15.1 Introdução
A transição para um sistema energético totalmente sustentável exigirá, em parte, a passagem de um sistema centralizado de produção e distribuição para um sistema descentralizado, devido ao aumento das tecnologias descentralizadas de geração de energia que utilizam radiação solar eólica e de cobertura. Além disso, a integração dos sectores do calor e dos transportes na rede eléctrica conduzirá a um aumento muito significativo do pico de procura. Estes desenvolvimentos exigem adaptações maciças e onerosas à infraestrutura energética, enquanto se espera que a utilização dos ativos de produção existentes caia de 55% para 35% até 2035 (Strbac et al. 2015). Isso representa um grande desafio, mas também uma oportunidade: se os fluxos de energia puderem ser equilibrados localmente em microgrids, a demanda por modernização dispendiosa da infraestrutura pode ser minimizada, proporcionando estabilidade extra à rede principal. Por estas razões, “as microredes foram identificadas como um componente-chave da Smart Grid para melhorar a confiabilidade e a qualidade da energia, aumentando a eficiência energética do sistema” (Strbac et al. 2015).
As microredes podem proporcionar resiliência e flexibilidade muito necessárias e, por conseguinte, são susceptíveis de desempenhar um papel importante no sistema energético do futuro. Estima-se que, em 2050, mais de metade dos agregados familiares da UE produzam a sua própria electricidade (Pudjianto et al. 2007). Por conseguinte, é necessário desbloquear recursos flexíveis nas microredes, a fim de equilibrar a produção intermitente de energia renovável.
Os sistemas de agricultura urbana, como a aquapônica (dos Santos 2016), podem proporcionar essa flexibilidade energética tão necessária (Goddek e Körner 2019; Yogev et al. 2016). As plantas podem crescer dentro de uma ampla gama de condições externas, uma vez que estão acostumadas a fazê-lo na natureza. O mesmo se aplica aos peixes em um sistema de aquicultura, que podem prosperar em uma ampla faixa de temperatura. Essas condições de operação flexíveis permitem um efeito de buffer nos requisitos de entrada de energia, o que cria um grande grau de flexibilidade dentro do sistema. A alta massa térmica incorporada pelo sistema de aquicultura permite que grandes quantidades de calor sejam armazenadas dentro do sistema. As luzes podem ser ligadas e desligadas dependendo da abundância de eletricidade, permitindo que o excesso de geração de eletricidade seja essencialmente reduzido, transformando-a em biomassa valiosa. As bombas podem ser operadas em sincronicidade com os tempos de pico de geração de energia (por exemplo, meio-dia) para limitar a potência máxima líquida (pico de barbear). As unidades de destilação ótimas ([Chap. 8](/comunidade/artigos/sistemas aquánicos desacoplados do capítulo 8)) também têm uma demanda de calor muito flexível e podem ser desligadas assim que houver um excesso de fornecimento de calor ou eletricidade (ou seja, a bomba de calor converteria então a energia elétrica em energia térmica). Todos estes aspectos tornam os sistemas aquapônicos adequados para proporcionar flexibilidade a uma microrede.
Além de proporcionar flexibilidade no consumo, um sistema aquaponico multi-loop pode ser ainda mais integrado para proporcionar flexibilidade na produção. O biogás é produzido como um subproduto da UASB na instalação aquapônica. Este biogás pode ser queimado para produzir calor e energia, incorporando um micro-CHP na microrede. A integração de sistemas aquánicos nas microredes pode, portanto, aumentar a flexibilidade energética tanto do lado da procura como da oferta.