The UK’s journey to a coal power phase-out

Resumo executivo

A era do Reino Unido de eletricidade livre de carvão começa

O fechamento da planta final de carvão no Reino Unido, Ratcliffe-on-Soar, à meia-noite de 30 de setembro de 2024, marca o início de uma nova era. Olhar para a última década mostra o ritmo surpreendente em que o Reino Unido alcançou esse marco. As políticas do Reino Unido incentivaram a rápida implantação de energia renovável na última década, enquanto simultaneamente aperta as restrições em usinas de alto poluente. Essas políticas entregaram uma grande queda nas emissões de carbono da geração de eletricidade, de 160 milhões de toneladas de dióxido de carbono equivalente (MTCO2E) em 2012 a 41 mtCo2e em 2023.

1st October 2024 marks a historic moment: the first day of the UK coal-free power era. Looking back at the last decade shows the astonishing pace at which the UK achieved this milestone. UK policies have incentivised the rapid deployment of renewable energy over the last decade, while simultaneously tightening restrictions on high polluting coal power plants. These policies have delivered a large drop in carbon emissions from electricity generation, from 160 million tonnes of carbon dioxide equivalent (MtCO2e) in 2012 to 41 MtCO2e in 2023.

, como o uk agora tem como alvo a meta de desanimação, que é uma meta de limpeza, como uma meta de limpeza, como o que está de acordo com o que é o que é o que é o que é o que é o que é o que é o que é o que é o que é o que é o que é o que é o que há de mais de que você. Como o Reino Unido tem como alvo a descarbonização econômica em toda a economia. A energia de carvão forneceu quase 40% da geração do Reino Unido em 2012, encolhendo para 2% até 2019, e finalmente caindo para zero até outubro de 2024. Em 2012, o carvão gerou 143 TWH de eletricidade, equivalente à demanda total da energia da Suécia em 2023.

The end of UK coal power

Coal power reaches zero, replaced by renewables

A usina de carvão final no Reino Unido, Ratcliffe-on-Soar, fecha à meia-noite em 30 de setembro de 2024. Este é o capítulo final de uma estação de queda no mundo, que era uma grande fonte de energia que foi a principal, a principal fonte de energia do mundo. 53 anos depois, em 1935, e desde que o carvão desempenhou um papel central no fornecimento nacional de eletricidade. Embora a proporção de eletricidade do carvão tenha caído nos anos 90, foi relativamente estável até 2012, quando a energia do carvão representou 39% da geração de eletricidade no Reino Unido. Isso caiu rapidamente para cerca de 7% apenas cinco anos depois em 2017, permanecendo a 2% da energia desde 2020, e agora cai para zero com o fechamento de Ratcliffe. Isso marca uma queda absoluta de 140 TWH de 2012 a 2024.

The world’s first coal-fired power station, the Edison Electric Light Station, was built in London in 1882. The UK National Grid was founded 53 years later in 1935, and ever since coal has played a core role in national electricity supply. Although the proportion of electricity from coal fell in the 1990s, it was then relatively stable until 2012 when coal power made up 39% of electricity generation in the UK. This quickly dropped to around 7% just five years later in 2017, remaining at 2% of power since 2020, and now falls to zero with the closure of Ratcliffe. This marks an absolute fall of 140 TWh from 2012 to 2024.

O deslocamento do carvão do setor de energia do Reino Unido aconteceu extraordinariamente rapidamente. Desde 2000, 25 usinas de carvão fecharam ou mudaram para outros combustíveis, 15 delas desde 2012.

A combinação de incentivos políticos e financeiros desde o início dos anos 2000 significava que o papel do carvão começou a diminuir muito antes do fechamento da usina de Ratcliffe. O Reino Unido viu um número crescente de dias sem energia de carvão após o primeiro em 2017. Essa tendência não reverteu nos últimos anos, mesmo quando os preços do gás aumentaram após a invasão da Ucrânia pela Rússia. Em 1º de outubro de 2024, os dias sem carvão estão definidos para ficar.

