Geração distribuída

nov, 2013

Edição 93 – Outubro de 2013
Artigo – Sistema de geração
Por José Luiz Cardoso Cruz*

Perdas de energia, custos ambientais, a distância dos grandes potenciais hidrelétricos e a necessidade de se manter a matriz limpa estimulam, cada vez mais, a regulamentação e os investimentos em geração de fontes alternativas e próxima dos consumidores

A matriz energética do planeta é extremamente poluente, frágil e de rendimento questionável, pois é dependente de matérias primas finitas. Interesses políticos, e por isso financeiros, ditam as regras e impõem tratados. Hidrocarbonetos sobem em densas fumaças para as camadas superiores da atmosfera, transforma-se o átomo e dilapida-se a Terra.

Grandes parques geradores de eletricidade e extensas linhas de transmissão predominam nos países que usam a força da água para atender as suas demandas, como no Brasil. Nos outros, maioria no mundo, que usam termoelétricas convencionais ou termonucleares, há a possibilidade de construir menores linhas de transmissão. Em ambos os casos, no entanto, existem perdas consideráveis sobre aquilo que é gerado.

Nas termoelétricas, parte da matéria-prima é transformada em calor, que se dissipa sem aproveitamento prático. Um problema que é amenizado quando a planta geradora é adaptada para produzir em ciclo combinado. Assim, o calor que seria dissipado na primeira geração de energia (a gás, por exemplo) é aproveitado para uma segunda geração (a vapor).

As linhas brasileiras estão entre as mais extensas do mundo. As duas linhas de transmissão (LTs) que escoarão a energia elétrica do complexo do rio Madeira, desde a subestação coletora de Porto Velho (RO) até Araraquara-SP, e as LTs que interligarão a UHE Tucuruí às capitais Manaus (AM) e Macapá (AP), com seus mais de 2.000 km cada uma, ultrapassaram os 1.800 km da LT existente no Gabão, considerada destaque em extensão.

Na geração, transmissão e distribuição de energia elétrica, distância pressupõe perda em valores diretamente proporcionais. Mas não se pode transformar certos dados em entusiasmo pelo exagero, como fez a revista Superinteressante da editora Abril, de agosto deste ano. Entre as 111 ideias para melhorar o mundo (!), a de número 87 diz que os sistemas de transmissão de energia são “ridiculamente ineficientes” e que, entre a geração e a simplória torrada de um consumidor, perdem-se dois terços de toda a energia produzida pelas centrais geradoras!

Vamos ver. O Brasil (é preciso levar em conta!) é uma potência geradora de energia elétrica limpa. É um valor que deve ser agregado nas perdas de modo a minimizá-las. A Eletrobrás faz parte do e10, grupo composto pelas dez maiores empresas de energia elétrica do mundo. Ela é a holding maior geradora do Brasil e uma das maiores do mundo, possuidora de grande parcela dos mais de 100.000 km de linhas de transmissão do país. Ou seja, quem escreveu a ideia 87 na revista citada jogou para os confins da via Láctea tudo isso! Será que perder dois terços não é exagero? No Brasil temos cerca de 1 km de linha de transmissão para cada 1 MW gerado. Se levarmos em consideração as dimensões continentais do nosso país, nosso sistema de transmissão não é um exagero. As perdas existem e, também por elas, o sistema de geração distribuída está nas pautas de produção de energia elétrica.

Segundo a Public Utility Commission of Texas (2001), tipicamente, as perdas ficam entre 4% e 7% da potência total transmitida. Esses são percentuais com os quais lá se trabalha para considerá-las. E é certo que, nas condições de sobrecarga, podem ser significativas. Como não geram receitas para as concessionárias, são repassadas para todos os consumidores em algum momento no aumento de tarifa. O nosso programa para racionalização do uso da energia elétrica, Procel, afirma que são perdidos

40.000 MW da nossa produção gerada: 22.000 MW perdem os setores residencial, comercial e industrial, e 18.000 MW são perdidos na transmissão e na distribuição. O Ministério de Minas e Energia (MME) considera que são de 15% na transmissão e distribuição. As maiores perdas estão nos números atribuídos pelo Procel: se temos 125.000 MW sendo produzidos, então teríamos perdas de menos de um terço da produção. Muito longe dos dois terços da revista mencionada! Existem, pelo menos, mais três fatores a serem considerados:

1. O sistema nacional de distribuição de energia aos consumidores é extremamente longo e ainda contém setores desgastados;

