4.2 CONCEITO DE GERAÇÃO DISTRIBUÍDA

4.2.1 Conceitos, Definições e Classificações Pertinentes

Segundo Houaiss (2001), conceito é a “representação mental de um objeto abstrato ou concreto, que se mostra como um instrumento fundamental do pensamento em sua tarefa de identificar, descrever e classificar os diferentes elementos e aspectos da realidade”; a “noção abstrata contida nas palavras de uma língua para designar, de modo generalizado e, de certa forma, estável, as propriedades e características de uma classe de seres, objetos ou entidades abstratas [Um conceito possui: extensão, que é o número de elementos da classe em questão (o conceito de 'animal' tem maior extensão do que o de 'vertebrado'); e compreensão, que é o conjunto dos caracteres que constituem a definição ('vertebrado', que não inclui todos os animais, tem compreensão mais detalhada do que 'animal').]”.

Ainda segundo Houaiss (2001), definição é a “significação precisa de”; a “indicação do verdadeiro sentido de”; o “enunciado que parafraseia a acepção de uma palavra ou locução pela indicação de suas características genéricas e específicas, de sua finalidade, pela sua inclusão num determinado campo do conhecimento etc.”; a “capacidade de descrever (algo, alguém ou a si mesmo) por seus caracteres distintos”.

Com base nessas informações, deve-se ressaltar que a pretensão dos parágrafos seguintes é discutir e elaborar o conceito de GD, que é a representação mental, o modelo mental, de um objeto abstrato, e, após isso, discutir e elaborar uma definição adequada de GD, que pode ser entendida como a representação escrita do conceito de GD. Para a consecução deste objetivo fundamental, é claro que a extensão do conceito deverá ser vista e a compreensão dele deverá ser atingida, as diversas características relativas à GD deverão ser analisadas e, em decorrência disso, as respectivas e adequadas classificações deverão ser consideradas.

Uma vez consolidada a expressão geração distribuída, é importante criar-se uma definição que, de fato, transmita adequadamente o entendimento dado a ela neste texto. A geração encontrada nos sistemas elétricos tradicionais — denominada, aqui, de geração centralizada — não é lingüística nem fisicamente o contraposto da geração distribuída: a geração centralizada não é concentrada em um único ponto, nem a geração distribuída está presente em todas as unidades consumidoras de energia elétrica. Sendo assim, parece simples aceitar-se a idéia de que a distribuição da geração não é uma questão de estado, mas, sim, de grau, já que um sistema elétrico tradicional, interligado, nunca terá uma única usina geradora assim como não terá tantos geradores quantas forem as unidades consumidoras. Na realidade, a geração de energia elétrica, mesmo a tradicional, sempre foi distribuída geograficamente, pois, em virtude do grande porte das usinas geradoras, apenas algumas localidades geográficas possuem os requisitos técnicos necessários ao suporte de tais usinas. Considerando o anteriormente exposto, é correto concluir que a geração tradicional, em geral, é constituída por usinas de grande porte que estão distribuídas geograficamente, sendo que a literatura especializada da área não definiu consensualmente o que são usinas de grande porte muito menos qual é o grau de distribuição da geração em determinada região que permite qualificar se a geração é centralizada ou distribuída.

A análise da literatura relevante dessa área de especialidade mostra que as definições existentes para GD não são consistentes e que ainda não há uma definição de GD geralmente aceita, conforme muito bem destacado por Ackermann, Andersson e Söder (2001a), por El-Khattam e Salama (2004) e por Rodrigues (2006).

Para mostrar a diversidade de visões acerca da definição de GD, são mostrados, a seguir, alguns textos que, mesmo não utilizando as expressões geração distribuída e distributed generation, se não conseguem defini-la adequadamente, colaboram muito para a discussão e a elaboração do conceito de GD a ser utilizado neste trabalho.

1. Um sistema de geração distribuída envolve pequenas quantidades de geração conectadas ao sistema de distribuição com o propósito de alimentação local (nível de subestação) de picos de carga e/ou de tornar desnecessária a construção adicional — ou o reforço — de linhas de distribuição locais (GOOGLE, 2007).

