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Geração distribuída: definição, características e atual cenário no Brasil

É fato que o desejo pela obtenção da própria geração de eletricidade abrange um grande número de pessoas que querem se imaginar independentes das concessionárias, com uma fonte de energia que não depende de terceiros e com menos custos na conta de energia. Nesse sentido é que entra o conceito de geração distribuída (GD), uma abordagem que permite que cada um de nós se torne produtor de uma energia limpa e autossustentável.

O que é a geração distribuída?

Por muito tempo, diversos autores convergem quanto à definição de geração distribuída (GD), visto que há uma enorme quantidade de variáveis a serem consideradas para a classificação desse tipo de sistema:

  • O propósito: técnico, econômico, ambiental e/ou social;
  • A localização: interligado ao sistema de transmissão, de distribuição ou instalação isolada;
  • A especificação da potência: micro, pequena, média ou grande GD;
  • A área de entrega da energia gerada: sistema de transmissão, de distribuição e/ou consumidor;
  • A tecnologia: modular ou não-modular, geração de calor e eletricidade ou apenas eletricidade;
  • A fonte primária de energia: tradicional ou alternativa, renovável ou não-renovável;
  • O modo de operação: centralizada ou não-centralizada;
  • O impacto ambiental: emissão de poluentes, alagamento, desmatamento e poluição sonora e/ou visual;
  • A propriedade: empresa de geração, transmissão, distribuição e/ou consumidor.
  • O nível de penetração: muito baixo, baixo, médio, alto ou muito alto.

Com isso, com a análise de todas essas variáveis, a geração distribuída foi definida, dentre diversas propostas, como “[…] a denominação genérica de um tipo de geração de energia elétrica que se diferencia da realizada pela geração centralizada por ocorrer em locais em que não seria instalada uma usina geradora convencional, contribuindo para aumentar a distribuição geográfica da geração de energia elétrica em determinada região.”

Dessa forma, com o uso de GDs, torna-se possível a geração de energia elétrica no local ou próximo ao ponto de consumo a partir de fontes renováveis, como a eólica, solar e biomassa. No entanto, a tecnologia solar fotovoltaica é a que mais se mostra presente através da instalação de painéis fotovoltaicos em residências ou estabelecimentos.

Fonte: Freepik

Cenário nacional

A partir de 2012 entrou em vigor a Resolução Normativa ANEEL nº 482/2012, que permite ao consumidor brasileiro a geração de sua própria energia elétrica a partir de fontes renováveis ou cogeração qualificada, podendo também fornecer o excedente para a rede de distribuição de sua localidade. Esse sistema foi denominado pela Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) como “Microgeração e Minigeração Distribuídas de Energia Elétrica (MMGD)”, sendo a microgeração distribuída definida como uma central geradora de energia elétrica, com potência instalada menor ou igual a 75 quilowatts (kW), que diferencia-se da minigeração distribuída como as centrais geradoras com potência instalada superior a 75 kW e menor ou igual a 3 megawatts (MW), para a fonte hídrica, ou 5 MW para as demais fontes.

Além disso, em 24 de novembro de 2015, foi publicada pela ANEEL a Resolução Normativa n° 687, que alterou a Resolução Normativa n° 482 de modo a estabelecer critérios para a microgeração e minigeração distribuída e introduzir o Sistema de Compensação de Energia Elétrica (SCEE). Esse sistema é um modelo que permite que a energia ativa produzida por uma unidade consumidora com microgeração ou minigeração distribuída seja injetada na rede da distribuidora local, se transformando em créditos energéticos e podendo, posteriormente, serem usados para compensar a energia elétrica consumida.

Podemos pensar, por exemplo, em empresas utilizando painéis solares: durante o dia, os painéis solares estão gerando energia e a empresa está utilizando essa energia para alimentar todos os equipamentos que fazem parte da sua infraestrutura. Se a energia gerada é superior à energia que a empresa está precisando, o excedente é injetado na rede elétrica. Por outro lado, se a energia gerada pelo sistema fotovoltaico não for suficiente para alimentar todas as cargas da organização, a rede elétrica da concessionária será responsável por suprir a quantidade de energia necessária.

O SCEE é regularizado pela lei 14.300/2022, que estabelece o marco legal da geração distribuída: a geração distribuída não possuía lei própria no Brasil até a data de 7 de janeiro de 2022, quando foi sancionado o Projeto de Lei n° 5.829/2019, que instituiu o marco legal da microgeração e minigeração distribuída, promovendo, dessa forma, maior segurança jurídica e regulatória, alocação dos custos de uso da rede e dos encargos previstos na legislação do Setor Elétrico, bem como livre acesso do consumidor às redes das distribuidoras para fins de conexão de geração distribuída.

Com isso, tornou-se possível um maior avanço da micro e da minigeração distribuída no país. De acordo com a ANEEL, o ano de 2022 e 2023 no Brasil foram marcados pela maior quantidade de sistemas de micro e minigeração distribuída conectados à rede de distribuição de energia elétrica já registrado. No ano de 2023 foram conectadas 625 mil unidades, com potência instalada de mais de 7,4 gigawatts (GW), ficando atrás somente do ano de 2022, com 795 mil unidades conectadas e com potência instalada superior a 8,3 GW.

Características

Como foi possível observar, o uso de GDs, com benefícios proeminentes, tem marcado cada vez mais presença no Brasil. Com isso, cabe levantar características que colaboram com essa tendência de aumento dessa modalidade de geração de energia elétrica:

  • Fácil de construir com menor investimento: curto período de construção e baixos custos de instalação, devido a menor capacidade de geração de potência e a falta de necessidade de construir subestações ou centrais de distribuição;
  • Próximo a usuários, baixas perdas e maior simplicidade de transmissão e geração de energia: por estar próximo aos usuários, geralmente é possível fornecer energia diretamente às cargas próximas, dispensando linhas de transmissão de alta voltagem em longas distâncias e, consequentemente, minimizando as perdas na transmissão e distribuição;
  • Polui menos e possui boa compatibilidade com o ambiente: tem a capacidade de fazer uso total de fontes de energia renováveis e limpas.
  • Operação flexível, segurança e confiabilidade: o ligamento e desligamento de unidades menores é mais rápido e flexível, podendo servir como uma fonte de energia alternativa.

Em síntese, vários tipos de GDs conectada à rede elétrica com alta densidade podem apresentar vantagens significativas em eficiência de uso de energia, conservação de energia, redução de emissões e aprimoramento da confiabilidade no fornecimento de energia, se comparado às fontes de energia tradicionais que dependem de transmissão e distribuição em longas distâncias, distantes do centro de carga.

Conclusões

Em resumo, a geração distribuída no Brasil, especialmente através do SCEE, representa um avanço significativo na busca por fontes de energia renováveis e sustentáveis. Com a capacidade de produzir energia localmente e compensar o consumo através da injeção de excedentes na rede elétrica, os consumidores têm a oportunidade de reduzir suas contas de energia e contribuir para a redução das emissões de gases de efeito estufa. Dessa forma, a geração distribuída no Brasil tem um grande potencial para transformar o setor de energia do país de forma sustentável.

