Mobilidade elétrica nas ilhas
A eletrificação do setor dos transportes é parte integrante de um paradigma global assente numa tendência crescente de eletrificação de um amplo conjunto de outros setores da economia, estando esta estratégia alicerçada na capacidade de se produzir a energia elétrica necessária a esta mudança a partir de fontes de base renovável (solar, eólica, entre outras). O crescimento da mobilidade elétrica acompanhado da crescente integração de produção de energia elétrica de base renovável constitui, assim, um desafio crescente para a gestão de redes elétricas por parte dos seus operadores. Neste âmbito, a exploração de serviços de carregamento das baterias dos veículos elétricos com base em estratégias de carregamento inteligente (“Smart Charging”) é fundamental para melhor adequar a disponibilidade dos recursos de produção aos requisitos de carregamento das baterias dos veículos elétricos, sem esquecer um conjunto fundamental de restrições técnicas relacionadas com o funcionamento das redes elétricas e garantia de qualidade de serviço no âmbito do fornecimento do produto que é a energia elétrica.
Esta perspetiva da eletrificação do setor dos transportes, quando projetada para as ilhas, apresenta simultaneamente desafios e oportunidades acrescidas. No contexto das ilhas geográficas importa notar que estas são tradicionalmente dependentes da importação de combustíveis fósseis para atender às necessidades energéticas de diversos setores, quer dos transportes, quer da produção de energia elétrica. A título de exemplo, na Região Autónoma dos Açores verifica-se que cerca de 65 % das importações de energia primária sob a forma de combustíveis fósseis são canalizadas para o transporte rodoviário (sob a forma de gasolinas e gasóleo) e para o setor elétrico, sob a forma de fuelóleo e gasóleo. O consumo de fuelóleo e gasóleo para a produção de energia elétrica corresponde a cerca de 30% das importações de energia primária, fruto do baixo rendimento energético tipicamente associado aos processos de conversão destas formas primárias de energia em energia elétrica.
Assim, a eletrificação do setor dos transportes apresenta no imediato oportunidades inquestionáveis para as ilhas, como o aumento da independência energética e da segurança de abastecimento, fruto da progressiva redução de necessidades energéticas a serem supridas a partir de combustíveis fósseis, com consequentes impactos ao nível de um maior aproveitamento de recursos endógenos tradicionalmente com grande disponibilidade nestas regiões geográficas, com reduções substanciais de emissões poluentes e com reduções de custos de produção de energia elétrica.
Do ponto de vista prático, a oportunidade de plena execução deste cenário de desenvolvimento tem de ser cuidadosamente acompanhada no plano tecnológico e de operacionalização de soluções no terreno, sem esquecer a componente regulatória e de incentivo à adoção destas tecnologias por parte dos utilizadores finais. Do ponto de vista do desenho tecnológico das soluções, a pertinência do tema prende-se com a natureza tradicionalmente mais frágil dos sistemas elétricos isolados, num âmbito em que o vetor eletricidade consubstancia um papel privilegiado para facilitar a transição energética ao nível do setor dos transportes. A gestão dos sistemas elétricos isolados apresenta tradicionalmente uma sensibilidade acrescida ao permanente balanço entre a oferta e a procura de energia como meio de garantir a segurança de operação do sistema.
Este contínuo balanço é tradicionalmente assegurado pela flexibilidade de operação de centrais térmicas convencionais, que agora se pretendem retirar progressivamente do sistema, uma vez que a eletrificação da economia/transportes tem de ser alicerçada no amplo desenvolvimento do parque electroprodutor renovável.
Neste processo de desenvolvimento, os recursos envolvidos – sistemas de carregamento de veículos elétricos e sistema electroprodutor de base renovável – necessitam de ampla coordenação de modo a constituírem parte da solução para um problema de natureza sistémica ao nível de cada ilha. A solução deste problema sistémico pode ser, conceptualmente e numa primeira linha, solucionado com base na utilização de técnicas de armazenamento de energia (por exemplo, recorrendo a baterias estacionárias) com o seguinte racional:
1) arbitragem, proporcionando condições para absorver (armazenar) excessos de produção renovável nos momentos de menor consumo, devolvendo essa energia à rede nos momentos de maior consumo, onde se pretende reduzir a utilização de combustíveis fósseis (redução de consumo de combustível, redução do número de arranques e paragens de unidades de geração térmica)
2) disponibilização de serviços de regulação rápida de potência, especialmente destinados a garantir o equilíbrio permanente entre a oferta e a procura, contribuindo desta forma para garantir a provisão desses serviços, tradicionalmente a cargo das centrais térmicas que operam com combustíveis fósseis.
