A Falta de Inércia no Sistema Interligado Nacional: Um Desafio Gerado pelo Crescente Investimento em Fontes Intermitentes

Por Luiz A. Valbusa (*)

A transição energética global, impulsionada por compromissos ambientais e pelo avanço tecnológico, tem promovido um crescimento significativo das fontes renováveis de energia, como a eólica e a solar. No Brasil, essa tendência é evidente, com o aumento expressivo de capacidade instalada dessas fontes no Sistema Interligado Nacional (SIN). Embora essas tecnologias tragam benefícios indiscutíveis, como a redução de emissões de gases de efeito estufa e a diversificação da matriz energética, surgem também desafios operacionais, sendo a falta de inércia um dos mais críticos.

O Papel da Inércia no SIN

A inércia no contexto dos sistemas elétricos refere-se à resistência que as máquinas síncronas (como as turbinas de usinas hidrelétricas e térmicas) oferecem a mudanças bruscas na carga do sistema afetando diretamente a frequência. Essa inércia é essencial para a estabilidade do sistema, pois amortiza oscilações de frequência que surgem em decorrência de desequilíbrios entre geração e demanda.

 Historicamente, o SIN se beneficiou de uma matriz energética predominantemente hidrelétrica, onde grandes geradores síncronos contribuíam com uma elevada inércia. Essa característica permitiu ao sistema suportar perturbações e garantir um fornecimento contínuo e estável de energia elétrica.

A Substituição por Fontes de Baixa Inércia

Com o crescente investimento em usinas eólicas e solares, a participação dessas fontes no SIN tem aumentado significativamente. No entanto, ao contrário das hidrelétricas e térmicas, as usinas eólicas e solares utilizam conversores eletrônicos para integrar-se à rede elétrica, os quais, por sua natureza, não fornecem inércia ao sistema. Esse fenômeno é conhecido como "desinercialização" do sistema.

A falta de inércia gera uma maior vulnerabilidade a variações de carga, o que pode resultar em desligamentos automáticos de usinas, interrupções no fornecimento e, em casos extremos, até colapsos de sistema. Além disso, a menor inércia dificulta o controle de frequência, aumentando a complexidade da operação do sistema e exigindo novas soluções técnicas para compensar essa deficiência.

Possíveis Soluções: Armazenamento, Hidrelétricas e Compensadores Síncronos

Para mitigar os problemas decorrentes da falta de inércia, diversas abordagens têm sido discutidas e implementadas:

1.        Armazenamento de Energia em Baterias: Sistemas de armazenamento de energia, como baterias, podem fornecer uma resposta rápida em eventos de desequilíbrio, auxiliando na estabilização da frequência do sistema. No entanto, essa tecnologia ainda não está madura o suficiente, pois os resultados alcançados até o momento não são significativos, e a vida útil e tempo de disponibilidade das baterias são limitados, o que representa um desafio para sua viabilidade em larga escala.

2.        Compensadores Síncronos: Apesar de serem utilizados primariamente para a compensação de reativos, são uma solução que também acrescenta inércia ao sistema. São essencialmente máquinas síncronas operando sem carga que ajudam a estabilizar o fluxo de potência e também a frequência durante perturbações. Os compensadores síncronos podem ser instalados estrategicamente no SIN para apoiar a operação de áreas com alta penetração de fontes renováveis de baixa inércia.

3.        Hidrelétricas: As usinas hidrelétricas continuam a desempenhar um papel crucial, não apenas como fontes de energia limpa, mas também como fornecedoras de inércia. O Brasil ainda possui um enorme potencial hidráulico inexplorado e o investimento em novas hidrelétricas com ou sem reservatório poderia resolver dois problemas fundamentais: aumentar a inércia do sistema e ampliar a capacidade instalada com energia firme e renovável. A operação coordenada entre hidrelétricas e fontes renováveis de baixa inércia será a chave para garantir um sistema elétrico resiliente e eficiente, sendo que apresentam tempos de resposta para compensação de variações de carga muito menores do que em usinas térmicas a vapor ou gás natural. Além disso, as hidrelétricas são as únicas usinas que podem operar em sistemas isolados pela sua rapidez de resposta às variações de carga.

Conclusão

O avanço das fontes renováveis intermitentes, como a eólica e a solar, é uma realidade que traz benefícios ao sistema elétrico brasileiro. No entanto, a falta de inércia e a intermitência associadas a essas tecnologias apresenta desafios significativos para a estabilidade do SIN. Investir em soluções como armazenamento em baterias, uso estratégico das hidrelétricas e implantação de compensadores síncronos será fundamental para integrar essas fontes de forma segura e eficiente, sem comprometer a resiliência do sistema. As hidrelétricas com ou sem reservatório, com seu enorme potencial inexplorado, aliado à sua capacidade intrínseca de fornecer inércia, continuarão a ser os pilares essenciais nessa jornada para garantir a estabilidade do nosso sistema interligado.

(*) Luiz Antonio Valbusa é engenheiro mecânico e sócio-diretor da empresa SEMI Industrial Ltda., fabricante de turbinas e equipamentos para PCHs e CGHs, estabelecida em São José dos Pinhais – PR. Também é investidor em pequenas centrais hidrelétricas no Estado do Mato Grosso.