Visão geral das Grid-Enhancing Technologies
O panorama energético global está passando por uma transformação profunda, impulsionada principalmente pela necessidade de descarbonizar o sistema energético e integrar uma participação crescente de fontes renováveis, como energia eólica e solar. No entanto, essas mudanças trazem desafios significativos, especialmente no que se refere à flexibilidade e robustez das redes de transmissão para acomodar a natureza intermitente dessas fontes.
Nesse contexto, a necessidade de operações eficientes, seguras e flexíveis nas redes elétricas torna-se crítica. Surge então o lema amplamente difundido na América do Norte: “no transition without transmission” (não há transição sem transmissão), que enfatiza o papel essencial de sistemas de transmissão modernizados e adaptáveis na transição energética.
Muitas das tecnologias utilizadas nas redes de transmissão foram desenvolvidas há mais de 100 anos. Embora tenham sido eficazes por muito tempo, não foram projetadas para lidar com a realidade atual, marcada por fontes renováveis que dependem de condições incertas e cuja produção varia conforme o clima, a hora do dia e a estação do ano.
Sem uma rede capaz de se adaptar rapidamente, enfrentamos desperdício de energia, sobrecargas e instabilidade. É nesse cenário que surgem as Grid Enhancing Technologies (GETs) como alternativa.
As GETs são soluções modernas de hardware e software que tornam a rede mais flexível, eficiente e resiliente, permitindo melhor aproveitamento da infraestrutura existente e reduzindo a necessidade de construir novas linhas de transmissão.
Na edição de fevereiro de 2025 do Energy Report, apresentamos uma visão geral dos avanços em GETs, incluindo FACTS, Dynamic Line Rating (DLR), baterias, entre outros, além de diretrizes para incorporá-las ao planejamento do sistema de transmissão, tornando-o mais confiável, flexível e econômico.
Este artigo aprofunda um estudo de caso importante que demonstra como essas soluções inovadoras podem transformar a infraestrutura energética na Colômbia. O estudo mostra como avanços tecnológicos e planejamento estratégico são fundamentais para construir uma infraestrutura energética mais resiliente e adaptável.
A metodologia aplicada utilizou ferramentas analíticas avançadas e técnicas de modelagem para lidar com a complexidade da integração dessas tecnologias no planejamento e na operação do sistema elétrico.
Incorporação de GETs em modelos de planejamento e operação
As GETs podem desempenhar um papel importante na modernização do setor elétrico. Por isso, é essencial incluir tanto equipamentos tradicionais quanto GETs no mesmo portfólio de análises de planejamento e determinar quais tecnologias (ou combinações) oferecem o melhor custo-benefício para o sistema.
Essas melhorias no processo de planejamento exigem investimentos em novas metodologias e métodos de análise mais sofisticados. Nesse sentido, a PSR tem trabalhado em três frentes principais em seus modelos e estudos de planejamento da transmissão.
1. Modelagem Operativa
O modelo estocástico de operação SDDP inclui uma representação detalhada das redes de transmissão, incorporando perdas e despacho ótimo com restrições de segurança.
Além disso, equipamentos avançados como baterias, Dynamic Line Rating (DLR) e FACTS são integrados ao modelo para simular seus impactos e otimizar a operação do sistema considerando restrições de transmissão.
No caso do DLR, por meio da integração com o Time Series Lab (TSL), são gerados cenários de capacidade das linhas de transmissão com base no trajeto geográfico real de cada circuito.
2. Seleção de candidatos
Foram desenvolvidas metodologias para estimar o benefício marginal de cada tecnologia e filtrar os melhores candidatos.
Esse processo evita a análise de um número inviável de combinações entre equipamentos e localizações, selecionando apenas aqueles com relações benefício-custo favoráveis.
3. Modelo de planejamento
Um modelo de planejamento baseado em decomposição de Benders é utilizado para selecionar o conjunto ótimo de investimentos, equilibrando economias operacionais e custos de capital.
O esquema de decomposição permite utilizar algoritmos de otimização separados para os módulos de investimento e operação, aproveitando as funcionalidades operativas do SDDP.
Esse processo compara GETs com soluções tradicionais, permitindo identificar o plano de expansão da transmissão mais eficiente do ponto de vista econômico.
