Caetano, Anderson; Brantes, Henrique; Leite, Isabel; Martins, Isabelle; Pimenta, Tairini; Pölzl, Thainá;
Soares, Camila.
Resumo - O Sistema Interligado Nacional (SIN) é formado por empresas do setor elétrico das regiões Sul, Sudeste, Centro-Oeste, Nordeste e parte da região Norte do Brasil. O presente trabalho aborda um histórico geral acerca da formação do SIN, detalha seu funcionamento e organização nas áreas de Geração, Transmissão e Distribuição. Características que fundamentam a gestão do sistema como a desverticalização e a complementaridade são discutidas, assim como a influência das variações hidrológicas e consequências na geração de energia hidroelétrica. Utilizando-se de dados do Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS), demandas atuais e futuras são apresentadas.
Palavras-chave: SIN. Interligado. Energia Elétrica. Hidrotérmico. Subsistemas. Demanda Energética. ONS.
I. Introdução
O Sistema Interligado Nacional é o principal sistema de produção e transmissão de energia elétrica no Brasil, possui tamanho e características inovadoras que permitem considerá-lo único em âmbito mundial. O SIN caracteriza-se por ser um sistema hidrotérmico de grande porte, com predominância de usinas hidroelétricas e com múltiplos proprietários. O objetivo deste artigo é fornecer uma visão geral do histórico e do modo de funcionamento desse complexo sistema.
II. Histórico do SIN
No início do século XX, a indústria de eletricidade atuava de modo isolado e independente, atendendo apenas os centros urbanos. Foi em 1934 que Getúlio Vargas então promulgou o Código de Águas, que deu ao poder público o controle das concessionárias de energia elétrica e criou o Conselho Nacional de Águas e Energia, que visava a regulamentação da energia elétrica no Brasil. Entretanto, apenas com Juscelino Kubitschek ocorreu a criação do Ministério de Minas e Energia. A Eletrobrás surgiu logo depois, no governo de Jânio Quadros, para coordenar o setor elétrico brasileiro. Nessa mesma época, foi implementado o plano nacional de unificação de frequência em 60 Hz, o que propiciou o desenvolvimento do setor.
Dessa forma, com o aumento da demanda por energia e tentando vencer a distância das hidroelétricas aos centros consumidores, foi necessário desenvolver um sistema de transmissão. Em 1969, surgiu a primeira conexão entre os sistemas Sul e Sudeste. O sistema de transmissão Norte-Nordeste passou a funcionar apenas em 1984. Dois anos depois Itaipu começou a fornecer energia para o Sudeste por meio do sistema de transmissão Sul-Sudeste.
Durante o governo Collor, foi criado o Grupo Tecnológico Operacional da Região Norte (GTON), que ficou responsável pelo apoio às atividades dos Sistemas Isolados dessa região. Em 1997 foi criada a Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), responsável pela regulação do setor elétrico e, no ano seguinte, surgiu o Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS) responsável por coordenar a geração e transmissão da energia nos sistemas interligados.
Em 1999, a primeira etapa da Interligação Norte-Sul entrou em operação, integrando a energia elétrica do país e formando o SIN. Desse modo, o ONS assume a operação do SIN. Desde então, foram sancionadas várias medidas visando a regularização e a estabilidade do setor elétrico. Atualmente, o SIN é formado por empresas das regiões Sul, Sudeste, Centro-Oeste, Nordeste e parte da região Norte, representando 98% do parque nacional. O restante é formado por sistemas isolados, principalmente na região Amazônica.
III. Funcionamento e Organização O SIN é composto por três importantes áreas: geração, transmissão e distribuição.
Geração
A geração de energia no Brasil é realizada por um conjunto diversificado de modelos de usinas. As usinas hidroelétricas predominam com 64% da capacidade instalada de geração de energia no Brasil. Contudo, verificou-se que a produção efetiva das hidroelétricas no início de 2016 representou 76,5% da energia total produzida (BRASIL, 2016). O grande investimento em instalações de usinas hidroelétricas deve-se ao fato da existência no Brasil de diversas bacias hidrográficas com rios de elevado potencial hidroelétrico, à topografia favorável a construção de reservatórios e ao regime de chuvas. Essas usinas estão concentradas em 12 bacias e
estão dispostas em localizações distantes dos centros de carga.
