A transmissão expressa com os sistemas HVDC avança no Brasil

A tecnologia de corrente contínua de alta tensão (HVDC) não é nova, mas tem sido apontada como um elo de modernização da rede de transmissão. Esse é o ponto de vista da reportagem da revista americana PowerMag, que resume a principal característica da HVDC: transporte de energia em massa por longas distâncias, com o benefício adicional de ser econômico e eficiente.

Uma das vitrines mundiais da aplicação na prática da HVDC é a linha Changji-Guquan concluída em 2018, na China, que pode transferir 12 GW a 1.100 kV por 3.324 quilômetros. O projeto liga o noroeste chinês ao leste densamente povoado. Na Alemanha, o SuedOstLink é outro empreendimento que adota a tecnologia, nesse caso para escoar energia eólica do norte do país para consumidores do sul.

LT Changji-Guquan, na China (Fonte: News.CN)

A característica de funcionar como uma linha expressa e de grande capacidade também pauta os projetos no Brasil, como o bipolo que vai interligar Graça Aranha (MA) até Silvânia (GO), com 1.513 km de linhas de transmissão, passando por mais de 40 cidades de três do Maranhão, Tocantins e Goiás. O empreendimento foi oficializado no segundo leilão de transmissão de 2023 e arrematado pela chinesa State Grid, dona da linha Changji-Guquan.

Além desse projeto recente, um segundo bipolo ligando as fontes renováveis do Nordeste ao centro de carga do Sudeste e Sul deve ser leiloado em 2026, com estudos adiantados da EPE.

De acordo com Henrique Gross (foto), gerente regional de Vendas de HVDC da Hitachi Energy, o Brasil tem um perfil de aplicação para a tecnologia em função de sua dimensão geográfica e da grande capacidade de geração estar longe dos tradicionais centros de carga. Essa foi a razão do primeiro sistema em 600kV em Itaipu, operado pela Eletrobras, com aproximadamente 800 km e conectando as subestações de Foz do Iguaçu (PR) e Ibiúna (SP). O terceiro projeto (800kV), em Belo Monte, e a linha de transmissão do Rio Madeira, na época a mais longa do mundo, com 2.385 km de extensão, completam o portfólio brasileiro.

O sistema de Itaipu tem uma importância especial por operar com grande capacidade de transmissão de potência e alta disponibilidade durante mais de 40 anos. A instalação passa por uma modernização, de acordo com a Itaipu Binacional.

Sistema de Itaipu opera com grande capacidade de potência (Foto: Divulgação Eletrobras)

Escoamento de eólicas

Assim como no escoamento da geração hidráulica, agora a HVDC aparece como solução para ser uma rede expressa de transporte de novas renováveis, caso das eólicas do Nordeste para o Sudeste. “Nos estudos da EPE, a tecnologia tem se mostrado a mais viável pela característica de estabilização da rede e as vantagens econômicas”, explica Gross.

Segundo ele, apesar do custo inicial de uma estação conversora HVDC ser maior do que uma subestação em corrente alternada (CA), uma linha de transmissão em CA demanda a instalação de compensação de reativos em intervalos regulares, conforme a distância percorrida cresce, até um ponto em que o sistema HVDC se torna mais competitivo.

Ainda devem ser levados em conta as perdas menores, a menor necessidade de espaço e linhas de transmissão e por fim os serviços de estabilização e versatilidade para o sistema de transmissão como um todo.

Na adoção dos sistemas HVDC, o Brasil não é exceção. O grande impulsionador é a transição energética para fontes renováveis. É o caso da geração solar em locais remotos e da interligação de geração eólica offshore ao continente.

Esse é o foco de um estudo do Centro de Pesquisa e Inovação em Gases de Efeito Estufa (RCGI), afiliado à USP, onde a HVDC aparece listada, ao lado de outras soluções. Para os pesquisadores do RCGI, a tecnologia demandaria a instalação de estações conversoras de potência CA/CC terrestre e marítima, elevando os custos no caso da interligação das fontes eólicas offshore, mas a discussão está aberta.

