Quando desenvolvida na década de 1960 na Europa, não se imaginava que a tecnologia de Subestações Isoladas a Gás só se tornaria popularmente utilizada no mundo apenas 30 anos depois. Incialmente concebida com o objetivo de ser uma solução mais confiável, com níveis de isolamento superiores em relação às demais tecnologias existentes, com o passar do tempo seu grau de compactação trouxe à tona o seu benefício mais latente, a redução do espaço utilizado atrelado a um elevado nível de segurança e confiabilidade.

A Subestação Isoladas a Gás (popularmente conhecida pela sua sigla em inglês GIS - Gas-Insulated Substations), é uma subestação de alta tensão, geralmente entre as tensões de 69kV a 500kV, que abriga todos os equipamentos e barramentos ou alimentadores contidos em uma subestação convencional dentro de um invólucro metálico, que, quando selado, é preenchido por um gás isolante. O gás isolante utilizado é o hexafluoreto de enxofre (SF6), desenvolvido na Alemanha e patenteado pela americana Westinghouse por volta dos anos 1950. O SF6 é um gás inorgânico composto pelos elementos químicos flúor e enxofre. E o que possibilitou a existência das Subestações Isoladas a Gás foi exatamente a descoberta e aplicação do SF6, que, por se tratar de um gás extremante eficiente na extinção de arcos elétricos, e possuindo permissividade elétrica até 2 vezes maior que o ar, fez-se possível compactar todo arranjo funcional de uma subestação (manobra, seccionamento e proteção), em um único equipamento.

Movimento mundial de urbanização aliado a sobrecarga do sistema elétrico brasileiro

Segundo pesquisas divulgadas pelo Boston Consulting Group (BCG) em conjunto com as Nações Unidas em 2018, desde 1950, a população urbana mundial aumentou quase seis vezes, de 751 milhões para 4,2 bilhões em 2018. Em 2019, a população urbana ultrapassou a parcela de pessoas que residem em áreas rurais. As pesquisas reforçam que ao longo das próximas décadas a população rural se estabilize e, eventualmente, diminua, enquanto o crescimento urbano continuará a disparar e superar o número de até 6 bilhões de pessoas. (Gráfico 1)

Esse fator não está somente relacionamento ao aumento populacional, uma vez que a população global vem crescendo a um ritmo mais lento do que as décadas passadas, segundo as Nações Unidas. Diz respeito principalmente à migração de pessoas que hoje residem em áreas rurais para grandes centros urbanos, buscando as facilidades que a infraestrutura das grandes cidades oferecem, como saneamento básico, água encanada, eletricidade, transporte, educação, saúde, entre outros fatores.

Atrelado a esses movimentos migratórios e a necessidade latente de consumo de energia elétrica da sociedade moderna, se revela um outro grande cenário de crescimento e demanda de carga nos principais centros urbanos.

Neste mesmo passo, no Brasil, as concessionárias de energia elétrica se deparam com os desafios do fornecimento e atendimento a essas novas exigências. Conforme projeções publicadas em 2021 pela EPE (Empresa de Pesquisa Energética), o consumo total de eletricidade (TWh) crescerá à taxa média de 3,5% anuais, atingindo a carga de 97,2 MWmédios em 2031 (horizonte de 10 anos - cenário de referência), demandando uma necessidade intensiva de investimentos nos setores de Transmissão e Distribuição de energia elétrica. (Gráfico 2)

Como as Subestações Isoladas a Gás poderão proporcionar a utilização dos espaços de forma inteligente dentro dos grandes centros urbanos brasileiros em um cenário de expansão do consumo de energia elétrica?

Trazendo a discussão para esfera país, com o crescimento dos grandes centros urbanos, naturalmente haverá um aumento na demanda por terrenos e imóveis nas grandes cidades e, consequentemente, uma valorização, mas principalmente sua escassez. Segundo dados de 2022 publicados pela Empresa de Pesquisa Energética (EPE) e o Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS), hoje o Brasil conta com mais de 800 subestações em operação, sendo grande parte delas localizadas dentro ou próximas das capitais dos estados.

Como relatado, um dos principais benefícios da Subestação Isolada a Gás é seu grau de compactação, ocupando geralmente entre 15% e 25% de área quando comparada com uma subestação convencional. A Subestação Isolada a Gás, além de trazer uma redução significa do espaço ocupado, também pode ser comissionada abrigada, ou seja, dentro de edificações ou até mesmo no subsolo de empreendimentos. Com essa versatilidade e adaptabilidade em locais que não seriam passíveis a aplicação de soluções convencionais, a tendência de compactação de subestações vem crescendo fortemente nas últimas décadas no Brasil, como estímulo e propulsão ao atendimento seguro e confiável para as novas demandas crescentes de carga do sistema elétrico.

Um exemplo recente foi a compactação da Subestação Usina São Paulo (antiga Usina Traição), projeto fomentado pela EMAE – Empresa Metropolitana de Águas e Energia, em conjunto com Governo de Estado de São Paulo. O plano constituiu na substituição de uma subestação convencional por uma Subestação Isolada a Gás. Com isso, o espaço ocupado ficou reduzido em 75% e a área da antiga subestação poderá ser utilizada como parte do projeto de revitalização do Rio Pinheiros, potencialmente destinada para construção de um parque público.

O projeto de compactação da Usina São Paulo permitiu a utilização de uma área útil, anteriormente ocupada por uma subestação convencional, em um dos metros quadrados mais caros do Brasil de forma racional e eficaz. Vale reforçar que a subestação antiga causava uma poluição visual em um local escolhido pelo Governo Estadual como um novo cartão-postal da Capital paulista.

Isso não se limita só ao estado de São Paulo. Vários outros estados e capitais possuem subestações em operação dentro de grandes centros urbanos, ocupando espaços que poderiam ser utilizados para empreendimentos privados, comerciais ou residenciais, ou até mesmo empreendimentos públicos, destinados a projetos sociais do estado.

O fato é que com a popularização na fabricação de equipamentos isolados a SF6, hoje a diferença de custos na implementação de uma subestação convencional comparada a uma Subestação Isolada a Gás é inferior a 15%. Isso proporciona para o segmento de compactações uma perspectiva de crescimento otimista para os próximos anos.

Ainda assim, estima-se que mais de 90% das subestações instaladas no Brasil utilizam das tecnologias convencionais. Em resumo, o mercado de compactação de subestações ainda tem um longo caminho pela frente, porém com um solo fértil e repleto de oportunidades. 

*Rafael Porteiro é Head de Novos Negócios da TSEA energia, especializada na fabricação de produtos voltados para os mercados de geração, transmissão e distribuição de energia elétrica.

Gráfico 1

Gráfico 2