O sistema elétrico nacional é hidrotérmico, isso significa ser baseado majoritariamente em hidrelétricas e termelétricas. E estas têm sua operação planejada e gerida em função das sazonalidades das chuvas e dos níveis dos reservatórios.

A base do sistema elétrico brasileiro

Devido à alta depedência das hidrelétricas, hoje responsável por cerca de 60% de nossa eletricidade, somos obviamente vulneráveis a eventos climáticos extremos! Essa dependência já foi de 90% nos anos 90. Ou seja, temos experiência e de lá pra cá fomos aprendendo a gerenciar os níveis dos reservatórios ao longo das estações do ano. Complementando com termelétricas em momentos mais secos (poucas chuvas). E de tempos e tempos enfrentamos anos atípicos com baixíssima pluviosidade.

Assim, a gestão dos reservatórios das hidrelétricas é um componente essencial para a segurança energética nacional. E a gestão dos recursos tem como base uma lógica simples (mas não tão fácil de ser aplicada devido as imprevisibilidades envolvidas).

Os reservatórios acumulam água para serem usados conforme necessidade ao longo do tempo. Porém, se eles estiverem muito baixos, nos vemos diante de um dilema que vou ilustrar através de uma metáfora.

Por exemplo, você leitor chega em casa à noite e fica sabendo que está com pouca água na sua caixa d’água, assim:

• você pode se ver obrigado a decidir se toma banho à noite e torce para cair água da rua ao longo da madrugada para ter água para cozinhar no dia seguinte;
• ou abdica do banho, garantindo assim que cozinha no diz seguinte;
• vale lembrar ainda que usos menos urgentes como lavar roupa fica suspenso por prazo indefinido. Bem como você se preocupa em verificar que nenhuma torneira esteja pingando.

As sazonalidades podem ser observadas tanto ao longo das horas do dia, quanto ao longo das estações do ano. Isso depende do tipo de fonte e de sua localidade. Sendo assim, configuram-se em problemas distintos.

Gestão de reservatório é um problema de energia e não de potência

Extrapole essa situação para uma nação e relembremos crises hídricas históricas, que tiveram algumas medidas de solução e controle como:

• aumento da tarifa elétrica (caso da bandeira vermelha) para induzir ao uso mais racional e eficiente do consumidor, evitando desperdícios;
• incentivo ao racionamento (redução da tarifa elétrica para quem diminuísse seu consumo em relação ao seu histórico. Uma estratégia inversa à anterior, mas com a mesma finalidade);
• aumento da geração por parte das termelétricas (mais caras e que aumentam também a conta de luz);
• cortes programados de fornecimento por hora e região;
• ou, na ausência ou insucesso das medidas de solução, enfrentar apagões não programados quando a demanda aumentasse acima da capacidade de oferta naquela instante. Ou seja, levando a uma sobrecarga do sistema.

Somente neste século já enfrentamos três grandes momentos de crise hídrica em diferentes magnitudes, 2001, 2014-15, 2020-21. E a principal estratégia para aumentar a resiliência do sistema (e um sistema mais resiliente aumenta a segurança energética) é a diversificação da matriz.

Diversificação não significa apenas maior diversidade de fontes em si, mas também sua dispersão pelo território nacional.

Afinal, reservatórios de bacias hidrográficas diferentes podem presenciar regimes de chuvas diferentes. Estando um deles com reservatórios mais cheios, enquanto outra bacia esteja com níveis mais baixos. A mesma lógica vale para o regime de ventos necessários para a eólica. Pois há diferenças no regime de ventos entre o Sul e Nordeste, bem como onshore e offshore.

Há também a sazonalidade de diferentes biomassas, pois cada uma delas possui seu regime de safra e entressafra, regiões de cultivo etc. Afinal, somos um país de dimensões continentais.

Fontes intermitentes podem aumentar o risco de problemas de potência

Entretanto, a expansão das renováveis intermitentes vem redesenhando a matriz energética de vários países, e com o Brasil não é diferente. Uma característica da eólica e da solar (focando nos casos comerciais tradicionais) é que não escolhemos quando elas geram, seu funcionamento é dado pela natureza. E portanto, tem de ser entregue para os sistemas de transmissão e distribuição naquele instante. Caso contrário, aquela energia seria desperdiçada.

E qual o problema disso?

No momento que solar e eólica entram no sistema, outras fontes que estavam operando têm de ser desligadas. E o inverso também ocorre, tendo de ser religadas quando as intermitentes param de produzir eletricidade.

