Reinventando a rede elétrica para a era das renováveis

Mais fontes renováveis, demanda crescente por eletricidade, eletrônica de potência e condições que mudam em milissegundos: como reinventar uma rede elétrica que nunca foi projetada para esse cenário? A resposta está nas inovações que estão transformando a forma como a eletricidade é transmitida, estabilizada e controlada.

A Alemanha está longe de enfrentar um cenário como esse, afirma von Schkopp, mas ele reconhece que manter a estabilidade da rede está se tornando cada vez mais desafiador. “Pense nas noites frias de inverno, quando a demanda é alta e há menos geração renovável disponível no sistema”, explica. “Mas também no cenário oposto: um feriado em um dia ensolarado de verão, com elevada geração de energia e baixo consumo. Embora nenhuma dessas situações represente motivo de preocupação atualmente, a principal tarefa é garantir que a rede elétrica e o sistema de energia como um todo continuem oferecendo o mesmo alto nível de confiabilidade no futuro.” Durante anos, o foco esteve na expansão da geração renovável. Agora, o desafio é preparar a rede para operar de forma segura e eficiente em ambos os extremos.

A inovação também está transformando a forma como a infraestrutura de rede é construída, reduzindo sua própria pegada de carbono. Um dos focos da Siemens Energy é eliminar o uso de SF₆ em equipamentos de manobra de alta tensão. Embora o SF₆ seja um excelente gás isolante, seu potencial de aquecimento global é cerca de 24.300 vezes maior que o do CO₂. O portfólio Blue da Siemens Energy substitui esse gás por uma combinação de ar limpo e tecnologia de interrupção a vácuo.

Von Schkopp resume a dimensão desse desafio com uma metáfora: “Estamos expandindo nossa rede elétrica enquanto a operamos e, ao mesmo tempo, lidando com fluxos de energia cada vez mais complexos que precisam ser gerenciados. É como reformar e ampliar uma rodovia em meio ao tráfego intenso constante.”

“Antigamente, a inovação era um engenheiro com uma ideia brilhante”, afirma Foehr. “Hoje, diante de toda essa complexidade, não é algo que se possa fazer sozinho.”

Cada vez mais, a inovação depende da colaboração entre universidades, fabricantes de equipamentos, operadores de rede e formuladores de políticas públicas. A Siemens Energy, por exemplo, trabalha em conjunto com a TenneT Germany, outras TSOs e parceiros da indústria no desenvolvimento de redes HVDC multiterminais e de outras inovações que sustentarão o sistema elétrico do futuro. “Estamos impulsionando ativamente o avanço das redes de transmissão, não apenas com a TenneT, mas também com outros OEMs e outras TSOs do setor.”

Algumas centenas de quilômetros ao sul de Nuremberg, no Power Systems Laboratory da ETH Zurich, na Suíça, a Professora Gabriela Hug dedica seus dias a refletir sobre o que será necessário para operar exatamente esse tipo de sistema. “O sistema elétrico opera em diferentes escalas de tempo”, explica Hug, “desde segundos, ou até frações de segundo, até minutos, dias e anos. Portanto, quando falamos sobre otimizar a rede elétrica, precisamos considerar todas essas escalas.” Na prática, isso significa gerenciar desde mudanças nas condições da rede que ocorrem em frações de segundo até o planejamento de operações com meses ou até anos de antecedência.

Isso também muda o papel da eletrônica de potência. “Embora faça parte do problema”, afirma Hug, “a eletrônica de potência, ou os inversores, também faz parte da solução, porque nos oferece um grau maior de liberdade para controlar a rede.” Diferentemente dos geradores síncronos convencionais, cujo comportamento é determinado em grande parte pela física, os recursos baseados em inversores podem ser controlados ativamente, abrindo novas possibilidades para manter estáveis sistemas elétricos cada vez mais dinâmicos.

Para Hug, isso significa que os maiores avanços provavelmente virão menos de novos equipamentos e mais do desenvolvimento da inteligência necessária para operá-los. “Os dados, por si só, não são suficientes”, afirma. O desafio está em desenvolver algoritmos de previsão, otimização e controle capazes de transformar volumes crescentes de dados em decisões práticas e eficazes.

Apesar dos desafios, Hug permanece otimista. “A tecnologia já existe”, diz. “Temos tudo o que precisamos para construir um sistema energético sustentável. Mas isso dependerá muito dos formuladores de políticas públicas, das decisões políticas e de como avançaremos daqui para frente.”