Referências

• ANEEL, “Cadernos Temáticos ANEEL: Micro e Minigeração Distribuída: sistema de Compensação de Energia Elétrica,” 2a Edição. 2016
• SEVERINO, M. M.; CAMARGO; I. M. d. T.; OLIVEIRA, M. A. G. d., “Geração distribuída: discussão conceitual e nova definição”, Revista Brasileira de Energia, vol. 14, pp. 47- 66, 2008
• BRASIL. Lei no 14.300, de 6 de janeiro de 2022. Institui o marco legal da microgeração e minigeração distribuída, o Sistema de Compensação de Energia Elétrica (SCEE) e o Programa de Energia Renovável Social (PERS); altera as Leis nos 10.848, de 15 de março de 2004, e 9.427, de 26 de dezembro de 1996; e dá outras providências. Diário Oficial da União: seção 1, ed. 5, p. 4, 07 jan. 2022.
• Micro e minigeração distribuída apresenta acréscimo de 7,4 GW em 2023. ANEEL, 3 de janeiro de 2024. Disponível em: <https://www.gov.br/aneel/pt-br/assuntos/noticias/2024/micro-eminigeracao-distribuida apresenta-acrescimo-de-7-4-gw-em-2023>. Acesso em: 5 de março de 2024.
• LIANG, J.; LUO, B., “Analysis and Research on Distributed Power Generation Systems”, em 2023 3rd International Conference on New Energy and Power Engineering (ICNEPE). 2023, p. 592-595. doi: 10.1109/ICNEPE60694.2023.10429133.

A importância da geometria das torres de transmissão

No Brasil, boa parte da energia elétrica é produzida por usinas hidrelétricas, como por exemplo a usina de Itaipu, que fornece energia elétrica não só para o Brasil, mas também para o Paraguai. Toda energia gerada, deve ser transmitida com eficiência e segurança por todo o país. Essa transmissão, na maioria dos casos, é feita por cabos suspensos, sustentados por postes ou torres metálicas.

Torres de transmissão

As torres utilizadas no processo de transmissão são estruturas treliçadas formadas por perfis de aço e podem ser definida em dois tipos básicos: torres estaiadas e torres autoportantes.

Torres estaiadas: São usadas para alcançar grandes alturas e possuem alta capacidade de carga estrutural, entretanto, essas torres são utilizadas em terrenos de relevo suave e exigem uma grande área para instalação devido a ancoragem dos estais, que são os cabos que estabilizam as torres das forças horizontais.

Exemplo de fonte estaiada. (fonte: https://www.linkedin.com/pulse/torres-em-linhas-de-transmiss%C3%A3o-energia-efraim-machado/)

Torres autoportantes: São estruturas treliçadas com formato piramidal e de base sólida, ou seja, sem a necessidade dos estais, desta forma, as torres autoportantes tem sua ancoragem independente, reduzindo muito a área de instalação. Devido a sua estrutura compacta, as torres autoportantes são utilizadas em terrenos acidentados, entretanto, o preço para produção dessas torres tende a ser mais elevado em comparação às torres estaiadas.

Exemplo de fonte autoportante. (fonte: https://www.linkedin.com/pulse/torres-em-linhas-de-transmiss%C3%A3o-energia-efraim-machado/)

Um fator muito importante para determinar a eficiência da transmissão é a disposição dos condutores na torre, podendo ser com relação a seção transversal do condutor e também da quantidade de condutores por feixe.

Seção transversal do condutor:

A tensão da linha está relacionada com a capacidade de transporte de energia. Quanto maiores forem as distâncias entre a região da subestação até a região de consumo, haverá determinada seção transversal para o condutor e também a tensão adequada, pois, diferentemente dos sistemas de corrente contínua (CC), que a corrente flui por toda seção do cabo, em corrente alternada (CA) a corrente flui pela parte superficial do cabo, chamamos de efeito skin ou efeito pelicular, por este motivo, o cabo possui maior resistividade em corrente alternada do que em corrente contínua.

Neste exemplo temos 2 cabos condutores em corte, a faixa vermelha indica a passagem de corrente, na esquerda temos corrente alternada, na direita corrente contínua, podemos ver que na imagem à esquerda a corrente flui pela parte externa do cabo.

A disposição dos cabos também são avaliados conforme a distância em si, e dividimos entre simétricos e assimétricos.

Simétricas: os cabos são dispostos todos com a mesma distância.

Assimétrico: Os cabos são dispostos com distância diferente.

Fonte: Claudio Oliveira, Engenheiro Eletricista e da Computação (https://www.youtube.com/watch?v=Bp2UPc8C9d4)

Utilizando os valores das distâncias d, podemos definir a Distância Média Geométrica, que é a média geométrica entre as distâncias e quanto menor for o valor da média maior será a capacidade de transmissão da linha.

Tendo em vista que a seção transversal do condutor é um fator muito importante, também devemos considerar a quantidade de cabos por feixe, pois, quanto mais cabos por feixe, maior a eficiência na transmissão, por este motivo é muito comum vermos torres com mais de 2 fases por feixe.

Exemplo de torres de transmissão com duas fases por feixe. (fonte: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/14/Img0289SCE_500kV_lines_close.JPG/1200px-Img0289SCE_500kV_lines_close.JPG)

Assim como calculamos a DMG, também podemos calcular o Raio Médio Geométrico do feixe de cabos, sendo mais uma forma de aumentarmos a capacidade de condução da linha.

Conclusão:

Há muita ciência por trás das torres de transmissão, e a sua geometria é muito importante para que possamos ter uma transmissão segura e de qualidade. Além de ser viável economicamente, não só a geometria das torres é importante mas o tipo de cabeamento influencia muito em questão de custo e qualidade.

Referências:

OGATA, Marcos Wilson . OTIMIZAÇÃO ESTRUTURAL DE UMA TORRE DE LINHA DE TRANSMISSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA. Porto Alegre: Universidade Federal do Rio Grande do Sul Escola de Engenharia Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, 2022. Disponível em: https://lume.ufrgs.br/bitstream/handle/10183/256558/001164338.pdf?sequence=1

GRACIA, Andrés Felipe Patarroyo ; SILVA, Wagner Queiroz . Análise Comparativa Entre Diferentes Geometrias de Torres de Transmissão do Tipo Autoportante Frente à Ação do Vento. Local: Editora, 2020. Disponível em: http://www.abperevista.com.br/imagens/volume20_01/cap04.pdf

MACHADO, Efraim . Torres em linhas de transmissão de energia. Nome do Site. 2021. Disponível em: https://www.linkedin.com/pulse/torres-em-linhas-de-transmiss%C3%A3o-energia-efraim-machado/?originalSubdomain=pt. Acesso em. 07 mar. 2024.

OLIVEIRA, Claudio . A influência da geometria na capacidade de uma linha de transmissão. Elétrica sem Limites, 2023. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=Bp2UPc8C9d4&ab_channel=El%C3%A9tricasemLimites. Acesso em: 10 mar. 2024.

Conselho Regional dos Técnicos Industriais, CRT-RJ. Rio de Janeiro: CRT-RJ, 2021. Como funciona a linha de transmissão? – Disponível em: https://old.crtrj.gov.br/como-funciona-a-linha-de-transmissao/. Acesso em. 07 mar. 2024

Princípio básico de funcionamento de um transformador

Os transformadores desempenham um papel fundamental no sistema elétrico de potência, atuando como protagonistas essenciais. Eles são responsáveis por ajustar os níveis de tensão da energia elétrica produzida nas usinas para que possa ser transmitida de maneira eficiente e segura através das linhas de transmissão. Além disso, os transformadores também desempenham um papel crucial na distribuição de energia elétrica. Eles reduzem a tensão para níveis que podem ser usados com segurança em residências e empresas. Isso garante que a energia elétrica chegue aos consumidores finais de maneira segura e eficiente.

