Como as análises tecnoeconômicas abrem o caminho para um nível baixo

Os níveis de dióxido de carbono no ar, que aquece o planeta, continuam a aumentar. Reduzir as emissões através do abandono dos combustíveis fósseis é uma prioridade – mas também o é a remoção do carbono que já foi emitido. Das muitas tecnologias emergentes em discussão, quais serão as mais eficazes e onde? E quanto aos custos? Que tipos de investimentos terão maior impacto?

Cientistas do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) do Departamento de Energia (DOE) estão respondendo a esses tipos de perguntas com análises tecnoeconômicas, uma forma baseada em dados de prever os melhores caminhos para a descarbonização.

“O Berkeley Lab está a desenvolver muitas tecnologias de energia limpa que poderão ter um enorme impacto no nosso caminho para um futuro de baixo carbono. A análise tecnoeconômica nos ajuda a concentrar nossa pesquisa nas tecnologias que têm maior probabilidade de serem desenvolvidas em produtos bem-sucedidos e acessíveis”, disse o diretor do Berkeley Lab, Mike Witherell.

A análise tecnoeconómica utiliza modelos computacionais para avaliar as implicações de custos e os potenciais impactos ambientais das tecnologias emergentes. Estes modelos podem basear-se nos resultados iniciais da investigação de uma tecnologia e calcular os custos da sua expansão. Este tipo de análise preditiva pode ser usada para apoiar a tomada de decisões por investigadores, partes interessadas da indústria, reguladores e decisores políticos.

Uma combinação de poder computacional robusto e técnicas mais sofisticadas tornaram a análise tecnoeconómica uma abordagem cada vez mais poderosa. Conseqüentemente, a equipe do Berkeley Lab, centrada na Área de Tecnologias de Energia do Laboratório com funcionários das áreas de Ciências da Terra e Ambientais e Biociências, se expandiu para incluir 20 cientistas de uma ampla gama de disciplinas que trabalham em parceria com equipes do Berkeley Lab e com outras instituições. . A pesquisa geralmente requer uma combinação de projeto de engenharia, projeto e simulação de processos, análise de fluxo de caixa, avaliação do ciclo de vida e análise geoespacial.

“Com uma tecnologia nova, não podemos simplesmente fazer uma analogia com uma indústria e adivinhar seu desempenho. Nós realmente precisamos construir novos sistemas de engenharia e modelos de processos em torno deles”, disse Hanna Breunig, cientista pesquisadora do Berkeley Lab. “Isso requer ciência de equipe e novas abordagens computacionais para começar a prever o desempenho.”

Enquanto os anteriores projectos de análise tecnoeconómica dependiam geralmente de software existente com entradas e saídas limitadas, hoje os investigadores do Berkeley Lab estão a criar modelos informáticos personalizados e multicamadas para obter uma imagem mais completa de uma tecnologia. Ainda mais importante, a equipe tem reforçado esses modelos com dados de pesquisas em estágio inicial no laboratório. Isto cria um ciclo de feedback onde os dados fortalecem os modelos e vice-versa.

“Com uma tecnologia nova, não podemos simplesmente fazer uma analogia com uma indústria e adivinhar seu desempenho. Nós realmente precisamos construir novos sistemas de engenharia e modelos de processos em torno deles. “Isso requer ciência de equipe e novas abordagens computacionais para começar a prever o desempenho.”

–Hanna Breunig

A história de análise tecnoeconómica do Berkeley Lab ao longo das últimas duas décadas está agora a revelar-se útil numa variedade de estratégias chave de mitigação das alterações climáticas. Isto inclui tecnologias de emissões negativas, como a captura direta de ar e o aumento do desgaste, um processo que acelera as reações químicas que removem o carbono naturalmente. Inclui também a descarbonização da produção; biocombustíveis e bioprodutos; produção e armazenamento de hidrogénio; e métodos para apoiar uma economia circular onde mais materiais podem ser reciclados, evitando a necessidade de fabricar novos.

“Quando as tecnologias são tão nascentes e estão a ser comercializadas rapidamente, estamos a obter dados de todas as direções”, disse Corinne Scown, cientista do Berkeley Lab. “Portanto, temos que entender rapidamente quais são os principais impulsionadores dos custos, balanços energéticos e emissões. Isso requer o tipo de conhecimento e habilidades tecnológicas que estamos construindo.”