As usinas termelétricas representam cerca de 29% da capacidade instalada de produção. Em janeiro de 2016, elas foram responsáveis por 20,5% da produção efetiva de energia no país (BRASIL, 2016). Nessas usinas a produção de energia é realizada a partir de combustíveis fósseis (carvão mineral, óleo, gás, entre outros) ou por outras fontes de calor (como a fissão nuclear, em usinas nucleares). Estão localizadas perto da carga e são usadas com o principal objetivo de complementar a produção hidráulica, ou seja, normalmente são acionadas para dar reforço em momentos de picos de demanda (em que o consumo sobe abruptamente) ou em períodos em que é necessário preservar o nível dos reservatórios – e assim “estocar” energia.
As usinas eólicas são as que possuem menor representatividade na produção energética do país, cerca de 6% da capacidade instalada.
Transmissão
As linhas de transmissão percorrem longas distâncias (cerca de 17 mil Km no Brasil), conectando as usinas geradoras aos grandes consumidores, ou seja, àqueles que adquirem energia em alta tensão, como fábricas e mineradoras, ou às empresas distribuidoras de energia, que vão se encarregar de transportar a energia aos consumidores de menor porte. Como é de se esperar, a elevada extensão territorial do Brasil corrobora com um aumento da complexidade operacional do SIN, comparado ao sistema de diversos países. A fim de que o fornecimento de energia seja mais eficiente e menos sujeito a eventuais restrições de oferta regionais, – considerando que cada região possui condições hidrológicas diferenciadas – estabeleceu-se uma extensa malha de transmissão para que ocorresse uma transferência dos excedentes energéticos de uma região para outra.
Dessa forma, o Brasil foi interligado em quatro subsistemas regionais:
Subsistema Sudeste/Centro-Oeste. Subsistema Sul
Subsistema Nordeste Subsistema Norte
É importante ressaltar que o SIN não é responsável pela energia em todo o território nacional. Há diversos sistemas de menor porte, chamados de Sistemas Isolados, que se concentram principalmente no Norte do país e não são conectados ao SIN devido a características geográficas (densas florestas e rios caudalosos). Esses sistemas são predominantemente abastecidos por usinas térmicas movidas a óleo diesel e óleo combustível e abastecem cerca de 3% da população nacional, localizada em uma área que
corresponde a mais de 40% do território brasileiro (ANEEL, 2008).
Distribuição
O sistema de distribuição de energia corresponde à ramificação ao longo de ruas e avenidas para conectar o sistema de transmissão aos consumidores finais de menor porte. A energia distribuída pode ser do tipo aérea (suportada por postes) ou de tipo subterrânea (com cabos ou fios localizados sob o solo), sendo a primeira a mais comumente utilizada no território brasileiro.
Fig. 1. Integração Eletroenergética do SIN (ONS, 2014)
IV. O SIN e a Desverticalização do Sistema Elétrico
Historicamente, o setor elétrico mundial é considerado verticalizado, onde grandes empresas são responsáveis pela geração, transporte e distribuição da energia elétrica. A separação desses serviços dependia de vencer as barreiras técnicas e comerciais para criação de um sistema central que reunisse diversas empresas geradoras e respectivos sistemas de distribuição, e que operasse esses sistemas interligadamente com confiabilidade significativa. (BANDEIRA, 2005) A desverticalização foi um dos mecanismos adotados pela ANEEL para a prevenção de abuso de poder dominante e de concentração de mercado (PIRES, 2000). Segundo a ABRADEE (2016), a desverticalização do setor elétrico é a “separação das atividades de geração, transmissão, distribuição e comercialização de energia elétrica dentro de uma mesma empresa”. O modelo
proposto pelo governo para o setor elétrico estabelece que uma empresa pode exercer apenas uma dessas atividades.
Tal modelo permite um maior grau de competitividade entre os agentes e exige um alto grau de regulamentação devido à sua complexidade. Assim sendo, também possibilita um maior poder de escolha entre os consumidores. Esse processo possibilitou investimentos por parte das empresas de pequeno porte, pois antes da desverticalização as grandes empresas davam prioridade à compra de energia entre si. (ALVES, 2008 e BANDEIRA, 2005).
