“Entre as dificuldades se esconde a oportunidade”
Albert Einstein
O Setor Elétrico e as secas bilionárias: como aproveitar a crise para promover ganhos de produtividade?
No Setor Elétrico Brasileiro há usinas que produzem energia a partir de diferentes fontes. Temos usinas hidroelétricas, solares, eólicas, termoelétricas movida a bagaço de cana, a resíduos, a outros tipos de biomassa, a gás natural, a gás natural liquefeito, a carvão mineral nacional, a carvão mineral importado, a óleo combustível e até a óleo diesel.
Mas como saber quais usinas serão utilizadas para atender ao consumo? Os especialistas do setor dizem que a lógica utilizada é de acionamento por ordem de mérito de preço. O que é isso? Simples: primeiro são acionadas as usinas mais baratas e depois vão sendo acionadas as usinas mais caras…
Normalmente, as usinas que produzem energia a partir de fontes de custo nulo são utilizadas primeiro, como se reduzissem o consumo. Isso funciona para as usinas a biomassa, solares, eólicas e pequenas centrais hidroelétricas. A carga remanescente é então atendida ou pelas usinas hidroelétricas ou pelas usinas termoelétricas. O que se busca é sempre um compromisso entre utilizar a água das hidroelétricas agora, e deixar as termoelétricas desligadas, ou guardar água nos reservatórios das hidroelétricas, acionando as termoelétricas.
Se há abundância de água nos rios ou a previsão desta água chegar, as termoelétricas ficam desligadas. Se há escassez de água ou previsão de falta, as termoelétricas são acionadas. Entre as termoelétricas, primeiro são acionadas as mais baratas (usinas a gás natural eficientes e a carvão mineral), depois as intermediárias (a gás natural, porém menos eficientes), e por fim as mais caras (a óleo combustível ou mesmo óleo diesel).
Mas como isso reflete no preço da energia? O preço reflete o valor a ser pago para atender um aumento de consumo. Se há abundância de oferta, o preço da energia negociada no mercado fica em torno de R$100/MWh; se as termoelétricas mais baratas são acionadas, em torno de R$250/MWh; as intermediárias, R$350/MWh a R$400/MWh; e por fim algo em torno de R$500/MWh e R$600/MWh.
O acionamento das usinas é determinado por meio de programas computacionais que calculam também o preço da energia, disponibilizado na Internet, no endereço www.ccee.org.br.
A Volt Robotics acabou de acessar o site e o preço que lá está é da ordem de R$250/MWh. Ou seja, segundo os programas computacionais, deveriam estar sendo utilizadas as termoelétricas mais baratas.
No entanto, ao olharmos para os jornais, vemos alertas de que um racionamento de energia é iminente. Além disso, olhamos para o Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS) e vemos que todas as usinas termoelétricas existentes – mesmo as mais caras – estão sendo chamadas a gerar.
Ou seja, há um descasamento entre preço e realidade… O preço diz que várias termoelétricas podem ficar desligadas! A realidade diz que a situação é desesperadora e aciona todas as termoelétricas disponíveis, inclusive as mais caras. Se houvesse mais termoelétricas disponíveis, elas também seriam acionadas, mas isso já é outra história…
Secas têm sido responsabilizadas pelas crises no Setor Elétrico de forma recorrente. As mais recentes, em 2013, 2014 e 2015, foram enfrentadas com muita geração termoelétrica. O resultado foram custos impagáveis que tiveram que ser financiados, tal como ilustrado na Figura 4.
Realmente, avaliando a situação atual (veja a Figura 5), os reservatórios encontram-se em níveis muito baixos e estamos bem no início da estação seca. Pelas estatísticas, chuva forte novamente só lá no fim de setembro! Algo precisa ser feito para evitar o esvaziamento completo, com a perda de controle da produção das usinas hidroelétricas.
Mas como chegamos até aqui?
Em 2020 houve o início da pandemia da covid-19, com redução do consumo de energia. Em 7 meses, tal como ilustrado na Figura 6, o preço da energia no mercado esteve abaixo ou próximo a R$100/MWh, ou seja, havia sobra de energia. Como em um ano há sobra de energia e no ano seguinte se fala em racionamento?