Quando o carvão caiu, as renováveis ​​cresceram rapidamente

O declínio do carvão foi alcançado sem mudar para o gás, impulsionado por renováveis ​​e uma queda na demanda. O vento e a energia solar experimentaram crescimento maciço quando o carvão entrou em declínio terminal. Isso foi impulsionado pela energia eólica, que por si só cresceu 315% (+62 TWH) no mesmo período. O crescimento de 75 TWH eólico e solar desde 2012 deslocou cerca de 28 milhões de toneladas de carvão e evitou £ 2,9 bilhões em custos de carvão. Desde então, no entanto, a geração de gás diminuiu. No ano passado, havia voltado para os níveis de 2012, gerando 101 TWH.

Wind and solar quadrupled their power generation since 2012 when coal’s rapid decline began, rising from 21 TWh in 2012 to 96 TWh by the end of 2023. As coal generation fell from 39% of British power in 2012 to 1% in 2023, the share of wind and solar electricity increased from 6% to 34%. This was driven by wind power, which alone grew 315% (+62 TWh) in the same period. Wind and solar’s growth of 75 TWh since 2012 displaced an estimated 28 million tonnes of coal, and avoided £2.9bn in coal costs.

There was a brief spike in gas power from 2015 to 2016, rising from 100 TWh to 143 TWh, as an increase in the Carbon Price Support meant that producing electricity using coal became more expensive. Since then, however, gas generation has declined. By last year it had sunk back to around 2012 levels, generating 101 TWh.

No mesmo período, uma queda na demanda de eletricidade também reduziu a necessidade de carvão. A demanda de eletricidade do Reino Unido caiu 16% desde 2012 devido a vários fatores, incluindo um aumento nos preços da energia e casas cada vez mais eficientes, que agora usam menos energia para aquecimento e aparelhos. MTCO2E em 2012 a 41 MTCO2E em 2023. O rápido declínio na energia do carvão desde 2012 evitou 880 milhões de toneladas de emissões, o que é equivalente a mais que o dobro das lições de toda a economia do Reino Unido. Longe da dependência de carvão pode ser atribuída a cinco fatores principais: alvos ambiciosos de descarbonização de curto prazo, a introdução de um aumento mínimo de carbono que tornou a economia do carvão menos favorável, apoio político à energia eólica, reformas de mercado e investimentos e inovações na grade. O efeito combinado desses cinco fatores viu a capacidade de energia do carvão no Reino Unido cair de 32 GW em 2010 para 0 GW até o final de 2024.

Coal phase-out brings a much cleaner power sector

The replacement of coal power with wind and solar has had a major impact on the UK’s power sector emissions, which fell by three quarters (-74%) from 158 MtCO2e in 2012 to 41 MtCO2e in 2023. The rapid decline in coal power since 2012 avoided 880 million tonnes of emissions, which is equivalent to more than double the UK’s total economy-wide emissions in 2023.

Lessons learned from the coal phase-out

Five policy lessons from the UK’s coal-to-clean story

The journey away from coal dependency can be attributed to five main factors: ambitious short-term decarbonisation targets, the introduction of a rising minimum carbon price which made the economics of coal less favourable, policy support for wind power, market reforms and investments and innovations in the grid. The combined effect of these five factors has seen coal power capacity in the UK fall from 32 GW in 2010 to 0 GW by the end of 2024.

1. O apertando os alvos de descarbonização

O Reino Unido estabeleceu uma direção clara de viajar com metas de descarbonização cada vez mais rigorosa

A Lei de Mudança Climática do Reino Unido (2008, atualizada em 2019) deixou claro para os tomadores de decisão que o uso de carvão não absorvido era incompatível com a atingência de uma economia da rede. Em combinação com a pior economia do carvão, esta Lei sustentou a meta de eliminação de eliminatórias de 2025 em 2015.