Distribuição de energia elétrica
Fonte: brgfx / Freepik

Descobertas que contribuíram para o desenvolvimento do transformador

Faraday, em 1831, percebeu que é possível gerar tensão elétrica através do movimento relativo entre um condutor e um campo magnético, sem que haja a necessidade de contato físico entre os elementos. A Lei de Lenz, posteriormente formulada, estabeleceu que tanto o movimento resultante de uma força mecânica, quanto o fluxo magnético concatenado, podem induzir uma tensão elétrica.

Essa tensão, quando em um circuito fechado, produz uma corrente cujo campo magnético tende a se opor à variação do fluxo magnético que a gerou. Além disso, a tensão induzida será diretamente proporcional ao número de espiras de fio da bobina que possuem o mesmo fluxo passando sobre elas e a taxa de variação do fluxo em relação ao tempo. E o seu sinal será negativo devido a expressão da lei de Lenz. Na forma de equação, temos

    \[e_{ind} = -N\frac{d\phi}{dt}\]

em que
e_{ind} = tensão induzida na bobina
N = número de espiras de fio da bobina
\phi = fluxo que passa através da bobina

Princípio de funcionamento de transformador ideal

O princípio de funcionamento de um transformador baseia-se na aplicação desses conceitos citados anteriormente. Através de um campo magnético variável no tempo, induz-se uma tensão em uma bobina quando esse campo a atravessa. E em um transformador típico, existem duas bobinas, a primária e a secundária. Quando uma corrente alternada é aplicada à bobina primária, ela cria um campo magnético variável que induz uma tensão nos terminais da bobina secundária. Com isso, o transformador é capaz de transferir a energia, por meio de indução eletromagnética, do primário para o secundário.

Desenho de um transformador ideal
Fonte: Autoria própria

No secundário do transformador, a frequência permanece a mesma, porém, a corrente e a tensão mudam, sendo a magnitude de ambas dependentes da relação entre número de espiras do primário e do secundário.

Então, considerando um transformador ideal, que não possui perdas em seus enrolamentos de entrada e saída. A relação entre a tensão vp(t) aplicada no lado do enrolamento primário do transformador e a tensão vs(t) produzida no lado do secundário é

    \[\frac{v_p(t)}{v_s(t)} = \frac{N_S}{N_p} = a\]

Onde a é definido a relação de espiras ou relação de transformação do transformador:

    \[a = \frac{N_p}{N_s}\]

A relação entre a corrente ip(t) que entra no lado primário do transformador e a corrente is(t) que sai do lado secundário do transformador é

    \[N_pi_p(t) = N_si_s(t)\]

ou

    \[\frac{i_p(t)}{i_s(t)}= \frac{1}{a}\]

Existem dois tipos de transformadores: os abaixadores e os elevadores de tensão. O transformador abaixador de tensão é aquele em que a tensão no secundário é menor do que a tensão no primário. O transformador elevador de tensão é aquele em que a tensão no secundário é maior do que a tensão no primário. Os transformadores elevadores são normalmente usados para elevar os níveis de tensão produzidos nas usinas para as linhas de transmissão, enquanto os abaixadores são bastante utilizados para reduzir os níveis de tensão para o consumo.

A potência do transformador ideal

A potência ativa de entrada Pentrada fornecida ao transformador pelo circuito primário é dada pela equação

    \[P_{entrada} = V_pI_pcos\theta_p\]

\theta_p = o ângulo entre a tensão primária e a corrente primária

Por outro lado, a potência ativa Psaída fornecida pelo circuito secundário do transformador à sua carga é dada pela equação

    \[P_{saída} = V_{s}I_{s}cos\theta_{s}\]

\theta_{s} = o ângulo entre a tensão secundária e a corrente secundária

Como, em transformador ideal, o fator de potência não muda do primário para o secundário, o ângulo entre a tensão e a corrente também não se altera, então

    \[P_{saída} = V_{s}I_{s}cos\theta_{s} = P_{entrada}\]

Logo, a potência de um transformador ideal é igual tanto na saída quanto na entrada.

Conclusão

Em suma, os transformadores desempenham um papel crucial no sistema elétrico de potência ao ajustar os níveis de tensão. Além disso, eles são essenciais na distribuição de energia, reduzindo a tensão para uso seguro em residências e empresas. Os transformadores podem ser abaixadores ou elevadores de tensão, sendo os primeiros usados para consumo e os segundos para transmissão de energia das usinas para as linhas de transmissão.
Neste artigo, foi feito um breve resumo do princípio de funcionamento de um transformador, com foco nos transformadores ideais. Para aprofundar ainda mais o assunto, recomendo a leitura dos livros listados nas referências e também da nossa apostila sobre transformadores. No futuro, mais conceitos serão abordados através de outros artigos.

Referências

ALEXANDER, C. K.; SADIKU, M. Fundamentos de Circuitos Elétricos. [s.l: s.n.].

CHAPMAN, S. J. Fundamentos de Máquinas Elétricas – 5ed. [s.l.] AMGH Editora, 2013.

KOSOW, I. L. Electric Machinery and Transformers. [s.l.] Pearson Educación, 1991.

MENEZES, M.; VERGNE, M. APOSTILA DE TRANSFORMADORES SISTEMAS DE POTÊNCIA. [s.l.] Grupo de Sistemas Elétricos de Potência Integrados, [s.d.].

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Proteção de inversores string contra danos causados por raios

Energia solar fotovoltaica

Levando em conta a necessidade da utilização de fontes renováveis de energia elétrica, o sistema fotovoltaico tem sido bem aceito e tem ocupado uma posição significativa na distribuição das matrizes energéticas de cada país. Segundo a ABSOLAR (Associação Brasileira de energia solar fotovoltaica), a previsão de crescimento dos sistemas fotovoltaicas seria de 42% no ano de 2023, cerca de 10 GW, chegando a 34 GW de potência instalada. Na Alemanha, em 2021, foram instaladas mais 5,3GW de potência elétrica gerada a partir de sistemas fotovoltaicos. Para o Brasil, a previsão da ABSOLAR considerou que dos 34GW de potência instalada, 21,6 GW são oriundas das gerações distribuídas realizadas em residências, prédios, propriedades rurais e 12,4 GW são das grandes usinas, também chamadas de geração centralizadas.

Com essa crescente, faz-se necessário a preocupação com a continuidade da operação e preservação dos equipamentos das usinas fotovoltaicas, haja vista o alto custo de instalação e os contratos de compra e venda de energia elétrica entres os proprietários das usinas e os consumidores. Portanto, a proteção dos inversores strings contra danos causados por raios tem sido tema relevante dentro da engenharia elétrica.

Usina solar fotovoltaica.
Fonte: PIXABAY. Disponível em: https://pixabay.com/pt/photos/fotovoltaicas-c%C3%A9lulas-solares-491702/

Descargas atmosféricas em Usinas Fotovoltaicas

De modo geral, os sistemas fotovoltaicos estão sujeitos a correntes de impulso (10/350 us) e a correntes de surtos induzidas (8/20 us), ambas provenientes das descargas atmosféricas. A primeira é observada nas instalações que recebem a descarga atmosférica diretamente, enquanto a segunda é originada da indução eletromagnética na rede elétrica proveniente da descarga atmosférica.