2. Sistemas de energia pequenos, modulares, descentralizados, conectados ou não à rede de energia elétrica e localizados no local onde a energia é consumida ou próximo a ele (US ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY, 2007).

3. Geração de eletricidade que ocorre no local do consumo ou próximo a ele ao contrário da maioria da eletricidade que é gerada em local remoto e transportada por longas linhas de transmissão ao consumidor (FUELING THE FUTURE, 2007).

4. Um termo popular para geração de energia in loco (KIOCERA SOLAR, 2007).

5. Geração de eletricidade por usinas de pequeno porte localizadas próximas às cargas elétricas que elas suprem. O termo geralmente é usado para se referir a usinas que são pequenas o suficiente para serem conectadas ao sistema de distribuição em vez de ao sistema de transmissão. Dependendo do tamanho das cargas vizinhas e da capacidade da linha de distribuição à qual é conectada, o máximo tamanho da geração distribuída pode variar de uns poucos quilowatts até 5 MW. As menores unidades de GD comercialmente disponíveis hoje podem produzir 30 kW (ALAMEDA POWER & TELECOM, 2007).

6. Geradores de eletricidade (painéis solares, turbinas eólicas, geradores a biodiesel, células a combustível etc.) localizados próximos ao ponto de consumo. Enquanto as usinas de geração central continuam a prover energia à rede, os recursos distribuídos ajudam a suprir os picos de demanda e reduzir o carregamento no sistema (INNOVATIVE POWER SYSTEMS, 2007).

7. Geração distribuída é o uso de tecnologias de geração de energia de pequena escala localizadas próximas às cargas alimentadas. Ela permite às indústrias produzirem a sua própria eletricidade a partir de processo de co-geração a gás implementado em suas próprias instalações (GAS MALAYSIA, 2007).

8. Qualquer geração elétrica de pequena escala que está localizada no ponto de uso final ou próximo a ele. Ela pode pertencer e ser operada por um consumidor ou por uma empresa seja ela prestadora de serviço público ou não (POWER BROKERS: ENERGY CONSULTING FIRM, 2007).

9. Fontes independentes de geração de energia que estão localizadas em diversos pontos de uma rede de distribuição (VALUTECH SOLUTIONS, 2007).

10. Pequenas unidades de geração localizadas por todo o sistema elétrico, freqüentemente nas instalações dos consumidores, usadas para dar suporte aos picos de carga ou para reserva de potência (THE INDUSTRIAL ENERGY USERS, 2007).

11. Geração distribuída é um novo método de geração de eletricidade a partir de numerosas fontes pequenas, tais como painéis solares nos telhados das edificações e microturbinas a gás natural localizadas nas edificações residenciais e comerciais, que produzem sobras de calor que podem ser utilizadas para aquecer água ou os ambientes locais. Atualmente, países industriais geram a grande maioria da sua eletricidade em grandes usinas geradoras, que têm excelente economia de escala, mas freqüentemente têm de transmitir eletricidade a grandes distâncias, e a maioria não permite a utilização do calor excedente. A geração distribuída reduz a quantidade de energia perdida na transmissão porque a eletricidade é geralmente gerada próxima ao local em que é utilizada. Isso também reduz o número de linhas de energia a serem construídas (WIKIPEDIA, 2007).

12. GD é uma planta de 20 MW ou menos, situada no centro de carga ou próximo a ele, ou situada ao lado do consumidor, que produz eletricidade no nível de tensão do sistema de distribuição. São quatro as tecnologias apropriadas para a GD: turbinas de combustão, motores recíprocos , células a combustível e módulos fotovoltaicos (CALIFORNIA ENERGY COMISSION, 1996).

13. GD é uma fonte de energia elétrica conectada diretamente à rede de distribuição ou no lado do consumidor (ACKERMANN, ANDERSSON e SÖDER, 2001a).

14. GD é o termo que se usa para a geração elétrica junto ou próxima do consumidor, com potências normalmente iguais ou inferiores a 30 MW. A GD inclui: cogeradores, geradores de emergência, geradores para operação no horário de ponta, aerogeradores, módulos fotovoltaicos e pequenas centrais hidrelétricas (PCHs) (INEE, 2005).