Perante este enquadramento, um conjunto alargado de veículos elétricos pode ser visto como um sistema de armazenamento de energia de grande escala, com uma distribuição geográfica inerente à sua localização. Assim sendo, é expectável que o desenvolvimento da eletrificação do setor dos transportes assegura, pelo menos, parte da perspetiva funcional anteriormente descrita relativamente a uma bateria estacionária. A tecnologia atualmente disponível para carregamento de veículos elétricos permite a adaptação dos consumos solicitados à rede quando em situação de carga, bem como a devolução de (parte da) energia armazenada à rede. À semelhança do que pode suceder numa bateria estacionária, é possível mediante a utilização da tecnologia V2G – Vehicle to Grid.
Acresce ainda que, esta coordenação da disponibilidade de renováveis com os requisitos de carregamento dos veículos elétricos deverá ser devidamente planeada, e que a evolução do parque electroprodutor renovável e da frota de veículos elétricos deve ser devidamente acautelada de forma a prevenir a ocorrência de situações indesejáveis:
1) de desperdício de energia renovável por incapacidade da sua acomodação;
2) da utilização frequente de produção de base térmica para a disponibilização de energia para o carregamento dos veículos elétrico por manifesta indisponibilidade de capacidade instalada em produção renovável.
Num nível de natureza mais física, em que está em causa o permanente balanço entre a oferta e a procura de energia, os sistemas de carregamento dos veículos elétricos são chamados a papéis mais exigentes para garantia desse balanço, o que exige capacidades adicionais e modulação da potência absorvida ou injetada em função da frequência do sistema enquanto variável que permite aferir o referido equilíbrio.
Nestes sistemas isolados, as dinâmicas associadas ao balanço são muito rápidas (habitualmente na escala temporal do segundo), pelo que os requisitos de resposta que se colocam às interfaces de carregamento dos veículos elétricos são de exigência crescente e necessitam de ser detalhados funcionalmente com base em estudos específicos.
Em conclusão, se do que anteriormente se expôs transparece a evidência de que tecnologicamente é possível o desenho de soluções que permitam realizar uma profunda transição energética ao nível do setor dos transportes nas ilhas, não pode ser descurada a componente regulatória e de desenho de mecanismos de incentivos à adoção deste tipo de soluções. Isto exige uma avaliação adequada da exequibilidade da solução, pesando custos e benefícios para todos os intervenientes, por forma a consolidar-se um ambiente apropriado para a massificação destas soluções.
Carlos Moreira concluiu a Licenciatura e o Doutoramento em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores (Ramo de Sistemas de Energia), na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (FEUP) em 2003 e 2008, respetivamente.
É investigador do Centro de Sistemas de Energia do INESC TEC desde 2003, assumindo a função de responsável de área de "Estudos de rede e integração de produção distribuída" desde setembro de 2015. Em fevereiro de 2009 iniciou funções de Professor Auxiliar no Departamento de Engenheira Eletrotécnica e de Computadores da FEUP, desenvolvendo a atividade letiva no Mestrado Integrado em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores e em Programas Doutorais (Programa Doutoral em sistemas Sustentáveis de Energia e Programa Doutoral em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores).
Tem participado ativamente (na qualidade de colaborador e/ou líder de equipas de desenvolvimento) em diversos projetos europeus, assim como em várias atividades de consultoria técnica relacionadas com a ligação de parques eólicos à rede e em projetos relacionados com a dinâmica e estabilidade de sistemas isolados com volumes crescentes de integração de energia renovável.
Atualmente os seus interesses de investigação principais estão focados no domínio da integração em larga escala de fontes de energia renováveis em sistemas de energia isolados e interligados, na dinâmica e estabilidade dos sistemas elétricos de energia e na operação e controlo de micro-redes.