Tanto a corrente de impulso quanto a corrente de surto induzida dispõem de uma grande quantidade de energia. Sendo assim, é essencial utilizar de dispositivos de proteção contra surtos (DPS) para garantir a vida útil dos equipamentos elétricos, por exemplo, os inversores strings utilizados nas usinas fotovoltaicas, evitando danos totais ou parciais. Dessa forma, os fabricantes dos inversores strings já integram no seu projeto de circuito interno os DPS Classe II, capazes de promover a proteção contra a corrente de surto induzida. No entanto faz-se necessário a utilização de DPS Classe I do lado c.a. (corrente alternada) do inversor.

Usina fotovoltaica.
Fonte: stonos. Disponível em: https://www.stonos.com.br/blog/qual-e-o-melhor-inversor-para-o-meu-sistema-de-energia-solar-microinversor-x-inversor-string/

Toda usina fotovoltaica deve dispor de um sistema de aterramento onde existirá apenas um eletrodo de aterramento ou um conjunto de eletrodos que deverá ser interligado eletricamente para que todos estejam no mesmo potencial. Sendo assim, ao ser atingida por uma descarga atmosférica, a usina fotovoltaica utiliza o eletrodo de aterramento para dispersar a corrente de surto para o solo, elevando o potencial do terra nesse ponto. Devido a distância entre a usina e o transformador do sistema elétrico de potência, haverá uma diferença de potencial entre os aterramentos do transformador e da usina fotovoltaica, gerando um fluxo de corrente entre esses pontos pelo caminho de menor impedância.

Esse fluxo de corrente permite que o DPS Classe I direcione o fluxo de corrente do lado c.a. para o eletrodo de aterramento, impedindo a passagem de corrente de impulso para o inversor string, uma vez que este está equipotencializado no mesmo eletrodo de aterramento da usina fotovoltaica, e o fluxo de corrente é do eletrodo de aterramento da usina para o eletrodo de aterramento do transformador do sistema elétrico de potência. Dessa forma, o inversor string está protegido contra as correntes de impulso e apenas dissipa a energia proveniente da corrente de surto induzida através dos DPS Classe II instalados no seu interior.

É crucial ressaltar a importância da coordenação dos estágios de proteção entre os DPS Classe I e Classe II, garantindo que apenas a corrente de surto induzida seja presente no interior do inversor string, enquanto toda energia proveniente da corrente de impulso seja dissipada pelo DPS Classe I. Para alcançar esse objetivo, é necessário utilizar dispositivos certificados e construídos com tecnologia adequada para assegurar funcionamento correto.

É possível encontrar DPS Classe I do tipo centelhador, cuja função é comutar tensão na faixa dos nanossegundos, reduzindo a sobretensão para a faixa de operação da alimentação do sistema. Outra tecnologia é o DPS Classe I utilizando varistor, que limita a tensão durante toda a passagem da corrente de impulso.

Dessa forma, as especificidades da proteção contra descargas atmosféricas devem ser cuidadosamente consideradas para garantir o correto projeto e instalação da proteção contra descargas atmosféricas (PDA), tanto do sistema de proteção contra descargas atmosféricas (SPDA) quanto nas medidas de proteção contra surtos (MPS), visando preservar os equipamentos dispostos nas usinas fotovoltaicas e assegurar a continuidade estável do sistema.

Referências:

Lopez, Maria José: Proteção de inversores de string contra danos causados por raios. Revista FotoVolt nº 63, Agosto de 2023, pág. 32-37.

ABSOLAR. Capacidade de energia solar no Brasil deve crescer 42% em 2023, a 34 GW, prevê ABSOLAR. Disponível em: https://www.absolar.org.br/noticia/capacidade-de-energia-solar-no-brasil-deve-crescer-42-em-2023-a-34-gw-preve-absolar/#:~:text=%E2%80%9CProjetamos%20um%20crescimento%20consistente%20da,administra%C3%A7%C3%A3o%20da%20ABSOLAR%2C%20em%20nota. Acesso em: 13 dez. 2023.

2° Circuito de Palestras: Iluminando o Futuro Sustentável: Desafios e Oportunidades da Energia Solar

Nós, do Grupo de Sistemas Elétricos de Potência Integrado (G-SEPi) e do IEEE Power and Energy Society UFBA temos o prazer de anunciar o nosso 2° Circuito de Palestras: Iluminando o Futuro Sustentável: Desafios e Oportunidades da Energia Solar. O evento contará com a participação de profissionais da área de energia solar, os quais permitirão promover maior contato com as diferentes oportunidades ofertadas por esse campo.

Palestras:
🟩 Navegando pelas Oportunidades: IEEE, PES e WIP na Engenharia
🟩 Manutenção dos seguidores solares
🟩 Qual o perfil de estudante que o mercado espera?
🟩 Situação atual do mercado de energia solar

As palestras acontecerão presencialmente na Escola Politécnica da UFBA.
Data: 15/12/2023
Horário: 16h30
Local: Auditório Leopoldo Amaral – Escola Politécnica da UFBA

Não perca a chance de obter seu certificado de participação! Inscreva-se agora através deste link: https://forms.gle/5FUrfCN7VjkhCyQq8

Processo Seletivo 2023.2

O Capitulo Técnico exemplar do Conselho Brasil está de portas abertas. Participe do nosso processo seletivo e venha fazer parte do nosso grupo!

Pré-Requisitos

  1. Ser estudante de Engenharia Elétrica da UFBA;
  2. Ter cursado ou estar cursando a disciplina Análise de Circuitos I;
  3. Disponibilidade de 20h semanais.

Calendário

Inscrições até dia 30/09/2023;

Autoavaliações: 25/09/2023 até 03/10/2023;

Entrevistas: a partir do dia 06/10/2023.

Clique aqui para se inscrever!

OBSERVAÇÃO: O estudante que for técnico em eletrotécnica está isento do segundo requisito e pode participar do processo em qualquer momento da graduação.

O que são veículos elétricos? O que esperar dessa tendência?

Segundo a ABVE (Associação Brasileira de Veículos Elétricos) a projeção de crescimento do mercado nacional é de 300% a 500% no que se refere aos 5 anos seguintes. Um fato curioso especificamente sobre o mercado de carros elétricos no Brasil é que o aumento da concorrência nos últimos anos vem causando uma queda nos preços, entretanto o país ainda não possui pontos de recargas suficientes para subsidiar a demanda do mercado, barrando o crescimento da comercialização e uso.

Veículos elétricos são meios de transporte que funcionam essencialmente com eletricidade. Também chamados de “VE’s”, eles utilizam um ou mais motores para tração e propulsão. É importante salientar que nem todos VE’s se comportam da mesma maneira, existem categorias híbridas plug-in, os que operam exclusivamente por eletricidade, os que possuem células de combustível de hidrogênio e alguns outros estilos.

Figura Ilustrativa

Outro aspecto a ser levado em consideração é o crescimento do uso de fontes renováveis no mesmo período em que há uma projeção de crescimento do uso de VE’s. Segundo um estudo do Sebrae (Serviço Brasileiro de Apoio às Micro e Pequenas Empresas), a expectativa é de que, até 2040, a energia solar represente 32% do total da energia produzida no Brasil, liderando todas as matrizes do país. Nos últimos 3 anos, a energia solar centralizada cresceu em 200% e a energia solar para a solução de geração distribuída evoluiu em 2.000%. A Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) também indica que ainda em 2023 espera-se uma expansão na geração de 10,3 GW de capacidade instalada, sendo que as usinas solares centralizadas e eólicas serão responsáveis por 90% dessa expansão. 