15. GD é uma expressão usada para designar a geração elétrica realizada junto ou próxima do(s) consumidor (es), independentemente da potência, da tecnologia e da fonte de energia. As tecnologias de GD têm evoluído para incluir potências cada vez menores. A GD inclui: cogeradores, geradores que usam como fonte de energia resíduos combustíveis de processo, geradores de emergência, geradores para operação no horário de ponta, painéis fotovoltaicos e pequenas centrais hidrelétricas (PCHs) (INEE, 2007).

16. GD são tecnologias de geração de pequeno porte, tipicamente inferior a 30 MW, estrategicamente localizadas próximas dos consumidores ou centros de carga, proporcionando benefícios aos consumidores e suporte para a operação econômica das redes de distribuição existentes (GAS RESEARCH INSTITUTE, 1999).

17. GD é uma denominação genérica para diversos tipos de sistemas de geração elétrica de pequeno porte localizada no ponto de consumo final ou próxima deste, é alternativa concreta de suprimento de energia elétrica e de energia térmica aos usuários e configura um modelo complementar ou alternativo ao das grandes centrais de potência no suprimento de energia elétrica (LORA e HADDAD, 2006).

18. GD é definida como o uso integrado ou isolado de recursos modulares de pequeno porte por concessionárias, consumidores e terceiros em aplicações que beneficiam o sistema elétrico e/ou consumidores específicos. O termo tem sinonímia com outras expressões normalmente usadas, como: autogeração, geração in situ, co-geração ou geração exclusiva (ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE apud RODRÍGUEZ, 2002).

19. Compreende todas as instalações de geração que estão conectadas diretamente à rede de distribuição ou do lado do consumidor e que têm base no uso de fontes renováveis de energia ou de tecnologias para geração combinada de calor e energia, não excedendo o tamanho aproximado de 10 MW (5th RESEARCH FRAMEWORK PROGRAMME OF THE EUROPEAN UNION, 2002).

20. Refere-se à geração despachada de forma não-centralizada, usualmente conectada aos sistemas de distribuição e menores que 50–100 MW (REIS, 2003).

21. Todas as unidades de geração com capacidade máxima entre 50 MW e 100 MW que usualmente estão conectadas à rede de distribuição e que não são planejadas nem despachadas de modo centralizado (CIGRE apud PURCHALA et al., 2006).

22. GD é aquela feita por usinas geradoras que são suficientemente menores que as usinas de geração central a ponto de permitir interconexão em quase qualquer ponto do sistema elétrico (IEEE apud PURCHALA et al., 2006).

23. GD são unidades gerando energia elétrica na instalação do consumidor ou conectada à rede local de distribuição e suprindo energia diretamente a essa rede (IEA apud PURCHALA et al., 2006).

Nessas definições-exemplo apresentadas, pode-se ver, com bastante facilidade, que cada autor ou instituição utiliza a definição mais adequada à sua realidade ou aquela que satisfaça a determinadas necessidades. Mesmo grandes e famosas organizações de caráter técnico, como o Conseil International des Grands Réseaux Électriques (CIGRE), o Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE) e a International Energy Agency (IEA) divergem substancialmente com relação à definição de GD. Todavia, em vez de essa diversidade de opiniões representarem uma situação de completa falta de entendimento, ela indica a recente evolução conceitual de um tema, a dificuldade de se definir uma tendência razoavelmente nova na indústria, no mercado e nos sistemas re-regulamentados de energia elétrica (ACKERMANN, 2004). Exemplo interessante de evolução conceitual pode ser visto nos exemplos (14) e (15), em que uma mesma instituição apresenta, em momentos diferentes, definições distintas para GD. Cada definição apresentada traz informações importantes acerca de um ponto de vista pelo qual a GD é vista. Com diversas informações disponíveis, é possível construir uma lista de aspectos relevantes a serem discutidos para a elaboração do conceito de GD e para a elaboração de uma definição mais adequada e precisa de GD.

