As mudanças climáticas representam uma das maiores ameaças globais do nosso tempo, afetando não apenas o meio ambiente, mas também setores cruciais da economia, como o fornecimento de energia elétrica.
Nos últimos meses, notamos um aumento de notícias relacionadas a mudanças climáticas, já que eventos extremos vêm ocorrendo em diversas partes de nosso país e do mundo. Além de todo impacto econômico e social que esses fenômenos implicam, vale chamar a atenção para um aspecto crucial: como as mudanças climáticas podem afetar o fornecimento de um dos principais recursos da nossa era, a energia elétrica?
Um estudo elaborado pelo Grupo de Eletricidade Atmosférica do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Elat/Inpe) estima que haverá um crescimento de 10% a 30% no número de tempestades a cada grau de aumento da temperatura global. E já se sabe que, caso nada seja feito, a previsão é de que haja um aumento de 1°C na década que começou em 2020 e 2°C até 2050 em relação à era pré-industrial. Uma mudança suficiente para gerar consequências em todas as populações do mundo, em especial comunidades pobres e vulneráveis, com impactos não só na segurança energética, mas também nas seguranças alimentar e hídrica (WWF).
Quando pensamos no fornecimento de energia elétrica, é importante ressaltar que as condições climáticas podem influenciar de 50% a 70% das falhas em linhas de transmissão. Essa estatística se refere a casos de fenômenos chamados popularmente de “extremos”, que, até poucos anos atrás, representavam cerca de 1% das tempestades ocorridas no Brasil (Terra / Ciência Hoje). Embora pareça pouco, vale lembrar que nosso país é o que sofre com mais incidências de tempestades no mundo – mais de 500 mil ao ano, sendo 5 mil delas severas ou graves (Ciência Hoje).
Se as alterações do clima causam problemas na transmissão de energia, na distribuição a situação não é diferente. A quase totalidade (99%) das redes de distribuição de energia elétrica existentes no Brasil também é aérea e concentra-se em grandes áreas urbanas, onde vive a maioria dos consumidores (Terra).
Nessas áreas, as edificações, a substituição da vegetação por asfalto e a poluição dos automóveis e das fábricas causam alterações atmosféricas, tais como aumento da temperatura, aumento da concentração de partículas no ar e redução dos ventos, que favorecem a ocorrência de fortes tempestades. Na maior cidade do país, São Paulo, a frequência das tempestades cresceu cerca de 60% nos últimos 60 anos, com um aumento mais significativo na década de 1970, exatamente o período em que a população dessa metrópole mais cresceu (Ciência Hoje).
A principal fonte de energia elétrica em muitas partes do mundo é a geração por meio de usinas termelétricas, hidrelétricas, eólicas e solares. No entanto, como as mudanças climáticas estão alterando os padrões meteorológicos e aumentando a frequência e a intensidade de eventos climáticos extremos (como tempestades, secas, furacões e incêndios florestais), esses eventos podem interromper a produção, a transmissão e a distribuição de energia elétrica de várias maneiras. Entre elas:
Mudanças nos padrões de precipitação e temperatura afetam a disponibilidade de água para usinas hidrelétricas e a eficiência de usinas termelétricas. Secas prolongadas podem reduzir o fluxo de água em rios, diminuindo a capacidade de geração hidrelétrica, enquanto ondas de calor podem reduzir a eficiência das usinas termelétricas.
Embora as energias renováveis, como eólica e solar, sejam menos poluentes, sua geração pode ser afetada por condições meteorológicas extremas. Tempestades severas e mudanças nos padrões de vento e luz solar podem reduzir temporariamente a capacidade de geração dessas fontes, que já são naturalmente intermitentes.
“O Brasil tem uma matriz altamente renovável. Mais de 83% da geração é feita por usinas com energia renovável, como hidrelétrica, eólica e solar [estas duas últimas, em torno de 20% e aumentando] “, relembra Marcos Madureira, presidente da Associação Brasileira de Distribuidores de Energia Elétrica (Abradee), em entrevista à Record News.
Ele pontua, entretanto, que a energia de termelétricas (que não é sustentável) entra para “criar uma estabilidade” a mais diante das limitações de funcionamento de energias como a solar, embora ressalte que as hidrelétricas também têm um papel importante para regular essa geração. As maiores ameaças, no caso delas e conforme adiantado acima, são justamente os períodos de seca devido a condições extremas.
