Diariamente nos deparamos com inúmeras reportagens que apresentam a previsão do tempo e o seu impacto nos principais setores da economia. Alguns exemplos dessas reportagens são:

“Represa de Sobradinho está abaixo de 10%”,

“Por que a chuva aumentou no Nordeste?”, “Rio Negro em inundação severa”,

“Mapeamento das áreas afetadas pela estiagem no Brasil”,

“Noroeste de SP em seca excepcional”.

O que essas reportagens têm em comum é o fato de relacionarem as condições de chuva observadas naquele momento a um fenômeno de teleconexão extremamente importante para diversos setores econômicos no Brasil, como os setores de agricultura e energia: a Oscilação de Madden-Julian (OMJ). Uma teleconexão representa um fenômeno de conexões remotas entre os campos atmosféricos, ou seja, o que acontece em uma dada localidade pode afetar as variáveis meteorológicas em pontos diferentes do globo e de formas variadas.

Mas o que é a Oscilação de Madden-Julian?

• A OMJ começou a ser estudada em trabalhos observacionais no início da década de 70 por Madden e Julian (MADDEN e JULIAN, 1971, 1972).
• A oscilação se caracteriza por um centro de convecção profunda, constituído por nuvens cumulus de diversos tamanhos (Figura 1).
• Esse centro convectivo se propaga, em geral, a partir do Oceano Índico em direção ao Pacífico Oeste, com velocidade de aproximadamente 5 m/s e período entre 30 e 60 dias.
• A OMJ é o principal modo da variabilidade intrasazonal (período de 30 a 90 dias) nos trópicos e, apesar de sua propagação estar limitada ao setor do Indo-Pacífico, essa oscilação provoca anomalias na circulação e precipitação ao redor de todo o globo.

A OMJ é uma teleconexão extremamente complexa e altamente não-linear, o que torna sua previsão e monitoramento um verdadeiro desafio para os meteorologistas e pesquisadores. Atualmente, existem índices que foram criados com esse propósito de monitorar a posição da convecção da OMJ: cada uma de suas fases impacta de maneiras diferentes a chuva e a circulação ao redor do globo. Mas como esse fenômeno pode gerar valor para o setor de energia?

Impactos da OMJ no setor elétrico brasileiro

            Na América do Sul, em especial sobre o Brasil, a OMJ tem grande impacto sobre o sistema de monção e, portanto, age na modulação da chuva. A OMJ provoca um padrão de dipolo ou “gangorra” (Figura 2) de anomalias de precipitação entre a região de atuação da Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS) e o Sudeste da América do Sul (SESA)  (VERA et al., 2018; GRIMM, 2019).

Quando a convecção da OMJ está entre o Hemisfério Oeste e África (fases 8 e 1, Figura 3), há um favorecimento de anomalias positivas de precipitação na região da ZCAS, o que inclui a porção sul da Bacia Amazônica, as bacias do Tocantins-Araguaia, São Francisco e Atlântico Sudeste, abrangendo principalmente as regiões Sudeste e Centro-Oeste do Brasil (Figura 2). Por outro lado, essa fase promove diminuição da convecção na região Sul do Brasil, incluindo a Bacia do Atlântico Sul e Bacia do Uruguai, favorecendo anomalias negativas de chuva nessas regiões. O padrão inverso ocorre quando a convecção da OMJ está posicionada sobre o Continente Marítimo (Figura 3, fases 4 e 5), o que favorece mais chuvas no Sul do Brasil e contribui para o que antigamente se conhecia por eventos de Não-ZCAS, que eram marcados por períodos predominantemente secos sobre o Sudeste e Centro-Oeste do Brasil.

Esse marcante padrão de “gangorra” da OMJ afeta a geração de energia pelas hidrelétricas no Brasil, que é um país com alta aderência desse tipo de energia renovável. Inclusive, a maior parte das comercializadoras que são atendidas pela Climatempo Energia se baseiam nesse tipo de informação para tomada de decisões importantíssimas no planejamento de compra e venda de energia.

            A maioria das bacias hidrográficas que são importantes do ponto de vista da geração de energia são afetadas por esses dois centros do dipolo da OMJ (Figura 2). Como exemplo, podemos citar o caso da Bacia do Paraná, que abastece uma das maiores usinas hidrelétricas do mundo, a Itaipu Binacional. A porção sul da Bacia do Paraná é afetada pelo centro de ação do dipolo da OMJ sobre o Sul do Brasil, enquanto sua porção norte recebe um efeito defasado da ação da OMJ sobre os rios da região Sudeste. Tudo isso confere uma dificuldade adicional na previsão de chuva na escala de 15 a 60 dias para a Bacia do Paraná.