Uma possível lista foi proposta por Ackermann, Andersson e Söder (2001a) e discutida por El-Khattam e Salama (2004), em que estão incluídos os seguintes aspectos, a serem analisados individualmente a seguir: (a) o propósito; (b) a localização; (c) a especificação da potência; (d) a área de entrega da energia gerada; (e) a tecnologia; (f) o impacto ambiental;

(g) o modo de operação; (h) a propriedade; e (i) o nível de penetração.

(a) O propósito – Aspecto referido em todas as definições-exemplo, à exceção das definições (2) e (18).

Com relação ao propósito, há relativo consenso entre autores e organizações acerca do propósito da GD, que é prover uma fonte de energia elétrica ativa. Sendo assim, a GD não está obrigada a prover energia reativa , como no caso, por exemplo, das células a combustível. Todavia, o termo propósito deve ser melhor investigado, para produzir os resultados esperados neste trabalho.

Não resta nenhuma dúvida de que, ao citarem o propósito da GD como um aspecto relevante, os autores utilizaram o termo com a acepção de intuito, aquilo que se busca alcançar quando se faz alguma coisa, objetivo, finalidade, opções lingüísticas corroboradas por Houaiss (2001) e Ferreira (2004). Porém, este enfoque é apenas correto de um dos três pontos de vista possíveis no caso: o do gerador de GD, o do financiador da GD e o do consumidor da energia gerada pela GD.

O propósito descrito anteriormente é do gerador de GD; portanto, é técnico, porém o do financiador da GD depende de quem ele é. Por exemplo, o propósito pode ser: econômico, no caso de o financiador ser um empresário; político e/ou social, no caso de o financiador ser um órgão governamental; humanitário, no caso de o financiador ser uma agência internacional ou uma organização não-governamental atuante na área. O propósito do consumidor da energia gerada pela GD é, de fato, utilizar essa energia de alguma forma. Importantes segmentos dessa área estão vinculados a esses propósitos: os interessados em co-geração, os autoprodutores e os produtores independentes de energia elétrica (PIEs).

Deve-se, porém, reconhecer que é bastante difícil construir uma classificação adequada considerando-se todos esses propósitos distintos e que, dependendo do caso, um único agente de GD pode concentrar mais de uma das figuras do gerador, do financiador e do consumidor. Desse modo, este trabalho propõe uma classificação mais eficaz que, não desconsiderando o que foi exposto anteriormente, simplifica o entendimento do assunto. O foco dessa classificação não é a geração, a propriedade nem a utilização: é a energia gerada. Sob esse foco, há apenas dois pontos de vista: o da origem e o do destino.

Para viabilizar essa classificação, é pertinente o uso da analogia deste caso com o de um

transformador de dois enrolamentos. Esse equipamento muito conhecido possui dois enrolamentos: o primário, responsável por receber a energia elétrica da fonte de alimentação e transferi-la ao outro enrolamento; e o secundário, responsável por receber a energia transferida pelo primário e fornecê-la à carga elétrica a ele conectada.

Como se pode concluir trata-se de um par de enrolamentos operando em conjunto, cada qual com função definida, de forma que nenhum é mais importante que o outro: são apenas as duas peças inseparáveis de um mesmo par, pois o secundário não receberia energia se não existisse o primário, e o primário não teria razão de ser se não tivesse o secundário para alimentar. No caso da classificação proposta, com foco na energia gerada, estabelecem-se as relações descritas a seguir. O propósito da GD do ponto de vista da origem dela é o seu propósito primário, que é o apresentado anteriormente: gerar energia elétrica ativa. O propósito da GD do ponto de vista do destino dela é o seu propósito secundário, que é bastante variável. Para obtê-lo, é necessário que se responda à seguinte pergunta: a energia elétrica gerada é utilizada com que propósito? É claro que existem muitas respostas a essa simples pergunta que incluem as mostradas a seguir.