Um exemplo bem regular é ao entardecer/anoitecer. Quando todos os painéis solares param de funcionar praticamente ao mesmo tempo, num movimento drástico de desligamento, que tem de ser suprido pelas demais fontes.

Por enquanto isso não é um problema nacional, sequer regional, pois a solar no país ainda está em torno de 5% da geração anual. Entretanto em expansão vertiginosa (vide Figura 1), como já abordado por este autor em “Energia Solar não é apenas Painel Fotovoltaico“.

Evolução da Potência Instala de Fotovoltaica

De todo modo, essa expansão é desigual na geografia da cidade, afinal é um custo que poucos brasileiros podem se dar ao luxo de ter. Sendo assim, certos bairros de alta concentração de renda já podem trazer instabilidade para certas distribuidoras, e as soluções para esses problemas têm de ser pensadas desde já pelo poder público e órgãos reguladores.

Diferentemente do problema de energia dos reservatórios, os efeitos provenientes da intermitência configuram um problema de curva de potência. A Figura 2 ilustra o caso da Califórnia, mostrando exemplos ocorridos em maio de 2018 e abril de 2023, e seu agravamento nesse tempo. Devido a diferentes desenhos da curva presenciada em cada matriz, ela costuma receber nomes exóticos, como Curva de Pato, Curva de Ness, Curva em Canyon em alusão a animais reais ou fantasiosos, ou formações geológicas.

Exemplo de curvas de potência na Califórnia

Quaisquer que sejam os desenhos das curvas, elas se caracterizam pela variação de carga em um pequeno intervalo de tempo, causando um repentino descolamento entre oferta e demanda. Esse descolamento pode ocasionar instabilidades na rede, queima de aparelhos, ou até mesmo pequenos apagões em bairros/regiões. Afetando assim a segurança energética no mínimo de parte da rede de distribuição.

E quais as soluções hoje e futuras?

Paradoxalmente, a expansão em várias matrizes pelo mundo de uma fonte renovável como a solar, que visa combater as emissões de gases de efeito estufa, levou também à expansão de termelétricas a gás natural (caso da Espanha por exemplo).

Termelétricas à gás, especialmente em arranjo de ciclo aberto é uma das melhores escolhas tecnológicas para compensar essa intermitência, pois é uma planta de resposta bem rápida, ligando e desligando em minutos. Entretanto, além de poluidoras, possuem menor eficiência e maior custo que arranjos mais complexos.

Para o futuro, vários países ou regiões do mundo apostam na expansão de plantas de armazenamento através de baterias, tecnologias que não deixam de ser nocivas ao meio ambiente, mas sua escolha se dá por ser menos emissora que as térmicas a gás (rota escolhida pela Califórnia).

Já para o Brasil, que sequer vivencia esse problema ainda, o próprio sistema hidrotérmico já existente apresenta uma boa resiliência que permite absorver bem a inicial expansão dessas intermitentes.

Entretanto, devido a imprevisilibilidade dos regimes de chuva, convém que o poder público incorpore em seu planejamento as redundâncias necessárias para garantir a segurança do suprimento diante da transição energética no médio/longo prazo.

Esta coluna focou em aspectos técnicos e operacionais da segurança energética. Em outra ocasião olharemos pelo prisma geopolítico e de soberania nacional… Aguardem!

Se você ainda não me conhece como autor deste Blog, veja minha primeira matéria, sobre Transição Energética, clicando aqui.

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Apesar de parecer inacreditável, contudo, ainda existem locais no Brasil que pessoas não tem acesso a energia elétrica que é considerado uma necessidade básica. Não basta apenas o acesso a eletricidade, necessita-se que essa tenha uma qualidade mínima exigida pela ANEEL, que garanta confiabilidade, disponibilidade e segurança.

O Brasil tem o SIN (Sistema Interligado Nacional) que precisa do sinal de internet para funcionar, pois existem sistemas instalados nas subestações que permitem o controle de toda energia elétrica gerada e distribuída pelo país. Portanto, neste ponto já começa a ficar claro a importância destas duas tecnologias trabalharem juntas e estarem sempre atualizadas.

Modernização do setor elétrico

Um sistema elétrico de qualidade precisa se manter em constante modernização, e visar sempre acompanhar o desenvolvimento de outras tecnologias como a internet.

Diversificação da Matriz Elétrica

Será mesmo necessário investir no setor elétrico brasileiro? Tenho certeza que você leitor se lembra do que passamos nos últimos dois anos com as oscilações nos níveis de agua nos reservatórios das usina hidrelétricas. Portanto, para modificarmos este cenário começa assim um dos pilares para modernização que é a diversificação da matriz elétrica.