O setor de transporte, segundo a IEA (Agência Internacional de Energia Elétrica) a estimativa é de que 20% das emissões globais de gases do efeito estufa sejam geradas pelo setor, aspecto que no Brasil sofre um agravante e chegando aos 40%. Dessa forma, a combinação das tendências de mudanças na modalidade de transporte urbano e geração de energia elétrica devem ajudar na manutenção e avanços no que diz respeito a desacelerar as mudanças climáticas e ambientais, ajudando também a atingir as metas estabelecidas no Acordo de Paris.

Modalidades e características:

Carro Elétrico Híbrido (HEV):

De maneira geral, essa modalidade utiliza essencialmente combustíveis convencionais, com motor de combustão interna e motor elétrico com suas respectivas baterias operando de maneira complementar ao bom e velho funcionamento baseado na combustão.

Carro Elétrico Híbrido Plug In (PHEV):

Também combina o motor de combustão convencional ao conjunto motor elétrico e baterias. Entretanto, a bateria pode ser abastecida por um cabo de alimentação externa.

Carro elétrico a bateria (BEV):

100% elétrico, utiliza a eletricidade que é armazenada nas baterias que são combinadas ao motor elétrico para operação. Podendo ser recarregado utilizando a rede elétrica.

Carro a Célula de Combustível (FCEV):

Utiliza gás hidrogênio como fonte para produzir eletricidade e alimentar o motor elétrico do carro.

Figura representando as diferentes marcas e modelos

Conclusão:

Os veículos elétricos elétricos, possuem modalidades diversas para necessidades e oportunidades diversas. Mas um aspecto é quase certeiro de afirmar, a tendência de crescimento e participação dessa modalidade de transporte tende a crescer e muito nos próximos anos, a depender dos investimentos estruturais para receber essa evolução nos meios de transporte cada país experimentará em diferentes níveis essa mudança.

Referências:

https://www.portalsolar.com.br/carro-eletrico

https://www.infomoney.com.br/consumo/mais-acessiveis-carros-eletricos-e-hibridos-ja-partem-de-r-120-mil-no-brasil-veja-lista/

https://www.neocharge.com.br/tudo-sobre/carro-eletrico/veiculo-eletrico

http://www.abve.org.br/

https://www.gov.br/aneel/pt-br

https://sebrae.com.br/sites/PortalSebrae/

https://autoesporte.globo.com/eletricos-e-hibridos/noticia/2023/08/veja-os-10-carros-eletricos-mais-baratos-do-brasil-em-agosto-de-2023.ghtml

Transição energética brasileira e o combate à emissão de gases do efeito estufa

Ao longo da história, a humanidade vem buscando formas de evoluir tecnologicamente de modo a alcançar maior lucro e eficiência na produção, fazendo com que o trabalho seja cada vez mais automatizado e menos dependente do esforço humano. Foi nessa incessante busca por uma sociedade cada vez mais moderna e produtiva que as Revoluções Industriais entraram em cena, fazendo com que novas formas de geração energética se tornassem um fator crucial para a implementação desse modelo de sociedade: maior eficiência energética implica em melhores mecanismos de transporte, comunicação, automatização, dentre outros. Inicialmente, combustíveis fósseis foram usados em massa como forma de alimentar energeticamente as indústrias, o que acarretou em um crescimento descontrolado de gases do efeito estufa (GEE) na atmosfera e trouxe uma das maiores ameaças que a humanidade terá de enfrentar: o aquecimento global.

Nesse sentido, cabe aos diversos países ao longo do globo, incluindo o Brasil, o desenvolvimento de aplicações e pesquisas capazes de tornar a produção energética cada vez menos dependentes de combustíveis fósseis. Para isso, foi estabelecido, em novembro de 2021, na Conferência do Clima das Nações Unidas, o compromisso internacional de atingir uma meta de neutralidade de emissões de GEE até 2050. Uma das formas de alcançar esse objetivo é através da transição energética, isto é, a passagem para uma matriz energética com baixa ou zero emissões de carbono, baseada em fontes renováveis.

Matriz energética brasileira

A matriz energética mundial é composta, em sua maior parte, pelo uso de fontes não renováveis, estando as fontes renováveis ocupando um espaço de 15%. Enquanto isso, a matriz energética do Brasil, de acordo com um levantamento de 2022, se destaca pelo uso de 47,4% destas fontes, como a energia eólica, energia hidráulica, energia solar, biomassa, dentre outras. Sendo assim, possuímos uma das matrizes mais limpas do planeta:

Matriz energética brasileira

Essa característica da matriz energética brasileira é muito importante visto que as fontes de energia renováveis são a que menos transmitem GEE para a atmosfera. No entanto, a aplicação desse tipo de fonte é fortemente depende de fatores climáticos e atmosféricos, além de que sua instalação requer um investimento elevado, o que acarreta em um uso mais acentuado das fontes não renováveis, que ocupam um espaço de 52,6% em nossa matriz e são as maiores responsáveis por efeitos climáticos indesejáveis.

Matriz elétrica brasileira

A matriz elétrica brasileira se destaca ainda mais do que a energética se tratando do uso de fontes renováveis, já que a maior parte da energia elétrica do país vem das usinas hidrelétricas. De fato, no ano de 2022, foram utilizados 87,9% de fontes renováveis para a geração de energia elétrica:

Matriz elétrica brasileira

Assim como na matriz energética, o Brasil ocupa posição de destaque no mundo quanto a produção de eletricidade baseada em fontes renováveis. Para efeitos de comparação, no mundo, somente 28,6% das fontes de geração de energia elétrica são renováveis. Enquanto isso, no Brasil, a utilização de fontes menos poluentes tem apresentado crescimento: somente no primeiro trimestre de 2023, houve uma expansão de 2.746,5 megawatts da capacidade instalada de geração de energia elétrica, motivadas em sua grande parte pela criação de novas usinas eólicas e solares fotovoltaicas.

Transição energética brasileira

Como podemos observar, o Brasil ocupa posição de destaque quanto à renovabilidade de suas fontes no mundo e já deu importantes passos em direção à transição energética. No entanto, isso não significa que estamos em uma posição confortável em relação a emissões de GEE. O diferencial do nosso país é que, apesar da geração de GEE não estar fortemente relacionada à geração de energia, são as mudanças no uso da terra (desmatamento) e agropecuária que, juntas, representam 73% das emissões totais no país.

Foi pensando em como o nosso país pode contribuir para a meta de neutralidade em GEE até o ano de 2050 que o Centro Brasileiro de Relações Internacionais (CEBRI), junto com o Banco Interamericano de Desenvolvimento (BID) e Empresa de Pesquisa Energética (EPE), elaborou o “Programa de Transição Enérgica” (PTE), em que nele três cenários distintos são avaliados: “Transição Brasileira” (TB), “Transição Alternativa” (TA) e “Transição Global” (TG), os quais convergem para o país dentro de um cenário de neutralidade de carbono até a metade deste século.

Em resumo, o cenário “Transição Brasileira” foi elaborado tendo como base os compromissos assumidos pelo país em sua Contribuição Nacionalmente Determinada (NDC), em que o Brasil transmitiu ao Acordo de Paris o objetivo de neutralidade climática até meados de 2050. Este cenário é focado em indicar trajetórias custo-eficientes para a mitigação de emissões de GEE, independente das ambições e compromissos dos demais países. O cenário “Transição Alternativa” trata-se de uma variação do cenário “Transição Brasileira”, em que neste caso são consideradas as incertezas do processo de difusão tecnológica à medida em que é tido em conta os impactos da própria mudança climática no setor energético. Já o cenário “Transição Global” foi elaborado considerando a contribuição do Brasil em um mundo que pretende limitar o aumento médio da temperatura superficial global em até 1,5°C em 2100, referente aos níveis pré-industriais.

