Corrente contínua é melhor na transmissão a longa distância

Na Escola Politécnica (Poli) da USP, pesquisa comprova que o uso de corrente contínua é a alternativa mais viável economicamente para a transmissão de energia elétrica a longas distâncias. O sistema teve escolha técnica-econômica da EPE (Empresa de Pesquisa Energética) e foi leiloado pela Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel) para as linhas de transmissão do Complexo Hidrelétrico do Rio Madeira, em Rondônia (vencedor do leilão que tinha a opção híbrida de corrente contínua e alternada), e da Usina Hidrelétrica de Belo Monte, no Pará. O trabalho da professora Milana Lima dos Santos, do Departamento de Engenharia de Energia e Automação Elétricas (PEA) da Poli, também analisou a viabilidade da transmissão por meia-onda, que não exige a conversão da corrente para consumo, mas apresentou maior custo de implantação, além de desafios técnicos que precisam ser superados para o seu uso.

Corrente contínua apresenta menores custos com cabos e construção de torres

O estudo teve origem em um projeto de pesquisa e desenvolvimento proposto pela Aneel em 2008 e realizado entre 2008 e 2012, denominado Projeto Transmitir. “O estudo se iniciou após a decisão de se adotar corrente contínua para transmitir a energia gerada pelas usinas do Madeira, que estavam em construção, para os Estados da região Sudeste”, relata a professora. “Durante o projeto, foram avaliadas as opções para transmissão a longa distância, comparando a corrente continua, já usada em parte do sistema de Itaipu, com a transmissão por meia-onda, fenômeno adotado em todo o mundo na construção de antenas de telecomunicações, que apesar de ser estudada desde o início do século XX, e recomendada para distâncias superiores a 2.500 quilômetros (km), não é utilizada comercialmente na transmissão de energia elétrica em nenhum país do mundo”.

A corrente alternada é a mais utilizada para transmissão de energia no Brasil, porém a partir de algumas centenas de quilômetros é preciso construir subestações intermediárias para realizar compensção reativa, de modo a manter um perfil de tenão que torne a transmissão estável. “Apesar das subestações terem um custo maior, elas disponibilizam energia para as regiões próximas da linha”, afirma a professora. “No caso das grandes usinas da região Norte, a vocação das linhas de transmissão é serem ponto a ponto, pois o centro de consumo do Brasil está na região Sudeste e as cidades no caminho não são grandes o suficiente para absorver a energia oferecida. Por isso, a corrente contínua e a transmissão por meia onda são mais adequadas”.

Segundo Milana, a corrente contínua apresenta um custo de linha menor. “Ao contrário da corrente alternada, que possui três fases, cada uma necessitando de um cabo específico, a contínua requer apenas dois cabos, uma para cada pólo. Em uma distância longa, esse aspecto faz muita diferença nos gastos com cabos de transmissão. A despesa com torres também é menor, pois elas são mais leves, já que sustentarem menos cabos”, destaca Milana. “Entretanto, como a geração e o consumo de energia é feita por meio de corrente alternada, é preciso implantar ao longo do percurso estações conversoras, que são equipamentos de alto custo. No caso da meia-onda, por ser um sistema do tipo ponto a ponto, as estações conversoras só são implantadas no início e no fim do percurso”.

Custos de projetos
Para verificar qual sistema de transmissão era mais vantajoso no aspecto econômico, o estudo fez um levantamento de custos dos projetos de linha. “O cálculo foi feito a partir das mesmas bases de distância, potência e indicadores econômicos, como as taxas de juros e a cotação do dólar, além de parâmetros como a vida útil da linha”, diz a professora. “A estimativa aponta que a implantação da meia-onda teria um custo 27% maior que a transmissão por meio de corrente contínua”.As análises mostraram ainda que a corrente continua é mais vantajosa que a corrente alternada convencional em distâncias acima de 1.500 km. A linha de meia-onda só é aplicável em distâncias de aproximadamente 2.500 km, para frequência de 60 hertz (Hz). Em países que adotam frequência de 50 Hz, a distância seria de aproximadamente 3.000 km.

Milana aponta que a transmissão por meia-onda apresenta alguns desafios técnicos que ainda inviabilizam sua utilização efetiva. “Seria necessário criar novos equipamentos de proteção contra defeitos na linha, adaptados para esse sistema, além de ser preciso contornar a elevação de tensão no meio da linha, que pode chegar a ser 1,5 vezes maior que a carga nominal de energia”, afirma. “Por fim, mesmo sem considerar o custo do desenvolvimento de novos equipamentos, a transmissão por meia-onda continua a ser mais cara que a corrente contínua”.

No Complexo Hidrelétrico do Rio Madeira, já em operação, uma das duas linhas de transmissão previstas no projeto esta concluída e em funcionamento, enquanto a outra, também implantada, ainda necessita de testes. As duas linhas, que ligam Porto Velho a Araraquara (São Paulo), têm 2.375 km. Na Usina Hidrelétrica de Belo Monte, em construção, também foram projetadas duas linhas de transmissão a serem construídas, uma delas já licitada em leilão realizado em 7 de fevereiro de 2014, da subestação Xingu, no Pará, à subestação Estreito, em Minas Gerais, percorrendo 2.092 km. A segunda linha irá interligar a subestação Xingu, no Pará, e a subestação Rio, em Nova Iguaçu, (Rio de Janeiro), percorrendo 2.518 km. “Em todas essas linhas, optou-se pela corrente contínua”, aponta a professora da Poli. “Os resultados obtidos pelos pesquisadores confirmaram a escolha da EPE e da Aneel”, ressalta. “No entanto, caso o projeto apontasse outra alternativa mais viável em termos econômicos, haveria tempo de se fazer alterações no projeto de transmissão”.

A pesquisa de Milana é descrita em tese de doutorado defendida na Poli, com orientação do professor José Antonio Jardini, também o coordenador do Projeto Transmitir. A iniciativa da Aneel teve a participação das concessionárias de transmissão de energia Cemig, CTEEP, EATE, Eletronorte e Furnas, além da Fundação para o Desenvolvimento Tecnológico da Engenharia (FDTE), ligada a Poli, e a COPPE-TEC, vinculada à Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ). As conclusões dos pesquisadores do projeto estão reunidas no livro “Alternativas não convencionais para transmissão de energia elétrica”, dividido em três volumes, sobre “Estado da Arte”, “Estudos Técnicos e Econômicos” e “Meia onda+ e transmissão CA segmentada”. A tese de Milana teve apoio da Coordenadoria de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes), e suas conclusões são relatadas em artigo publicado no Artigo publicado no “International Journal of Electrical Power & Energy Systems” (Vol. 70, 2014-2015).

Foto: Marcos Santos / USP Imagens

Mais informações: emails milanals@usp.br, milanals@pea.usp.br

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