1. Propósito técnico de engenharia – Têm esse propósito aquelas utilizações que se justificam integralmente pela própria engenharia, como as exemplificadas a seguir: (a) Reserva energética para garantir a não-interrupção na operação normal das cargas elétricas no caso de falha na alimentação elétrica convencional: Esse é o caso de sistemas de alimentação ininterrupta, conhecidos como nobreaks. Nesses sistemas, a energia suprida pelo sistema elétrico tradicional é fornecida ao nobreak, e este alimenta a carga elétrica, formando uma tecnologia conhecida como online. De fato, o nobreak recebe energia elétrica, condiciona essa energia e a repassa à carga ininterruptamente, sem que haja geração de energia elétrica adicional à que fornece energia à entrada do nobreak. Quando ocorre uma falha da alimentação elétrica na entrada do nobreak, um banco de baterias adequadamente conectado ao equipamento e devidamente carregado continua a fornecer a energia necessária à alimentação das cargas elétricas, sem interrupção, caracterizando a geração elétrica in loco. Nessa situação, deve ser ressaltado que a fonte de GD atua sozinha na alimentação das cargas, apesar de estar conectada à fonte convencional; (b) Reserva energética para garantir o rápido retorno da operação normal das cargas elétricas no caso de falha na alimentação elétrica convencional: Esse é o caso dos tradicionais grupos motores-geradores (GMGs), com motor a combustão interna. Geralmente, esses equipamentos ficam conectados à rede, mas fora de operação. Quando ocorre falha na alimentação elétrica convencional, o motor a combustão parte imediatamente e, após um curto tempo de aquecimento, passa a alimentar todas as cargas elétricas, ou apenas parte delas, caracterizando a geração elétrica de emergência in loco. Nessa situação, deve ser ressaltado que a fonte de GD atua sozinha na alimentação das cargas, sem conexão a nenhuma outra fonte de energia elétrica principal, e que a alimentação elétrica das cargas é interrompida até que o GMG restabeleça a alimentação. No retorno da alimentação elétrica convencional, nova transição ocorre, com novo desligamento das cargas; (c) Reserva energética para garantir o fornecimento de energia elétrica a determinadas cargas nos períodos de pico de consumo devido à impossibilidade de atendimento pela alimentação elétrica convencional: Esse é o caso em que a fonte de alimentação convencional consegue fornecer a energia solicitada pela carga durante boa parte do tempo, mas não consegue fazê-lo nos períodos de pico de consumo. Nesses períodos, a fonte de caráter complementar é acionada para garantir a alimentação que não pôde ser suprida pela fonte convencional, caracterizando a geração elétrica in loco. Nessa situação, deve ser ressaltado que a fonte de GD pode atuar sozinha na alimentação das cargas, sem conexão a nenhuma outra fonte de energia elétrica, ou pode alimentar as cargas estando conectada à rede elétrica existente; (d) Armazenamento de energia em forma elétrica ou não-elétrica para posterior uso na forma de energia elétrica: Esse é o caso, por exemplo, do uso da energia gerada por painéis fotovoltaicos para o carregamento de baterias que, por sua vez, fornecerão energia elétrica às cargas nos momentos em que os painéis fotovoltaicos não puderem operar por falta de radiação solar. Nesse caso, o uso da energia armazenada na forma elétrica caracteriza a geração in loco. Outro exemplo que pode ser citado é o do uso da energia elétrica proveniente de alguma fonte elétrica, convencional ou não, para realizar a eletrólise da água. Um dos produtos da hidrólise, o gás hidrogênio, é devidamente armazenado e, posteriormente, utilizado para gerar energia elétrica em alguma fonte que o utilize como combustível, tais como a célula a combustível e o motor a combustão. Como se pode concluir, essa utilização pode ser de caráter exclusivamente técnico, justificando-se, portanto, integralmente pela própria engenharia, caso a energia gerada a partir desse armazenamento seja utilizada exclusivamente com finalidade técnica, ou pode apresentar caráter de outras naturezas, que serão discutidas a seguir.

