Impactos da Integração da fonte Eólica na Estabilidade do Sistema Elétrico

Os fatores mais importantes para o sistema elétrico são a estabilidade e o sincronismo.

A estabilidade, no caso de sistemas de potência, é a capacidade que o sistema tem de manter ou retornar a um estado de operação normal e desejado após a ocorrência de alguma perturbação. Já, sincronismo exige a existência de dois (2) ou mais geradores que possam estar sincronizados. Em sistemas de potência diz-se que as máquinas estão em sincronismo se os seus ângulos (frequências) permanecem oscilando juntos dentro de certos limites (BRETAS, ALBERTO, 2000).

Então, a estabilidade do sistema elétrico de potência é conseguida com a inércia de movimento dos grandes geradores do sistema e a capacidade de atenuação de qualquer perturbação devido ao desequilíbrio entre a geração e a carga, principalmente desequilíbrios provocados pela entrada ou saída de grandes cargas, de maneira a recuperar ou manter a frequência e a tensão dentro de valores nominais em tempo real, ou seja, resposta do sistema dentro de intervalos de milissegundos (ARRIAGA, 2011).

Então, a alta variabilidade dos potenciais intermitentes, principalmente o eólico e o solar, não contribuem para a inércia do sistema elétrico de potência, sendo que a inserção de grande quantidade desses potenciais pode prejudicar a estabilidade e a capacidade de atenuação de perturbações do sistema causadas pela entrada ou saída de grandes cargas (MADRIGAL & PORTER 2013).

Entretanto, (MADRIGAL & PORTER, 2013) traz o conceito de código da rede que vem sendo amplamente utilizado para detalhar os requisitos técnicos de geração de energia elétrica para assegurar a estabilidade do sistema elétrico (tensão e frequência) de maneira que as fontes de energia elétrica inseridas no sistema permaneçam sob um padrão nominal. Com isso, os geradores eólicos estão sendo projetados com sistemas de controle capazes de ajustar a potência entregue a rede através da modificação dos ângulos de ataque das pás que corrigem a velocidade de giro do rotor e também utilização de sistemas de controle e conversão da energia gerada antes de disponibilizá-la na rede. Os sistemas de controle e inversores de

frequência também estão sendo utilizados em sistemas fotovoltaicos para controle da frequência e tensão da energia gerada pelos painéis solares antes que a mesma seja disponibiliza na rede elétrica, que combinados com as técnicas de previsão e programação de rampas de atendimento de demanda ou corte de consumo ajudam na manutenção da estabilidade do sistema elétrico dentro de parâmetros aceitáveis e não prejudiciais ao funcionamento (JOHANSSON, 2013; BROUWE et al, 2014).

2.3.4. Impactos econômicos

Recursos renováveis são geralmente associados a um baixo custo de produção, pois aproveitando os recursos naturais cria-se uma expectativa de redução do custo total de produção já que as tecnologias tradicionais possuem altos custos por recursos. Entretanto, deve-se considerar os fatores inerentes aos recursos intermitentes na operação, tais como a necessidade de grande quantidade de reservas usando geradoras com custos altos e variáveis, perda de eficiência ao operar as térmicas em curto período de tempo e muitos start-ups, disponibilidade de capacidade de transmissão, entre outros, aumentando os custos na operação (CAILLIAU et al, 2010).

Sobre os custos marginais de operação é esperado o mesmo, uma redução já que após a inserção de recursos intermitentes na base, cujo custo de produção é mais barato, faria com que sobrasse uma demanda residual para ser suprida pelas usinas termoelétricas mais caras (MACERON FILHO & QUINTAIROS, 2016). Entretanto muitos fatores tornam mais complexo a composição dos custos marginais através da inserção dos recursos intermitentes, ou seja, serão dependentes da curva da demanda e do potencial de fornecimento à partir destes recursos e da participação deles no suprimento, que em intervalos de curto período haverá grande volatilidade, já que dependerão dos recursos de reservas (EURELETRIC, 2010). Ainda é necessário situar dentro de cada modelo de mercado, sejam eles baseados em simples leilão de quantidade e preços como nos mais complexos baseados em leilões e ordem de mérito (ARRIAGA, 2011).

Então, dependendo da característica de equilíbrio da demanda e fornecimento do mercado, e da gama de inserção de intermitentes na rede, conduz- se a uma volatilidade maior sobre os custos marginais em curto prazo (“preço Spot”). Os preços podem ser reduzidos ou aumentados. Há redução por fatores em que há

grande injeção de energia a baixo custo por fontes renováveis deixando em segundo plano as fontes de custos elevados e ainda reduz os custos dos combustíveis devido ao “desafogamento” de seu uso (CAILLIAU et al, 2010). Entretanto, o aumento dos custos se deve pela variabilidade, já que quando não há energia de recursos intermitentes disponíveis suficientemente, será necessário repor por usinas convencionais através de preços de leilão seguindo a ordem de mérito, que incluem os custos de start-up, rampa e descida do aquecimento das térmicas, tendo que assim para dada inserção destes recursos será necessário amortizar todos estes custos no preço de mercado (EURELETRIC, 2010). Outro fator a ser analisado são os “preços negativos”, ou seja, indica quando há de desperdício de energia a partir destas fontes, referentes à falta de transmissão para áreas com preços altos, por restrições operacionais das usinas convencionais, e pelo baixo consumo em horas de produção (CAILLIAU et al, 2010).

