Gerar energia confiável na floresta amazônica, um dos locais mais remotos do mundo, exige mais do que simplesmente erguer torres e painéis. A energia eólica e solar não produzem eletricidade 24 horas por dia, 7 dias por semana, então os operadores da rede elétrica precisam constantemente fazer ajustes para manter um fluxo de energia constante e estável. Superar esses desafios é exatamente o objetivo para o qual a nova usina termelétrica Azulão I, no Brasil, foi construída. Ela utiliza a tecnologia de turbina a gás 7HA.02 da GE Vernova e tecnologia de ponta em estabilidade de potência, a tecnologia de filtros de bloqueio, para compensar rapidamente as flutuações na geração de energia eólica e solar — e essa flexibilidade ajudará o Brasil a continuar aumentando sua oferta de energia renovável.
Espera-se que, até 2035, as fontes renováveis respondam por mais de 85% da geração de eletricidade do país, crescimento impulsionado principalmente pela expansão da energia eólica e solar, segundo o Plano Decenal de Expansão de Energia (PDE 2035). Com a entrada de uma maior produção dependente das condições climáticas no sistema, os operadores da rede elétrica precisam de fontes que possam responder às variações da produção e fornecer energia firme durante os picos de demanda, quando as energias renováveis não estão disponíveis.
Azulão I, de 295 megawatts, desenvolvida pela Eneva, maior geradora termelétrica do Brasil, foi construída para fornecer energia confiável ao Sistema Interligado Nacional do Brasil sempre que a rede precisar, independentemente de haver vento ou sol.
No entanto, a localização da Azulão I apresentava um desafio de engenharia incomum. A eletricidade gerada pela usina é injetada no corredor de transmissão Tucuruí–Macapá–Manaus, uma rota que se estende por quase 1.200 milhas (aproximadamente 1.900 km) através do ambiente de rede mais desafiador do país. Equipes de três divisões da GE Vernova — Gas Power, Electrification e Consulting Services — trabalharam em conjunto, combinando tecnologia de turbina e gerador, expertise em estabilidade de rede e estudos detalhados do sistema para identificar e mitigar riscos na interface. Isso permitiu que a usina e a rede do entorno operassem como um todo integrado.
Engenharia para uma rede elétrica de milhares de quilômetros
Transportar eletricidade de forma eficiente por distâncias tão longas exige dispositivos especiais chamados capacitores em série, que aumentam a quantidade de energia que uma linha de transmissão pode transportar. No entanto, os capacitores em série também podem afetar negativamente a forma como a eletricidade se move pela rede, criando oscilações potencialmente danosas que podem causar apagões de grande escala, danificar máquinas e romper linhas de transmissão. Eles também podem ser extremamente perigosos para o gerador, capazes de quebrar seu eixo maciço ao meio.
A possibilidade dessas oscilações — conhecidas como ressonância subsíncrona (RSS) — já havia sido avaliada antes da entrada em operação da usina Azulão I. Durante as primeiras discussões com a Eneva, a GE Vernova identificou a RSS como um risco que exigia análise especializada. Engenheiros de sistemas de energia elétrica então modelaram detalhadamente o sistema de transmissão, examinando as configurações dos capacitores, as alterações causadas por manutenções ou interrupções e as frequências em que a rede e o complexo turbogerador poderiam interagir.
Os resultados confirmaram que um capacitor padrão não seria capaz de fornecer a proteção necessária contra eventos de RSS. Como as frequências específicas envolvidas dependem de características particulares tanto da rede local quanto do gerador da turbina, a equipe projetou um filtro de bloqueio sob medida para a Azulão I. Instalado no caminho de saída do gerador, o dispositivo atua como uma barreira para as frequências específicas que causam problemas, bloqueando oscilações de energia prejudiciais antes que elas cheguem ao gerador.
“Um componente padrão não levaria em conta essas ressonâncias específicas do local”, explica José Geraldo Barreto Monteiro de Andrade, diretor-geral para a América Latina da GE Vernova Consulting Services. “Uma solução personalizada era necessária para garantir que o filtro estivesse em sintonia com o perfil de risco das unidades do turbogerador.” Os filtros de bloqueio geralmente são instalados após o início da operação comercial, quando um problema de RSS já foi detectado. Em Azulão I, os engenheiros incorporaram a proteção durante o processo de engenharia, antes que o turbogerador fosse exposto ao risco.
