Previsão da geração eólica é crucial para o funcionamento eficiente do Sistema Interligado Nacional

O Sistema Interligado Nacional (SIN) compreende o conjunto de instalações responsáveis pelo suprimento de energia elétrica em todo o Brasil. O órgão responsável pela coordenação e controle da operação das instalações do SIN e pelo planejamento da operação dos sistemas isolados do país é o Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS), sob fiscalização e regulação da Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel).

Uma das necessidades da operação do SIN são as previsões de geração eólica. Para isso, faz-se necessário o uso de modelos que geralmente utilizam dados históricos e produzem as previsões para um horizonte estabelecido conforme a necessidade. De acordo com estudos sobre o desempenho dos modelos de previsão de geração eólica, de uma forma geral, quanto menor o horizonte de previsão, melhor será a acurácia da resposta do modelo.

Um dos principais fatores da intermitência da fonte eólica são as turbulências, que podem ser causadas por instabilidades dinâmicas (cisalhamento do vento) devido à rugosidade dos terrenos em ambientes complexos e pelas instabilidades térmicas que são causadas pelas diferenças de absorção térmicas das superfícies terrestres (criando fluxos de ar por convecção). Estes são fatores de microescala que são mais difíceis de prever através dos modelos de previsão do tempo que conseguem reproduzir, predominantemente, processos atmosféricos de mesoescala e escala global.

Essa característica de intermitência pode causar situações indesejadas na operação do SIN, considerando a elevada capacidade instalada da geração eólica. Variações de geração eólica em uma região podem ocasionar variações de potência nas linhas de transmissão e transformadores, podendo levar à violação dos limites operativos. Essas variações também podem provocar a violação dos limites de tensão nos barramentos do sistema.

Em eventos que envolvem variações abruptas de geração eólica, não há tempo hábil de compensar em outras usinas térmicas ou hidráulicas, de forma que estas são absorvidas pelas usinas ligadas ao Controle Automático de Geração (CAG) em um primeiro momento mantendo o equilíbrio entre carga e geração, ficando, para após o evento, o despacho de outras fontes para recompor a reserva de geração. Dentro desse ponto de vista, é de grande importância para o operador dispor de uma previsão de boa qualidade, para além de recompor a reserva de geração, também aprimorar o despacho de outras fontes para as próximas horas.

Um exemplo que mostra como a geração eólica causa impactos na operação do sistema elétrico aconteceu no dia 6 de agosto de 2017, entre 6h50 e 7h37, quando ocorreu um sobrefrequência no sistema elétrico interligado, cuja causa foi o excesso de geração em um dia de domingo quando a carga geralmente é baixa. A ação adotada foi a redução de geração eólica em alguns parques eólicos predeterminados no montante de 200 MW, restabelecendo o equilíbrio entre carga e geração. Com isso, a frequência retornou ao valor nominal de 60 Hz.

Uma previsão de geração eólica acurada permitiria o despacho em um montante adequado para o atendimento à carga e uma redução dos custos e recursos. Note-se que não seria possível a redução de geração hidráulica devido à operação com geração mínima em função das condições hidrológicas desfavoráveis, bem como não caberia a redução de geração térmica devido às restrições de tempo de parada e partida das usinas e a questões contratuais relacionadas ao custo de geração.

As informações acima foram extraídas da dissertação de mestrado Previsão de geração eólica de curto prazo em tempo real baseada em dados observacionais das centrais eólicas e da previsão numérica do tempo, defendida por Fábio Henrique de Andrade Lima, no Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica da Universidade Federal de Pernambuco, sob orientação do professor Alex Maurício Araújo e coorientação do professor Alexandre Carlos Araújo da Costa.