Isso é muito difícil de entender e de explicar. Não temos a resposta, mas podemos sugerir uma linha de investigação. Se avaliarmos as vazões afluentes às hidroelétricas desde 1931, utilizadas nos programas computacionais, vemos que normalmente chove muito no sudeste e no centro-oeste nos meses de dezembro a abril, o chamado período úmido. Logo, o que caracteriza uma seca são vazões baixas nesses meses.
Ocorre que nos últimos 10 anos as vazões no período úmido se reduziram muito, tal como ilustrado na Figura 7. Observa-se, por exemplo, que para a usina de Emborcação, localizada na região sudeste, e para a usina de Sobradinho, localizada na região nordeste, as reduções das vazões médias nos meses úmidos são de 29% e 55%, respectivamente. Este padrão de redução recente das vazões nos períodos úmidos vale praticamente para todas as grandes hidroelétricas.
Bom… mas qual o problema? Se há menos água, é só não deixar as usinas se esvaziarem, certo? Mas decisões de operação determinadas pelos programas computacionais realizam as previsões observando todo o histórico, desde 1931. Logo, como estatisticamente se espera muita água, deixam-se as termoelétricas desligadas. A água não vem e o desespero aparece: ligam-se todas as termoelétricas, incluindo as mais caras!
Outros fatores podem ter ajudado a chegarmos à situação atual, pois os modelos podem não estar conseguindo perceber todas as restrições existentes na realidade. Eis alguns exemplos de restrições que podem estar descalibradas:
- As usinas hidroelétricas podem estar com rendimentos reais inferiores aos utilizados nos programas computacionais;
- Algumas termoelétricas têm apresentado disponibilidade muito inferior à representada nas bases de dados;
- As restrições de transmissão podem limitar a operação de forma mais acentuada que a modelada, e assim sucessivamente.
Todos esses fatores e muitos outros precisam ser investigados de forma independente para podermos entender a causa raiz de tamanha diferença entre e realidade e os programas computacionais.
Qualquer estudo de simulação realizado com os modelos matemáticos precisa ser cuidadosamente avaliado, pois por melhor e mais sofisticados que sejam os modelos, dados equivocados sempre produzem resultados equivocados!
Fato é que a diferença entre o mundo dos modelos e o mundo real existe e está bem na nossa frente!
Por outro lado, na situação atual de escassez de energia e com reservatórios em níveis bem baixos, o ideal é atuar para aumentar a oferta e reduzir o consumo.
E como podemos fazer isso? A Volt Robotics apresenta algumas ideias de rápido impacto…
Antecipar as obras das usinas
Desde o início do ano de 2021, segundo dados da ANEEL, já entraram em operação 63 novas usinas, representando um acréscimo de 1.484 MW na capacidade instalada do país – deste montante, destaca-se a geração eólica, com 38 novas usinas e capacidade de 1.243 MW.
Por outro lado, existem mais de 350 usinas em construção, em um total de mais de 17.000 MW. A construção de uma usina e sua conexão à rede é um processo complexo, envolvendo muitos equipamentos e obras, desafios de logística, a realização de muitos estudos e ainda muitos ritos regulatórios e aprovações.
Em época de crise, forças tarefas devem ser criadas entre os diversos órgãos de governo (Ministério de Meio Ambiente, ANA, ANEEL, ONS, CCEE, EPE, Ministério de Minas e Energia etc.) para superar rapidamente todos os entraves e colocar as usinas a gerar.
Pelas análises da Volt Robotics, cerca de 1,7GW de capacidade instalada poderia entrar em operação ainda em 2021, e quase 3 GW previstos para entrarem em operação em 2022 poderiam ser antecipados para este ano.
Adicionalmente, a geração distribuída – aquela ligada às redes de distribuição ou mesmo instalada nos telhados das residências e estabelecimentos comerciais – pode ter um acréscimo sensível de capacidade. Também segundo as nossas estimativas, se for realizada uma cooperação entre distribuidoras e os proprietários dos parques e sistemas solares, mais de 1GW de capacidade instalada pode ser adicionado ao sistema ainda em 2021.
Somando nossas estimativas, estamos falando de mais de 5,5GW de capacidade adicional ainda em 2021.
Antecipar as obras de transmissão
Avaliando a operação sistêmica, verificam-se várias situações em que volumes importantes de energia não podem ser gerados devido a gargalos nos sistemas de transmissão. A grande maioria dessas restrições são conhecidas pelos técnicos do Setor e precisam, neste momento de crise, de uma união de esforços para solução imediata.