Engenharia da Usina e da Rede Elétrica como um Sistema Único
Com o risco de ressonância identificado, a GE Vernova incorporou as conclusões ao projeto de conexão da usina à rede elétrica. A equipe do projeto refinou a forma como a turbina-gerador, os equipamentos de proteção e a rede de transmissão circundante operariam como um sistema coordenado.
“Azulão I demonstra o que se torna possível quando as tecnologias de geração, estabilidade de rede e a engenharia de sistemas são consideradas em conjunto desde o início”, afirma Ivette Castillo, gerente geral de Grid Systems Integration para a GE Vernova na América Latina. “Ao tratar a usina e a rede de transmissão como um sistema único, conseguimos identificar interações críticas precocemente e projetar as proteções e soluções adequadas — mas, acima de tudo, proteger o sistema.”
“A equipe local da GE Vernova trouxe um profundo conhecimento regional, trabalhando em estreita colaboração com a Eneva para concretizar o projeto desde as primeiras discussões. "Em vez de reagir a um problema no RSS depois que a usina entrou em operação, a equipe o resolveu enquanto o sistema ainda estava sendo projetado — um resultado possibilitado pela confiança da Eneva na expertise da GE Vernova", explica Castillo.
Os estudos da rede elétrica também levaram a modificações na forma como a usina opera no dia a dia. Como o potencial de ressonância da rede elétrica varia de acordo com a configuração do sistema de transmissão circundante, a equipe do projeto desenvolveu procedimentos operacionais especiais para proteger o gerador da turbina quando equipamentos próximos estiverem desligados ou em manutenção.
Esses procedimentos foram aplicados durante o comissionamento e os testes das primeiras turbinas-geradoras. O mesmo processo de avaliação está sendo realizado agora para duas unidades subsequentes, incorporando as lições aprendidas com a construção inicial. Esse conhecimento continuará sendo aplicado nos próximos 15 anos, enquanto a GE Vernova realiza a manutenção da usina Azulão I sob um contrato de serviços de longo prazo, que abrange desde a engenharia e instalação até a operação e manutenção da usina.
Apoio a um sistema de energia mais flexível
A contribuição de Azulão I para a rede elétrica brasileira vai além da engenharia necessária para conectar uma única usina. A turbina 7HA.02 foi projetada para ajustar a produção conforme as condições da rede mudam, oferecendo aos operadores uma fonte de energia despachável para ajudar a equilibrar a oferta. Essa capacidade é particularmente relevante no Brasil, onde as fontes eólica e solar representam uma parcela crescente da matriz energética do país.
“Fornecer energia confiável quando as energias renováveis oscilam torna a geração flexível a gás um complemento essencial para as tecnologias de baixo carbono”, afirma Marco Vera, diretor-geral e vice-presidente de novas unidades da divisão de Gas Power da GE Vernova na América Latina e Caribe. “Este projeto demonstra como a combinação de energia flexível com soluções modernas de rede cria um ecossistema energético mais resiliente e equilibrado.”
Azulão I é também a primeira fase de um empreendimento maior. Juntamente com a usina adjacente Azulão II, o complexo deverá fornecer até 950 MW de capacidade instalada — o suficiente para abastecer o equivalente a quatro milhões de residências no Brasil — com operação comercial plena prevista para o primeiro trimestre de 2027.
Para Andrade, uma lição fundamental diz respeito à forma como os projetos de energia em regiões remotas são planejados desde o início. As longas redes de transmissão fazem mais do que transportar eletricidade de um local para outro — elas podem interagir diretamente com as máquinas que produzem essa eletricidade.
Em Azulão I, a identificação dessa interação antes da entrada em operação da usina permitiu que os engenheiros incorporassem medidas de segurança durante a fase de engenharia, adaptassem os procedimentos operacionais a diferentes configurações de rede e conectassem uma nova e importante fonte de energia a uma das mais longas linhas de alta tensão do Brasil.