Portanto, prever com acurácia o impacto da OMJ na precipitação sobre as principais bacias hidrográficas brasileiras é um tópico de grande interesse por parte do setor elétrico. A informação da quantidade de chuva é essencial no processo de tomada de decisões nos setores de gerenciamento de recursos hídricos e geração de energia, uma vez que a precipitação afeta a afluência dos reservatórios e, portanto, a porção da vazão que será turbinada para geração de energia e a vazão que será vertida.

Case real de impacto negativo da OMJ: crise hídrica

Anomalias negativas de precipitação induzidas pela OMJ podem colocar em conflito interesses de diferentes setores, como o abastecimento de cidades e a geração de energia. Quando isso acontece, em geral, buscam-se outras alternativas de complementaridade de fontes, como a utilização das usinas termelétricas, o que encarece o custo da operação e implica num aumento do valor da conta de energia paga pelo brasileiro.

            Um exemplo recente é a crise hídrica de 2014, que afetou de forma dramática o sistema Cantareira e o abastecimento de água no Sudeste do Brasil, em especial sobre a Região Metropolitana de São Paulo. O trimestre de Janeiro a Março de 2014 foi marcado por chuvas abaixo da média em quase todo o país, com exceção da Região Sul. Os modelos globais indicavam fases da OMJ favoráveis à precipitação no Sudeste na primeira quinzena de março, o que não foi observado. A OMJ permaneceu com amplitudes altas nas fases 8 e 1, mas seu impacto na precipitação no Sudeste foi inexistente.

Essa situação, somada ao efeito de outros sistemas atmosféricos atuantes, contribuiu para a ocorrência de condições secas sobre a porção centro-leste do Brasil, o que gerou uma reação em cadeia com baixos níveis nos reservatórios, problemas no abastecimento urbano e encarecimento do processo de geração de energia devido a necessidade de maior despacho das termelétricas. 

Tudo isso mostra que a OMJ é um fenômeno de teleconexão extremamente importante no planejamento das atividades no setor elétrico nacional. A OMJ impacta no nível dos reservatórios, na porção da vazão que será convertida em eletricidade e também no chamado Preço de Liquidação das Diferenças, o PLD, que é influenciado pela disponibilidade hídrica.

Quer saber mais sobre qual a expectativa desse fenômeno para a atual crise hídrica? Não deixe de conferir o “Especial Crise Hídrica“ da Climatempo Energia.

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Autor: Camila Ribeiro Sapucci – Doutoranda em Meteorologia pelo IAG-USP

Co-autores: Patrícia Madeira – COO, Vitor Hassan – Head of Energy, Rafael Benassi – Meteorologista | Setor Elétrico, Filipe Pungirum – Meteorologista

Referências Bibliográficas

GRIMM, A. M. Madden–Julian Oscillation impacts on South American summer monsoon season: precipitation anomalies, extreme events, teleconnections, and role in the OMJ cycle. Climate Dynamics, v. 53, p. 907-932, 2019.

MADDEN, R. A.; JULIAN, P. R. Detection of a 40-50 day oscillation in the zonal wind in the tropical Pacific. Journal of Atmospheric Science, v. 28, p. 702-708, 1971.

MADDEN, R. A.; JULIAN, P. R. Description of global-scale circulation cells in the tropics with a 40–50 day period. Journal of Atmospheric Science, v. 29, p. 1109–1123, 1972.

VERA, C.S.; ALVAREZ, M.S.; GONZALEZ, P. L. M; LIEBMANN, B.; KILADIS, G. N. Seasonal cycle of precipitation variability in South America on intraseasonal timescales. Climate Dynamics, v. 51 (5-6), p. 1991-2001, 2018.

O Brasil está enfrentando mais uma crise hídrica ou ainda estamos na mesma crise que começou em 2012? O fato é que o País, com extensão continental, com abundância de vento, água e sol e com grande potencial para geração renovável, está com problemas. Antes de explicar a relação da meteorologia com o tema, é importante ressaltar que a matriz elétrica brasileira é alimentada principalmente por fontes renováveis (83%), um ponto extremamente positivo quando comparado com a média mundial que é de 25% (BEN, 2020). No Brasil, estamos acompanhando um grande crescimento da produção de energia proveniente de fontes eólicas, a qual ultrapassou recentemente o marco de 18 GW de capacidade instalada, equivalente a 10,3% da matriz elétrica brasileira. Ainda assim, as hidráulicas representam a maior fonte de geração de energia no país, tal que alterações no volume ou padrões irregulares de precipitação afetam todo o setor de energia.