V. A Gestão do SIN
Um dos pilares na gestão da energia exercida pelo SIN é o conceito de complementaridade hidrológica (GUILHON, 2016). Complementariedade é a capacidade de um sistema gerar energia a partir de hidroelétricas reduzindo a necessidade de que outro sistema o faça. As regiões com complementariedades hidrológicas bem conhecidas são:
Regiões Sudeste/Centro-Oeste e Sul Regiões Nordeste e Sul
Regiões Norte e Sul
A constante busca da transmissão dos recursos das regiões onde são mais abundantes às regiões onde são mais carentes é o um dos fatos que fundamenta a complementariedade hidrológica.
É importante observar que não existe complementaridade hidrológica entre as regiões Nordeste, Norte e Sudeste/Centro-Oeste entre si. Isto ocorre, pois, o clima de cada uma destas regiões provoca o aumento e diminuição das vazões hidrológicas nos mesmos períodos do ano, como pode-se observar no Gráfico 1 abaixo.
Gráfico 1: Complementaridade dos subsistemas regionais (GUILHON, 2016)
A complementaridade também ocorre entre os tipos de produção de energia. Em meses com menor potencial para produção hidráulica, outras formas de produção podem ganhar destaque conforme o Gráfico 2.
Gráfico 2: Complementaridade dos modos de produção de energia (GUILHON, 2016).
Outro aspecto de extrema importância na gestão do SIN é a repartição adequada entre a geração de usinas termoelétricas e hidroelétricas, a fim de minimizar o custo da operação.
Para tal gestão, considera-se que as termoelétricas possuem custo imediato (custo de sua operação). Já as hidroelétricas não possuem custo imediato, no entanto, caso o regime hidrológico provoque o esvaziamento de seus reservatórios, um custo futuro é adicionado ao sistema (devido à necessidade futura de utilização de termoelétricas).
Dessa forma, uma gestão eficiente deve minimizar o valor do custo total:
Custo total = Custo imediato + Custo futuro O custo imediato já é conhecido, pois representa o custo de manter termoelétricas em operação. O custo futuro representa o quanto será necessário de geração de termoelétricas no futuro para complementar baixos níveis nos reservatórios de água. Dessa forma, estima-se o custo futuro através do comportamento estatístico das vazões. A previsão de precipitação pode contribuir para o conhecimento das afluências futuras.
VI. Demanda de Energia e Projeções A demanda por carga no Brasil tende a crescer substancialmente ao longo dos anos, por isso é necessário que os órgãos responsáveis pela energia no país façam o monitoramento do consumo, a fim de que o sistema energético seja capaz de suprir a necessidades futuras sem apresentar falhas.
Assim, fez-se necessária a criação de organizações que fizessem estatísticas e projeções acerca do sistema elétrico nacional. A Comissão de Estudos de Previsão e Acompanhamento da Carga (CEPAC) e a EPE (Empresa de Pesquisa Energética), são exemplos dessas organizações.
As Tabelas 1 e 2 abaixo mostram a atual quantidade de energia armazenada pelo SIN e também a projeção do consumo de eletricidade que deverá ser suprido pelo sistema até 2024.
Tabela 1: Energia Armazenada nos Subsistemas do SIN (ONS, 2016)
Tabela 2: Projeção do consumo de eletricidade nos diferentes subsistemas (EPE, 2015).
Espera-se que o SIN cresça 3,7% até 2024, cobrindo a nova demanda por energia quase em sua totalidade.
Entretanto, uma das grandes dificuldades encontradas no SIN é o alto índice de perdas (Gráfico 3). Aumentos nos índices de perdas se devem, principalmente, à interligação de sistemas antes isolados (como o de Macapá, em fevereiro de 2015, e o de Boavista, em setembro de 2016) e às distâncias entre produção e consumo.
