Hidrelétricas reversíveis podem dar suporte para eólica e solar e atender horários de picos

249

As usinas hidrelétricas reversíveis, plantas de geração de energia já bastante presentes em outros países, mas que ainda são novidade no Brasil, podem contribuir fortemente para que a expansão das fontes renováveis variáveis ou intermitentes, como solar e eólica, continuem a crescer no Brasil, provendo maior segurança, estabilidade, qualidade de suprimento e flexibilidade operativa ao sistema interligado nacional. Isso porque elas podem ser acionadas rapidamente para atender momentos de picos da demanda e suprir quedas abruptas de geração solar ou eólica.

Essas considerações foram discutidas durante reunião do Comitê de Geração de Energia da Abdib no dia 6 de abril. O sócio-diretor da PSR, Rafael Kelman, apresentou estudos que analisam o cenário de desenvolvimento desta fonte hidrelétrica em diversas regiões do mundo e explicou projetos de pesquisa e desenvolvimento em condução no Brasil para criar bases para a implementação de projetos de usinas reversíveis..

Na mesma reunião, em momento anterior, o pesquisador da PSR mostrou um estudo sobre a composição da matriz de geração em um cenário quando a demanda por energia elétrica dobrar em relação a 2017, com forte penetração das fontes renováveis variáveis, apontando considerações sobre planejamento e operação do sistema interligado nacional.

Usinas reversíveis, em sua configuração mais frequente, são sistemas de geração de energia em que volumes de água são bombeados de um reservatório inferior para outro superior em horas de baixa demanda, quando a eletricidade é mais barata, de forma a permitir geração de energia com água vertendo do reservatório superior para o inferior durante as horas de alta demanda, evitando acionar usinas de fontes com maior custo. Como há custo para bombear a agua, as usinas reversíveis são propícias quando o custo da fonte térmica acionável no momento de pico de demanda é superior ao da geração proporcionada por elas.

Reversíveis no mundo – Diversos países utilizam usinas reversíveis. Em alguns casos, como em Portugal, elas servem principalmente para mitigar a elevada variação da geração eólicas. Em outros, tais sistemas estão acoplados à infraestrutura de abastecimento de agua, com captação feita nos mananciais e reservatórios inferiores aproveitados para mandar água para outros superiores para gerar energia por plantas reversíveis. Na Lituânia, há um projeto importante para dar confiabilidade ao suprimento elétrico – o país tem boa parte da demanda atendida por cabo submarino vindo da Suécia que já falhou algumas vezes. Na Noruega, as reversíveis aproveitam a movimento sazonal de derretimento do gelo, bombeando parte da água que desce das montanhas, formando uma reserva de energia.

Segundo Kelman, o mercado de usinas reversíveis, que antes crescia na Europa, EUA e Japão, agora se desenvolve com mais intensidade na China, país que contava com 30 GW de capacidade de energia em usinas reversíveis em 2019 e planejou alcançar 40 GW em operação em 2020.

Na China, explicou o executivo da PSR, o desenvolvimento da geração de energia por usinas reversíveis tem sido facilitado por alguns fatores. O país asiático tem planejamento unificado, com seleção racional do local e do escopo das plantas geradoras, com metas listadas nos planos quinquenais. A estrutura regulatória oferece segurança mínima no retorno dos investimentos a partir de uma tarifa composta por duas parcelas, dividida em energia e em capacidade, para compensar respectivamente custos variáveis e fixos. Por fim, os estudos são detalhados em nível de pré-viabilidade e de viabilidade, com análises mais aprofundadas para mitigar os principais riscos, como o geológico.