2. A racionalização no uso da energia elétrica como cultura precisa ser mais divulgada junto aos consumidores;

3. O dimensionamento inadequado de sistemas consumidores industriais é parcela significativa nas perdas totais.

A interligação das centrais geradoras hidroelétricas, por intermédio do Sistema Interligado Nacional (SIN), harmoniza os regimes hidrológicos das bacias hidrográficas envolvidas, regularizando o suprimento da demanda. Isso permite aperfeiçoar o aproveitamento da energia potencial acumulada nos reservatórios das geradoras. Entretanto, a transmissão de cargas a grandes distâncias faz com que as perdas relativas de energia no sistema interligado sejam maiores do que nos sistemas regionais, visto que são proporcionais à potência transferida.

Em se tratando apenas das perdas resistivas, a potência elétrica aparente transmitida por qualquer condutor de resistência “r” é P = V i, em que i = P/V; “V” é a tensão aplicada, e “i” é a intensidade da corrente. As perdas por efeito Joule (potência dissipada) são assim representadas: p = r i2.

Então, p = r (P/V)2.

Para reduzir as perdas, a transmissão a longa distância é feita em alta tensão (AT), buscando-se mais baixa “r” com o uso de condutores de menor resistividade específica, em paralelo.

Se r = p L/S, p é a resistividade específica do material usado na linha de transmissão (LT), L é o seu comprimento e S é a seção do condutor. Temos então que, sendo o comprimento conhecido, a resistência “r” poderá variar devido à escolha do material empregado na LT (de acordo com sua resistividade específica) e a seção do condutor. Isso sem considerar, evidentemente, a variação da temperatura ambiente e aquela devida ao fluxo de potência nos mais diversos instantes.

As perdas, somadas aos custos ambientais, econômicos e sociais, o provável esgotamento do potencial de rios, como o rio Grande, em Minas Gerais, com o seu “colar de usinas”, a localização de potenciais hidráulicos distan

tes (Região Norte) dos grandes centros consumidores (Região Sudeste), a necessidade de manter nossa matriz geradora eminentemente verde, o tempo de construção de grandes hidroelétricas e a pressão da demanda sempre crescente são problemas a serem enfrentados. Assim, surgiram novos ambientes produtivos de eletricidade, como os aproveitamentos eólico, solar, undielétrico, das marés, da biomassa (em particular do bagaço de cana) e das células de energia.

A racionalização do consumo de energia elétrica veio somar com o esforço para diminuir perdas, trazendo as lâmpadas compactas para substituir as incandescentes, ainda tão arraigadas no costume dos   consumidores nacionais. Logo em seguida, as primeiras foram ofuscadas pela praticidade do Led e assim também serão pelo Oled, o diodo orgânico emissor de luz. E veio a proibição da importação e fabricação de lâmpadas incandescentes de 61 W a 100 W. Os estoques de lâmpadas fabricadas aqui ou importadas devem ser esvaziados até dezembro deste ano e o varejo só poderá vender ao consumidor até junho de 2014. Finalmente, o sistema de geração distribuída, também conhecido como geração descentralizada, tornou-se um modelo de geração e distribuição a ser considerado na reformatação da matriz energética brasileira.

Como desenvolver agora sem comprometer a chance de as futuras gerações também terem acesso às matérias-primas do Planeta para o seu próprio sustento? Provavelmente, a resposta mais lógica seja usar com responsabilidade, reusar, reciclar e reduzir o consumo. Educar para que se use o mínimo necessário. Gerar e distribuir em âmbitos restritos.

Estima-se que, no Brasil, a cada 1% de aumento no PIB seja necessário acrescentar 1,2% sobre a potência total disponibilizada pelo parque gerador. Segundo o Banco de Informações de Geração (BIG), atualizado em 25 de setembro de 2013, a geração brasileira é de aproximadamente 125.000 MW. Pelas estimativas, seriam 1.500 MW acrescentados à nossa geração total para cada 1% PIB/ano! Como parâmetro de comparação, a maior usina da América Latina à época de seu funcionamento comercial, na primeira metade da década de 1960 do século XX, a UHE de Furnas, em São José da Barra, Minas Gerais, tem potência de 1.216 MW. Ou seja, para cada unidade positiva do PIB, quase uma usina de Furnas no sistema! Qual o destino do Brasil ao seguir esse modelo de desenvolvimento? As engrenagens não podem parar, o consumo não para, a produção não para, a extração e o uso descontrolado de matérias-primas não param. São 2.959 empreendimentos nacionais em operação, principalmente hidroelétricos com extensas LTs, para garantir o atendimento à demanda do país. Nos próximos anos, em torno de 37.000 MW serão adicionados ao nosso complexo gerador, vindos de 156 empreendimentos em construção e de 541 outorgados. Só a estatal Furnas Centrais Elétricas S. A. vai agregar ao SIN mais 4.600 MW de potência e 20.700 km de LTs até 2016.