Principais Sistemas Climáticos e a crise hídrica

Apesar do Brasil ser um país com enorme extensão continental, o grande regulador dos padrões meteorológicos que influenciam no continente são os oceanos, que interagem com a atmosfera e regulam o balanço de energia através da redistribuição do vento e da água. O padrão de precipitação de uma região pode ser alterado por diversos sistemas meteorológicos e climáticos, que possuem diferentes resoluções espaciais e temporais. Um dos sistemas climáticos mais conhecidos e monitorados é o El Niño – Oscilação Sul[RB1] .

O El Niño é um dos sistemas climáticos que mais recebe atenção da mídia e da comunidade científica, por representar cerca de 40% da variabilidade climática no Brasil, principalmente nas regiões Sudeste e Nordeste (GRIMM et al., 1998; KAYANO, ANDREOLI, 2016). No entanto, outros sistemas também são capazes de alterar o padrão de precipitação nas bacias de geração hídrica, especialmente quando estes sistemas de menor influência atuam simultaneamente. Alguns exemplos destes sistemas são: Oscilação Antártica (OA) ou Modo Anular Sul (SAM)[RB2] , Oscilação de Madden Julian (OMJ)[RB3] , Oscilação Quase Bienal (QBO) entre outras.

Quer saber mais sobre o El Niño? Acesso o Especial mensal de Dezembro.[RB4] 

A atual crise hídrica possui diversas semelhanças com a crise que enfrentamos nos anos de 2014 e 2015. Porém, para compreender o impacto da meteorologia na crise atual, é necessário um maior entendimento dos sistemas citados anteriormente.

A Oscilação Antártica, também conhecida como Modo Anular Sul, é um fenômeno de variabilidade climática que domina a circulação extratropical. Essa circulação está associada a um cinturão de baixa pressão, que se concentra próximo à Antártica em sua fase positiva e se expande até o sul da América do Sul em sua fase negativa (Figura 1). O processo de expansão ou retração do cinturão de baixa pressão normalmente dura de semanas a meses.

De forma geral, a fase positiva reduz o avanço dos sistemas frontais pela América do Sul, diminuindo o volume de precipitação no centro-sul brasileiro. Enquanto a fase negativa permite que estes sistemas transientes adentrem o continente, favorecendo positivamente a geração hídrica e manutenção dos reservatórios.

No índice da oscilação Antártica, observa-se o predomínio da fase positiva desde os últimos meses de 2020, padrão que também foi observado nos anos de 2015 e 2016 (Figura 2).

Por outro lado, a Oscilação de Madden Julian (OMJ) é uma oscilação intrasazonal que se propaga através da faixa tropical do globo, com ciclo em torno de 30 a 60 dias. Esse pulso de convecção promove o aumento/diminuição da precipitação regional. Nas fases 4 e 5 (1 e 8) a oscilação é desfavorável (favorável) à precipitação no Nordeste, Centro-Oeste e Sudeste do Brasil (DE SOUZA, AMBRIZZI, 2006).

No ano de 2020 a configuração de um bloqueio atmosférico persistente promoveu recordes de temperaturas e baixos volumes pluviométricos entre setembro e outubro no Brasil, principalmente no Sudeste, influenciado pela OMJ (Figura 3). No verão de 2013 a 2014, a OMJ também ficou estacionada por muito tempo nas fases 5 e 6, o que influenciou na presença de bloqueio atmosférico no Sudeste, deixando o tempo seco na região, e com temperaturas elevadas, condições que acarretaram o agravamento da crise hídrica.

Ainda não há o entendimento por completo do porquê a OMJ persistiu por tanto tempo nas fases 5 e 6 (desfavorável a precipitação) em 2020 e em 2013/2014. Uma das possíveis explicações é a influência da Oscilação Quase-Bienal (QBO), no qual a fase negativa da QBO é capaz de alterar a duração e intensidade das fases da OMJ.

Na crise hídrica de 2013/2014, foi no verão que o nível do sistema Cantareira (abastecimento humano) começou a ficar mais crítico. O ano de 2014 contou com vários meses com chuva abaixo da média, em 2015 os volumes de chuva apesar de acima da média (influenciados pelo El Niño) não foram suficientes para recuperar o volume dos reservatórios, uma vez que este se encontrava no volume morto. Além do impacto causado pelo consumo acima da média (MARENGO; ALVEZ, 2015).