Nos Estados Unidos, explicou Rafael Kelman, outro país onde as reversíveis estão se expandindo rapidamente, a intenção é reduzir emissões de carbono e o desenvolvimento ocorre no nível estadual. A ideia é substituir usinas a carvão por uma combinação de fontes solar, eólica e armazenamento – e as usinas reversíveis estão inseridas neste contexto. Segundo a PSR, a Federal Energy Regulatory Commission reportou em fevereiro de 2020 a existência de 24 projetos existentes, totalizando 19 GW, a maioria com 30 anos de vida útil, 40 novos projetos em fase de licença preliminar, totalizando 22 GW, e 14 projetos adicionais em processo de solicitação de licenças preliminares, somando 27 GW.

Iniciativas no Brasil – Há iniciativas em curso e também projetos de pesquisa e desenvolvimento estudando o potencial e as características para o desenvolvimento de usinas hidrelétricas reversíveis no Brasil.

Um projeto em curso está no Rio de Janeiro, na região da Serra das Araras, onde se encontra o Complexo de Lajes. Nessa área, relevo e desníveis de 300 metros entre reservatórios indicam a possibilidade de instalação de usina reversível, segundo análise da EPE.

Empresas, consultorias, universidades e o governo federal também se debruçam sobre o desenvolvimento de usinas reversíveis. A PSR conduz um projeto de P&D com empresas do setor elétrico, previsto para durar 24 meses, pelo qual avalia o potencial das reversíveis em escala nacional.

Na academia, o Grupo de Estudos do Setor Elétrico (Gesel) da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) investiga, em outro projeto de P&D, aspectos econômicos das usinas reversíveis e aspectos regulatórios. A EPE também estuda o potencial para construção de hidrelétricas reversíveis a partir de um inventário para o Rio de Janeiro, para o qual foi publicada uma nota técnica com resultados preliminares.

A Aneel também trata o assunto. O item 47 da agenda regulatória 2021-2022 é a revisão da Resolução 697/2015, que regulamenta a prestação e remuneração de serviços ancilares no sistema interligado nacional (SIN), o que é fundamental para dar viabilidade às usinas reversíveis. O planejamento envolve uma consulta pública conjunta para realizar a análise de impacto regulatório e de uma proposta de resolução normativa no primeiro semestre de 2021.

A agenda regulatória da Aneel também prevê, no item 59, atividades para promover adequações regulatórias para inserção de sistemas de armazenamento, incluindo usinas reversíveis, no Sistema Interligado Nacional. O cronograma prevê realizar consultas públicas para análise de impacto regulatório e para minuta de resolução normativa ao longo do primeiro e do segundo semestres.

Locais promissores – Rafael Kelman explicou que há duas linhas de pesquisa e desenvolvimento em andamento sobre usinas reversíveis. Uma é a chamada “bottom up”. Outra é denominada “top down”.

A linha de pesquisa chamada “bottom up” investiga locais promissores para instalar as usinas reversíveis por meio de geoprocessamento, adicionando camadas de informações relevantes sobre terras indígenas, áreas de proteção ambiental e existente, aglomerações populacionais. Essa abordagem faz avaliação de terreno, combina-a com fatores como localização de rede elétrica, queda mínima e aspectos socioambientais, para depois identificar as regiões mais promissoras. O modelo computacional de otimização ajuda a escolher as barragens e a quantidade de energia a ser entregue.

O software utilizado é o HERA (Hydropower and Environmental Resource Assessment), um modelo computacional desenvolvido pela PSR e que atualmente simula projetos de usinas hidrelétricas convencionais, calcula os custos relacionados à construção, equipamentos e custos relacionados aos impactos do projeto, como reassentamento populacional, remoção de estradas, aquisição de terrenos devido ao alagamento de áreas. Agora, o HERA será expandido com a inclusão de um módulo específico para usinas reversíveis, com a ampliação do manual de inventário, inclusão de estruturas e equipamentos específicos para este tipo de usina e análise de aspectos geológicos e geotécnicos e socioambientais, entre outros fatores.