E, nessa forma de desenvolver, correndo para lugar nenhum, somos pressionados a usar, cada vez mais, energia elétrica. Nosso status é medido por esse consumo. Vamos observar alguns dados para diferençar os fenômenos consumo e consumismo: em 2004 (publicação Key World 2006), o Brasil consumia 1.955 kWh/ano por habitante; a Argentina consumia 2.301 kWh/ano por argentino; os estadunidenses esbanjavam 13.338 kWh/ano cada um. O que dizer dos canadenses? Consumiam incríveis 17.179 kWh/ano por pessoa! Calefação? Talvez! Os habitantes do Reino Unido consumiam 6.206 kWh/ano per capita. Os noruegueses, campeões do desperdício, batiam o recorde ao consumir 24.650 kWh/ano cada dos seus então 4,5 milhões de habitantes. Naquele tempo, a média do consumo do planeta era de 2.516 kWh/ano para cada pessoa. Os brasileiros eram considerados cidadãos com padrão de vida inferior a todos esses consumidores de energia, visto que nosso consumo ficava abaixo da média mundial. E, mais, cerca de 12 milhões de brasileiros viviam sem energia elétrica!

Contudo, em 11 anos, o Brasil aumentou seu consumo de energia acima da média mundial! A Agência Internacional de Energia publicou dados que comprovam que o Brasil é o 10o maior consumidor de energia elétrica do mundo. Desde 2001, o consumo brasileiro aumentou quase 38% acima da média mundial, que foi de 30% nesse período. Em junho deste ano, o país consumiu 37.664 GWh.

A geração distribuída não é elemento novo no sistema gerador mundial. Ela surgiu antes de qualquer classificação como tal. Antes do aperfeiçoamento dos transformadores, a distribuição da energia elétrica era feita para consumidores próximos à geração. Só depois que esses equipamentos foram desenvolvidos, a corrente alternada foi plenamente adotada para ser transportada a grandes distâncias.

Dessa maneira, o modelo de grandes parques geradores e longas linhas de transmissão foi implantado. Com o crescimento das cidades, as linhas de subtransmissão e de distribuição também se multiplicaram.

Quando o capitalista (e, nas horas vagas, inventor) Alva Edison tentou impor o seu sistema de geração, distribuição e consumo em corrente contínua, assim fazia num primitivo modelo de geração distribuída. Não porque o quisesse, mas as circunstâncias, e muito provavelmente sua teimosia e ambição, o obrigaram.

O sistema de Edison tinha muitas limitações. Para minimizá-las, foi obrigado a gerar energia nos locais próximos aos consumidores e começou, sem querer, a fazer geração distribuída ou geração descentralizada. No entanto, seu sistema exigia que utilizasse condutores de grandes seções para atender à crescente demanda de energia elétrica. Tal prática era muito cara, principalmente nas zonas rurais que não dispunham de recursos para a construção de central geradora local ou para a aquisição da grande quantidade de grossos fios de cobre necessária ao atendimento da comunidade. A conversão de tensão era ineficiente, se não impossível, e o manejo de toda a parafernália era extremamente complexo. Ainda assim, a geração distribuída de Edison e seus sócios prosseguiu a partir da construção de um grande número de usinas elétricas que garantiram a geração de energia elétrica em muitas comunidades.

Tesla introduziu geradores, transformadores, motores e lâmpadas em sistema CA em novembro e dezembro de 1887. Daí em diante, a geração distribuída, antes de ser batizada, foi esquecida.

Geração distribuída 

A geração de energia elétrica em determinada região, ou geração distribuída (GD), é um tipo de geração que se faz diferente da realizada pela geração centralizada, por o

correr em locais em que não seria instalada uma usina geradora convencional, contribuindo, desse modo, para aumentar a distribuição geográfica da geração.

A GD pode ser feita em regime de cogeração, que é a geração simultânea e em sequência de duas ou mais modalidades de energia (elétrica e térmica), a partir de uma mesma fonte de combustível (gás natural). Todo sistema de cogeração é geração distribuída, mas nem toda GD é um sistema de cogeração.