Gross aponta a desvantagem citada pelo RCGI, lembrando que sistemas em corrente alternada permitem uma maior flexibilidade na conexão de subestações ao longo da linha de transmissão. “Além disso, no caso de linhas curtas ou com baixa potência ser transmitida, um sistema CA tem um custo de implantação menor”, completa.

A vantagem principal da HVDC, citada no começo dessa matéria, pode ser desdobrada em cinco pontos apontados pelo especialista da Hitachi Energy. O primeiro são as perdas menores quando comparadas a sistemas de transmissão CA. A redução da faixa de servidão para a linha de transmissão é outro benefício, sendo que a ocupação necessária pode ser um terço de uma linha equivalente em CA.

Casa de válvulas HVDC (Foto: Divulgação Hitachi Energy)

A HVDC também permite a utilização de linhas de transmissão mais longas e com maior capacidade de potência quando comparado a uma linha em CA. Outro destaque é a utilização de cabos subterrâneos ou submarinos em distâncias superiores à tecnologia CA. A última vantagem está ligada às outras. “O sistema HVDC é muito superior em termos ambientais quando comparado a um sistema em CA”, finaliza Gross.

As aplicações típicas da HVDC

• Conexão de geração eólica offshore: Com perdas reduzidas, permite a conexão de plantas longe da costa e com potências maiores, controle de tensão e frequência e isola a rede offshore de transientes na rede onshore;
• Interconexão de redes: Permite a estabilização das redes a serem interconectadas e a comercialização de energia entre redes assíncronas;
• Back to Back: Viabiliza a troca de reservas de capacidade entre redes adjacentes, permitindo a comercialização de energia entre redes assíncronas ou com frequências diferentes, aumentando a resiliência das redes conectadas, com uma redução no custo total da energia;
• Conexão de cargas remotas: Elimina geração local de alto custo, potencialmente poluente e ineficiente, e no caso de geração renovável, permite a exportação do excedente;
• Conexão de geração remota: Permite a transmissão de grandes pacotes de potência com baixas perdas e com baixa restrição de distância;
• Power from Shore: Permite a alimentação de plataformas de exploração de petróleo a partir de energia elétrica gerada por fontes sustentáveis em terra, reduzindo os custos operacionais e as emissões de gases de efeito estufa, aumentando a disponibilidade e melhorando as condições de trabalho;
• City center infeed: Viabiliza a alimentação de energia em cidades com alta densidade populacional por meio de estações compactas.

Os tipos de HVDC

Tecnicamente, o sistema utiliza válvulas eletrônicas para fazer a conversão de corrente alternada para contínua, que trafega em uma linha de transmissão até a posterior reconversão para corrente alternada. Na prática, isso pode ser feito com duas opções tecnológicas. No Brasil, todos os sistemas em funcionamento ou em fase de implantação utilizam a tecnologia LCC.

LCC – Line Commutated Converter

• Pelas limitações tecnológicas atuais, possui uma capacidade de transmissão superior à VSC – Até 12GW;
• Perdas menores quando comparado ao VSC;
• Custo do investimento inicial inferior para a mesma potência a ser transmitida.

VSC – Voltage Source Converter

• Restauração do sistema de transmissão, mesmo na condição de falta de energia em uma das pontas;
• Controle de potência ativa e reativa atuando como um Statcom;
• Rápida inversão da direção do fluxo de potência;
• Excelente aplicação para a conexão de fontes de geração renovável, pois permite um controle apurado do fluxo de potência, da tensão e da frequência das redes;
• Permite a conexão de redes mais fracas aos sistemas;
• Capacidade de transmissão até 3GW.

Vídeo ilustrativo da LT de Belo Monte

Fonte: Canal da BMTE