2. Propósito econômico – Têm esse propósito aquelas utilizações que se justificam integralmente por motivos econômicos, como as exemplificadas a seguir: (a) Reserva energética para garantir o fornecimento de energia elétrica a todas as cargas elétricas de uma instalação, ou apenas a parte delas, nos horários em que a energia fornecida pela fonte convencional for mais cara: Em muitas situações, o custo da energia elétrica varia de acordo com a curva de demanda de carga e com a correspondente geração disponível simultaneamente. Então, fontes de GD podem ser utilizadas, caracterizando a geração in loco, para suprir todas as cargas de uma instalação, ou apenas parte delas, em determinados períodos. Com isso, haveria redução de gastos com eletricidade para o consumidor. Nessa situação, deve ser ressaltado que a fonte de GD pode atuar sozinha na alimentação das cargas, sem conexão a nenhuma outra fonte de energia elétrica, ou pode alimentar as cargas estando conectada à rede elétrica existente; (b) Suporte energético ao sistema elétrico para prover parte da energia requerida pelas cargas e para melhorar o desempenho do sistema: Nesse caso, a fonte de GD atua todo o tempo, ou grande parte dele, conectada ao sistema elétrico existente, dando-lhe suporte para a melhoria do desempenho em aspectos como a qualidade do perfil de tensão, as perdas de energia e a qualidade da energia. Como se pode concluir, além de poder ser de caráter exclusivamente técnico, caso vise apenas à questão técnica, essa utilização pode ser de caráter exclusivamente econômico, caso vise ao ajuste de algum parâmetro de desempenho técnico com a finalidade de melhorar algum índice econômico.

3. Propósito ambiental – Têm esse propósito aquelas utilizações que se justificam integralmente por motivos ambientais, como é o caso, por exemplo, da substituição de geração poluente de energia elétrica com o objetivo de reduzir ou eliminar a poluição ambiental. Considerando que esse propósito pode possuir graus, propõe-se aqui que o propósito ambiental seja classificado em propósito de baixo impacto, médio impacto e alto impacto.

4. Propósito social – Têm esse propósito aquelas utilizações que se justificam integralmente por motivos sociais, como é o caso, por exemplo, da alimentação de cargas elétricas para as quais não há a possibilidade de alimentação por meio de outra fonte de energia elétrica, especialmente por rede elétrica convencional: Esse é o caso da alimentação elétrica de instalações isoladas, ou seja, não-atendidas por nenhuma rede elétrica convencional. As instalações aqui referidas podem localizar-se: em área próxima a uma rede elétrica convencional, mas com obstáculos geográficos que tornam a conexão a essa rede demasiadamente cara; em área remota , ou seja, muito distante das redes elétricas convencionais, o que torna a conexão com alguma dessas redes também muito cara; em área de proteção ambiental permanente garantida por lei, o que torna impossível a conexão a uma rede elétrica convencional, mesmo que próxima, em razão da ilegalidade da construção de linha elétrica.

As utilizações que têm propósito social são de difícil classificação, haja vista a enorme quantidade de possibilidades distintas e a subjetividade na análise de cada uma delas. Mesmo reconhecendo essa dificuldade, apresenta-se, neste trabalho, uma proposta de classificação dessas possíveis utilizações ainda com foco no propósito, agora mais específico. Para obtê-la, é necessário que se responda à seguinte nova pergunta: para que as pessoas que vivem em locais não-atendidos por uma rede elétrica convencional utilizam a energia elétrica gerada? É claro que, também neste caso, existem muitas respostas a essa simples pergunta, que incluem as mostradas a seguir.

(I) Alimentação de cargas elétricas de iluminação e pequenos equipamentos eletrodomésticos: Nesse caso, a energia produz uma pequena melhoria na qualidade de vida dos usuários. A iluminação, entre outras coisas, aumenta a segurança e o conforto noturnos e viabiliza lazer e informação por meio da leitura noturna. A utilização de pequenos equipamentos eletrodomésticos viabiliza, por exemplo: lazer e acesso a informação por meio do uso de televisão e/ou de rádio; maior conforto térmico, por meio do uso de ventilador; e maior salubridade ambiental, por meio do uso de repelentes eletroeletrônicos de insetos. A energia, geralmente de pequeno porte, envolvida com essa utilização caracteriza um propósito de baixo impacto.