O transporte a longas distâncias por intermédio do SIN é evitado na geração distribuída, então, a princípio, a qualidade do fornecimento de energia elétrica é superior ao da geração convencional. A geração próxima às cargas torna o sistema mais estável e confiável. A GD é capaz de aliviar a sobrecarga e o congestionamento do sistema de transmissão e de manter a tensão em níveis adequados, especialmente quando posicionada ao longo de redes de grande extensão, proporcionando maior confiabilidade ao sistema ao reduzir as quedas de tensão e os blecautes.

Atualmente, a regulamentação legal existente afirma que, no atendimento à contratação da totalidade do mercado das distribuidoras, deverá ser considerada, dentre outras, a energia elétrica proveniente de geração distribuída, observados os limites de contratação e de repasse às tarifas, baseados no valor de referência (VR) do mercado regulado e nas respectivas condições técnicas. (Lei no 10.848/04). O montante da energia elétrica contratada de geração distribuída não poderá exceder 10% da carga do agente de distribuição; deverá acontecer Chamada Pública pelas distribuidoras; o repasse à tarifa será limitado ao VR; e o empreendimento de geração deverá ser conectado ao sistema elétrico da distribuidora compradora. Esses empreendimentos poderão ser baseados em energia solar; energia eólica; PCHs (potência menor ou igual a 30 MW); termoelétricas (UTEs), inclusive de cogeração a gás, com eficiência energética superior ou igual a 75%; e, para as UTEs que utilizem biomassa ou resíduos de processo como combustível, não existem restrições de eficiência (Decreto no 5.163/04).

Vários aspectos podem ser considerados como incrementos à implantação da geração distribuída na região amazônica, os problemas causados pela construção de usinas a fio d’água, como aquelas do Complexo do Rio Madeira (Santo Antônio e Jirau); os grandes troncos de transmissão; e a fragilidade na segurança do sistema. Quanto aos empreendimentos vencedores nos leilões de energia nova, a maior parte deles está localizada no submercado Nordeste, e as sobras estruturais de garantia física estão alocadas na mesma região. A redução do Grau de Regularização (GR) tem maior dependência da hidrologia e do aumento do despacho térmico por segurança energética. Por fim, entre os aspectos que a indicam, a GD é tendência mundial devido à redução dos custos das tecnologias de geração de menor escala, ao recente conceito de smartgrids e também por causa das restrições ambientais impostas às fontes convencionais extremamente emissoras de gases de efeito estufa (GEEs).

O potencial da geração distribuída, pelo menos segundo os conceitos estabelecidos pela legislação nacional, ainda é pouco explorado, o que pode contribuir para a diversificação da matriz energética e do setor elétrico brasileiro. Outros benefícios a serem contabilizados à GD: dispersão dos impactos ambientais e redução daqueles provenientes do estabelecimento de reservatórios e da construção de extensas linhas de transmissão; geração de empregos e desenvolvimento econômico; diversificação de investimentos privados pela ampliação do número de agentes geradores distribuídos regionalmente; e eficiência no uso das fontes energéticas pela valorização daquelas de custo variável unitário (CVU) nulo e de baixo impacto ambiental.

A GD contribuirá com o sistema elétrico nacional quanto à confiabilidade e estabilidade, pois pode diminuir a dependência do parque gerador com despacho centralizado, mantendo reservas próximas aos centros de carga. Ao descentralizar a geração de energia elétrica, reduzirá a necessidade de investimentos em redes de transmissão, de interligação regional e de distribuição para o tráfego da energia produzida. Com a redução das LTs, possibilitará ganhos financeiros que serão distribuídos entre consumidores e geradores. Diante do crescimento da demanda, a geração distribuída terá maior agilidade, devido aos menores prazos e menor complexidade para a obtenção de licenciamento e liberação na implantação dos projetos. A geração descentralizada ofertará expansão adicional para manter o grau de regularização (GR) necessário à confiabilidade e segurança do SEP brasileiro.

Todas as empresas do setor elétrico dedicam esforços para evitar as intromissões dos piratas virtuais no sistema. Ainda assim, é possível vislumbrar alguma fragilidade diante da virulência desses piratas, fato devido ao tamanho e complexidade do nosso parque de geração elétrica e do SIN. É possível afirmar que o sistema ainda não sofreu ataques virtuais exatamente por causa da sua complexidade, pois os piratas virtuais, por desconhecerem pontos vitais, não conseguem atingi-los. Exceção possível a piratas nascidos no meio eletricitário, mais fáceis de identificar e, talvez por isso, mais cautelosos! A geração distribuída, ao restringir a área atendida, também restringe o acesso virtual ao seu sistema. Dessa forma, com despacho e operação restritos, diminui a possibilidade de influência externa. E, mesmo no caso de um ataque virtual à geração local, os efeitos não contaminarão o sistema principal nacional, o SIN.