Tempestades intensas, inundações e furacões podem danificar linhas de transmissão, postes, subestações e outras infraestruturas elétricas, resultando em interrupções no fornecimento de energia. A infraestrutura elétrica existente em muitos pontos ainda não está projetada para lidar com as condições climáticas extremas esperadas no futuro, tornando-a vulnerável a danos e interrupções.
Parte dos especialistas acredita que as smart grids protegerão a distribuição por ajudarem na predição de eventos. Porém, outra parte aponta que a utilização de equipamentos dependentes de semicondutores mais suscetíveis sensíveis a danos causados por raios.
De acordo com artigo do Grupo de Estudos do Setor Elétrico da Universidade Federal do Rio de Janeiro (GESEL/UFRJ), no Brasil, a ocorrência de eventos como estiagens prolongadas, ondas de calor e tempestades são as principais ameaças ao setor elétrico. Além dos impactos na capacidade de geração hidrelétrica (que representa 65% da energia produzida no Brasil) também são sentidos danos nas redes de transmissão. O quadro abaixo, elaborado para a pesquisa, resume os impactos dos eventos climáticos extremos:
Interrupções frequentes no fornecimento de energia elétrica podem comprometer a segurança energética de um país, afetando negativamente a economia e o bem-estar social. Além disso, reparar os danos causados por eventos climáticos extremos pode ser extremamente caro, aumentando os custos de operação e manutenção para empresas de energia elétrica e, consequentemente, a longo prazo, para os consumidores.
Um documento detalhado do Instituto Acende Brasil sobre o Plano Nacional de Energia 2050 destaca que a alteração na capacidade de geração de energia hidrelétrica e a danificação das redes de transmissão e distribuição são, de fato, as maiores ameaças que as mudanças climáticas podem causar ao setor elétrico brasileiro.
No caso da geração, o paper afirma que “diante desta incerteza, cabe empreender mais recursos no estudo dos potenciais impactos das mudanças climáticas sobre a hidrologia dos rios em que se concentram a geração hidrelétrica no Brasil. Os resultados destes estudos e a consequente formulação de cenários hidrológicos alternativos permitirão que o planejamento da expansão e operação do parque hidrelétrico sejam ajustados a uma nova realidade.”.
Para mitigar os impactos das mudanças climáticas na distribuição de energia elétrica e garantir a resiliência do sistema de abastecimento, são necessárias medidas adaptativas. Grande parte delas é de alto investimento, tem complexidades e exige tempo. Porém, se mostram extremamente necessárias. Entre elas, estão:
As empresas de energia elétrica devem investir na atualização e fortalecimento da infraestrutura para torná-la mais resiliente a eventos climáticos extremos. Isso inclui o reforço de linhas de transmissão, a elevação de subestações e a implementação de tecnologias inteligentes de monitoramento e controle.
O clima passou a ser um fator primordial na transição energética, de acordo com o diretor-geral do Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS), Luiz Carlos Ciochi, conforme relata em entrevista ao jornal O Globo. O ONS tem dado prioridade ao reforço dos 180 mil quilômetros de linhas de transmissão e ao uso de previsões meteorológicas com mais precisão. No artigo, especialistas sinalizam a necessidade de se elaborar um plano nacional de aperfeiçoamento das redes de distribuição e que isso seja incluído nas revisões das concessões das 53 empresas reguladas pela Aneel. Técnicos consideram as distribuidoras o elo mais frágil do setor, por estarem mais vulneráveis aos choques climáticos e aos picos de consumo.
Recentemente, um artigo da Deloitte destacou que a inteligência artificial generativa e outras tecnologias poderiam ajudar às empresas de energia melhorando a preparação operacional, ao prever o impacto potencial de eventos climáticos futuros com base em padrões climáticos históricos, dados de interrupções e distribuição geográfica.
Reduzir o consumo de energia por meio da melhoria da eficiência energética em residências, edifícios e indústrias pode ajudar a diminuir a demanda por eletricidade e mitigar a pressão sobre o sistema elétrico durante períodos de estresse. No caso de demandas domésticas e de empresa, vale lembrar que o uso do ar-condicionado, por exemplo, deve ser para resfriar a temperatura e não esfriar excessivamente. Marcos Madureira, presidente da Abradee, revela que o ideal é manter entre 21 e 23 graus. “Às vezes a pessoa coloca em 18 graus só para usar um cobertor. Outro ponto é sair do ambiente e deixá-lo ligado. Isso também pode gerar uma sobrecarga”, exemplifica.