Com a adaptação no software HERA, será possível entregar projeções das usinas reversíveis em potencial pré-selecionadas, refinando estimativas orçamentárias e soluções de engenharia. A equipe da PSR fez estudos de campo em um local pré-identificado, na área do reservatório na usina hidrelétrica de Sobradinho. Os pesquisadores fizeram simulações em diferentes locais do terreno, observando os resultados a partir de variações na cota.

No exemplo de simulação feito em terreno próximo ao reservatório de Sobradinho, foram feitas análises em áreas diferentes, com cotas acima de 540 metros e, em degraus de 20 em 20 metros, subindo até cota de 600 metros. Quanto maior a cota, maior a queda de água, que variou de 145 a 205 metros, também com degraus de 20 metros. As simulações consideraram volumes de agua armazenada, área ocupada em cada local do terreno, profundidade da cava, dimensão dos diques necessários e a quantidade de horas de operação que a hipotética usina reversível acrescentaria ao sistema. Segundo Rafael Kelman, quem tem de ter a incumbência de indicar qual é o melhor local para instalação de uma reversível é o operador do Sistema Interligado Nacional a partir da escolha se quer mais potência, mais energia ou mais capacidade de resposta.

Custo competitivo – A outra linha de pesquisa, chamada “top-down”, busca responder qual combinação de tecnologias fornece os requisitos desejados pelo Sistema Interligado Nacional (SIN) para um período de planejamento de forma a minimizar o valor presente dos custos de investimento e de operação. Há requisitos que precisam ser atendidos, como energia, potência e reserva operativa.

A PSR estudou usinas reversíveis com capacidade de armazenamento suficiente para gerar energia para atendimento de um dia, uma semana e um mês. As plantas candidatas forma inseridas no leque de opções entre diversas fontes de geração. A partir de certo custo, se ficar suficientemente barato, o sistema vai escolher os projetos. No resultado, três usinas reversíveis com autonomia para produzir 24 horas foram escolhidas e acabaram deslocando para fora plantas termelétricas movidas a gás natural.

O que a PSR fez foi simular a possibilidade de usinas reversíveis ingressarem no planejamento de expansão do sistema elétrico até 2040 caso elas sejam capazes de apresentar competitividade. Antes, sem as reversíveis, o planejamento indicava a construção de 19.500 MW de potência de térmicas a gás, montante reduzido em 42% para 11.376 MW com a entrada de 9.293 MW de potência em reversíveis. Houve deslocamento também na expansão prevista de geração eólica, mas em menor grau. A simulação mostrou que, dos 9.293 MW de capacidade instalada em geração reversível que poderia ser construída, 7.916 MW estariam na Região Sudeste e 137 MW no Nordeste.

Com as ferramentas computacionais que a PSR está desenvolvendo, um dos objetivos é fazer um inventário das usinas reversíveis. Kelman apontou que é importante considerar com atenção o licenciamento ambiental e particularidades geológicas, mas o inventário poderá dar respostas valiosas para essas questões, permitindo selecionar locais com condições favoráveis.

Discussão regulatória – Na reunião do Comitê de Geração de Energia realizada pela Abdib no dia 6 de abril, os empresários avaliaram que as hidrelétricas reversíveis se tornam competitivas em relação a outras fontes não tanto por causa dos preços da energia produzida, mas principalmente pelos requisitos da potência no atendimento da ponta e por oferecerem reserva de operação para o operador do sistema interligado nacional ONS, pois em um momento em que muitas usinas eólicas e solares passam a ser acionadas, a autoridade energética precisará ter um sistema mais confiável. Dessa forma, será necessário haver mais usinas para compor uma reserva operativa maior para atender a variação dessas fontes intermitentes – solução que as hidrelétricas reversíveis oferecerem.

No entanto, avaliaram os empresários e especialistas presentes no encontro, será fundamental aperfeiçoar a regulação setorial para que estas plantas geradoras sejam remuneradas adequadamente pelo conjunto de serviços que prestam ao sistema interligado nacional – as métricas formais utilizadas atualmente não consideram diversos benefícios que as geradoras perenes entregam.