Para as usinas eólicas, por exemplo, restrições nos sistemas de transmissão impedem, com relativa frequência, que todo o vento disponível seja utilizado para produzir energia. Nesses períodos, é como se o vento fosse “jogado fora” representando uma perda efetiva de aproveitamento dos equipamentos que foram instalados a partir de investimentos milionários. Tecnicamente, este desperdício tem nome bonito: curtailment.
Recentemente, o tratamento a ser dado ao curtailment teve uma regulação específica para definir quem paga pelo desperdício. Mas o ponto aqui é que desperdício não pode ser tolerado e temos que atuar em sua eliminação. Que a crise atual nos ajude!
Para as usinas hidroelétricas, fato muito semelhante tem ocorrido. Algumas usinas possuem turbinas em funcionamento, mas a falta de capacidade de transmissão ou limitações nos sistemas existentes, fazem que parte da água dos rios seja desperdiçada: ao invés de passar pela turbina, passa diretamente pela barragem e segue o curso do rio, sem gerar energia.
Na Figura 10 tem-se um exemplo de tal situação para uma usina hidroelétrica real, de janeiro de 2016 a dezembro de 2020. A sombra cinza corresponde aos meses em que há vertimento – água passando pela usina sem gerar energia – e a linha laranja corresponde ao percentual da capacidade das máquinas que está sendo utilizado para gerar energia. Se o percentual é inferior a 100% (ou algo próximo de 100%) e há uma sombra cinza, significa que havia como gerar energia com aquela água que foi desperdiçada.
Mais uma vez, o desperdício não pode ser tolerado e temos que atuar em sua eliminação.
Adicionalmente, até o fim de 2022 estão previstas obras de transmissão relevantes que reforçarão a conexão entre as regiões nordeste e sudeste. Devido aos elos ainda não tão fortes entre as regiões, várias usinas termoelétricas da região nordeste que poderiam ser acionadas tiveram que se manter desligadas, mesmo no início deste ano, pois não havia como escoar a energia para o sudeste.
Como medidas de curto prazo, acelerar essas obras de transmissão neste momento de crise é fundamental para elevar a disponibilidade energética a custos relativamente baixos.
No médio prazo, restrições sistêmicas podem ser resolvidas por meio de estruturas modernas de mercado, tais como as ofertas dos serviços ancilares. Essas estruturas poderiam incentivar, por exemplo, o acoplamento de baterias em parques de geração eólica (veja o estudo da Volt Robotics sobre armazenamento).
Enfim, existem vários esforços de gestão que podem contribuir para evitar um Racionamento de Energia sem, necessariamente, recorrer ao acionamento de termoelétricas de alto custo.
Se todas essas medidas sugeridas e outras que estão sendo tomadas pelo Comitê de Crise ainda assim não forem capazes de dar segurança ao fornecimento de energia no Brasil, aí sim as termoelétricas mais caras entrariam em operação, e mesmo aquelas que não estão em operação atualmente, mas que podem ter suas energias disponibilizadas a partir de pequenas obras ou arranjos contratuais, poderiam ser acionadas.
Neste cenário, de alto custo, é importante que os preços de mercado da energia reflitam os custos dessas termoelétricas.
A situação que estamos vivendo ilustra com muito pesar a enorme distância que o modelo setorial possui de uma estrutura eficiente de mercado.
Neste texto, colocamos ênfase nas medidas de curto prazo, mas resta claro e evidente que transformações na governança setorial são urgentes para ao menos termos métricas precisas e transparentes – indicadores – sobre a segurança energética e não sermos surpreendidos por situações críticas como esta.
Transformações também são urgentes na regulação setorial, eliminando repasses de custo, reservas de mercado, subsídios e sinais equivocados de preço.
Quando os custos reais forem percebidos pelos consumidores, por meio de estruturas tarifárias eficientes e uma arquitetura de mercado consistente, eles surpreenderão os técnicos, os especialistas e os políticos, promovendo ganhos reais de produtividade.
A Volt Robotics pode te ajudar a encontrar formas de melhorar a produtividade do seu negócio nesta situação de seca severa. Entre em contato conosco!