Cenários para uma matriz energética cada vez mais limpa

Ao analisar a matriz energética, o documento mostra que em todos os três cenários avaliados houve queda da utilização de combustíveis fósseis em 2050 e aumento do uso de fontes renováveis. De fato, o estudo indica que em cada cenário de neutralidade climática o uso de fontes renováveis chegará a ocupar um espaço de 70% da matriz energética primária. Isso se deve principalmente ao elevado crescimento da biomassa e de fontes eólicas e solares.

A biomassa terá um papel fundamental quanto a descarbonização do setor de transportes, visto que trata-se de um setor mais difícil de ser eletrificado, como a aviação, o transporte marítimo e o transporte de carga a longa distância, sendo necessário a sua utilização para compensar a emissão de GEE por parte desses segmentos através da produção de biocombustíveis. A energia eólica também se destaca nesse sentido já que, no cenário TA, será responsável por um setor mais eletrificado. Dessa forma, é observada a descarbonização de todos os segmentos do setor de transportes.

O acentuado uso de biocombustíveis é de suma importância também tendo em vista que a sua produção pode estar associada à redução da quantidade de gás carbônico na atmosfera, através de tecnologias capazes de capturar e armazenar esse gás, chamadas de BECCS (BioEnergy with Carbon Capture and Storage), como a síntese do eucalipto ou pinus, plantas que capturam grandes quantidades de CO2 atmosférico durante o seu processo de desenvolvimento. Dessa forma, há uma remoção líquida de CO2 da atmosfera, já que o CO2 capturado no crescimento das árvores de pinus e eucalipto não será integralmente devolvido à atmosfera quando o biocombustível for utilizado em motores. Este processo é ilustrado na figura a seguir.

Fonte: CEBRI.

O petróleo é a fonte que mais reduz participação em todos os cenários, chegando, no cenário TA, a responder por apenas 5% da matriz em 2050. No entanto, a sua produção permanece constante em todos os cenários, transformando o Brasil em um grande exportador desse produto. Isso, por sua vez, contribui para a mitigação das emissões globais de GEE ao substituir óleos de maior intensidade de carbono no mercado, já que o petróleo brasileiro possui de cerca de 15 kg de CO2 por barril de óleo equivalente produzido (kg CO2eq /b) enquanto a média mundial é de 22 kg CO2eq /b.

As fontes hidráulicas e derivados da cana-de-açúcar perdem o seu destaque para outras biomassas, mas continuam a crescer de forma bastante significante em todos os cenários.

Quanto a geração de energia elétrica, o estudo projetou em todos os seus cenários a expansão do uso de fontes eólica e solar. Para a energia eólica, é esperado um aumento de participação para 17%, 47% e 14%, em 2050, nos cenários TB, TA e TG, respectivamente. O crescimento dessas fontes acarreta em uma diminuição da participação relativa da hidroeletricidade. No cenário TB a participação das hidrelétricas se reduz para 55%, no TG para 54% e no TA para 30%, em virtude das limitações físicas para a construção desse tipo de usina, que causa impactos ambientais e sociais.

Políticas públicas a serem adotadas

Ainda de acordo com o relatório, as principais medidas a serem adotadas até o ano de 2030 são aquelas referentes ao setor de uso do solo, visto que é esse o setor com o maior impacto ambiental no país. Para isso, foram recomendadas nove propostas a serem aplicadas nos próximos 7 anos a fim de permitir o sucesso dos cenários de transição energética apresentados ao longo do documento. São elas:

  • Adotar agenda de política energética e desenho de mercados que crie condições para caminhos flexíveis de descarbonização;
  • Minimizar arrependimentos mediante abordagens de mercados abertos, diversos e competitivos;
  • Harmonizar objetivos de desenvolvimento sustentável, transição energética e segurança energética;
  • Aproveitar vantagens competitivas existentes no Brasil para construir e financiar vantagens competitivas do amanhã, requalificando ativos e migrando expertises;
  • Cumprir objetivos/metas já estabelecidas pelo país em linha com o compromisso de neutralidade climática (líquida);
  • Assegurar que o setor energético brasileiro tenha uma transição justa, inclusiva e custo-efetiva;
  • Aperfeiçoar ou estabelecer arcabouços institucional, legal e regulatório que promovam o desenvolvimento e adoção de tecnologias e modelos de negócios com foco na redução de emissões e remoção de carbono de emissões de gases de efeito estufa;
  • Mapear, detalhar e disseminar informações sobre potencial técnico, econômico e de mercado para as alternativas identificadas nos diferentes cenários;
  • Aprofundar estudos sobre resiliência climática das soluções energéticas encontradas no projeto.

Referências

https://www.enelgreenpower.com/pt/learning-hub/transicao-energetica

https://www.epe.gov.br/pt/publicacoes-dados-abertos/publicacoes/balanco-energetico-nacional-2023

https://www.gov.br/mme/pt-br/assuntos/noticias/matriz-eletrica-brasileira-apresenta-expansao-de-2-746-mw-no-primeiro-trimestre-de-2023

https://www.gov.br/mre/pt-br/canais_atendimento/imprensa/notas-a-imprensa/2020/apresentacao-da-contribuicao-nacionalmente-determinada-do-brasil-perante-o-acordo-de-paris

https://www.cebri.org/br/doc/309/neutralidade-de-carbono-ate-2050-cenarios-para-uma-transicao-eficiente-no-brasil

A Inteligência Artificial como ferramenta na gestão de energia

No decorrer dos anos o tema “tecnologia” ficou cada vez mais abrangente devido o avanço de vários setores ao mesmo tempo, principalmente no ramo da computação, nos limitaremos, neste texto, apenas na utilização das Inteligências Artificiais como ferramenta para gestão dos setores energéticos, muitos conceitos apresentados também se expandem para a indústria em geral.

Um dos assuntos mais comentados sobre tecnologia atualmente são os Chatbots e Image Creators, dois exemplos de grande relevância são: 

ChatGPT da OpenAI: é um chatbot que recebe linguagem natural e consegue desenvolver uma conversa de forma “humana”, responder perguntas, criar textos, códigos.

Chat GPT, da OpenAI

Image Creator do Microsoft Bing: é um gerador de imagens, ele recebe uma informação de entrada em linguagem natural e transforma a frase em uma imagem.

Image Creator do Bing

O que um Chatbot e um gerador de imagens têm em comum? Ambos funcionam com o mesmo princípio Inteligência artificial (também conhecido como IA), e o que é uma inteligência artificial?

Antes de definirmos o assunto propriamente dito, precisamos definir o conceito de inteligência primeiro.

O que é Inteligência Artificial?

Segundo o dicionário, inteligência é:

“Todas as características intelectuais de um indivíduo, ou seja, a faculdade de conhecer, compreender, raciocinar, pensar e interpretar. A inteligência é uma das principais distinções entre o ser humano e os outros animais.”

https:/www.significados.com.br/inteligencia/

Partindo deste princípio, podemos inferir que inteligência nada mais é do que a capacidade de compreender, raciocinar, pensar e interpretar, com este conceito esclarecido em nossas mentes, podemos definir o conceito de inteligência artificial.