Conforme, pode ser observado a matriz atual brasileira é focada principalmente em energia elétrica provida da fonte hidráulica. Sendo assim, equilibrar melhor os percentuais de cada fonte seria a melhor alternativa para reduzir as oscilações na tarifa de energia elétrica.

Outro fator importante é maior segurança em relação a confiabilidade da energia elétrica. Em caso de ocorre um problema em um tipo de recurso base para geração torna-se possível continuar a geração de energia elétrica através de outra fonte sem afetar o atendimento ao cliente.

Direito de escolha

No mercado atual brasileiro o consumidor não tem o direito de escolher qual a concessionária que irá fornecer sua energia elétrica, portanto é obrigado a contratar o serviço da empresa que atende a sua localidade.

Por isso, um outro pilar da modernização do setor elétrico é garantir ao consumidor o direito de escolher de qual fornecedor ele irá contratar o serviço. Esta ferramenta permitiria maior competividade entre as concessionárias de energia elétrica, e com certeza melhora no preço e na qualidade deste serviço.

Segurança cibernética no setor elétrico

Com as constantes invasões ocorridas em sistemas de T.I. de diversas empresas e órgãos governamentais, tornou-se relevante a inserção de mais mecanismos e sistemas de segurança no SIN. Visto que, uma invasão neste sistema teria potencial para afetar todo o Brasil, ocasionado parada em diversas industrias, hospitais, aeroportos e dentre outros locais essenciais. Os prejuízos um ataque dessa magnitude seriam incalculáveis, pois o prazo para retomada e reorganização de todo o país poderia demorar semanas e até meses.

Veículos elétricos

A demanda por eletricidade tende a crescer e um fator que comprova isso é a inserção dos veículos elétricos, para atender esta demanda e também a que advém da industrialização a diversificação da matriz elétrica é primordial.

Entretanto, a entrada dos veículos elétricos produz também um outro ponto de atenção que este dispositivo pode absorver energia elétrica da rede mas também, pode fornecer este recurso. Então o sistema elétrico se torna cada vez mais bidirecional, o cliente não apenas recebe energia elétrica, pode também injetar na rede.

Portanto, justifica-se assim a importância de realizar um estudo sobre os equipamentos de proteção do sistema elétrico que estão instalados, se necessário realizar substituição nos dispositivos obsoletos para que este não atuem em momento incorreto devido a padrões internos do mesmo.

Concluindo

Assim sendo, torna-se importante a modernização do setor elétrico para poder ter acesso aos benefícios da internet com segurança, confiabilidade e tranquilidade, além de usufruir da eletricidade com seu potencial em plenitude.

Fonte:

https://www.epe.gov.br/pt/abcdenergia/matriz-energetica-e-eletrica

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Primeiro vamos entender o que quer dizer cada uma destas denominações, e porque o termo engenheiro elétrico incomoda tanta gente.

Engenheiro Eletricista ou Engenheiro Elétrico?

Normalmente, os bacharéis em Engenharia têm o mesmo nome do curso. Por exemplo: o curso de Engenharia Mecânica tem profissionais chamados Engenheiros Mecânicos; a Engenharia Química, prepara Engenheiros Químicos para o mercado, então, seguindo está lógica, a Engenharia Elétrica estaria preparando Engenheiros Elétricos?

Quando o bacharel em eletricidade é chamado de Engenheiro Elétrico já solta a piadinha “Elétrico são equipamentos ligados a energia…”, ou “Se eu fosse Engenheiro Elétrico, daria choque”. Isto porque, com a Resolução 473/02 do Conselho Federal de Engenharia e Agronomia (CONFEA), apresenta a denominação do profissional como sendo Engenheiro Eletricista.

Então, com base no CONFEA, o correto é ENGENHEIRO ELETRICISTA, este é o título que vem impresso na carteira profissional emitida pelos conselhos de classe. Porém, a utilização do termo Engenheiro Elétrico não é de todo errado, pois como em outras profissões é bastante comum utilizar o adjetivo da profissão para definir o profissional.

Engenheiro Eletricista faz o que?

Este profissional tem papel fundamental no desenvolvimento tecnológico mundial. Atualmente é quase impossível imaginar a vida sem eletricidade, já comentamos isso no artigo sobre  Engenharia de Manutenção em Subestações.

Como todo engenheiro, a principal função é promover soluções. Esta capacidade é adquirida através do desenvolvimento de habilidades e competências durante a graduação.

O mercado de trabalho do Engenheiro Eletricista é muito vasto, abrangendo desde a Geração da Energia Elétrica, passando pela Transmissão e Distribuição, e finalmente chegando ao consumidor final seja ele uma empresa, um comércio ou uma residência.