De acordo com dados da Nações Unidas, se utilizarmos equipamentos e lâmpadas de forma mais eficiente, podemos evitar o lançamento de 1,25 bilhão de toneladas de CO2 na atmosfera por ano, o que implicaria numa economia de até 500 bilhões de dólares em geração de energia (IEI Brasil). Um dos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável da ONU é justamente dobrar a taxa global de melhoria de eficiência energética até 2030 (ODS7).
Por mais que se saiba que parte da energia limpa, como eólica e solar, pode ser intermitente, a diversificação da matriz energética, com maior ênfase em fontes de energia renovável e distribuída, ainda é um dos melhores caminhos para reduzir a dependência de fontes vulneráveis a eventos climáticos extremos e aumentar a resiliência do sistema elétrico como um todo. Isso porque boa parte da energia produzida no mundo ainda vem de termelétricas alimentadas por combustíveis fósseis, justamente alguns dos maiores emissores de gases de efeito estufa (GEE), apontados como alguns dos grandes causadores das mudanças climáticas.
Ou seja, o problema também tem raízes na própria geração de energia. A diversificação seria uma forma de mitigá-lo sem comprometer tanto a segurança energética.
Durante o Primeiro Encontro Nacional das Mudanças Climáticas Aplicados ao setor de Energia, ocorrido em outubro de 2023, em São José dos Campos, a região Nordeste foi apresentada como a que apresenta as melhores vantagens competitivas na produção de hidrogênio verde, em razão do elevado potencial eólico e solar e pela competitividade da energia gerada por essas fontes. Além disso, durante o evento, a criação de um comitê de clima do setor de energia foi anunciada, com a finalidade de promover estudos para enfrentar os desafios climáticos. Os resultados serão apresentados ainda em 2024, durante o 2º Encontro Nacional de Mudanças Climáticas, que irá ganhar o apoio de mais um setor – o do Agronegócio.
Por outro lado, uma alternativa destacada no artigo do GESEL/UFRJ é a expansão da geração de energia distribuída (GD). Como se trata de sistemas de geração de pequena ou média escala próximos ao local de consumo, eles possibilitam a redução da demanda por energia durante os picos de carga, das perdas técnicas e da congestão das redes de transmissão e de distribuição.
A possibilidade de diminuição da demanda nos períodos de pico de carga pela GD vem de sua complementaridade para o fornecimento de energia ao consumidor. A GD contribui para aumentar a capacidade total de geração e diversificar a matriz elétrica, reduzindo o impacto das alterações no ciclo hidrológico. Além disso, estar próxima aos centros de consumo, a GD minimiza danos físicos às linhas de transmissão, que se estendem por milhares de quilômetros e ficam mais expostas a ventos, tempestade e descargas atmosféricas que podem levar à interrupção do fornecimento de energia.
Apesar dos benefícios citados, a inserção da GD, primariamente associada à geração solar fotovoltaica, pode ocasionar problemas relativos à flutuação da tensão, em decorrência da intermitência desta fonte, como já mencionado anteriormente. Neste sentido, a ampliação da previsibilidade dos fluxos bidirecionais de energia e a limitação de variações na rede de distribuição são requisitos para o gerenciamento da rede local. Uma solução vislumbrada é o acoplamento da GD com sistemas de armazenamento de energia. (GESEL/UFRJ)
O armazenamento de energia é essencial para lidar com a variabilidade das energias renováveis intermitentes e garantir um fornecimento estável de eletricidade. Tecnologias de armazenamento avançadas, como baterias de íon-lítio e sistemas de armazenamento térmico, podem desempenhar um papel crucial na mitigação dos impactos das mudanças climáticas na distribuição de energia elétrica.
O artigo do GESEL/UFRJ também destaca que, no período em que há excesso de geração de energia, esta poderia ser armazenada e injetada na rede de distribuição quando o sistema demandar, o que evitaria a subtensão ou sobretensão da rede. Com isso, a associação da geração e do armazenamento distribuído fornece uma solução resiliente no caso de falhas graves em um sistema de distribuição, decorrentes de desastres naturais.
O texto dá como exemplo a Austrália Meridional, estado australiano que, em duas décadas, passou de uma matriz completamente fóssil (2000) para 60% da sua geração proveniente de energias renováveis (2020), com um papel significativo do armazenamento de energia no período recente.