Embora em 2012 o carvão tenha gerado 39% da geração de eletricidade do Reino Unido, ele caiu mais rapidamente do que o esperado para apenas 2% em 2019 e em 2021 a data de fase-saída 75. Aumentar o custo do carvão

2. Raising the cost of coal

A revelação dos custos ocultos significava que a energia do carvão não era mais economicamente viável

Em 2013, o governo do Reino Unido estabeleceu um aumento mínimo de carbono, aumentando o preço do carbono da UE pago pelos geradores de energia. A partir de 2015, isso afetou significativamente os preços de energia do carvão do Reino Unido. Pela primeira vez desde 2010, a energia do carvão era mais cara que o gás e significativamente mais dispendiosa que a energia renovável. A conformidade exigiria atualizações caras para a frota de carvão do Reino Unido, por isso se tornou não econômico para essas usinas mais antigas continuarem em execução. Em novas usinas de energia de carvão.

In 2016 an Industrial Emissions Directive set tighter limits on air pollution from large power plants. Compliance would have required costly upgrades to the ageing UK coal fleet, so it became uneconomic for these older plants to continue running.

In 2013 the UK set limits for CO2 emissions at 450g/KWh for all new fossil fuel power plants built after 18th February 2014. This meant that new coal-fired power stations could only be built if they were equipped with expensive carbon capture and storage, effectively ruling out investment in new coal power plants.

3. O apoio ao vento eólico offshore

Apoio político estável para a energia eólica offshore ajudou a deslocar a energia do carvão

O acordo do setor eólico offshore de 2019 identificou o vento offshore como um dos principais setores do Reino Unido e forneceu um roteiro para a forma como a ação do governo coordenaria o crescimento da indústria e apoio adicional. Os compromissos do governo com o setor incluíram garantias de financiamento de longo prazo por meio do esquema de contratos para diferenças e investimento em pesquisa e desenvolvimento.

4. Reformas de mercado para renováveis ​​

Reformas do mercado Incentivou o investimento em eólica e solar, garantindo a segurança da oferta

a partir de 2013, os pagamentos de disponibilidade do mercado da capacidade do Reino Unido financiaram nova capacidade em gás fóssil, bem como interconectores, resposta à demanda e armazenamento. Isso garantiu a segurança da fonte de alimentação, à medida que as antigas usinas de carvão ficaram offline, juntamente com um aumento na participação de renováveis ​​variáveis ​​no mix de energia. Houve seis rodadas de leilão no total, apoiando um pipeline de 35 GW de projetos de energia eólica e solar, com quase 8 GW já desenvolvidos através do esquema.

The UK implemented a Contracts for Difference price support scheme in 2014 for new generators, providing confidence to investors through a competitive auction, which led to rapid price reductions. There have been six auction rounds in total, supporting a 35 GW pipeline of wind and solar power projects, with almost 8 GW already developed through the scheme.

5. Investimento em grade de eletricidade

Investimento e inovação na grade aceleraram a implantação de energia renovável

Em 2010, um novo método de atualização de transmissão para novas usinas reduziu os prazos de entrega para apenas alguns anos e aumentou o ritmo de implantação. A nova energia limpa pode substituir a geração de energia e energia a gás mais rapidamente, embora ainda permaneçam problemas de grade. Desde 2015, o operador do sistema nacional de eletricidade da grade do Reino Unido usou um processo anual para revisar as recomendações de atualização da grade. Em 2024, publicou um relatório interino de atualizações de rede além de 2030, recomendando atualizações para facilitar a conexão de mais 21 GW de capacidade de geração de energia limpa. O planejamento regular, flexível e de todo o sistema em todo o meio e a longo prazo significa que o novo desenvolvimento pode ser acelerado para deslocar o carvão e, no futuro, o gás fóssil também. Um sistema de energia limpo é o próximo marco

In 2022, National Grid ESO announced its intention to introduce a new holistic strategic process to bring centralised planning to long-term grid upgrades. In 2024, it published an interim Beyond 2030 network upgrades report, recommending upgrades to facilitate connecting an additional 21 GW of clean power generating capacity. Regular, flexible and whole-system planning across the medium and long-term means that new development can be expedited to displace coal and, in the future, fossil gas too.