“O conjunto de capacidades cognitivas e intelectuais expressadas por um sistema informático e combinações de algoritmos cujo propósito é a criação de máquinas que imitam a inteligência humana para realizar tarefas e que podem melhorar conforme novas informações”

https://es.wikipedia.org/wiki/Inteligencia_artificial

Logo, chegamos a conclusão de que o conceito de inteligência artificial pode ser interpretado como a tentativa humana de desenvolver uma estrutura computacional que consiga desempenhar, por meio de algoritmos, atividades com o mesmo nível cognitivo e intelectual de um ser humano.

De fato, com a utilização dos dois exemplos apresentados anteriormente, podemos ver o quão poderoso podem ser essas ferramentas.

A inteligência artificial é a tentativa de simular a inteligência humana.

O uso das IA’s como ferramenta:

Quando imaginamos o poder cognitivo-computacional de uma máquina dentro de um contexto fechado, podemos expandir este conceito para vários setores, nos limitaremos ao setor energético e como o uso de IA’s tem papel fundamental, exemplificaremos de forma prática e cotidiana.

Melhora da eficiência energética: As IA’s em geral costumam ter uma boa performance com o processamento de grandes quantidades de dados. Os setores de geração de energia, como eólica e solar, costumam lidar com muitos dados, como por exemplo: a previsão do tempo, velocidade dos ventos, o nível de irradiação solar. Que, dentro dos setores citados, são variáveis que têm informações extremamente importantes para com relação a eficiência da planta como um todo. Sendo assim, o poder computacional para o processamento de dados tende a ser muito mais eficaz, desta forma, auxiliando os administradores das plantas de geração a tomar melhores decisões e assim gerar mais energia com o menor custo.

Monitoramento em tempo real: Os setores de gerenciamento de uma planta de geração de energia não se preocupam apenas com os fatores exógenos relacionados apenas a geração de energia, mas também os fatores como: dados relativos da demanda, reduzir perdas de energia e custos, self-healing, previsões de mercado, identificar padrões e tendências, monitoração e análise da qualidade da energia. Estes são alguns exemplos de demandas que necessitam ter constantes verificações e análises que podem ser desempenhadas com muita qualidade por IA’s, por poderem fazer processamentos em tempo real de altas quantidades de dados.

Tempo de manutenção: Um exemplo clássico e que está presente em boa parte das indústrias em geral é a parte da manutenção. O termo manutenção por muitas vezes pode ser interpretado como a troca ou conserto de elementos referentes a uma máquina ou sistema ou qualquer outra estrutura que necessite de revisões periódicas, porém, a manutenção é um setor estratégico, pois de lá vem boa parte dos custos de uma planta, a qualidade dos serviços e da planta como um todo, ou seja, um setor vital para uma empresa, entretanto há entraves como qualquer outro setor, estes que podem ser geridos por uma IA, auxiliando toda a cadeia estrutural da empresa, exemplos estes são:

  • Uma AI pode monitorar a performance do equipamento e calcular a sua média de eficácia dentro de um período.
  • Revisar os ciclos de manutenção, identificar falhas, prever a vida útil dos equipamentos. 
  • Com base na análise de demanda pode reduzir os custos com manutenções corretivas e melhor alinhar os ciclos de manutenção preventiva ou preditiva com o setor de produção garantindo a menor perda possível.
  • Auxílio técnico: Com a popularização dos Chatbots como ChatGPT da OpenAI, nada nos limita a cerca de um chatbot referente a conceitos técnicos e que auxiliem os técnicos, inserindo informações dos sintomas ou defeitos de uma máquina, e recebendo possíveis diagnósticos, por métodos estatísticos e probabilísticos, e assim, reduzir o tempo de máquina parada.

Cibersegurança: De fato, com tanto avanço tecnológico, não há como negar que o mercado está cada vez mais dependente da nuvem e uma abrangente estrutura de rede de internet, de forma que governos, concorrentes ou  grupos criminosos sabem disso e podem utilizar como foco de ataque. Dentro de uma planta de geração, o uso da nuvem é essencial para a produtividade e um ataque cibernético à rede pode gerar consequências sérias. Como dito antes, as IAs podem analisar padrões, com isto, ela pode tomar decisões como: bloquear sistemas, redirecionar o tráfego da rede, gerenciar backups, entre outras atividades importantes. Desta forma, sendo uma IA mais uma camada de proteção.

Conclusão

Os sistemas das IA’s estão cada vez mais modernos, versáteis e confiáveis. Vários modelos já são implementados em indústrias de setores diversos, o próprio Chat GPT já é utilizado para criação de relatórios, geração códigos e informações técnicas, logo, a tendência é que estas ferramentas acrescentem mais confiabilidade aos sistemas de gerenciamento e geração de energia, como já são implementados nas usinas fotovoltaicas e eólicas. O uso das IA’s dentro da indústria como um todo, reduz custos, aumenta o rendimento, auxilia na redução de poluentes, eleva a qualidade da mão de obra dos colaboradores e gera estabilidade e competitividade no mercado.

Referências:

Ahmad, T., Zhang, D., Huang, C., Zhang, H., Dai, N., Song, Y. and Chen, H., 2021. Artificial intelligence in sustainable energy industry: Status Quo, challenges and opportunities. Journal of Cleaner Production, 289, p.125834.

https://www.engineeringmen.com/the-benefits-of-using-chat-gpt-and-artificial-intelligence-in-energy-management/

https://insights.globalspec.com/article/20459/how-are-engineers-using-chatgpt

https://www.ibm.com/topics/artificial-intelligence

Interligação do sistema elétrico brasileiro

A energia elétrica é essencial para o desenvolvimento econômico, o avanço da sociedade e o bem-estar das pessoas, além de contribuir para a preservação do meio ambiente e do clima. O sistema elétrico é composto por um conjunto de equipamentos, instalações e redes que possibilitam a geração, transmissão, distribuição e utilização da energia elétrica. Esse sistema é constituído por diversas partes interligadas que atuam em conjunto, garantindo que a eletricidade seja produzida e fornecida aos consumidores finais de forma confiável, segura e eficiente.

Existem diversas formas de gerar energia, incluindo usinas hidrelétricas, termelétricas, nucleares e fontes renováveis, como a energia solar e eólica. A fim de levar a energia gerada aos locais de consumo, são necessárias redes elétricas de transmissão e distribuição, responsáveis por interligar as usinas às cidades, bairros e indústrias. A regulação do setor elétrico brasileiro é realizada pela ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica), uma autarquia vinculada ao Ministério de Minas e Energia, cuja função é estabelecer as normas e regras para a operação do sistema elétrico e para a relação entre os diversos agentes desse setor.

Rede de transmissão

A Rede de Transmissão é a parte da rede elétrica responsável pelo transporte de energia elétrica de alta tensão das usinas geradoras para as subestações abaixadoras, onde começa a distribuição. Essas linhas de transmissão podem percorrer grandes distâncias e cruzar várias regiões do país.

A tensão gerada nos geradores trifásicos de corrente alternada é normalmente de 13,8 kV. Para que seja economicamente viável, é necessário utilizar uma subestação para elevar esse valor de tensão, a fim de reduzir as perdas causadas devido à distância até os centros consumidores. Isso ocorre porque as perdas de energia são proporcionais à corrente elétrica e ao quadrado da resistência.