De forma geral, a fase e posição destes sistemas climáticos, influenciaram também os níveis dos reservatórios de geração de energia e da energia natural afluente (ENA) na crise hídrica de 2014/2015 e estão impactando de forma negativa novamente nos anos de 2020/2021.

E por fim estamos na fase negativa da ODP (Oscilação Decadal do Pacífico; MANTUA; HARE, 2002), que é quando há a diminuição das temperaturas do Oceano Pacífico. A fase negativa da ODP é capaz de aumentar a incidência e intensidade de eventos de La Niña em a diminuição e enfraquecimento do El Niño. Para a fase positiva da ODP o impacto é observado principalmente no leste do Brasil de novembro a fevereiro, sobre o Norte e Noroeste da América do Sul durante março e abril. Enquanto a fase negativa apresenta impacto sobre o Nordeste março e abril (KAYANO, ANDREOLI, 2016).

Diante de todas os fenômenos analisados, a conclusão para a primeira questão: O Brasil está enfrentando mais uma crise hídrica ou ainda estamos na mesma crise que começou em 2012? é que sim, estamos na mesma crise hídrica, que teve momentos mais brandos e agora está na sua fase crítica novamente. 

Qual a expectativa para os próximos meses?

Estamos praticamente no Inverno e nesta época do ano não se espera por chuva significativa para a região central do Brasil. Não há nenhum fenômeno meteorológico previsto que possa mudar este quadro. No Sul, ao contrário, apesar da pouca sazonalidade anual nas Bacias, é o período das melhores chuvas. A previsão ainda é de irregularidade na precipitação, mas em uma condição muito melhor do que o observado até o início de maio, quando as frentes frias praticamente não provocavam instabilidades sobre a Região. A boa notícia é que não há expectativa de atraso na entrada do próximo período úmido!

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Autores: Patricia Madeira – COO; Vitor Hassan – Head of Energy; Rafael Benassi – Meteorologista | Setor Elétrico; Fabiene Francesca Casillo – Meteorologista.

IMPORTÂNCIA DO CLIMA

As condições de tempo e clima influenciam diretamente o setor de energia, desde os processos de planejamento de geração, até a operação e manutenção de hidrelétricas, complexos eólicos e solares, distribuidoras e transmissoras de energia. Isso porque no Brasil e na maior parte do mundo os ativos que compõem o setor elétrico estão expostos às interferências de tempo e clima, além de ter o vento, água e sol como um dos grandes aliados na geração de energia. Nesse contexto as mudanças climáticas, por menores que sejam, podem impactar no comportamento das variáveis meteorológicas e consequentemente no planejamento e operação do setor elétrico nacional.

O clima que conhecemos (regime de precipitação, padrão de ventos, temperatura) pode se alterar ao longo do tempo (décadas, séculos e milênios). Essas alterações podem ocorrer por causas naturais (alterações na radiação solar e movimentos orbitais, por exemplo) ou podem ser consequência das atividades humanas (CAVALCANTI, 2016).

As alterações no clima por causas naturais ocorrem em uma escala temporal na ordem de séculos a milênios quando comparado com alterações antropogênicas (intensificadas por atividades humanas) (NOBRE et al., 2007). Dentro do tema mudanças climáticas, surgem os termos aquecimento global e efeito estufa, que precisam ser compreendidos para tornar possível avaliar o impacto das mudanças climáticas no setor de energia.

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AQUECIMENTO GLOBAL E EFEITO ESTUFA

O aquecimento global está relacionado ao aumento da temperatura média global do ar próximo à superfície. A causa desse aumento de temperatura está associada com ao aumento das emissões de gases do efeito estufa (dióxido de carbono (CO2), metano (CH4), óxido nitroso (N2O), etc) na atmosfera. Esses gases absorvem parte da radiação de onda longa emitida pela superfície terrestre após o aquecimento, causando aumento da temperatura. Esse processo é natural e essencial para a vida no planeta Terra, pois mantém a temperatura média do planeta em torno de 15°C. Em decorrência do crescimento exponencial da quantidade de gases emitidos para a atmosfera desde a Revolução Industrial (1800) (Figura 1), a temperatura média global vem aumentando em uma taxa elevada. Esse aumento de temperatura é responsável por alterações nos padrões climáticos que apresentam efeitos diretos e indiretos nos setores ambientais, econômicos e sociais (Mideksa et al., 2010).

