Podemos confiar em um sistema elétrico 100% renovável?

Imagine que você está descendo uma ladeira de bicicleta em velocidade constante e, no fim desta ladeira, começa uma rampa íngreme de subida. O que acontecerá?

As rodas da bicicleta que estavam em uma dada rotação mais rápida e constante enfrentarão uma carga maior e começarão a reduzir a frequência de rotação; neste caso, se seu objetivo for voltar à mesma velocidade anterior, terá de pedalar mais forte (introduzindo mais potência) para voltar à velocidade de giro prévia.

Este é o fundamento da estabilidade de um sistema elétrico de potência. As máquinas rotativas que geram eletricidade giram na frequência de 60 ciclos por segundo (60 hertz) no Brasil, e o objetivo fundamental da operação do sistema é ajustar continuamente a oferta e a demanda de energia em todos os momentos, de maneira a manter a frequência e a estabilidade do sistema, conforme ilustra a figura abaixo:

Qualquer redução de geração em uma dada usina, portanto, causa um desbalanço (demanda maior que oferta) análogo ao exemplo da bicicleta acima. Neste caso, para evitar a queda da frequência de giro, é necessário aumentar a geração em outra usina (flexível) para compensar esta redução.

A rápida penetração global das novas fontes de energia renovável como eólicas e solares trouxe benefícios tanto para os consumidores como para o esforço de redução das emissões de gases de efeito estufa, pois elas são economicamente competitivas e limpas. Por outro lado, a variabilidade e a intermitência da produção destas fontes criaram desafios para sua inserção confiável nos sistemas elétricos. Como as nuvens e as rajadas de vento vêm e vão, toda vez que uma fonte renovável reduz a geração, voltamos ao exemplo da bicicleta, e outros geradores terão de aumentar sua produção para compensar.

A flexibilidade do sistema de potência pode, portanto, ser definida como a capacidade em oferecer resposta para equilibrar as flutuações causadas por variáveis de operação incertas (como carga e geração renovável) e condições de operação incertas (como falhas em linhas de transmissão e geradores). Também necessitamos de flexibilidade não só minuto a minuto (quando o vento para ou uma nuvem encobre a irradiação solar) mas também para acompanhar toda a mudança no padrão de consumo ao longo dia, a entrada e saída da geração solar, e seus consequentes efeitos na “curva do pato”.

Quem são os provedores de flexibilidade?

As principais fontes de flexibilidade são:

• Tecnologias de armazenamento: hidrelétricas convencionais ou reversíveis, baterias ou sistemas de armazenamento térmico;
• Usinas de partida rápida: térmicas flexíveis a gás natural;
• Resposta à demanda;
• Interconexões entre países (ou regiões)

Por último, vale mencionar que a nova tecnologia de baterias de ferro-ar está atraindo a atenção por sua capacidade de armazenamento de energia de longa duração (aproximadamente 100 horas) a um potencial custo significativamente menor do que as baterias de íon-lítio em um futuro próximo. Porém, é preciso trabalhar pela descarbonização com as tecnologias atuais, sem contar com o sucesso de outras tecnologias “no forno”. Quando, ou se, elas surgirem, só poderão ajudar.