Sem considerar os parâmetros definidos na legislação nacional, a geração distribuída existe no Brasil, principalmente nos sistemas isolados. A UHE Coaracy Nunes, por exemplo, com seus 78 MW, a 140 km de Macapá, capital do Amapá, gerava apenas para esse âmbito restrito, visto que não estava conectada ao Sistema Interligado Nacional. Agora, com a interligação das capitais do Amapá e do Amazonas à UHE Tucuruí, a usina deixa de caracterizar um sistema isolado e passa a contribuir com o SIN. A capital de Roraima, Boa Vista, é um sistema de geração distribuída, que deixa de ser apenas pelo percentual de carga que fornece ao agente distribuidor e pela potência total gerada. Tem mais influência da UHE Guri, na Venezuela, do que do

sistema de transmissão e geração do Brasil.

Desde a década de 1970, a ilha de Fernando de Noronha é abastecida por um sistema híbrido de energia eólica e hidrocarbonetos. Um sistema de geração distribuída existente por necessidade, não para aliviar o SEP nacional. Outros exemplos: a cidade de Soure, espécie de capital da ilha do Marajó, no Pará; a capital de Santa Catarina, Florianópolis, até pouco tempo um sistema isolado, integrado ao SIN no governo Lula; os municípios de Calçoene, Oiapoque, Amapá e Mazagão, no estado do Amapá, ainda sistemas de geração distribuída, tanto em distância como em potência. Saem do conceito fixado pela legislação brasileira apenas pelo percentual entregue ao agente distribuidor (acima de 10%), no caso a

Companhia de Eletricidade do Amapá (CEA). Deixarão de ser somente com a construção de LTs que os integrem ao sistema maior. Como é o caso do município Vila Maia, antigo distrito de Macapá, que tinha um sistema de geração distribuída, operando com hidrocarboneto, e hoje integrado à capital e ao SIN. Outros tantos exemplos de geração distribuída ainda estão em operação no Brasil, principalmente na região transamazônica, antes totalmente composta de sistemas isolados, alguns agora integrados ao

SIN pelas recentes LTs que ligam a UHE Tucuruí às capitais Macapá e Manaus.

Conclusão 

O Brasil convive com o sistema de geração distribuída há muito tempo. No entanto, há que se considerar que o país tem um extenso e robusto sistema de transmissão, maior que o sistema europeu. O SIN tem perdas consideradas dentro de padrões aceitáveis e é de alta confiabilidade. Sendo assim, a geração local ou regional, como é proposta, não é a ideal para um país que tem um sistema interligado de tal porte.

Há que se imaginar a geração distribuída como geração nacional. Gerar, atender com energia local, com autoprodutor, com cidades independentes, com qualquer fonte energética, inclusive hidrocarbonetos, mas disponibilizar excedentes para o sistema nacional. Por exemplo: o Nordeste possui potencial excepcional para gerar, mas a demanda é inferior a essa capacidade. O que fazer com o excedente? A geração local deve ser conectada ao SIN. Se for o contrário, caso a necessidade da demanda seja completamente atendida com a adoção de geração local ou regional, não haverá atrativos para novos investimentos. Não haverá leilões no segmento. Na bacia do Parnaíba, no Maranhão, descobriu-se gás natural e já existe geração local de 1.000 MW. O que fazer com o restante do gás? Transportar como gás Brasil afora ou transportar como energia elétrica?

Existem regiões com capacidades bastantes para si mesmas. Mas, existem outras que, ou não têm suficiente para desenvolver, ou têm tanto que podem contribuir com a regularização da curva de oferta de energia do sistema elétrico nacional. É preciso analisar se a geração distribuída brasileira terá aspectos locais e regionais, ou buscará compor o mosaico nacional. Esta é a proposta!


*José Luiz Cardoso Cruz tem formação em eletrotécnica, luminotécnica, energia eólica e Direito. Autor do livro A Eletricidade no Brasil, do Império à República de Hoje, é instrutor no Centro de Treinamento de Furnas (Centro de Capacitação, Aperfeiçoamento e Certificação de Pessoas da Operação – CTFU), em Minas Gerais, na área de produção e transmissão de energia elétrica, recursos energéticos renováveis e energia eólica.

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