Towards clean power

A clean power system is the next milestone

O eliminamento de carvão do Reino Unido oferece lições sobre como diminuir os combustíveis fósseis de maneira eficaz, mas atingir um sistema de energia totalmente descarbonizado trará novos desafios. demonstrando um exemplo internacional para eliminação de fase de carvão. O governo do Reino Unido agora pretende um sistema de energia limpa até 2030, cinco anos antes da meta estabelecida pelo governo anterior. Esse alvo inclui as promessas de dobrar o vento em terra, a energia solar tripla e o vento offshore quádruplo. Com grandes aumentos na implantação de renováveis, o gás será progressivamente deslocado da maioria do fornecimento, mantido apenas para capacidade crítica de reserva. Isso reduz as importações de gás do Reino Unido, melhorando a segurança energética nacional, desenvolvendo a geração de energia caseira. Para conseguir isso, será necessário aprender as lições da eliminação de carvão, além de se preparar para desafios adicionais. O suporte à energia limpa é fundamental, incluindo a reforma do mercado e as soluções para questões de longo prazo, como atrasos na conexão de rede. Essa capacidade de combustível fóssil representa um nível muito baixo de geração anual (<2%) e, portanto, emissões de carbono quase zero, o que significa que a grade é efetivamente descarbonizada por este ponto. geração de gás. O gás gerou 34% da energia do Reino Unido em 2023, um pequeno aumento de 28% em 2012. Desde 2004, o Reino Unido é um importador líquido de gás natural, pois a produção diminuiu mais rapidamente que a demanda. A redução rápida do gás exigirá algumas das mesmas abordagens que foram aplicadas com a eliminação do carvão, como clareza de políticas de longo prazo e apoio à implantação renovável, mas existem diferenças importantes. Não existe uma única fonte de baixo carbono que possa substituir as funções atuais de plantas a gás no sistema de energia devido ao seu papel no equilíbrio da oferta e demanda em escala, portanto a próxima fase da descarbonização precisará de mais uma abordagem de sistemas inteiros do que estava em jogo com a eliminação de carvão do Reino Unido.

The next milestone is clean power

With the closure of its final coal power plant, the UK enters a coal-free era for power, demonstrating an international example for coal phase-out. The UK government is now aiming for a clean power system by 2030, five years earlier than the target set by the previous government. This target includes pledges to double onshore wind, triple solar power and quadruple offshore wind. With large increases in renewables deployment, gas will be progressively displaced from the majority of supply, maintained only for critical reserve capacity.

The UK can displace gas generation down to 2% of the electricity mix by 2030, based on previous modelling by Ember. This reduces UK gas imports, improving national energy security by developing homegrown power generation. To achieve this, learning the lessons from the coal phase-out as well as preparing for additional challenges will be necessary. Support for clean power is critical, including both market reform and solutions for longer-term issues such as network connection delays.

With the deployment of wind and solar power, batteries and other clean technologies, the residual role of gas is only as a critical reserve. This fossil fuel capacity represents a very low level of annual generation (<2%) and, therefore, near-zero carbon emissions, meaning the grid is effectively decarbonised by this point.

From coal phase-out to clean power

Some of the lessons from the coal phase-out can be applied to the final stage of decarbonising the power sector, which will require the displacement of gas generation. Gas generated 34% of UK power in 2023, a slight increase from 28% in 2012. Since 2004, the UK has been a net importer of natural gas, as production has declined faster than demand. Rapidly reducing gas will require some of the same approaches that were applied with the coal phase-out, such as long-term policy clarity and support for renewable deployment, but there are key differences. There is no single low-carbon source that can replace the current functions of gas plants in the power system due to their role in balancing supply and demand at scale, so the next phase of decarbonisation will need more of a whole-systems approach than was in play with the UK’s coal phase-out.