A rede básica de transmissão é composta por linhas de corrente alternada nas seguintes faixas de tensão: 230 kV, 345 kV, 440 kV, 500/525 kV e 765 kV, e também por linhas de corrente contínua de 600 kV e 800 kV. Para as linhas a partir de 500 kV, é realizado um estudo econômico para determinar se a utilização será em tensão contínua ou alternada.

Linha de transmissão.

Fonte: PIXABAY. Disponível em: <https://pixabay.com/pt/photos/linhas-el%c3%a9ctricas-cabos-torre-1868352/>

Rede de distribuição

A rede de distribuição desempenha o papel de distribuir a energia elétrica aos consumidores finais na rede elétrica. Essa rede é composta por linhas de distribuição de baixa tensão que conectam as subestações às residências, comércios e indústrias. O sistema de distribuição engloba um conjunto de instalações e equipamentos elétricos que operam em níveis de alta tensão, média tensão e baixa tensão.

O processo de distribuição tem início na subestação abaixadora, a qual é utilizada quando as linhas de transmissão se aproximam das cidades, com o objetivo de evitar problemas tanto para os consumidores quanto para as estruturas urbanas. A tensão da linha é reduzida para valores padronizados nas redes primárias (13,8 kV e 34,5 kV) e secundárias (380/220V, 220V e 127V). Nas redes de distribuição secundárias, são realizadas as conexões aos consumidores, que podem ser monofásicos, bifásicos ou trifásicos.

Poste de energia elétrica.

Fonte: UNSPLASH. Disponível em: <https://unsplash.com/pt-br/fotografias/Xw8u89eEzsM>

Sistema Nacional Interligado

O sistema elétrico brasileiro é um dos mais complexos e diversificados, possuindo uma matriz energética variada e um Sistema Interligado Nacional (SIN), que interliga a produção ao consumo por meio de uma extensa rede de transmissão.

A energia que alimenta o SIN provém principalmente de fontes hídricas de geração, contando também com a participação crescente de outras fontes renováveis, como a energia eólica e solar, as quais têm apresentado um aumento significativo em sua contribuição para a matriz energética.

Por outro lado, as usinas térmicas são construídas com o objetivo de operar próximas aos principais centros de carga durante períodos de baixo nível de água nos reservatórios das hidrelétricas, baixa velocidade dos ventos e baixa irradiação solar. Essas usinas térmicas contribuem para a segurança do SIN.

Sistemas Isolados

O Sistema Interligado Nacional é composto por quatro subsistemas: Sul, Sudeste/Centro-Oeste, Nordeste e a maior parte da região Norte. Apesar de sua ampla abrangência, existem áreas do país que não estão integradas ao SIN devido a questões técnicas e econômicas. Essas áreas constituem os Sistemas Isolados, localizados principalmente na região Norte, nos estados de Rondônia, Acre, Amazonas, Roraima, Amapá e Pará, além da ilha de Fernando de Noronha, em Pernambuco, e algumas localidades de Mato Grosso. A demanda por energia nessas regiões é atendida principalmente por usinas termelétricas movidas a óleo diesel.

Evolução do sistema de transmissão

A partir da década de 1930, com o processo de industrialização e urbanização do país, a demanda por eletricidade começou a crescer rapidamente. Para atender a essa demanda, foram construídas usinas hidrelétricas de maior porte em rios de grande vazão, como o Paraná, o São Francisco e o Tocantins. No entanto, essas usinas ficavam distantes dos centros consumidores e, até meados do século XX, o sistema elétrico era composto por sistemas isolados, o que exigia a construção de longas linhas de transmissão com tensões mais elevadas para transportar a energia até os centros consumidores em áreas urbanas.

Em 1962, foi criada a Eletrobras, responsável pela expansão da geração e transmissão de energia no Brasil. A Eletrobras passou a contar com subsidiárias como a Chesf (Companhia Hidrelétrica do São Francisco) e a Furnas, que forneciam energia para as regiões Nordeste e Sudeste, respectivamente. Além disso, foi criada a Eletrosul em 1968, terceira subsidiária da Eletrobras, responsável pelo abastecimento energético da região Sul. A quarta subsidiária da empresa, a Eletronorte, foi criada em 1973 para atender a região Norte.

No início da década de 1980, a Eletronorte e a Chesf interligaram as regiões Norte e Nordeste por meio de linhas de transmissão de 500 kV com extensão superior a 1.500 km. No Sul, em 1984, a usina Itaipu Binacional, localizada no rio Paraná entre o Brasil e o Paraguai, foi inaugurada. Essa usina é responsável por suprir uma parcela significativa da demanda energética do Sul e Sudeste do Brasil, além de fornecer cerca de 86,4% da energia consumida no Paraguai. Para integrar a usina ao sistema elétrico brasileiro, foram implantadas linhas de transmissão de 600 kV em corrente contínua e 750 kV em corrente alternada.

Entre 1990 e 2000, iniciou-se o processo de interligação das regiões Norte/Nordeste e Sul/Sudeste, conhecido como interligação Norte-Sul, que contou com 1,3 km de extensão de linhas de transmissão e tensão de 500 kV. Nesse mesmo período, em 1994, a usina hidrelétrica de Xingó, no Nordeste, foi inaugurada.

Posteriormente, em 2009, Acre e Rondônia foram integrados ao sistema elétrico brasileiro, e em 2017, entrou em operação a primeira linha de corrente contínua, que interligou a usina de Belo Monte, no estado do Pará, ao Sudeste, com uma tensão de 800 kV e extensão de mais de 200 km.

Evolução das linhas de transmissão no Brasil

Fonte: ELETROBRAS. Disponível em: <https://eletrobras.com/pt/Paginas/Sistema-Eletrico-Brasileiro.aspx>

O principal desafio do sistema consiste em integrar e otimizar os recursos energéticos de cada região, aproveitando o excedente das áreas com menor demanda e suprindo as necessidades das áreas com maior demanda. Para isso, são realizados estudos de planejamento pelos Grupos de Estudo de Transmissão (GET), coordenados pela EPE, a fim de viabilizar a instalação de novas linhas de transmissão que serão integradas à Rede Básica.

Atualmente, com o significativo aumento na geração de energia solar e eólica no Nordeste, surge a dúvida sobre o que fazer com a capacidade excedente na própria região. Diante dessa questão, o Ministério de Minas e Energia anunciou, em maio de 2023, o Plano de Outorgas de Transmissão de Energia Elétrica (POTEE), estabelecendo um investimento de R$ 56 bilhões em linhas de transmissão para escoamento de energia renovável na região Nordeste.

Referências

https://eletrobras.com/pt/AreasdeAtuacao/Transmiss%C3%A3o/Mapa%20Evolu%C3%A7%C3%A3oTransmiss

https://www.gov.br/aneel/pt-br/assuntos/distribuicao/regulacao

https://www.osetoreletrico.com.br/os-desafios-para-a-expansao-da-transmissao/

https://www.itaipu.gov.br/energia/geracao

https://www.ons.org.br/paginas/sobre-o-sin/o-sistema-em-numeros

https://www.gov.br/mme/pt-br/assuntos/noticias/alexandre-silveira-anuncia-plano-de-investimentos-em-transmissao-de-energia-1

https://www.epe.gov.br/pt/areas-de-atuacao/energia-eletrica/planejamento-da-transmissao

CREDER, Hélio. Instalações Elétricas. 15ª ed. São Paulo: LTC, 2007.

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