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IMPORTÂNCIA E CONSEQUÊNCIA NO SETOR DE ENERGIA

O setor de energia é um elemento chave no tema das mudanças climáticas. Possui um papel extremamente importante no combate a emissão de gases do efeito estufa, devido ao desenvolvimento e incentivo de geração renovável e limpa. Uma vez que atualmente o setor de energia é responsável por uma parte das emissões de gases do efeito estufa, causado principalmente pela queima de combustíveis fósseis.

Porém, como a geração renovável depende das condições meteorológicas, ela pode ser afetada, até mesmo reduzida drasticamente em algumas regiões devido a alterações na estação chuvosa, mudança na frequência e intensidade de eventos de precipitação, modificações na quantidade de radiação solar que atinge a superfície e nos padrões de circulação de vento (Gambhir et al., 2019).

Os impactos negativos não estão restritos apenas à geração de energia, as atividades de transmissão e distribuição também podem ser dificultadas com o aumento da frequência ou intensidade de eventos de tempo severo, principalmente devido ao aumento da intensidade do vento em regiões alteradas pela ação humana. No caso da distribuição de energia, as empresas têm se preocupado cada vez mais com os eventos de vento forte e seus impactos nos indicadores de continuidade, devido à queda de árvores e aumento de Clientes Interrompidos. Por outro lado, as transmissoras de energia estão mais preocupadas em justificar eventos extremos que em alguns casos possuem força suficiente para derrubar torres de alta tensão. Mas será mesmo que isso tem haver com a ação humana ou segue padrões climatológicos bem definidos?

Alguns estudos avaliam e projetam qual será o impacto das mudanças climáticas no Brasil, mas alguns resultados ainda variam de acordo com a simulação e cenário de emissão de gases selecionado. Montroull et al. (2018) analisaram as alterações de volume de precipitação, escoamento e evapotranspiração na Bacia do Prata, que possui como principais rios o Paraná (4.352 km), o Paraguai (2.459 km) e o Uruguai (1.600 km). Os autores encontraram que as vazões médias dessas sub-bacias poderão variar em até 20% em um futuro próximo, com tendência de aumento da precipitação no setor centro-sul e redução no setor norte da Bacia do Prata.

Para entender um pouco mais sobre este tema, convidamos o especialista em mudanças climáticas Pedro Regoto, para contribuir com esse texto. Regoto et al. (2021) nos apresentou uma pesquisa bem recente sobre mudanças em eventos extremos relacionados à temperatura do ar e precipitação sobre o Brasil, para o período 1961-2018, baseando-se em dados observados de estações meteorológicas/pluviométricas do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET) e da Agência Nacional de Águas (ANA).

Os principais resultados discutidos pelos autores é de que, no geral, a intensidade e frequência dos extremos quentes aumentaram e dos extremos frios reduziram significativamente em todo o Brasil. Para os extremos de precipitação, o estudo mostra que os padrões das mudanças espaciais no país não são homogêneas como para os extremos de temperatura, ou seja, há uma alta variabilidade espacial, o que era de se esperar, ressaltam os autores.

Entretanto, detecta-se que nas Regiões Nordeste e Sul as tendências dos extremos de precipitação são de redução e aumento significativos, respectivamente. Essas mudanças, tanto para temperatura quanto precipitação, são mais pronunciadas a partir da década de 90 (Figura 2). No restante do Brasil, os sinais de mudança de chuva são muito heterogêneos, sem apresentar um sinal robusto. A Figura 3 sumariza as mudanças nos extremos climáticos sobre todas as regiões no Brasil. No contexto de impactos no setor energético brasileiro, esses resultados são uma indicação de que, principalmente, no Nordeste as chuvas estão diminuindo ao longo do tempo, mas no Sul o padrão é inverso, chuvas aumentando, o que podem impactar negativamente e positivamente na produção de energia regional (Eólica/Solar e Hidrelétrica). Além disso, a distribuição de energia elétrica pode ser alterada no futuro mediante às mudanças recentes no clima assim como às mudanças futuras.

Outros estudos, como o Relatório de 2013 do IPCC (Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas), mostraram que as mudanças climáticas serão capazes de aumentar a duração e quantidade de períodos sem chuvas. Porém, quando houver períodos de chuvas, a intensidade de chuva será maior.

Por conta da capacidade das condições de tempo e clima afetarem o setor de energia como um todo, tanto de forma positiva como de forma negativa, é extremamente importante conversar com especialistas sobre o tema e contar com uma equipe de meteorologistas e climatologistas especializados a disposição.