Mantendo um olhar a laser no crescimento limpo

Semelhante à eliminação de carvão, o deslocamento do uso de gás exigirá políticas de longo prazo para incentivar a implantação de nova energia limpa. Enquanto o governo está visando um setor de energia limpa de 2030 através de grandes aumentos na capacidade eólica e solar, atingir esse alvo ambicioso significa aumentar o número de projetos no desenvolvimento, reduzindo atrasos no desenvolvimento e garantindo o apoio da comunidade. Alguns desses requisitos são abordados em uma grande consulta governamental atual sobre mercados de eletricidade, conhecidos como REMA. Essa abordagem do planejamento e suporte de longo prazo também precisará ser empregado para permitir que a futura rede de energia limpa. Esta é uma das funções que certas usinas de gás fornecem atualmente, alterando a saída de geração para ajudar a atender à demanda. À medida que a geração renovável mais variável é implantada, a importância dessa função deve aumentar. Portanto, alternativas de preço competitivo e de baixo carbono serão necessárias para continuar a reduzir o uso de gás. As baterias precisarão ser particularmente rápidas para crescer, com todos os caminhos para alcançar uma potência de baixo carbono na análise de cenários de energia futura da Grid National, mostrando um aumento de mais de 14 GW na capacidade de armazenamento de bateria entre 2025 e 2035.

For a power system to be reliable and stable, it must be balanced through constant adjustments to supply and demand. This is one of the functions certain gas power plants currently provide, by changing generation output to help match demand. As more variable renewable generation is deployed, the importance of this function is forecast to increase. Therefore, competitively priced and low-carbon alternatives will be necessary to continue to reduce gas use. Batteries will need to be particularly quick to grow, with all pathways to achieving low-carbon power in the National Grid Future Energy Scenarios analysis showing an increase of over 14 GW in battery storage capacity between 2025 and 2035.

em 2023 baterias, mais pequenas baterias. À medida que o gás é deslocado, isso precisará mudar. Já existe algum planejamento avançado para apoiar essa mudança, com a recente introdução do NACION GRID ESO 'Open Balanceing Portal', que aumentou o uso do armazenamento de bateria. As estratégias governamentais estabelecem uma expectativa de 10 GWh de armazenamento de energia da bateria até 2030, o que fornecerá sinais importantes ao mercado. O governo também consultou este ano sobre a introdução de suporte para armazenamento de energia de maior duração - o que ajudará a deslocar ainda mais o uso de combustíveis fósseis - usando um mecanismo de política semelhante ao suporte ao vento offshore que permitiu crescer rapidamente ao longo da decada passada. À medida que as energias renováveis ​​continuam a aumentar rapidamente. Embora críticos para um sistema de energia limpa, novos projetos renováveis ​​estão cada vez mais atrasados ​​pela falta de capacidade de conexão disponível. Investir em redes de eletricidade novas ou expandidas maximizará os benefícios da energia renovável, mas esses grandes projetos de infraestrutura podem levar muitos anos. Um novo esquema de Fast-Track do Ofgem anunciou recentemente o primeiro de uma série de grandes projetos: uma conexão offshore de £ 3,4 bilhões entre a Escócia e a Inglaterra. No total, a National Grid está planejando investir cerca de 10 bilhões de libras em expansão da rede, apoiadas por aprovações mais rápidas.

Investing in the grid reduces costs and constraints

There will be new challenges heading into the next chapter of decarbonisation, as renewables continue to rapidly scale up. Although critical to a clean power system, new renewable projects are increasingly delayed by a lack of available connection capacity. Investing in new or expanded electricity networks will maximise the benefits of renewable energy, but these large infrastructure projects can take many years. A new Ofgem fast-track scheme has recently announced the first in a series of major projects: a £3.4 billion offshore connection between Scotland and England. In total, National Grid is planning to invest around £10 billion in grid expansion, supported by faster approvals.

Da mesma forma, a introdução de mais interconexão será vital para reduzir o congestionamento na rede. Os interconectores, que são conexões de grade nas fronteiras, facilitam as importações baratas de eletricidade e permitem exportar excesso de energia. A National Grid atualmente opera seis interconectores com a Europa, conectando mais recentemente o Reino Unido à Dinamarca em 2023 através do Link Viking, com uma capacidade máxima de 1,4 GW. O investimento na grade pode acelerar o desenvolvimento renovável e reduzir os custos do consumidor a longo prazo. O desmame da geração de energia de combustível fóssil faz parte de um maior esforço de descarbonização em vários setores, parte dos quais será alcançada através da eletrificação do uso de calor e transporte de combustível fóssil de corrente. Assim como na eliminação de carvão, o suporte estável para alternativas eletrificadas e uma direção clara de viajar para longe das tecnologias de poluição serão necessárias para desarbonizar toda a economia. Enquanto o uso de gás estiver sendo deslocado no setor de energia, ele ainda é usado para aquecer cerca de 80% das casas do Reino Unido e 10 milhões de caldeiras a gás serão instaladas entre 2025 e 2035. O calor eletrizante com bombas de calor e transporte com veículos elétricos aumentará a demanda de energia, mas também tem o potencial de criar novas fontes de demanda flexível.