Sendo assim, analisando a Tabela 14 observa-se que no ano de 2011 existiam 68 parques eólicos instalados no Brasil com 1.450 MW de potência instalada, sendo que em 2012 o número de parques eólicos instalados no país passou para 108 com potência total instalada de 2.507,8 MW, ou seja, crescimento de 59% no número de usinas eólicas instaladas e 73% de aumento na potência instalada.

Ainda, analisando o período de 2011 a 2016 observa-se que a potência eólica instalada saltou de 1.450MW, no ano de 2011, para 10.719,25MW, no ano de 2016, ou seja, crescimento aproximado de 639% da potência instalada enquanto o crescimento no número de parques eólicos foi de aproximadamente 532%, saltando de 68 parques eólicos instalados em 2011 para 430 parques eólicos em 2016.

Tabela 14 – Número de parques eólicos instalados e potência instalada

Ano N° parques eólicos instalados N° parques eólicos acumulados Potência instalada (MW) Potência total acumulada (MW) 2011 --- 68 --- 1.450 2012 40 108 1.057,8 2.507,8 2013 34 142 948,2 3.456 2014 96 238 2.495,52 5.951,52 2015 111 349 2.753,79 8.705,31 2016 81 430 2.013,97 10.719,25

Sendo que o investimento anual no setor para a instalação dos novos parque eólicos é mostrado na Tabela 15. Além dos investimentos financeiros, outro dado que chama a atenção do setor eólico é a quantidade de mão de obra empregada de forma direta e indireta no país, que de acordo com estimativas chega a 15 mil postos de trabalho (ABEEólica, 2012, 2013, 2014, 2015, 2016).

Tabela 15 - Investimentos no setor eólico brasileiro

Ano N° parques eólicos

instalados (MW) Investimento anual (bilhões de US$) 2011 --- 5,05 2012 40 3,76 2013 34 3,03 2014 96 5,85 2015 111 5,29 2016 81 5,36

Fonte: ABEEólica, 2012, 2013, 2014, 2015, 2016 (adaptado)

Outro impacto econômico que se deve a instalação e utilização da fonte eólica é que quando os níveis de armazenamento dos reservatórios das usinas hidroelétricas estão baixos e a afluência é insuficiente para manter ou recompor a quantidade de água em níveis satisfatórios, existe a necessidade de despacho das usinas termoelétricas por razões de segurança energética dando origem aos

Encargos de Serviços de Sistema (ESS) – ESS-SNERG (Encargos por Razão de

Segurança Energética) que são pagos apenas aos agentes geradores térmicos que atendem as solicitações de despacho do Operador Nacional do Sistema Elétrico para realizar geração fora da ordem de mérito de custo (ABEEólica, 2013, 2015).

Assim, em 2012, quando os níveis dos reservatórios das usinas hidroelétricas estavam baixos e a afluência estava abaixo da média devido a períodos prolongados de estiagem, foi necessário o reforço por razões de segurança energética através do despacho das usinas termoelétricas que custaram R$1,8 bilhões em encargos de serviços de sistema, sendo que na ocasião as usinas eólicas foram responsáveis por evitar a cobrança de mais R$1,6 bilhões em ESS dos consumidores em tarifas extras (sistema tarifário por bandeiras), sendo que a economia para o período de 2012 a 2016 são mostrados na Tabela 16 (ABEEólica, 2012).

Tabela 16 - Economia em ESS devido às usinas eólicas

Ano Economia em ESS (Bilhões de R$)

2012 1,6

2013 2,5

2014 5,1

2015 0,65

2016 0,55

Fonte: ABEEólica, 2012, 2013, 2014, 2015, 2016 (adaptado)

Também, deve-se observar que a utilização de usinas eólicas não evita somente o despacho de usinas termoelétricas por meio das determinações por razões de segurança energética mas o benefício de sua operação também acaba reduzindo a utilização de todos os recursos do sistema para atendimento da demanda então, sua operação não evita somente o deplecionamento dos reservatórios das usinas hidroelétricas mas contribui. Além disso, a energia eólica, cuja maior geração acontece no final do período seco, traz a previsibilidade de atendimento ao sistema em período crítico, permitindo em diferentes momentos que a geração hidrelétrica seja até mais despachada. Assim, o vento funciona como um reservatório virtual, “assegurando” energia hidráulica e permitindo seu maior uso (ABEEólica, 2014, 2015). Contudo, nos anos de 2015 e 2016 observa-se redução na economia devido aos encargos de serviços de sistema provocados pela crise econômica vivida pela economia brasileira que implicou na queda de demanda. Com a redução na demanda de energia elétrica houve menor solicitação de despacho das usinas térmicas que acabaram não sendo substituídos pelas usinas eólicas.

Além do impacto financeiro, o despacho de usinas eólicas no lugar de usinas termoelétricas pode representar ganho ambiental uma vez que são evitadas emissões de gás carbônico provenientes da queima de carvão mineral e derivados do petróleo nas usinas termoelétricas. Na Tabela 17 a seguir são apresentados as emissões de gás carbônico evitadas pela operação das usinas eólicas em substituição as termoelétricas.

Tabela 17 - Redução de emissões de CO2

Ano Redução de emissões de CO2 (milhões de toneladas)

2012 1,2

2013 1,5

2014 6,09

2015 10,42

2016 17,81

Fonte: ABEEólica, 2012, 2013, 2014, 2015, 2016 (adaptado)