Melhorando a rede de energia elétrica dos EUA: mitigando vulnerabilidades e aprimorando a operação

May 17, 2023

A rede elétrica dos EUA tem muitas vulnerabilidades, mas as empresas de energia, com apoio adicional do governo, estão investindo no sistema e aprimorando sua operação por meio de novas tecnologias inovadoras.

A rede de energia elétrica é indiscutivelmente a infra-estrutura mais importante que existe nos EUA. Quase tudo no país depende de ter eletricidade confiável para funcionar adequadamente. O governo, indústrias, entidades comerciais, equipes de resposta a emergências, operações militares e muito mais, seriam todos seriamente prejudicados sem eletricidade.

O Departamento de Energia dos EUA (DOE) informou que mais de 70% das linhas de transmissão de energia e transformadores do país têm mais de 25 anos (Figura 1). Aí reside uma das maiores vulnerabilidades, pois os equipamentos não duram para sempre. Componentes mais antigos são mais propensos a falhas.

Muitos componentes da rede estão expostos a ambientes hostis. Com o tempo, fatores ambientais, como mudanças de temperatura, umidade e exposição ao clima, bem como outras tensões e tensões no sistema, podem causar desgaste, levando a quebras. O isolamento pode enfraquecer e os componentes de metal podem corroer, tornando-os mais propensos a falhas. Quanto mais tempo os transformadores, disjuntores e cabos estiverem em serviço, maior a probabilidade de terem sofrido algum tipo de sobrecarga, o que pode causar superaquecimento e danos. Isso também pode levar a falhas, especialmente quando os componentes são operados além dos parâmetros de projeto por períodos prolongados.

O governo dos EUA reconhece que a rede precisa de atenção. “Eventos climáticos extremos como o Dixie Wildfire, o furacão Ida e o Texas Freeze de 2021 deixaram claro que a infraestrutura de energia existente na América não suportará os impactos contínuos de eventos climáticos extremos estimulados pelas mudanças climáticas”, disse o DOE. Componentes envelhecidos requerem substituição.

Enquanto isso, as concessionárias também devem expandir os sistemas para dar conta do crescimento esperado. O DOE, citando estimativas independentes, espera que os sistemas de transmissão de eletricidade dos EUA aumentem em 60% até 2030, e disse que a rede pode precisar triplicar de tamanho até 2050. Grande parte do crescimento resultará da eletrificação generalizada, inclusive no setor de transporte.

"Com mais demanda por eletricidade e mais funções vitais dependendo de um fornecimento confiável, a rede está mudando e precisa ser capaz de gerar e distribuir muito mais energia do que no passado", Kumar Chandran, diretor sênior da Estratégia Comercial com a S&C Electric Co., disse ao POWER. "Ao mesmo tempo, o aumento da frequência e intensidade de tempestades e outros eventos climáticos representa uma grande ameaça para a rede. A parte de distribuição da rede, que possui automação mínima, é especialmente vulnerável a impactos significativos durante eventos climáticos e, posteriormente, quando leva um tempo considerável para reconstruir a infraestrutura danificada."

Em um artigo publicado há vários anos por The Bridge, uma publicação da Academia Nacional de Engenharia, Theodore U. Marston, diretor da Marston Consulting, escreveu: "O desafio abrangente para o sistema de energia dos EUA é como manter ou substituir a infraestrutura envelhecida, dada o conjunto diversificado de proprietários/operadores e mecanismos de financiamento. Em contraste com o setor de alta tecnologia, onde o giro das tecnologias é medido em meses e caracterizado por alta agilidade e margens de lucro potencialmente altas, o sistema elétrico é caracterizado por um giro do estoque de capital taxa medida em décadas, baixa agilidade e margens de lucro pequenas e regulamentadas. O nexo bem-sucedido desses setores muito diferentes requer uma cooperação estreita."

Muito foi feito desde que o artigo de Marston foi publicado. O Edison Electric Institute (EEI), uma associação que representa todas as empresas elétricas pertencentes a investidores dos EUA, relata que as empresas elétricas investiram mais de US$ 1 trilhão em infraestrutura crítica de energia na última década. A EEI afirma que as empresas elétricas gastaram mais de US$ 154 bilhões apenas em 2022 para tornar a rede "mais forte, mais inteligente, mais limpa, mais dinâmica e mais segura". Ele também diz que as empresas investiram quase US$ 30 bilhões em 2022 em “iniciativas de adaptação, fortalecimento e resiliência (AHR)” para fortalecer a infraestrutura de transmissão e distribuição do país.