornecer 4600 GWh/ano (de 17,9-13,3 TWh/ano) a partir da bombagem.
Este valor corresponde a 525 MW de potência média, e se os comparamos com os 207 MW de origem hídrica gerados pelos rios (ou se compararmos os 4600 com os 1815 GWh contabilizados atrás, o que é o mesmo), comprovamos que o grande objectivo destes investimentos é, de facto, a regularização da produção eólica, como aliás a REN já explicara no documento do PNBEPH e como tem sido explicitamente explicado pelo Prof. Peças Lopes da FEUP (ver figura), o grande catedrático desta solução para Portugal...!

Podemos ainda, como já fiz várias vezes, notar o seguinte: para produzir em média 525 MW (4600 GWh/ano) provenientes de bombagem, as barragens têm que consumir pelo menos 700 MW (6130 GWh/ano) de origem eólica, dadas as perdas técnicas no processo. Isto resulta de neste processo a energia de origem eólica ter de primeiro transitar nas linhas da REN até às barragens, linhas onde há perdas (da ordem de 1%), depois passar pelos transformadores das barragens, accionar os geradores a funcionarem como motores, perdendo cerca de 1% em cada uma destas etapas, dos motores eléctricos passar às turbinas hidráulicas e às condutas de elevação, onde as perdas são maiores - e, depois de novo, para regressar à rede, descer pelas condutas, onde se dão a maior parte das perdas devido ao atrito (perdas de carga), accionar as turbinas hidráulicas, que movem os geradores eléctricos, cuja electricidade passa de novo pelos transformadores e volta a transitar nas linhas, perdendo 1% em cada uma destas etapas. No total e incluindo as perdas nas linhas da REN, dissipa-se à volta de 25% da energia inicial, mas as perdas podem ir a mais de 30% **!...
Ambientalmente relevante, entretanto, é que estes 175 MW de perdas (que talvez cheguem a 225 MW...) (de 1530 GWh/ano a 1970 GWh/ano) anulam os 207 MW de origem hídrica que as barragens extrairão dos rios, justificando o que tenho dito: as barragens vão produzir zero de energia!...


Sistemicamente, porém, a bombagem hídrica presta um serviço que pode ser rentável para os respectivos investidores, e é isso que vou procurar avaliar, para vários cenários, terminando pela identificação de quem ganha e de quem paga este serviço.
Considerando a procura de electricidade, que varia com as horas do dia e os dias da semana e do ano, a oferta não tem sempre o mesmo valor: vale mais quando a procura é maior, nas horas de ponta, e menos quando é menor, nas horas de vazio. Em Portugal o consumo médio é de muito aproximadamente 6,o GW, mas às horas de ponta (hora de jantar) chega perto dos 8,8 GW, e no vazio (madrugadas) pode ficar-se só por uns 3,7 GW.
Um sistema eléctrico bem planeado tem um conjunto de centrais de relativamente elevado investimento inicial mas baixos custos variáveis a trabalhar permanentemente de modo a cobrir o mínimo de 3700 MW, e depois para as pontas reservam-se as centrais baratas mas de elevados custos variáveis (sobretudo combustível). Dependendo das condições de um país, essa base do diagrama de cargas pode ser, por exemplo, satisfeita com centrais a carvão ou nucleares, enquanto as pontas serão satisfeitas com centrais de ciclo combinado a gás natural. Se houver rios e barragens, estas podem ser usadas para regularizar a produção, sustendo a água nas horas de vazio e turbinando-a nas horas de ponta, se as condições hídricas forem adequadas e não havendo necessidade de bombagem.
Mas pode acontecer que não haja caudal dos rios que chegue, e então uma solução poderá ser ter as tais centrais de base a produzirem mais que o consumo nas horas de vazio, e usar o excesso de energia para bombar água em hidroeléctricas reversíveis, que funcionam assim como reservatórios de energia (na forma de água elevada), para uso nas horas de ponta. Perde-se 25% da energia produzida pelas centrais de base mas, se esta for muito barata, mesmo assim economicamente compensa.
Isto é o que faz a França, por exemplo, que tem 75% da sua electricidade de origem nuclear.
Se aplicada a solução francesa ao nosso país, para exemplificar, ter-se-iam centrais nucleares a produzirem em permanência 4500 MW (75% dos 6000 consumidos em média), e nas horas de vazio sobrariam 800 MW (4500-3700), que seriam consumidos em bombagem pelas hidroeléctricas. Como o custo médio do kWh nuclear é em França de 4,1 ç, se as centrais a venderem à rede durante a maior parte do dia a 5 ç (valor típico), podem perfeitamente vendê-las em 4 horas de vazio a preço zero que isso ainda é compensador, por não terem de as desligar, dado que se as desligassem isso requereria dias para voltarem a funcionar normalmente.
Em Portugal a bombagem também se usa desde há mais de 40 anos, num regime articulado entre hídricas de fio de água e hídricas de albufeira. As primeiras, mais baratas, só conseguem suster água por algumas horas, enquanto as segundas podem armazenar razoáveis quantidades. Assim, em Invernos muito chuvosos, havia alturas, até há 40 anos, quando o nosso consumo per capita era menos de 1/5 do de hoje, em que as hídricas de fio de água ou geravam mais do que o consumo ou abriam as comportas e desperdiçavam a água, e assim produziam um excesso de energia que era consumida pelas hídricas de albufeira com bombagem a encher as barragens - para a usar nas horas de ponta, no Verão e até de um ano para o outro!
Obviamente que tanto num como no outro exemplo a bombagem adicona um custo à energia bombada, o custo do investimento nas próprias capacidades de bombagem e mais as perdas de energia do processo; porém, se a energia assim aproveitada for muito barata, o custo total ainda será baixo, e a solução boa para todos - incluindo os consumidores.
Para avaliar agora a rentabilidade e custos da nova bombagem prevista para as eólicas, convém começar por notar que o cenário previsto pelo estudo da REN constante do próprio plano do PNBEPH era para uma potência eólica instalada no país de 5.7 GW, +1,5 GW do que existe neste momento, satisfazendo 22% do consumo nacional (à media de 1400 MW eólicos) e tornando-nos o campeão mundial do consumo dessa forma de energia! A figura seguinte simulava o que se previa acontecesse.