(II) Alimentação das cargas elétricas citadas no item (a) adicionadas a pequenos sistemas de comunicação, pequenas cargas elétricas de aquecimento e refrigeração e pequenos motores: Nesse caso, a energia produz uma melhoria na qualidade de vida dos usuários bastante superior à do caso anterior, pois, com comunicação, aquecimento, refrigeração e motorização, algumas atividades tornam-se viáveis, melhorando as condições de segurança, higiene, saúde e alimentação. Com comunicação, por exemplo, a população local tem informações externas mais rapidamente e pode solicitar auxílio externo tempestivamente em casos emergenciais, como os de doença ou de acidentes naturais. Com refrigeração, obtida por meio do emprego de geladeiras e congeladores, há a possibilidade relevante de armazenamento de medicamentos e de alimentos por tempos mais longos, fatores essenciais de preservação da saúde das pessoas. Com aquecimento elétrico, neste caso resultado da utilização de forno de microondas e de pequenas cargas resistivas, é possível, por exemplo, o descongelamento rápido de alimentos em ocasiões em que não há como produzir fogo pela combustão de lenha ou de gás liquefeito de petróleo (GLP). Considerando-se potências um pouco maiores que a consumida por um aparelho de microondas, é possível a utilização da energia elétrica para aquecimento ambiental interno em locais muito frios, como sistema de aquecimento reserva ao tradicional a lenha ou a gás. Por sua vez, a utilização de pequenos motores permite melhor gerenciamento de água, por meio do acionamento de bombas d’água, fato que favorece muito a salubridade no local. A energia envolvida com essa utilização caracteriza um propósito de médio impacto.

(III) Alimentação das cargas elétricas citadas nos itens (I) e (II), com a seguinte distinção: essa alimentação sustenta atividade econômica de subsistência – Esse é o caso em que, por exemplo, uma atividade de pesca artesanal já existente pode ser incrementada com o uso do congelamento do pescado para futura venda. Com isso, uma atividade de sobrevivência pode se transformar em uma atividade econômica de subsistência, melhorando substancialmente a qualidade de vida da população envolvida e aumentando a probabilidade de que as pessoas dessa população não abandonem o local de origem para se encaminharem às cidades em busca de melhores condições de vida. A energia envolvida com essa utilização caracteriza um propósito de alto impacto.

(IV) Alimentação das cargas elétricas citadas nos itens (I), (II) e (III), com a seguinte distinção: essa alimentação sustenta atividade econômica de desenvolvimento, mais expressiva, portanto, que a de subsistência – Esse é o caso em que, por exemplo, uma atividade de comercialização de pescado congelado já existente pode ser incrementada com a agregação de valor a esse produto, inexistente até então, por meio da limpeza e do corte do filé do pescado. Com isso, o produto deixa de ser o peixe congelado e passa a ser o filé congelado do peixe, pronto para o consumo. Com isso, uma atividade econômica de subsistência pode se transformar em uma atividade econômica de desenvolvimento, melhorando substancialmente a qualidade de vida da população envolvida, aumentando bastante a probabilidade de que as pessoas dessa população não abandonem o local de origem para se encaminharem às cidades em busca de melhores condições de vida e criando a real probabilidade de que pessoas sejam atraídas a viver nesse local em razão da significativa melhoria das condições de vida. A energia envolvida com essa utilização caracteriza um propósito de altíssimo impacto.

Em cada projeto de GD, essas possíveis utilizações da energia gerada podem ocorrer sozinhas ou associadas de diversas formas, criando uma complexidade bastante grande para viabilizar uma análise detalhada de todas as situações possíveis. Então, neste trabalho, foi feita a opção de se utilizar a classificação proposta acima em combinação com outras que serão ainda desenvolvidas em vez de se aprofundar, neste ponto, a análise desta classificação. A figura 01, a seguir, sintetiza aqui proposta classificação de GD quanto ao propósito, com foco no propósito secundário — o destino, a utilização da energia elétrica gerada.

Sob esse ponto de vista, essa classificação não é relevante para a definição de GD, mas é extremamente importante para a análise quanto à finalidade de um empreendimento de geração elétrica.