Essas metodologias foram aplicadas em estudos de países com forte crescimento e penetração de renováveis, como Colômbia, México, Equador, América Central, Bolívia e Brasil. A seguir, são apresentados os resultados de um estudo de caso para o sistema colombiano.
Estudo de caso: expansão flexível da transmissão na Colômbia
O objetivo principal deste estudo foi determinar um plano de expansão da transmissão para a rede colombiana considerando tanto equipamentos convencionais quanto GETs (baterias e FACTS).
A abordagem envolveu uma análise detalhada do sistema utilizando:
- SDDP
- metodologias de seleção de candidatos para FACTS e baterias
- o modelo de planejamento baseado em decomposição de Benders
para avaliar as necessidades de infraestrutura de transmissão do país até 2035.
Neste estudo, o planejamento ótimo considerou a instalação de um equipamento FACTS do tipo SSSC, além de equipamentos convencionais (linhas e subestações), para resolver problemas de restrições da rede nesse horizonte.
Os resultados mostraram que, após a expansão da rede, houve uma redução de aproximadamente 8% nos custos totais de operação e investimento.
As imagens do estudo ilustram o funcionamento de um dos SSSCs selecionados.
A primeira imagem mostra o fluxo de potência em uma região da rede de transmissão 230 kV sem o SSSC. Nesse caso, o fluxo segue da subestação La Mesa para a subestação San Mateo para atender cargas industriais na região.
No entanto, há um problema de congestionamento nesse trecho da rede, que pode resultar em corte de carga.
A segunda imagem mostra a operação do SSSC selecionado pelo modelo de planejamento para resolver esse problema.
O equipamento foi instalado na linha de transmissão La Mesa – Balsilla e opera de forma que, durante períodos de congestionamento, o fluxo de potência seja redirecionado para linhas de transmissão 230 kV menos carregadas.
Isso garante o fornecimento confiável de energia para a região de San Mateo e permite a continuidade do atendimento aos consumidores locais.
Assim, a instalação de equipamentos FACTS no anel superior da linha San Mateo – Nueva Esperanza permitiu redirecionar fluxos de potência e postergar a necessidade de duplicação de linhas de transmissão convencionais.
Este estudo de caso demonstra como intervenções tecnológicas direcionadas podem gerar benefícios operacionais e financeiros significativos, oferecendo uma solução inteligente para gerenciar restrições da rede enquanto adia investimentos caros em infraestrutura.
Conclusões
O sucesso da transição energética está intrinsecamente ligado à modernização do planejamento e da operação da transmissão.
As Grid-Enhancing Technologies (GETs) oferecem uma oportunidade única para desbloquear todo o potencial da infraestrutura existente, permitindo sistemas elétricos mais inteligentes, confiáveis e flexíveis.
Para capturar plenamente esses benefícios, é essencial adotar metodologias de planejamento avançadas e ferramentas capazes de avaliar o valor dessas tecnologias.
À medida que o setor elétrico evolui, a integração das GETs nos processos de planejamento será fundamental para construir uma rede resiliente, econômica e sustentável, capaz de atender às necessidades atuais e aos desafios futuros.
Os estudos de caso de GETs na Colômbia demonstram o papel crucial das tecnologias inovadoras na viabilização da transição energética e como esses equipamentos podem fazer parte das análises de planejamento da transmissão.
Nesse caso, a integração estratégica de Flexible AC Transmission Systems (FACTS) mostrou benefícios concretos ao aumentar a flexibilidade da rede, otimizar o uso de recursos e melhorar a confiabilidade do sistema.
Em conclusão, a integração de GETs e o desenvolvimento de redes flexíveis, resilientes e interconectadas serão essenciais para viabilizar um futuro energético sustentável e confiável.
O estudo colombiano serve como um exemplo valioso de como essas tecnologias podem ser incorporadas às metodologias de planejamento da transmissão para enfrentar os desafios da transição energética, garantindo que os sistemas sejam capazes de acomodar crescimento da demanda e maior participação de energias renováveis nos próximos anos.
Essas iniciativas não apenas trazem benefícios operacionais imediatos, mas também estabelecem as bases para um sistema energético mais seguro, eficiente e descarbonizado no futuro.