Autores: Patricia Madeira – COO; Vitor Hassan – Head of Energy; Rafael Benassi – Meteorologista | Setor Elétrico; Filipe Pungirum – Meteorologista.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

CAVALCANTI, I. F. A. Tempo e clima no Brasil. Oficina de textos, 2016.

GAMBHIR, Ajay et al. Energy system changes in 1.5 C, well below 2 C and 2 C scenarios. Energy Strategy Reviews, v. 23, p. 69-80, 2019.

MIDEKSA, Torben K.; KALLBEKKEN, Steffen. The impact of climate change on the electricity market: A review. Energy Policy, v. 38, n. 7, p. 3579-3585, 2010.

MONTROULL, Natalia B.; SAURRAL, Ramiro I.; CAMILLONI, Inés A. Hydrological impacts in La Plata basin under 1.5, 2 and 3° C global warming above the pre‐industrial level. International Journal of Climatology, v. 38, n. 8, p. 3355-3368, 2018.

NOBRE, Carlos A.; SAMPAIO, Gilvan; SALAZAR, Luis. Mudanças climáticas e Amazônia. Ciência e Cultura, v. 59, n. 3, p. 22-27, 2007.

Regoto P, Dereczynski C, Chou SC, Bazzanela AC. Observed changes in air temperature and precipitation extremes over Brazil. Int J Climatol, v. 1, p. 1-18, 2021

Com proporções continentais e mais de 200 milhões de habitantes, o Brasil tem um alto consumo de energia. Grande parte dela proveniente de usinas hidrelétricas, que de acordo com a Aneel (Agência Nacional de Energia Elétrica), atualmente, 60% do total da energia consumida no país vêm dessa fonte. Todavia, esse cenário caminha para uma importante mudança. Segundo dados do Grupo BP, até 2040 haverá um salto no consumo de energias renováveis (com foco nas energias solar e eólica): um crescimento de 173%, chegando as 112 milhões de toneladas equivalentes de petróleo.

Visto este cenário, as novas demandas crescentes irão exigir bastante dos recursos energéticos brasileiros, e a inovação fará parte da rotina diária das empresas deste segmento. Um bom exemplo disso, é a implementação de parques eólicos Offshore. Em alto mar, os ventos tendem a ter uma velocidade superior e mais constante em relação ao continente, o que implica na maior geração de energia utilizando uma mesma turbina. Além disso, para países como o Brasil, onde importantes centros de cargas estão localizados próximos à costa, o projeto Offshore se torna ainda mais vantajoso.

Porém, o motivo da participação ainda modesta de eólicas Offshore no mundo, são em sua grande maioria voltadas para causas ambientais, onde ondas, tempestades e até mesmo a água salgada causam grandes transtornos durante a instalação e manutenção dos aerogeradores. Por isso, um monitoramento de tempo e mar se tornam imprescindíveis no planejamento da melhor janela para essas atividades. Ademais, a união da norueguesa StormGeo com a Brasileira Climatempo pode garantir um futuro próspero para este novo projeto.

Por outro lado, não existe dúvida de que a ocorrência de tempestades severas e sua influência no bolso de empresas de geração, distribuição e até mesmo de transmissão de energia são significativas. Por exemplo, a interrupção da transmissão de energia elétrica pode causar multas na ordem de milhares de reais por minuto interrompido, e, muitas vezes, essas interrupções podem estar associadas a ocorrência de raios, ventos fortes e até mesmo queimadas. Nesse caso, um monitoramento preciso para a faixa de servidão da linha pode garantir uma antecedência preciosa para mobilização da equipe de manutenção em lugares estratégicos de acordo com a previsão de tempo severo.

Nos próximos anos, a inovação estará cada vez mais presente no mercado energético brasileiro, em um mercado onde água, vento e sol geram receita o bom planejamento meteorológico se tornará um grande divisor de águas para as empresas produzirem mais com menos!

Por Vitor Hassan, meteorologista da Climatempo.

Como gerar mais com menos? A geração de energia renovável vem ganhando força ao longo dos últimos anos, segundo dados da EPE – Março/2020, o Brasil já conta com mais de 600 parques eólicos implantados, representando o sétimo maior mercado de instalações onshore do mundo. No balanço anual, a Figura 1 mostra comparativamente a oferta (MW) de projetos cadastrados de cada fonte, onde se destaca a crescente participação das fontes eólicas e solar ao longo dos últimos anos.