Esse estado possui o maior sistema de armazenamento de energia por bateria do mundo, o Hornsdale Power Reserve, cuja função principal é manter a segurança e a resiliência da rede em momentos de desequilíbrio na frequência. O Hornsdale foi indispensável para auxiliar no problema de blecautes recorrentes do estado, abastecendo-o por duas semanas quando um tornado derrubou uma das torres de transmissão que interligava os estados Austrália Meridional e Victoria (GESEL/UFRJ).
No Brasil, várias iniciativas estão sendo implementadas para enfrentar os desafios das mudanças climáticas na distribuição de energia elétrica. O país continua investindo em energias renováveis, como energia eólica e solar e desenvolvendo tecnologias de armazenamento de energia para garantir um suprimento confiável de eletricidade. Vale lembrar que estamos em oitavo lugar nesse mercado de energia, com potencial de chegar a quinto em menos de uma década. Em 2023, os estados de SP, MG e RS foram os maiores produtores desse recurso solar e a produção nacional em GW chegou a ultrapassar a da Usina de Itaipu (Absolar).
Além disso, como relatado acima, o Brasil está fortalecendo sua infraestrutura elétrica para torná-la mais resistente a eventos climáticos extremos, como secas e tempestades. Em um evento da Aneel, Marcos Madureira destacou os esforços da Abradee em buscar na experiência internacional soluções para aumentar a resiliência e a capacidade da rede de antecipar eventos extremos, como a iniciativa junto à Agência de Comércio e Desenvolvimento dos Estados Unidos (USTDA).
Uma preocupação nacional é um possível aumento da tarifa devido aos custos de adotar novas tecnologias. “É hora de pensar no que de fato traz benefícios ao consumidor. Se precisamos ter redes mais resilientes e métodos de trabalho mais adequados, precisamos olhar quanto custa, como vamos colocar isso de uma maneira segura e confiável sem aumentar o preço da energia elétrica. Para isso, temos que olhar para a composição da tarifa”, disse, pedindo união dos agentes e órgãos do setor.
O documento do Instituto Acende Brasil, mencionado anteriormente, destaca que “a incorporação de eventos climáticos à lógica do setor elétrico representaria uma oportunidade de otimização de investimentos, e a adaptação da rede elétrica poderia ser feita por meio do planejamento de reforços e de expansão da infraestrutura de transmissão que leve em conta modelos climáticos de médio prazo”. Como, no momento, os sistemas de monitoramento de rede não conseguem prever com antecedência as interrupções de fornecimento relacionadas a eventos climáticos, “as ações corretivas acabam sendo adotadas de maneira reativa”.
Para esses especialistas, os investimentos em monitoramento climático poderiam viabilizar um planejamento antecipado do plano de resposta das equipes de manutenção. E eles reforçam que o aumento da presença de redes inteligentes ajudaria a mitigar impactos climáticos sobre ativos de distribuição e transmissão ao proporcionar um melhor monitoramento das condições operacionais da rede e uma resposta mais rápida, com a possibilidade de acionamento remoto de equipamentos.
Contudo, o paper também ressalta que, embora estejamos mirando em exemplos do exterior, “a realidade climática, geográfica, topográfica, demográfica, regulatória e da própria matriz elétrica brasileira não permite a simples importação de modelos internacionais” o que “requererá um esforço científico com o objetivo de preparar o setor elétrico para a gestão dos riscos e mitigação dos impactos atrelados aos eventos climáticos extremos”.
Em resumo, as mudanças climáticas representam uma ameaça significativa para a distribuição de energia elétrica em todo o mundo. Elas afetarão radicalmente infraestruturas envelhecidas e a pressão para a boa manutenção ou mesmo substituição de ativos vai aumentar, assim como a de reduzir a vegetação circundante, para evitar acidentes.
As empresas precisarão investir em ferramentas que ajudem a simular cenários e detectar riscos em infraestrutura; a inspecionar e monitorar áreas com câmeras e satélites; a lidar com o meio ambiente ao redor; a desligar a energia diante do risco de incêndios e descargas devido a fortes ventos ou condições de seca extrema, entre outras questões que vêm afetando o planeta (KPMG).
Somente por meio de uma abordagem integrada e colaborativa, envolvendo governos, empresas e sociedade civil, podemos enfrentar eficazmente os desafios das mudanças climáticas no fornecimento de energia elétrica.
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