Electrification will displace oil for transport and gas for heat

The next chapter of decarbonisation will also mean thinking beyond the power system. Weaning off fossil fuel power generation is part of a larger decarbonisation effort across multiple sectors, part of which will be achieved through the electrification of current fossil fuel heat and transport use. As with the coal phase-out, stable support for electrified alternatives and a clear direction of travel away from polluting technologies will be needed to decarbonise the whole economy.

There are real challenges of increased electricity demand, meaning that the deployment of renewable power will need to continue after the 2030 clean power target is achieved as other sectors are electrified. While gas use is being displaced in the power sector, it is still used to heat around 80% of UK homes and 10 million gas boilers will be installed between 2025 and 2035. Electrifying heat with heat pumps and transport with electric vehicles will increase power demand but also has the potential to create new sources of flexible demand.

Embora o uso do carvão tenha caído rapidamente, o Reino Unido ainda depende de importações de combustível para combustíveis de energia, aquecimento e transporte. A demanda de carvão caiu para 3,1 milhões de toneladas de equivalente a petróleo (MTOE) em 2023, menos de um décimo de demanda de carvão em 2010 (32,6 mtoe). Os três maiores requisitos de suprimento de combustível restantes no Reino Unido são as importações de gás, petróleo e bioenergia. Juntamente com reduções de emissões, um benefício adicional da eletrificação é a dependência reduzida das importações de combustíveis energéticos. Os recentes picos de preço do gás mostraram os benefícios de um sistema de energia mais eficiente e de baixo carbono. A resiliência energética em toda a economia será melhorada à medida que esses combustíveis de alto carbono forem eliminados. A volatilidade recente demonstra que existem razões de custo, carbono e segurança para continuar a reduzir o uso de gás. Esse deslocamento será suportado por muitas das lições da eliminação do carvão e também por novas tecnologias e mercados. O setor de energia do Reino Unido sem carvão continuará a confiar cada vez menos em todos os combustíveis fósseis e, com o tempo, será muito menos exposto a riscos futuros e picos de preços. PDF

The coal-free power sector era begins

With the closure of Ratcliffe and the rise of renewable power, the UK is already on the path to a clean power system. Recent volatility demonstrates that there are cost, carbon and security reasons to continue to reduce gas use. This displacement will be supported by many of the lessons of the coal phase-out and also by new technologies and markets. The coal-free UK power sector will continue to rely less and less on all fossil fuels, and in time it will be far less exposed to future risks and price spikes.

Supporting Materials

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Metodologia

Notas

• Os dados sobre a geração de eletricidade no Reino Unido estão disponíveis no conjunto de conjuntos de dados de bilhões de bilhões. Que as emissões do setor de energia do Reino Unido permaneceram nos níveis de 2012, quando a energia do carvão forneceu 39% da eletricidade do Reino Unido. Agradecemos aos autores do relatório anterior da Ember sobre
• The estimate of £2.9bn of coal displaced is based on 2023 coal prices.
• The calculation of avoided emissions is based on the assumption that UK power sector emissions remained at 2012 levels when coal power provided 39% of UK electricity.

Acknowledgements

Contributors

Lead author Frankie Mayo, data visualisation by Chelsea Bruce-Lockhart. Thanks to the authors of the previous Ember report on  Limpe a energia em 2030 para sua entrada. Economista

Media Coverage

The Times

Carbon Brief

The Washington Post

The Independent

The Economist

BBC

Euronews

Times da Índia