O compromisso de gerar soluções aumenta cada vez mais, conforme a evolução natural das tecnologias. Como exemplo, podemos citar a grande diversidade de sistemas de geração de energia limpa, o avanço nos sistemas de proteção de subestações, além do grande número de automações, tanto nas residências, quanto na industria.

Além disso, este profissional tem habilidade para:

• Realizar e conduzir projetos nas diversas áreas;
• Supervisionar instalação ;
• Avaliar e especificar componentes;
• Realizar gestão e planejamento de atividades;
• Desenvolver soluções em todas as áreas de atuação;
• Realizar inspeções e emitir laudos.

Para saber mais detalhes sobre a profissão você pode ler este artigo.

Dia do Engenheiro Eletricista

No dia 23 de Novembro, desde 2009, é comemorado o dia do Engenheiro Eletricista. A data foi escolhida em alusão a inauguração do Instituto Tecnológico de Itajubá em 1913. Esta instituição é considerada a primeira Universidade Federal Tecnológica do Brasil, e teve grande influência no desenvolvimento da profissão.

A comemoração foi instituída pela Lei Nº 12.074 foi instituída em 29 de outubro de 2009.

Parabéns aos profissionais que mantém a energia do mundo!

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O SIN é composto por diversos equipamentos e instalação que através de conexões elétricas possibilitam a distribuição de energia elétrica por todo Brasil. De acordo com dados da ONS (Operador Nacional do Sistema Elétrico) em 2017 o SIN tinha uma extensão de 186 mil quilômetros, capacidade instalada de 170 mil megawatts e composto por 4 subsistemas de geração.

Sistema Interligado Nacional

O SIN é descrito como um sistema hidro-termo-eólico. Sendo assim, a geração de energia elétrica ocorre principalmente através de usinas hidrelétricas. Esta portanto, representado um percentual de mais de 60% de toda energia elétrica gerada no país, este potencial advém de 16 bacias hidrográficas localizadas em território nacional.

Contudo, o sistema ainda contempla usinas térmicas que se localizam mais próximas as cargas e representam um percentual de 21% na composição do SIN. Ademais, tem-se fontes em ampla expansão como eólica e fotovoltaica que juntas são responsáveis por aproximadamente 10% de toda energia elétrica gerada no Brasil.

Sendo assim os quatro sistemas onde se localizam estas usinas são:

• Subsistema Sudeste/Centro-Oeste (SE/CO) abrange as regiões Sudeste e Centro-Oeste, além dos estados de Rondônia e Acre;
  
• Subsistema Sul (S) corresponde à toda a região sul do país;
  
• Subsistema Nordeste (NE) engloba a região nordeste menos o Maranhão;
  
• Subsistema Norte (N), contempla os estados do Amapá, Amazonas, Maranhão, Pará e Tocantins.

Entretanto, ainda existe 212 locais que não fazem parte do SIN representam menos 1% da carga total de energia elétrica do país. Sendo assim estes territórios em questão, em sua maioria na região Norte, nos estados de Rondônia, Acre, Amazonas, Amapá e Pará. Salvo que Roraima é o único estado a não integrar o SIN e tem seu abastecimento elétrico realizado parcialmente pela Venezuela.

Para acessar o mapa completo do SIN acesse o link.

Benefícios do SIN

Certamente, o SIN garante maior segurança, confiabilidade, eficiência e reduz nos custos das operações elétricas no país. Isto é, no caso de ocorrer falhas em uma linha de transmissão há a possibilidade de manobrar a rede para não interromper totalmente o fornecimento de energia elétrica.

Além disso, a interligação dos subsistemas em diferentes regiões permite melhor distribuição da energia elétrica devido á sazonalidades das chuvas. Inclusive, a alternativa de planejamento para diversificação composição da matriz energética.

Desafios do SIN

Devido a grande extensão do país ocasiona-se extensa quilometragem das linhas de transmissão, gerando assim o significativo percentual de perdas energéticas o que reduz parcialmente a eficiência do SIN. Por outro lado, tem-se a possível falta de estimulo para o investimento de sistemas de geração de energia elétrica em determinados locais. Em virtude da possibilidade do transporte da energia gerada em outros terrenos.

Em suma, países com grande extensão territorial necessitam de alternativas para conexão de suas diversas localidades de modo a fornecer energia elétrica com segurança e confiabilidade. Portanto, no Brasil tem-se o SIN que encurta as distâncias e nos conecta através do recurso energético que é extremamente essencial.

Fontes:

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