A hibridização de centrais renováveis já existentes e o desenvolvimento de novas centrais híbridas são instrumentais para acelerar a transição energética em Portugal, contribuindo a curto prazo para ganhos de resiliência e de eficiência do sistema elétrico.

Transição energética e complementaridade da geração renovável

A transição energética europeia está a acelerar a integração de fontes de energia renováveis no sistema elétrico, colocando novos desafios ao planeamento e à operação das redes e sistemas elétricos. Em Portugal, a contribuição eólica e solar fotovoltaica são centrais no cumprimento do Plano Nacional Energia e Clima (PNEC) 2030, impulsionadas pelos benefícios ambientais, maturidade tecnológica e competitividade de custos de produção. No entanto, a sua natureza variável e dependente de condições meteorológicas introduz incerteza elevada e previsibilidade limitada na sua disponibilidade.

Com o aumento da participação destas tecnologias no mix energético, a variabilidade introduzida deixa de ser um desafio marginal e torna-se estrutural, afetando o planeamento da rede e a valorização da energia em ambiente de mercado. Este contexto exige novas abordagens para assegurar o cumprimento das metas de descarbonização, num momento em que vários sistemas europeus, incluindo o português, começam a enfrentar constrangimentos à expansão da capacidade renovável instalada, e.g., devido a limitações da capacidade de receção da rede, que implicam investimentos significativos, bem como processos de licenciamento longos e complexos frequentemente associados a impactos ambientais relevantes.

Uma abordagem muito promissora, e ainda pouco explorada no planeamento de sistemas eletroprodutores, consiste na identificação e valorização da complementaridade entre recursos renováveis. Neste contexto, a noção de complementaridade refere-se ao pressuposto que, a integração de tecnologia eólica e solar fotovoltaica pode (e deve) ser planeada e operada de forma sinergética, permitindo mitigar alguns dos desafios associados às características inerentes dos seus recursos primários. Na prática, a combinação entre energia eólica e solar pode reduzir a variabilidade agregada da produção, melhorar a utilização do ponto de ligação à rede (e do ramal de interligação) e atenuar períodos de baixa produção associados a apenas uma única tecnologia.

As centrais renováveis híbridas (CRH) concretizam esta complementaridade ao integrarem múltiplas tecnologias renováveis e, opcionalmente, também armazenamento num único ponto de ligação à rede, resultando num perfil de produção menos variável e mais previsível, Figura 1. No caso da hibridização de centrais existentes (Figura 2), destaca-se ainda a possibilidade de aumentar a capacidade instalada e, consequentemente, a produção anual de energia, usando infraestruturas já existentes (por exemplo a subestação e rede de interligação de uma central) e o seu fator de utilização, sem qualquer necessidade de reforços da rede elétrica.

Centrais renováveis híbridas: enquadramento regulatório e evolução recente

Em Portugal, o enquadramento legal da hibridização iniciou-se com o Decreto-Lei (DL) n.º 76/2019, de 3 de junho [1], ao permitir a partilha do ponto de ligação à rede por diferentes tecnologias renováveis e de armazenamento, sem aumento da capacidade de injeção. O DL n.º 15/2022, de 14 de janeiro [2] veio, mais tarde, consolidar os conceitos de hibridização e de centro eletroprodutor híbrido, promovendo a integração de tecnologias e uma utilização mais eficiente da rede. Recentemente, o DL n.º 99/2024, de 3 de dezembro [3] reforçou este regime, destacando o papel do armazenamento na flexibilidade do sistema elétrico.