Nota-se que a fonte de geração eólica começou a ganhar destaque desde 2007, atingindo seu ápice em 2013, com 60% da participação. Por outro lado a massa de dados meteorológicos acompanha esse mesmo crescimento, com mais de 800 estações anemométricas instaladas para avaliação do recurso eólico no Brasil (Figura 2). Com essa massa crescente de dados pontuais de sensores anemométricos a construção de um banco de dados robustos começa a ser possível, o que facilita estudos e pesquisas na área de meteorologia, aplicado ao setor eólico. 

Porém, quais sistemas meteorológicos foram responsáveis pelo comportamento do vento em períodos específicos no passado? 

Ao analisar a Figura 2, nota-se que a maior parte dos projetos eólicos habilitados entre 2009 e 2019 está concentrada na Região Nordeste do Brasil (NEB), muito relacionado com características atmosféricas favoráveis para geração de energia eólica nesta região, principalmente no segundo semestre do ano. Portanto a caracterização dos fenômenos meteorológicos nessas regiões é extremamente importante para a criação de cenários ótimos de produção. Essa análise de dados e de fenômenos meteorológicos não só favorecem a melhor interpretação sazonal do comportamento do vento ao longo dos anos, como também pode ajudar no planejamento futuro de tomada de decisão para este setor.

Mas como planejar o futuro a partir destes dados? 

As incertezas neste processo começam desde o inicio dos projetos eólicos, relacionadas à produção de energia em determinado local que irá afetar na garantia física dos empreendimentos. Após o parque eólico já em operação, ter informações precisas sobre a intensidade e direção do vento para os próximos dias se torna um diferencial operacional, não só para o planejamento de geração ao longo dos dias, como também para o planejamento dos serviços de manutenção nas melhores janelas meteorológicas. 

Pensando nisso a Climatempo vem desenvolvendo ao longo dos últimos anos metodologias específicas para melhorar a previsão do vento em diversos parques eólicos do Brasil. Além de caracterizar o comportamento de sistemas meteorológicos atuantes em determinada região e seu impacto sazonal na geração eólica, também é utilizada uma metodologia de pós-processamento para correção das previsões de vento baseada nos dados observados nas torres anemométricas dos parques eólicos. As Figuras 2 e 3 ilustram o resultado final deste processo com a validação, correção e previsão para os próximos dias.

Como citado anteriormente, um ponto importante é a caracterização dos principais fenômenos meteorológicos que podem causar perturbações no comportamento dos ventos na região do parque eólico. Por exemplo, no NEB se destacam a Zona de Convergência Intertropical (ZCIT) que é um importante fenômeno causador de chuva na região e que pode impactar na perturbação regional dos ventos, assim como, os Vórtices Ciclônicos de Altos Níveis (VCANs) que dependendo de sua posição podem impactar de forma negativa na geração eólica em regiões específicas do NEB. Já na região Sul do Brasil, podemos destacar as frentes frias que podem apresentar um padrão mais oceânico ou continental, os Sistemas Convectivos de Mesoescala (SCM), dentre outros. 

Ao analisar e caracterizar a influência desses fenômenos na geração eólica durante os últimos anos se torna mais fácil indicar semanas que poderão produzir mais ou menos de acordo o comportamento da atmosfera, principalmente em escala sinótica. A Figura 4 ilustra a variação na intensidade do vento e o fenômeno responsável por tal variação para um parque eólico no Sul do Brasil.

Por fim, nos resta o planejamento a longo prazo, ou seja, como será a tendência de produção eólica até o final do ano? Será que teremos uma tendência de produção positiva no segundo semestre? Para responder estas perguntas e outros grandes desafios do setor eólico, a Climatempo conta com uma equipe de pesquisadores localizados em nosso laboratório de P&D no Parque Tecnológico de São José dos Campos. Afinal, em um mundo onde o vento é receita, as empresas deste setor precisam ter visão de longo prazo para planejar suas ações financeiras e otimizar seu crescimento.

Por Meteorologista Vitor Hassan – Msc. em Ciências Atmosféricas

Pensando nisso a Climatempo vem desenvolvendo ao longo dos últimos anos metodologias específicas para melhorar a previsão do vento em diversos parques eólicos do Brasil. Além de caracterizar o comportamento de sistemas meteorológicos, também é utilizada uma metodologia de pós-processamento para correção das previsões de vento baseada nos dados observados dos parques eólicos. As Figuras ilustram o resultado final deste processo com a validação, correção e previsão para os próximos dias.

E o planejamento à longo prazo, ou seja, como será a tendência de produção eólica até o final do ano? Será que teremos uma tendência de produção positiva no segundo semestre? Para responder estas perguntas e outros grandes desafios do setor eólico, a Climatempo conta com uma equipe de pesquisadores localizados em nosso laboratório de P&D no Parque Tecnológico de São José dos Campos.