Gráfico 3: SIN e subsistemas e seus índices de perdas (%) (EPE, 2015)
VII. Considerações Finais
São diversas as vantagens de um sistema de energia interligado como: confiabilidade, flexibilidade, continuidade, segurança e economia. No Brasil, o Sistema Interligado Nacional (SIN) é predominantemente hidrotérmico de grande porte, constituído de instalações de produção, transmissão e distribuição de energia elétrica interligadas. Apenas 1,7% da capacidade de produção de eletricidade do país encontra-se fora do SIN, em pequenos sistemas isolados, principalmente, na região amazônica (ONS, 2014). Assim, além da função transporte de energia, o SIN permite o melhor uso da água e a minimização da geração térmica, por meio da exploração da complementariedade hidrológica das bacias. No entanto, também por ser constituído essencialmente de matriz hidroelétrica, o sistema está sujeito às consequências das sazonalidades hidrológicas.
Dessa maneira, o SIN exige uma coordenação sistêmica para assegurar que a energia gerada pelos diversos empreendimentos em operação chegue ao consumidor com segurança, além de garantir o suprimento de forma contínua, com qualidade e com preços acessíveis para todos. Tal coordenação é atribuída ao Operador Nacional do Sistema (ONS).
Em vista disso, com os dados fornecidos pelo ONS para a produção, transmissão e consumo de energia elétrica no Brasil, estima-se que o SIN necessitará crescer em torno de 3,8% até 2024 para atender às demandas energéticas do país.
VIII. Referências
[1] ABRADEE. A distribuição de energia.
Disponível em:
< http://www.abradee.com.br/setor-de-distribuicao/a-distribuicao-de-energia.> Acesso em 29 jun. 2016.
[2] ABRADEE. Glossário do setor elétrico.
Disponível em:
<
http://www.abradee.com.br/setor-eletrico/glossario-do-setor-eletrico>. Acesso em 26 jun. 2016.
[3] ABRADEE. Redes de energia elétrica.
Disponível em:
<
http://www.abradee.com.br/setor-eletrico/redes-de-energia-eletrica>. Acesso em em 29 jun. 2016.
[4] ALVES, E. A. F. Sistema Interligado Nacional (SIN) com ênfase no controle de tensão. 2008. 28p. Projeto de Graduação - Licenciatura em Física, Universidade Católica de Brasília. Brasília, 2008.
Disponível em:
<https://www.ucb.br/sites/100/118/TCC/2%C
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em: 29 jun. 2016.
[5] ANEEL. Atlas de Energia Elétrica do Brasil. 3ª ed. Brasília, 2008. Disponível em:
<http://www2.aneel.gov.br/arquivos/PDF/atla
s3ed.pdf> Acesso em: 29 jun. 2016. [6] BANDEIRA, F. O processo de privatização
do setor elétrico nacional. Agosto de 2005.
Disponível em:
< http://www2.camara.leg.br/documentos- e-pesquisa/publicacoes/estnottec/areas-da-conle/tema16/2005_11233.pdf>. Acesso em: 26 jun. 2016.
[7] BRASIL. Ministério de Minas e Energia. Boletim Mensal de Monitoramento do Sistema Elétrico Brasileiro/ Março 2016. Disponível em:
<http://www.mme.gov.br/documents/10584/33
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a+El%C3%A9trico+-+Mar%C3%A7o+-
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[8] BRASIL. Ministério de Minas e Energia. Matriz energética de 2016 terá maior participação das energias renováveis. Disponível em:
<
http://www.mme.gov.br/web/guest/pagina-
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triz-energetica-de-2016-tera-maior-participacao-das-energias-renovaveis>. Acesso em: 01 jul. 2016.
[9] BRASIL. Portal Brasil. Infraestrutura.
Disponível em:
<http://www.brasil.gov.br/infraestrutura/2011/ 12/sistema-interligado-nacional-atende-98-do-mercado-brasileiro>. Acesso em: 01 jul. 2016.
[10] GUILHON, L. Gerente executivo de programação de operação do ONS. Palestra. “Gestão de Recursos Hídricos no Sistema Interligado Nacional - SIN”. UFRJ, Rio de Janeiro. 2 de fevereiro, 2016.
[11] PIRES, J. Desafios da reestruturação do setor elétrico brasileiro. Março de 2000. Disponível em:
<http://www.bndes.gov.br/SiteBNDES/export/ sites/default/bndes_pt/Galerias/Arquivos/conh ecimento/td/Td-76.pdf>. Acesso em: 26 jun. 2016.
[12] ONS. Resumo da Operação em 2014.
Disponível em:
<http://www.ons.org.br/conheca_sistema/resu
