Cobrança de excedente de reativos por fator de potência ou fator de deslocamento? Eis a questão

dez, 2020

Por Roberto Perillo Barbosa da Silva, Rodolfo Quadros e Fabrício Parra Santílio*

O crescente uso das cargas eletrônicas tem trazido discussões interessantes na área de engenharia elétrica, não somente no desenvolvimento de novas tecnologias para o aumento de eficiência, como também na  tarifação  da energia elétrica. A revisão da literatura mostra diversos trabalhos que discutem essa questão. Mas, qual o problema dessas cargas?

Por serem baseadas em eletrônica de potência, muitas delas apresentam característica não linear (sinal de tensão diferente do sinal de corrente) e, uma vez conectadas ao sistema elétrico, principalmente em grande quantidade, podem distorcer o sinal de tensão, o que irá afetar a todos os consumidores conectados a um determinado alimentador ou ponto da rede.

Em condições não senoidais, não há ainda um consenso na comunidade acadêmica sobre qual é a melhor maneira de tarifar os consumidores. Usualmente, dentre as propostas existentes, duas são bem conhecidas: via fator de potência (FP) e via fator de deslocamento ou fator de potência fundamental (FP1). A primeira considera as distorções presentes e a segunda considera apenas o sinal fundamental (no caso brasileiro, 60 Hz). Em ambos os casos, os sinais são considerados no ponto de medição. Um estudo detalhado a respeito de ambas as escolas de pensamento pode ser consultado em [1]. Uma vez que hoje muitos dos medidores utilizados são eletrônicos e, por vezes, considerados inteligentes (smart meters), as concessionárias de energia elétrica conseguem identificar e tarifar aqueles consumidores que estão sujeitos a verificação de reativo e que não atendem aos limites estabelecidos na regulamentação, em relação ao excedente de reativo.

Há ainda uma discussão sobre a atribuição de responsabilidades das distorções harmônicas presentes nas redes de distribuição. Trata-se de um tema amplo e complexo, que envolve múltiplas variáveis. Se, por um lado, não se pode deixar de considerar este quesito, por outro não se pode “apenas” dizer que devido às  incertezas, deve-se considerar para fins  de faturamento somente os sinais fundamentais. E mais, há quem afirma que se o consumidor é tarifado por injetar/causar distorção na rede, dever-se-ia dar descontos para àqueles que absorvem a distorção presente na rede.

Mas, então, qual é o cerne do problema? Desde a geração da energia, passando pelo sistema de transmissão e chegando no lado de média tensão dos sistemas de distribuição, os níveis de distorção harmônica são muito baixos e, portanto, a tensão  é praticamente senoidal. Contudo, no lado de baixa tensão, em alguns casos, a grande quantidade de cargas não lineares causa distorção na tensão. Este sinal segue pela rede, a qual alimenta diversos consumidores. Acontece que um sinal distorcido de tensão irá influenciar as grandezas elétricas medidas e que são utilizadas para fins de faturamento.

Portanto, pode ocorrer de um consumidor pagar um valor maior ou mesmo menor daquilo que pagaria caso o sinal de tensão fosse senoidal. Contudo, na prática, é bem complexo determinar o quanto este ou aquele  consumidor  contribuiu para a distorção. De qualquer maneira, a tarifação existe e é preciso entender o porquê de não ser sugerido utilizar apenas os sinais fundamentais e sim o sinal contendo distorções. Obviamente, é necessário evoluir na maneira com que os consumidores são tarifados. Em outras palavras, é preciso sim propor novos métodos de cobrança, mas considerando as distorções harmônicas presentes no sistema.

No Brasil, o fator de potência é utilizado para fins de faturamento. Mas há países que considera apenas o sinal fundamental e outros que só cobra pela energia ativa (ou seja,  o custo para manter o sistema dentro dos limites estabelecidos é repassado para todos os consumidores, na tarifa, de maneira igualitária).

Para exemplificar, e considerando como base os resultados obtidos em [1], se pensarmos na aplicação do fator de potência fundamental, e para efeitos de comparação usarmos o caso brasileiro (FP = 0,92), independente do valor limite adotado para o FP1, as concessionárias sempre sofrerão redução na receita. Mesmo que o PF1 seja unitário, a redução na receita será da ordem de 6,1%. Se o valor limite para o FP1 for mantido em 0,92, a redução da receita será de 82,9%. Ou seja, menos consumidores pagarão por excedente  de  reativos.  Além disso, é evidente que a simples mudança de um índice pelo outro não soluciona os problemas causados pelas distorções harmônicas nas redes elétricas. Contudo, é importante lembrar que as concessionárias terão de fazer investimentos, visando a manutenção dos indicadores de qualidade de energia, como também dos níveis de reativos da rede. Estes custos serão repassados para todos os consumidores, via tarifa da energia elétrica.

Logo, é possível concluir que, do ponto de vista da concessionária, o uso do FP1 não é vantajoso. Por outro lado, do ponto de vista dos consumidores, tal índice é sempre interessante uma vez que eles poderão deixar de pagar por excedente de reativos, comparando com as regras atuais.

De qualquer maneira, é importante lembrar que cada país adota sua própria estrutura de tarifação e faturamento. Há países como o Egito e Espanha, por exemplo, que concedem bônus aos consumidores que atingem determinados valores do FP. Portanto, é necessário que mais pesquisas sejam realizadas nesta discussão dos métodos de tarifação em condições não senoidais, visando cobrir este gap existente, e  contribuindo para um sistema de tarifação justo para ambos os lados, consumidores e concessionárias, zelando pela qualidade da energia enquanto produto.

[1] Silva, R. P. B., Quadros, R., Shaker, H. R., Silva, L. C. P. Effects of mixed electronic loads on the electrical energy systems considering different loading conditions with focus on power quality and billing issues. Applied Energy 277 (2020) 115558. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2020.115558

 


Roberto Perillo Barbosa da Silva é professor no Departamento de Engenharia Elétrica da Universidade Federal de Mato Grosso (DENE/ UFMT);

Rodolfo Quadros é professor no Departamento de Engenharia Elétrica da Universidade Federal de Mato Grosso (DENE/UFMT);

Fabricio Parra Santílio é professor no Departamento de Engenharia Elétrica da Universidade Federal de Mato Grosso (DENE/UFMT).

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