Na parte superior – Intensidade e direção do vento observado (linha sólida preta) e previsto (linha sólida vermelha) das duas últimas semanas e previsão da próxima semana (Linha tracejada vermelha). 

Na parte inferior – Média diária da intensidade do vento observado (linha sólida vermelha), erro absoluto máximo (sombreado claro) e erro absoluto (sombreado escuro).

Para saber mais informações entre em contato com nosso Head do setor elétrico:
Vitor Hassan – vitorhassan@climatempo.com.br

Qual a porcentagem de acerto da sua previsão? Esta é uma pergunta frequente em reuniões com grandes empresas do setor elétrico. Por isso, resolvemos escrever este artigo para mostrar sim a importância deste índice de acerto, mas também ressaltar que a relação construída entre os seres humanos é muito mais importante. Ou seja, o trabalho conjunto entre os meteorologistas, engenheiros e técnicos de operação tornam a leitura de um modelo meteorológico algo mais simples, facilitando e fazendo sentido a sua tomada de decisão diária.

A união dessa relação humana com plataformas operacionais tecnológicas irá fazer a diferença a médio e longo prazo. Algumas variáveis meteorológicas possuem menor acurácia nas saídas numéricas dos modelos atmosféricos, visto que são resultados de combinações de diversos mecanismos que ocorrem nos balanços da atmosfera.  Como é o caso das variáveis chuva e vento, que possuem grande variação em sua distribuição espacial. 

Dessa forma, acertar uma previsão de chuva e vento pontualmente se torna um desafio muito maior. No geral, os modelos atmosféricos apresentam uma tendência de aumento/diminuição dessas variáveis e é nesse momento que o meteorologista entra como uma peça fundamental na análise e nos processos de consultoria e planejamento operacional. Um caso muito interessante vem ocorrendo com uma grande empresa do setor de distribuição de energia no estado do Rio de Janeiro. Segue abaixo uma breve revisão de um caso que ocorreu no dia 01/03/2020.

TEMPESTADE SEVERA 01/03/2020 – Norte do RJ

Para iniciar a análise, voltemos ao dia 29/02/2020, quando a equipe de operação da distribuidora de energia observou a imagem da previsão do acumulado de chuva para o dia seguinte (01/03/2020), apresentado na Figura 1. O modelo utilizado na plataforma operacional da Climatempo (SMAC) indicava acumulado diário de chuva em torno de 60 a 80 mm em grande parte da região norte do RJ. Isso deixou toda a equipe da distribuidora em alerta. Foi realizado o contato com a equipe de meteorologistas da Climatempo com um dia de antecedência e o planejamento de mobilização das equipes de manutenção, entre outras decisões estratégicas, foi iniciado.

Na manhã de domingo (01/03/2020), ambas as equipes (Climatempo x Cliente) acordaram com grande expectativa em relação a previsão do tempo que já vinha sendo informada desde o dia anterior. No início do dia, o boletim meteorológico atualizado manteve a previsão de tempo severo para o período da tarde, confirmando assim, a previsão informada anteriormente, conforme Figura 2.

No período da tarde, a Climatempo, através do monitoramento nowcasting, realizou o envio de alertas inteligentes para as áreas mais críticas. Os pontos monitorados foram mudando de cor na plataforma de acesso, de acordo com o risco meteorológico que se aproximava. Concomitantemente, os alertas enviados pelo e-mail e aplicativo já estavam sendo direcionados às equipes responsáveis, como pode ser observado na Figura 3.

No decorrer da tarde, a tempestade chegou ao Norte do Estado do Rio e os danos foram grandes. Várias árvores caídas, postes e linhas de alta tensão interrompidas (Figura 4 e 5). Mas o mais relevante foi a recuperação e manutenção do sistema elétrico com rapidez e eficácia, garantindo o menor tempo possível de clientes-hora interrompidos, com um menor custo operacional de pessoal e maior compromisso com toda a população do norte do Estado.

Após a passagem dessa tempestade, através dos históricos disponíveis na plataforma SMAC, foi possível observar os detalhes de onde houve a maior ocorrência de raios, sua intensidade, polaridade e distância das subestações e redes de tensão mais próximas, de acordo com as Figuras 6 e 7. Tais dados ajudam a compor relatórios sobre o evento, facilitando a interpretação do ocorrido para a equipe, contribuindo também para a criação de novas medidas a serem tomadas diante de novas intempéries.

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Por Vitor Hassan, meteorologista da Climatempo.