HVDC Sai do Nicho para se Tornar Mainstream
A transmissão em corrente contínua em alta tensão (HVDC) tem sido tradicionalmente tratada como uma tecnologia especial, reservada para linhas aéreas extremamente longas, cabos submarinos ou interconexões de rede particularmente difíceis. Essa era está chegando ao fim. Durante um episódio recente do podcast Redefining Energy, Cornelis Plet, Diretor de Tecnologia para Integração de Sistemas de Rede na GE Vernova, descreveu o HVDC como uma tecnologia que está se juntando à caixa de ferramentas normal do planejador de transmissão, em vez de ficar à margem como uma proposta exótica.
Essa mudança é impulsionada pela aceleração da transição energética. À medida que fontes de energia renovável, como eólica offshore e solar de grande escala, se expandem, elas frequentemente se conectam a centros de demanda distantes ou separados por água. O HVDC oferece menores perdas em longas distâncias e a capacidade de controlar fluxos de energia com precisão. Com a aposentadoria das usinas convencionais, o HVDC também está sendo chamado a fornecer serviços de estabilidade que as máquinas rotativas antes forneciam.
Padronização do Hardware: O Bloco de 2 GW
O sinal mais visível da maturação do HVDC é a padronização física. De acordo com Plet, o mercado europeu está convergindo para sistemas de 2 gigawatts (GW) e 525 quilovolts (kV) como um bloco de construção repetível. Esses sistemas usam configurações comuns de conversores e projetos bipolares. Outras regiões estão desenvolvendo seus próprios padrões, incluindo projetos de 3 GW planejados nos Estados Unidos e na Índia.
Essa repetição é transformadora para a cadeia de suprimentos. Fabricantes de conversores, cabos, transformadores e outros componentes podem trabalhar em torno de uma família de produtos em vez de projetar cada projeto do zero. A padronização reduz os prazos de entrega, diminui custos e melhora a confiabilidade, pois os fornecedores ganham experiência com equipamentos idênticos ou semelhantes. Também simplifica o licenciamento e a integração à rede, à medida que reguladores e operadores de sistema se familiarizam com a tecnologia.
A Lacuna de Controle: Conversores Formadores de Rede Carecem de Padrões Globais
Enquanto o hardware está se tornando padronizado, o sistema elétrico ao redor desses conversores não está. À medida que mais geração se conecta por meio de eletrônica de potência, os sistemas de transmissão devem fazer mais do que entregar eletricidade em massa. Espera-se cada vez mais que os conversores ajudem a estabilizar a rede, fornecendo serviços como suporte de tensão, regulação de frequência e amortecimento. O controle formador de rede está emergindo como uma capacidade fundamental para sistemas HVDC.
No entanto, Plet fez questão de observar o estado atual dos padrões para esses controles. Ainda não há uma definição global coerente de como o comportamento formador de rede deve ser implementado. Os requisitos diferem por código de rede e prática regional, forçando os fornecedores a manter múltiplas variantes de controle e os operadores de sistema a conciliar comportamentos incompatíveis. Isso cria esforço adicional de engenharia e aumenta o risco de interações inesperadas.
Interoperabilidade Multi-Terminal e Multi-Vendor
O desafio de controle se torna ainda mais agudo à medida que a Europa passa de links HVDC ponto a ponto para redes HVDC multi-terminais e, eventualmente, multi-vendor. Parques eólicos offshore no Mar do Norte, por exemplo, provavelmente serão conectados por uma rede em malha, em vez de linhas radiais individuais. Em tal sistema, uma estação conversora de um fornecedor deve se comunicar e cooperar com equipamentos de outro fornecedor.
Interoperabilidade não é simplesmente uma questão de concordar com níveis de tensão e potência. Modos de controle, esquemas de proteção, protocolos de comunicação e até propriedade intelectual devem estar alinhados. Os fornecedores podem relutar em compartilhar detalhes proprietários, mas, sem padrões comuns, o sistema não pode garantir operação estável em condições de falha. Este é um dos obstáculos técnicos e comerciais mais difíceis que a expansão da rede HVDC enfrenta.
Lições do PROMOTioN e Pesquisas Futuras
Plet liderou anteriormente o PROMOTioN, um importante programa europeu de pesquisa e demonstração focado na tecnologia HVDC offshore em malha. Esse projeto avançou o estado da arte em disjuntores de corrente contínua, estratégias de proteção e controle multi-terminal. Ele provou que tais sistemas podem funcionar, mas também destacou lacunas remanescentes. Iniciativas subsequentes agora estão abordando essas lacunas com foco adicional.
A comunidade de pesquisa e a indústria aprenderam que a padronização de hardware por si só é insuficiente. Para realizar plenamente os benefícios do HVDC, os códigos de rede devem evoluir para acomodar novos esquemas de controle, e as concessionárias devem adotar métodos de planejamento que tratem redes multi-terminais como um sistema integrado, em vez de uma coleção de ativos separados. A tecnologia está pronta; a arquitetura de rede ao redor ainda está pegando o ritmo.
Diferenças Regionais: Europa, Estados Unidos e Índia
O movimento da Europa em direção a blocos de 2 GW e 525 kV contrasta com os projetos maiores de 3 GW em desenvolvimento nos Estados Unidos e na Índia. Essas diferenças regionais refletem distâncias de transmissão variadas, densidades de carga e metas de integração de renováveis. Nos Estados Unidos, interconexões de longa distância entre regiões ricas em renováveis e centros populacionais estão se tornando mais comuns, impulsionando a necessidade de links HVDC de maior capacidade. A Índia está investindo de forma semelhante em HVDC para transportar energia de seus corredores solares e eólicos para áreas de alta demanda.
Embora o hardware possa diferir, os desafios de controle são universais. Em todas as regiões, os requisitos de controle formador de rede ainda estão sendo definidos, e a interoperabilidade multi-vendor continua em andamento. A indústria ainda não estabeleceu uma estrutura comum para como os conversores devem se comportar durante operação normal e distúrbios.
Principais Conclusões
- O HVDC agora é uma tecnologia mainstream para planejadores de transmissão, não uma solução de nicho.
- Os mercados europeus estão padronizando sistemas HVDC de 2 GW, 525 kV, com projetos de 3 GW nos EUA e na Índia.
- Os controles formadores de rede estão se tornando essenciais, mas padrões globais estão ausentes.
- Redes HVDC multi-terminais e multi-vendor enfrentam desafios significativos de interoperabilidade.
- Programas de pesquisa como o PROMOTioN demonstraram viabilidade, mas também revelaram lacunas que exigem esforço contínuo.
O Caminho à Frente
A transição para uma rede baseada em HVDC já está em andamento. O hardware está se tornando mais padronizado e mais acessível, mas o sistema ao redor — controles, códigos e práticas de planejamento — ainda está evoluindo. Preencher essa lacuna exigirá colaboração entre concessionárias, reguladores, fornecedores e pesquisadores. Sem padrões comuns para o comportamento formador de rede e interoperabilidade multi-vendor, a promessa total do HVDC permanecerá não realizada.
A próxima década provavelmente verá o HVDC se tornar tão comum quanto a transmissão CA em muitas partes do mundo. Mas a integração bem-sucedida desses sistemas depende de resolver o quebra-cabeça da rede ao redor deles. Como Plet e seus colegas enfatizaram, a tecnologia está à frente da infraestrutura que a cerca. A questão é com que rapidez o restante da rede pode alcançá-la.
Este artigo é baseado em reportagem da CleanTechnica. Leia o artigo original.
Originally published on cleantechnica.com
