QUAL A RELAÇÃO ENTRE O APAGÃO DO DIA 15/08 E A DIVERSIDADE DA GERAÇÃO DE ENERGIA DO BRASIL?

No dia 15 de agosto, as 08h31m uma ocorrência no sistema provocou a separação elétrica das regiões Norte e Nordeste das regiões Sul e Sudeste/Centro-Oeste, com abertura das interligações entre essas regiões, levando a um desligamento que deixou quase todos os estados do país sem energia. Houve pelo menos a perda de 18.900 MW de energia, correspondendo a 27% da carga total do SIN (Sistema Interligado Nacional) naquele momento.

Figura 1 - Submercados de Energia

De acordo com o relatório de ocorrências emitido pelo ONS (Operador Nacional do Sistema), no submercado Nordeste ocorreu o desligamento parcial dos estados de Alagoas, Bahia, Ceará, Paraíba, Pernambuco, Rio Grande do Norte, Sergipe e do Piauí. Neste submercado ocorreu a interrupção de aproximadamente 5.138 MW de cargas.

No submercado Norte ocorreu o desligamento total dos estados do Amapá, Amazonas, Maranhão, Pará e Tocantins. O estado de Roraima permaneceu atendido de forma isolada do SIN. Neste submercado ocorreu a interrupção de aproximadamente 6.803 MW de cargas.

No submercado Sudeste/Centro-Oeste todos os estados foram parcialmente afetados pela perturbação por atuação do Esquema Regional de Alívio de Cargas - ERAC. Ressalta-se que nos estados do Acre e de Rondônia houve interrupção total das cargas, devido abertura da interligação desses estados com o SIN. Neste submercado ocorreu a interrupção de aproximadamente 5.289 MW de cargas.

No submercado Sul todos os estados foram parcialmente afetados pela perturbação por atuação do Esquema Regional de Alívio de Cargas - ERAC. Neste submercado a interrupção foi de aproximadamente 1.670 MW de cargas.

No momento da ocorrência, a geração de energia elétrica total no SIN era de 73482,3 MW e após o evento a geração caiu para 54384,8, conforme detalhamento apresentado na planilha abaixo:

Figura 2 - Detalhamento das Fontes de Geração

A partir do gráfico apresentado na Figura 3, pode-se observar morosidade no reestabelecimento do fornecimento de energia eólica. Isso se dá porque conversores de fontes eólicas não fornecem inércia para estabilização da frequência e, diferente das fontes convencionais, são fontes seguidoras do sistema. Ou seja, para seu correto funcionamento, as turbinas eólicas devem ser sincronizadas com a rede elétrica, de forma que a tensão e frequência sejam compatíveis com os parâmetros da rede. E a conexão repentina de uma grande turbina pode resultar em queda de tensão (quando a carga instantânea excede a potência gerada) devido à corrente necessária para magnetizar o gerador, frequentemente seguida por um pico de energia quando a energia ativa do gerador é fornecida à rede. Pode haver momentos em que a produção de energia eólica exceda a carga do consumidor, fazendo com que a tensão aumente acima do limite da rede, dificultando assim, a sincronização das turbinas com a rede.

Figura 3 - Curva de Geração Eólica - 15/08/2023

As usinas fotovoltaicas apresentam vantagem quanto ao reestabelecimento do sistema se comparadas com as usinas eólicas, já que não requerem um processo de partida, a geração é instantânea. O tempo para que a geração retorne ao valor que estava antes da ocorrência, pode ter a ver com os processos para reintegração de usinas solares a rede elétrica após uma interrupção. O que envolve sincronização de tensão e frequência, coordenação com a operadora da rede e ajustes para garantir a estabilidade da rede.

Figura 4 - Curva de Geração Solar - 15/08/2023

Já as fontes convencionais de energia, são formadoras do sistema. A inércia fornecida pelas máquinas girantes dos geradores convencionais permite a sincronização das diversas unidades do sistema que operacionalmente envia o sinal necessário. Permitindo assim, que as máquinas se ajustem automaticamente aumentando ou reduzindo sua geração de ativos ou reativos mantendo o sistema em estabilidade. E, observando os gráficos é possível observar a pronta resposta no aumento de geração hidráulica no momento da ocorrência, devido à inércia rotativa dos geradores e à rápida abertura ou fechamento do distribuidor.

Figura 5 - Curva de Geração Hidráulica - 15/08/2023

Apesar de possuir inércia, a resposta a variações de carga em usinas termelétricas é geralmente mais lenta do que em usinas hidrelétricas. Isso ocorre porque o processo de queima de combustível e geração de vapor não pode ser ajustado tão rapidamente quanto a variação do fluxo de água em uma usina hidrelétrica.

Figura 6 - Curva de Geração Térmica - 15/08/2023

As usinas nucleares são consideradas fontes de geração de energia de base, o que significa que elas podem fornecer uma quantidade constante e previsível de eletricidade à rede elétrica. E, como podem ajustar a potência de geração para responder à demanda de energia, o evento quase não interferiu no seu fornecimento.

Figura 7 - Curva de Geração Nuclear - 15/08/2023

O reestabelecimento de cargas no submercado Sul foi concluído as 09h05, no submercado Sudeste as 09h33 e o sistema foi 100% recomposto as 14h49. Como pode ser observado na figura 8 publicada pela ANEEL em 2022, além das Usinas Nucleares (Angra 1 e Angra 2) estarem situadas no Submercado Sudeste/Centro-Oeste, a principal fonte de geração nesse submercado e no Sul é Hidráulica, sendo assim, o reestabelecimento dessas regiões foi mais rápido se comparado com o Submercado Nordeste onde as usinas Eólicas predominam.

Figura 8 - Principais fontes de energia do Brasil por estado

As fontes renováveis (eólica e solar), além de não se manterem estáveis frente a perturbações na rede, aumentam o risco de flutuações no sistema, deixando-o mais intermitente, dificultando o controle sobre a disponibilidade energia contida nessas fontes, bem como a confiabilidade do fornecimento.

Visando a confiabilidade do fornecimento de energia do SIN e a estabilidade do sistema, é preciso se atentar a crescente participação das novas fontes renováveis (eólica e solar), visto que são fontes intermitentes e da impossibilidade de controle sobre a disponibilidade da energia contida nessas fontes. Um sistema com grandes interconexões necessita ter de forma distribuída, reserva girante (inércia) suficiente para suportar a perda de grandes unidades geradoras sem deteriorar a frequência e fontes suficientes de energia reativa para controle de tensão.

Embora a geração de energia a partir de fontes renováveis seja ambientalmente benéfica e essencial para a sustentabilidade, a integração dessas fontes também requer uma abordagem equilibrada que leve em consideração a necessidade de manter a estabilidade e a confiabilidade da rede elétrica. As usinas hidrelétricas e nucleares desempenham um papel vital nesse sentido, trabalhando em conjunto com as fontes renováveis para garantir um suprimento de energia seguro e contínuo.

A @SNEF Brasil possui uma engenharia preparada para atender as demandas dos nossos clientes, com experiência e expertise adquirida em mais de 35 anos de serviços e projetos relacionados a geração de energia que somam mais de 2 GW, distribuídos entre hidroelétricas, pequenas centrais hidroelétricas, termelétrica, parques fotovoltaicos e subestações.

Por – Amanda Santos Vieira – Engenheira Eletricista da Snef Brasil