Como funciona: Transmissão de Energia Elétrica

Continuando a postagem sobre Geração, hoje falaremos sobre a etapa seguinte: a transmissão. Países de grandes porções territoriais, como é o caso do Brasil, frequentemente tem seus grandes centros geradores (hidrelétricas, por exemplo) longe dos seus centros consumidores. Por esse motivo, são necessárias as linhas de transmissão, que através de centenas, ou milhares de quilômetros, chegam até as cidades.

Os geradores das grandes usinas produzem tensões que são frequentemente superiores a 10 kV. Por mais alto que esse valor possa parecer, a verdade é que não é. Para reduzir perdas por efeito Joule, essa tensão é elevada por meio de transformadores nas chamadas subestações, podendo chegar a 1 MV, constituindo as linhas de transmissão de Corrente Alternada em Alta Tensão (CAAT).

Antes de iniciarmos a discussão sobre transmissão, é necessário entender o que é corrente elétrica e distinguir os dois tipos de corrente existentes. Corrente elétrica é o fluxo ordenado de elétrons dentro de um condutor, definido de acordo com a tensão sobre os terminais deste.

• Corrente contínua: o sentido dos elétrons é o mesmo e a corrente tem valor constante, como em pilhas e baterias.
• Corrente alternada: o sentido dos elétrons varia em função do tempo, geralmente de acordo com uma senoide, como a energia que alimenta nossas casas.

A Guerra das Correntes

No final do século XIX, duas grandes personalidades protagonizaram o debate de como seria transmitida a energia elétrica. De um lado estava Nikola Edson, que junto de George Westinghouse defendia o uso da corrente alternada, devido à facilidade de alterar seus níveis de tensão, com o uso de transformadores. Do outro estava Thomas Edison, inventor da lâmpada incandescente e de diversas outras patentes, que não queria perder o seu monopólio e defendia a corrente contínua baseado nos riscos envolvidos na corrente alternada.

A vencedora dessa guerra foi a corrente alternada, que se tornou a mais utilizada na transmissão.

Transmissão em Corrente Alternada

Tesla não era apenas um inventor, mas um físico e engenheiro, tendo criado a base teórica para sistemas polifásicos de transmissão. Dentre estes, o mais amplamente utilizado é o sistema trifásico. O sistema trifásico consiste de três condutores de correntes de mesma amplitude e frequência, mas defasadas de 120º entre si. 

Veja algumas de suas vantagens a seguir:

• Dentre todos os sistemas polifásicos, em igualdade de condições o sistema trifásico é o mais econômico no que se refere à quantidade de material condutor necessária para a transmissão duma mesma quantidade de energia.
• Geradores trifásicos são menores e mais leves que seus equivalentes monofásicos, por usarem com maior eficiência seus rolamentos.
• Um motor trifásico é menor que seu equivalente monofásico de mesma potência, além de não precisar de um circuito de partida, por ter campo girante constante.
• O torque dos motores trifásicos é constante, o que gera menos vibrações e não é possível com motores monofásicos.
• Retificadores trifásicos têm menos ondulação na tensão retificada (ripple) que os monofásicos.
• A potência num sistema trifásico nunca é nula (de fato, ela é constante num sistema equilibrado), enquanto num  sistema monofásico ela se anula sempre que a tensão ou a corrente passa pelo zero.

Transmissão em Corrente Contínua

Com o desenvolvimento da eletrônica de potência, desde a década de 1970, a transmissão de energia elétrica por linhas de Corrente Contínua em Alta Tensão (CCAT) se tornou uma possibilidade. O gráfico abaixo relaciona os custos de implementação de linhas CCAT ou CAAT com base no comprimento da linha.

Confira algumas vantagens das CCAT a seguir:

• Não sofrem do efeito pelicular, que é responsável pelo aumento da resistência aparente de um condutor elétrico, devido à diminuição da área efetiva de condução.
• Requer menos material condutor para a transmissão, pois não há a necessidade do uso de três fases.
• A corrente constante transfere apenas a potência que de fato é utilizada, a ativa. A corrente alternada transfere, além da ativa, a potência reativa.
• Em termos de corrente alternada, a potência não é definida pelo valor seu valor de pico, mas sim pelo seu valor eficaz, que é cerca de 71% do valor total. Se em corrente contínua o valor de pico for o mesmo, a capacidade de transmissão de energia será 40% maior.

No brasil existem duas linhas CCAT: a proveniente de Belo Monte e a de Itaipu, que levam a energia do norte e do sul, respectivamente, para o sudeste brasileiro. No caso de Itaipu, a usina fornece metade da sua energia para o Brasil (60 Hz) e a outra metade para o Paraguai (50 Hz). Acontece que nem toda a energia é consumida pelo país vizinho, tendo seu excedente vendido para o Brasil. Essa energia de frequência diferente não pode ser simplesmente incorporada ao SIN (Sistema Integrado Nacional). Com isso, ela é retificada em estações conversoras e transmitida em corrente contínua. Ao chegar no estado de São Paulo, ela é convertida novamente para corrente alternada, dessa vez em 60 Hz. Esse tipo de operação confere maior segurança e confiabilidade para  o sistema elétrico como um todo.

Matéria por Esteban Aguilar. Para mais informações, clique na logo!