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O conhecimento sobre a energia elétrica evoluiu e a tornou essencial para o modo de vida contemporâneo. Contudo, ainda há diversas questões a serem solucionadas e aperfeiçoadas. Uma delas é como garantir a transmissão segura e eficiente dessa energia, problema que fomentou  mentes de grandes gênios e que hoje alcança patamares tecnológicos cada vez mais altos.

            A energia é o que permite a atividade celular, que move e aquece nosso corpo, é essencial para todos os seres vivos e é também necessária para o funcionamento das sociedades, da indústria, da agricultura e das cidades. De suas diversas modalidades, a energia elétrica tem um papel especial por ter permitido o desenvolvimento do modo de vida contemporâneo, que tem a tecnologia como fundamento. Invenções como motores, computadores, internet, smartphones, somente foram possíveis depois que as grandes relações entre a eletricidade e o magnetismo foram elucidadas, mudando a humanidade para sempre.

           No século XVIII, a energia elétrica ainda era pouco conhecida e tinha fins apenas de entretenimento e seu estudo era muito elementar. Esse cenário mudou com Michael Faraday (1791-1867), grande cientista inglês, que experimentalmente criou o primeiro motor eletromagnético, dentre vários outros experimentos imprescindíveis ao avanço da ciência e da tecnologia. A partir de então, a energia elétrica tornou-se a base da economia mundial.

         Tornamo-nos, assim, exageradamente dependentes da eletricidade e, por isso, todos os países mantêm políticas prioritárias de busca por novas fontes de energia e de aumento de sua produção e oferta. No Brasil, onde a procura por energia triplicará até 2050, fontes de energias limpas e os combustíveis fósseis terão que agir em conjunto com demais fatores que otimizem a eficiência do uso da eletricidade para suprirem a demanda. Um deles está na transmissão dessa energia, das usinas até o consumidor.

            Existe uma enorme preocupação em transportar a energia por longas distâncias com segurança e mínimas perdas. A discussão de como fazer isto é antiga, do começo da indústria de energia, quando a “guerra das correntes” assolava entre os dois maiores inventores da época: Nikola Tesla (1856-1943) e Thomas Edison (1847-1931). Em 1882, Edison demonstrou o primeiro comercial de uma usina de energia, condicionada pela corrente contínua. Mas é a corrente alternada de Tesla que reina no dia.

         Durante o século XX, o mundo dos sistemas de energia era baseado no modo AC (alternating current), porque por meio dela a energia elétrica podia ser transformada para tensões altas usando indução magnética e eram enviadas por grandes distâncias a correntes baixas, minimizando as perdas por resistência. No destino, o sistema poderia reduzir a tensão para a distribuição local. Naquele tempo, não havia como fazer o mesmo com DC (direct current). Entretanto, engenheiros eletricistas sabiam que o modo de operação DC em altas tensões seria superior ao AC para uma mesma tarefa, uma vez que a quantidade de eletricidade perdida em uma transmissão DC seria significativamente menor do que com AC.

Em um sistema de transmissão DC, quando a intensidade da tensão é dobrada é necessário apenas metade da corrente, em comparação com um sistema de transmissão AC. Desse modo há uma redução de perdas nas linhas de transmissão por um fator de quatro. Necessita-se também de bem menos fios, pois a corrente DC se distribui no condutor inteiro de uma linha de energia, enquanto correntes AC mantêm-se predominantemente próximas à superfície (skin effect). De outra maneira, para um condutor de mesmo tamanho, a resistência efetiva é maior com AC e mais energia é perdida como calor. Na prática, isto significa que toda a infraestrutura para AC excede demasiadamente a necessária para a DC. Para transmitir 6000 megawatts usando um sistema AC de 765-kilovolts, por exemplo, precisaria-se de três circuitos individuais de linhas de transmissão, os quais cortariam um caminho de cerca de 180 metros de largura. Comparando com um sistema DC de 800-kV, seria usado somente um caminho de 80 metros de largura.

         Altas tensões DC ainda permitem uma transferência mais fácil de energia entre redes que operam em diferentes frequências. Conversores, cabos, disjuntores e outros componentes para isso são mais caros que os para AC, de modo que é somente economicamente viável usar a estrutura DC para distâncias maiores que 500 km. Mas essa distância mínima decresce cada vez maiscom a queda dos preços dos componentes DC.

           Com essas vantagens em mente, engenheiros eletricistas experimentaram a tecnologia de transmissão DC pelo século XX, cujos principais empecilhoseram os conversores AC-DC/DC-AC. Pela década 1960, os conversores eram válvulas de arcos de mercúrio, basicamente chaves eletrônicas, mas que podiam meramente ser ligadas e não desligadas. Nos dez anos seguintes, surgiram os tiristores resfriados por água, um tipo de chave de estado sólido que ligava e desligava. Desde então, as altas tensões DC se expalharam modestamente na América do Norte, enquanto realmente cresceram em locais como Brasil, China, Índia e Europa Oriental. No final dos anos 1990, os transistores bipolares passaram a ser utilizados pela capacidade de serem chaveados diversas vezes por ciclo. As últimas versões desses transistores já chaveiam em menos de um bilionésimo de segundo.

          Entre os outros componentes envolvidos, são de imediata necessidade disjuntores de reação rápida e com circuitos que possam suportar correntes acima de 60 kA e que respondam a detecções de falhas em milisegundos. Há três anos, a companhia suíça ABB anunciou um disjuntor híbrido eletromecânico que já é aplicado no país. Nesse ano, a Siemens anunciou também o sucesso do teste de um disjuntor de 5 kA para uma linha DC na China ligando duas províncias. Todoesse cuidado acontece em virtude de que propriedades especiais para os disjuntores são necessárias para transmitir correntes elevadas de um lugar para outro.

       Há muito ainda a ser feito para diminuiro custo e o tamanho desses dispositivos e otimizar seu desempenho. Em um futuro relativamente próximo, cabos de energia feitos com supercondutores em altas temperaturas tendem a ser utilizados, ao invés de cobre e alumínio. Isso aceleraria enormemente a instalação de linhas de transmissão cada vez maiores e mais eficientes, já que podem resistir a altas potências com perdas praticamente nulas e requeririam infraestruturas menores que as DC tradicionais. Outra área promissora envolve eletrônicos baseados em elementos além do silício. Pesquisas mostram que novos materiais como carboneto de silício e nitreto de gálio são promissores para o tipo de chaveamentoexigido pela rede DC, reduzindo gastos e aumentando a funcionalidade dos conversores.

        São por avanços como esses, permitidos pela Engenharia Elétrica e pela Ciência, que o mundo pode usufruir melhor de seus recursos, muitos em risco, e continuar progredindo mesmo em época de crise como a vigente, porque quando menos se espera há uma inovação, por mínima que seja, que pode melhorar a vida de todos. Em qualquer momento, um - ou uma - Michael Faraday do século XXI pode surgir com algo novo e tornar nosso modo de vida atual emmais uma página a ser escrita no livro da História.

                                                                                                                                                 Emilly Rennale F. de Melo

                                                                                                                                           PET Elétrica UFCG