A figura mostra claramente que se previa um excesso de produção eólica durante a noite (quando ocorrem os consumos mínimos e o vento é maior), num total de cerca de 350 MW médios e uma ponta de perto de 2000 MW pelas 5 h da madrugada. Ou seja: com tal produção eólica, 1/4 dela teria de ser armazenada por bombagem, para não ter de ser deitada fora ou exportada a preço zero!
Os números previstos pela EDP para a energia bombada, porém e como vimos, são o dobro destes, e de facto o plano do Governo anterior propunha que se chegasse a 8500 MW de potência eólica instalada, o dobro do que existe presentemente! Por outro lado, 700 MW em média de energia eólica consumida em bombagem serão o dobro dos 350 MW visualizados pela REN, apesar da potência instalada de 8500 planeada pelo anterior Governo ser "apenas" +50% que os 5700 MW considerados pela REN, mas isso é consistente com o facto de quanto maior a percentagem de energia eólica, maior a percentagem dela que precisará de ser armazenada para se conseguir regularizá-la.
É também curial notar que, se os 350 MW médios a bombar previstos pela REN para uma potência eólica instalada de 5700 MW requerem 2000 MW de potência de ponta na bombagem pelas 5h da manhã, os 700 MW médios a bombar previstos pela EDP para a potência eólica de 8500 MW planeados pelo Governo anterior requererão pelo menos 4000 MW de potência de ponta, precisamente o que foi projectado realizar-se após o PNBEPH e pelos investimentos da EDP.

Estamos agora em condições de fazer alguns cálculos de rentabilidade económica, para vários cenários de futuro e algumas hipóteses adicionais que apresentarei no seguimento. A primeira hipótese é que as taxas de juro pagas pelo capital investido serão de 8,5%, um valor típico para investimentos em anos passados recentes,.

• Cenário A: tudo corre conforme planeado pelo Governo anterior e os espanhóis também

Neste caso, o mais optimista para os investidores, Espanha usa as barragens da Iberdrola e da Endesa para armazenar o seu próprio excesso de energia eólica, e todo o excesso de eólica nacional é trabalhado apenas pelas centrais da EDP. Vou também ter em conta a remuneração recentemente promulgada de 20 k€/MW pela "garantia de potência" e admitir que as barragens conseguem comprar a energia eólica, no mercado e de madrugada, a 0 ç/kWh, para vendê-la nas horas de ponta a 6,5 ç/kWh. Note-se que, dado o baixo ou nulo valor que a energia eólica atinge no mercado nas horas de vazio, o rendimento técnico da bombagem é irrelevante para quem a faz.
O investimento a recuperar é, neste caso, apenas o da EDP (3,0 biliões de €) e o da REN (0,9 biliões de €), verificando-se então que:
- O encargo anual da bombagem da energia eólica para os consumidores será de 430 milhões de € (dos quais 80 para a REN) acrescendo em 2,5 ç/kWh o custo de produção médio de toda a energia eólica;
- A EDP recupera o seu investimento em 11 anos. Receberá anualmente 376 M€ pela electricidade vendida e 52 M€ pela "garantia de potência".