A nível nacional e europeu, as centrais renováveis híbridas (CRH) têm vindo a ganhar relevância. Contudo, apesar do reconhecido potencial, a implementação de centrais híbridas na Europa ainda é limitada. No final de 2024, a capacidade instalada era de cerca de 555 MW, com Portugal a representar aproximadamente 14% desse total, apenas ultrapassado pela Polónia e pelos Países Baixos. Em Portugal, o PNEC 2030, nas suas diferentes versões, identifica a hibridização como uma solução para promover uma integração mais eficiente de fontes renováveis. A SolarPower Europe identificou que, num cenário de hibridização para integração da capacidade prevista no PNEC 2030 de Espanha, com a instalação de 0.2 MW de tecnologia solar fotovoltaica por cada 1.0 MW de tecnologia eólica instalada, os investimentos em reforços de rede necessários podem ser reduzidos em cerca de 250 milhões de euros, o que corresponde a uma diminuição de aproximadamente 7.5% do investimento total [4]. Esta redução decorre da diminuição da necessidade de expansão da rede, ao evitar a instalação independente de cerca de 5 GW de capacidade solar. O mesmo estudo estima ainda uma redução do custo normalizado de energia (LCOE – Levelized Cost of Energy) de cerca de 10% face a centrais com apenas uma tecnologia, devido à melhor utilização do ponto de ligação à rede e à partilha de infraestruturas.

Potencial da hibridização de centrais eólicas com tecnologia solar fotovoltaica em Portugal

Planeamento e otimização da capacidade instalada: os benefícios da hibridização de centrais eólicas com tecnologia solar fotovoltaica são observáveis em diferentes regiões do território nacional, ainda que, com magnitudes e escalas temporais distintas. Estudos de planeamento realizados pelo Laboratório Nacional de Energia e Geologia (LNEG), com base em diversas métricas aplicadas a 224 centrais eólicas, indicam que o maior potencial de hibridização se concentra nas regiões Centro e Norte, devido à elevada complementaridade entre os perfis de geração das duas tecnologias (Figura 3) [5, 6]. Noutras regiões, como a zona Oeste, identificam-se pontualmente níveis de complementaridade interessantes, embora menos expressivos e com maior variabilidade espacial, devendo por isso ser analisados caso a caso. Verificam-se ainda algumas situações em que, de acordo com a métrica de avaliação utilizada, pode existir similaridade na produção, isto é, os perfis de geração apresentam evolução temporal semelhante e que, consequentemente, os benefícios da hibridização podem ser menos significativos.

No decurso da investigação efetuada, o LNEG identificou ainda que, uma estratégia de desenvolvimento baseada exclusivamente no sobreequipamento de centrais eólicas existentes, mantendo a capacidade máxima de injeção na rede e adicionando apenas tecnologia eólica, é menos eficiente do que fazer esse sobreequipamento com tecnologia solar PV. Para um nível de sobreequipamento correspondente a 50% da capacidade inicialmente instalada, recorrendo exclusivamente a tecnologia eólica, a energia potencialmente não aproveitada tendo em conta o recurso primário disponível (usualmente designado no sector por curtailment) pode ultrapassar 30% da produção total anual em determinados casos, devido às limitações da capacidade de injeção. Em contraste, quando esse mesmo nível de sobreequipamento de 50% é alcançado através da integração de energia solar fotovoltaica, os cortes de produção reduzem-se drasticamente, para valores inferiores a 5%. Estes resultados evidenciam a forte complementaridade entre os perfis de produção eólica e solar em Portugal e a relevância do seu aproveitamento.

Operação em mercado e valor económico da hibridização: no contexto de participação nos mercados de eletricidade, como o mercado ibérico de eletricidade (MIBEL), onde os desvios entre energia produzida prevista e a realmente injetada são fortemente penalizados, a qualidade da previsão é determinante para a rentabilidade dos projetos. Estudos do LNEG, onde se têm vindo a desenvolver ferramentas de previsão dedicadas a estes sistemas, indicam que a hibridização eólica-solar permite aumentar a energia injetada sem agravar proporcionalmente os erros de previsão, os quais se mantêm iguais ou inferiores (até cerca de 10%) aos verificados em centrais eólicas isoladas, mesmo com acréscimos de capacidade até, aproximadamente, 50% da capacidade inicial. Este desempenho resulta da complementaridade da geração, que reduz as flutuações e suaviza os picos de produção, originando um perfil de produção com menos variabilidade. Em consequência, as previsões mais precisas contribuem para a redução das penalizações associadas aos desvios no mercado de reservas contribuindo para o aumento do preço capturado em mercado, reforçando a competitividade dos projetos híbridos [7].

António Couto e Ana Estanqueiro

LNEG – Laboratório Nacional de Engenharia e Geologia, I.P.
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