Como a Energia Solar, Eólica e Hidrelétrica Funcionam — e Por Que as Redes Estão Sendo Reconstruídas em Torno Delas

A eletricidade renovável é gerada a partir de fontes que se renovam naturalmente — luz solar, vento, água fluindo, calor subterrâneo e material orgânico — em vez de combustíveis que são queimados e esgotados. De acordo com a Administração de Informações de Energia dos EUA (EIA), cada tecnologia converte uma força natural diferente em eletricidade através de um mecanismo distinto, e juntas elas agora estão remodelando como as redes de energia elétrica são planejadas e operadas em todo o mundo.

Como cada tecnologia converte a natureza em eletricidade

Os painéis fotovoltaicos solares (FV) utilizam células solares que convertem a luz solar diretamente em eletricidade, explica a EIA, enquanto uma tecnologia separada, o aquecimento solar térmico, usa coletores para absorver a luz solar e aquecer água ou ar para aquecimento de ambientes e água em vez de gerar eletricidade. As turbinas eólicas, geralmente agrupadas em parques eólicos, capturam a energia cinética do ar em movimento e a convertem em eletricidade; nos Estados Unidos, a maioria dos parques eólicos opera na região central, com projetos offshore planejados.

As usinas hidrelétricas usam água fluindo ou caindo de barragens e rios para girar uma turbina conectada a um gerador, de acordo com a EIA. Uma forma relacionada, a hidrelétrica de armazenamento bombeado, move água entre dois reservatórios em diferentes elevações, armazenando efetivamente energia bombeando água para cima quando a eletricidade é abundante e liberando-a para baixo para gerar energia quando necessária. As plantas geotérmicas aproveitam o calor do interior da Terra, enquanto as instalações de biomassa queimam resíduos de madeira, resíduos sólidos municipais ou biogás para gerar eletricidade.

As energias renováveis estão crescendo mais rápido do que qualquer outra fonte de energia

A geração global de eletricidade renovável deverá aumentar de 9.900 teravatios-hora (TWh) em 2024 para 16.200 TWh em 2030, um aumento de 60%, de acordo com o relatório Energias Renováveis 2025 da AIE. A agência prevê que as energias renováveis ultrapassarão a geração de carvão até o final de 2025, ou até meados de 2026 no máximo, dependendo da produção hidrelétrica, tornando as energias renováveis a maior fonte de eletricidade do mundo. Até 2030, espera-se que as energias renováveis forneçam cerca de 43% da geração global de eletricidade, acima dos 32% em 2024, e atender a mais de 90% do crescimento da demanda global de eletricidade nesse período.

A energia solar FV está impulsionando a maior parte dessa expansão, representando mais da metade do aumento projetado na geração renovável até 2030, diz a AIE. A energia eólica contribui com aproximadamente 30% do aumento, com a energia eólica terrestre esperada adicionar 732 gigawatts (GW) de nova capacidade e a energia eólica offshore 140 GW — mais do que o dobro do período anterior de cinco anos. A energia hidrelétrica deverá adicionar mais de 154 GW de nova capacidade, enquanto a capacidade de armazenamento hidrelétrico bombeado deverá dobrar para 16,5 GW de adições anuais até 2030.

A Agência Internacional de Energias Renováveis (IRENA) informou que a capacidade global de energia renovável atingiu 5,14 terawatts (TW) no final de 2025 após 692 GW de adições durante o ano, de acordo com um resumo de dados da IRENA publicado pela pv magazine USA. A energia solar representou cerca de 511 GW desse crescimento — aproximadamente 75% das adições totais de energia renovável — e as energias renováveis representaram 49% de toda a capacidade de energia instalada globalmente e 85,6% de toda a expansão de capacidade de energia adicionada em todo o mundo em 2025.

Nos Estados Unidos, energia eólica e solar atingem novo recorde

Os números nacionais espelham a tendência global. A EIA informou que energia eólica e solar em escala de concessionária juntas geraram um recorde de 17% da eletricidade dos EUA em 2025; incluindo energia solar em telhado em pequena escala, a participação combinada atingiu 19% da geração líquida total. A energia eólica produziu 464.000 gigawatts-hora (GWh), 3% a mais do que em 2024, enquanto a produção solar em escala de concessionária saltou 34% para 296.000 GWh e a energia solar em pequena escala subiu 11% para 93.000 GWh. Duas décadas antes, em 2005, energia eólica e solar em escala de concessionária forneceram menos de 1% da eletricidade dos EUA, disse a EIA.

Por que a energia variável está forçando as redes a mudar

Ao contrário de uma usina que queima combustível e pode funcionar sob demanda, a produção de energia solar e eólica depende do clima e da hora do dia — o que a AIE e a indústria chamam de energia renovável variável. O relatório Energias Renováveis 2025 da AIE diz que à medida que a energia solar FV e eólica se expandem rapidamente, o corte — quando operadores da rede reduzem a produção renovável porque limites de transmissão, requisitos de estabilidade ou excesso de oferta impedem o sistema de absorver toda a energia — está acontecendo mais frequentemente e em mais lugares. Separadamente, a Atualização do Meio do Ano de Eletricidade 2025 da AIE registrou um aumento acentuado em horas de preços negativos de eletricidade, quando a oferta excede a demanda: Alemanha, Holanda e Espanha viram preços negativos em 8–9% das horas na primeira metade de 2025, acima dos 4–5% em 2024.

A AIE descreve isso como uma "necessidade urgente de maior flexibilidade na oferta e demanda", apontando armazenamento em bateria, resposta à demanda e regras de mercado atualizadas como soluções. Abordar o desequilíbrio entre geração variável e demanda constante requer o que a agência chama de estratégia abrangente envolvendo transmissão, flexibilidade e planejamento coordenado do sistema — em vez de uma solução única.

O que "transformação de rede" realmente significa

• Armazenamento: baterias e hidrelétrica de armazenamento bombeado absorvem o excesso de produção solar e eólica e liberam quando a geração cai, o que a AIE cita como central para gerenciar a variabilidade.
• Transmissão: novas linhas de energia movem eletricidade de regiões ventosas ou ensolaradas para centros populacionais, parte do que a AIE chama de planejamento coordenado do sistema.
• Demanda flexível: deslocar o uso de eletricidade para coincidir com períodos de alta produção renovável, uma das ferramentas que a AIE recomenda junto com armazenamento.
• Espera-se que as adições de capacidade de hidrelétrica de armazenamento bombeado dobrem para 16,5 GW por ano até 2030, de acordo com a AIE, em parte para abordar desafios de integração na Europa.