• Cenário B: como em A, mas com menor diferencial de preços entre a eólica comprada e a revendida.

Admitindo agora valores mais razoáveis de compra e venda da energia eólica, respectivamente de 1 ç/kWh e 5,5 ç/kWh:
- O encargo anual da bombagem da energia eólica para os consumidores será de 339 milhões de € (dos quais 80 para a REN) acrescendo em 2,0 ç/kWh o custo de produção médio de toda a energia eólica;
- A EDP recupera o seu investimento em 22 anos. Receberá anualmente 257 M€ pela electricidade vendida e 52 M€ pela "garantia de potência".

• Cenário C: Como em A, mas só se vêm a instalar 5700 MW de potência eólica

Neste caso e de acordo com a antevisão da REN, só haverá metade da energia eólica para bombar relativamente aos cenários anteriores. O investimento necessário da REN será também menor.
- O encargo anual da bombagem da energia eólica para os consumidores será de 261 milhões de € (dos quais 60 para a REN) acrescendo em 2,2 ç/kWh o custo de produção médio de toda a energia eólica;
- A EDP recupera o seu investimento em 32 anos. Receberá anualmente 226 M€ pela electricidade vendida e 52 M€ pela "garantia de potência".

• Cenário D: como em B, mas só se vêm a instalar 5700 MW de potência eólica.

- O encargo anual da bombagem da energia eólica para os consumidores será de 215 milhões de € (dos quais 60 para a REN) acrescendo em 1,8 ç/kWh o custo de produção médio de toda a energia eólica;
- A EDP receberá anualmente 161 M€ pela electricidade vendida e 52 M€ pela "garantia de potência". Nunca recuperará o investimento feito e terá acumulado um prejuízo de 34 biliões de € ao fim de 50 anos. Só recuperará o investimento, e ao fim de 42 anos, se a remuneração do capital investido não superar 6,5% ao ano.

• Cenário E: O investimento em eólicas pára no valor em que está (4250 MW).

Mesmo admitindo o cenário optimista de que as barragens conseguem comprar a energia eólica a 0 ç/kWh e vendê-la a 6,5 ç/kWh, e que ainda assim haverá uma potência média de metade da do cenário anterior para bombar (130 MW médios), e que não se realizam os investimentos previstos pela REN para os próximos anos, ter-se-á:
- O encargo anual da bombagem da energia eólica para os consumidores será de 164 milhões de € (dos quais 40 para a REN) acrescendo em 1,8 ç/kWh o custo de produção médio de toda a energia eólica;
- A EDP receberá anualmente 149 M€ pela electricidade vendida e 52 M€ pela "garantia de potência". Nunca recuperará o investimento feito e terá acumulado um prejuízo de 42 biliões de € ao fim de 50 anos. Só recuperará o investimento, ao fim de 40 anos, se a remuneração do capital investido não superar 6,0% ao ano.

• Cenário F: O investimento em eólicas pára no valor em que está (4250 MW) e o de Espanha também.

Nem a EDP nem a Iberdrola nem a Ensesa recuperarão jamais os investimentos feitos, mesmo admitindo que os 2,06 biliões de € alegados pelas "eléctricas" espanholas são pura fantasia e que o valor real andará por metade desse. Além disso estas empresas irão competir pelo reduzido mercado de bombagem português, agravando mais ainda os prejuízos da EDP, ainda que reduzindo os encargos para os consumidores devido à competição nos preços.


Talvez se perceba agora melhor porque é a EDP uma tão grande defensora da energia eólica, apesar de ela própria ter limitados investimentos em aerogeradores no país. Quanto aos investimentos espanhóis, não tenho notícia de como vão eles...


* - não consegui reencontrar o estudo de Eugénio Rosas que estava no blog comunista "Resistir", para lhe fazer a devida hiperligação.
** - A FEUP, com o INESC-Porto e sob a orientação do Prof. Peças Lopes, produziu um estudo de gestão hídrico-eólico para uma região no norte em que considerou, com dados da EDP, perdas na bombagem superiores a 30%. Porém, os resultados desse trabalho, outrora públicos, desde que começámos a falar deste processo passaram a ser cuidadosamente escondidos...