A definição de localização da GD varia entre diferentes autores. A maioria deles define a localização da GD no lado da rede de distribuição, alguns autores também a incluem no lado do consumidor e alguns a incluem até mesmo na rede de transmissão. Para Ackermann, Andersson e Söder (2001a), com a posição ratificadora de El-Khattam e Salama (2004), a localização da GD é definida como a instalação e a operação das unidades geradoras de energia elétrica conectadas diretamente à rede de distribuição ou conectadas à rede no lado do consumidor. Essa definição é utilizada por eles sob o argumento de que a conexão das unidades geradoras à rede de transmissão é feita tradicionalmente pela indústria. Contudo, a idéia central da GD é localizar a geração próxima à carga, daí a localização dar-se na rede de distribuição ou no lado do consumidor.

Na hipótese de se considerar que a GD é geração de energia elétrica no nível da distribuição ou do consumidor, a definição requer uma distinção mais detalhada entre um sistema de transmissão e um de distribuição. A distinção com base no nível de tensão não pode ser considerada útil porque algumas linhas de distribuição operam com tensão superior à tensão de operação de algumas linhas de transmissão (ACKERMANN, ANDERSSON e SÖDER, 2001a). Ademais, o nível de tensão não permite nenhuma distinção internacionalmente útil entre transmissão e distribuição, o que remete a outra abordagem: a definição legal. No contexto do mercado competitivo de eletricidade, apenas a definição legal para sistemas de transmissão e de distribuição provê a clara distinção entre ambos (ACKERMANN, ANDERSSON e SÖDER, 2001a). Nos países sem uma clara definição legal, contudo, discussões adicionais são requeridas.

Com base nessa definição de localização da GD, outra questão torna-se evidente: como classificar uma unidade geradora de pequeno porte, como, por exemplo, uma fazenda eólica ou um sistema de geração combinada de calor e energia — da língua inglesa combined heat and power (CHP), conectada à rede de transmissão? Teoricamente, as duas seguintes situações podem ocorrer (ACKERMANN, ANDERSSON e SÖDER, 2001a): (a) O sistema CHP está localizado em uma grande indústria, e o consumidor industrial está diretamente conectado à rede de transmissão. Neste caso, o sistema CHP poderia ser descrito como GD, pois ele está conectado no lado do consumidor; (b) A fazenda eólica de médio porte está diretamente conectada ao sistema de transmissão, devido ao limite de capacidade da rede de distribuição local. Neste caso, a fazenda eólica não poderia ser descrita como GD.

Como se pode observar, a localização da GD é o único aspecto contemplado em todas as definições-exemplo de GD apresentadas. Ademais, os exemplos trazidos pela literatura mostram a dificuldade da aplicação prática dessa definição em certos casos reais ou fictícios, mas plausíveis. Com isso, é correto concluir que a definição de localização da GD, seja de base técnica ou legal, é aspecto de extrema relevância, pois, independentemente da potência nominal das usinas de GD e de qualquer outro aspecto, ela tem, como nenhum dos outros aspectos citados tem, caráter decisório na classificação de uma usina geradora como GD ou não.

O seguinte exemplo ilustra bem esse fato: Uma cidade de porte médio, que está em processo de crescimento econômico acelerado, é alimentada por uma única linha de transmissão e está localizada no final dela. Essa linha integra um sistema de transmissão e opera com capacidade máxima de transmissão. Para sustentar o aumento da carga, construiu-se uma fazenda eólica de médio porte, instalada em local ideal à tecnologia de geração e conectada diretamente à linha de transmissão. Se vigorar a idéia apresentada de que uma fonte somente é considerada GD se estiver conectada a uma rede de distribuição, essa fazenda eólica não seria classificada como GD, apesar de ser situação considerada por muitos autores como típica de GD. Cabe ressaltar que o art. 14 do Decreto n.° 5.163/2004 é a primeira norma legal brasileira a definir GD, e o faz restringindo a sua conexão aos sistemas de distribuição (BRASIL, 2004).

Sabendo serem bem distintas as realidades dos Estados Unidos da América (EUA), dos países europeus e do Brasil, é bastante razoável considerar-se que, no Brasil, país em desenvolvimento com grande extensão territorial e enorme necessidade de desenvolver sua economia, a probabilidade de ocorrência de casos como o citado no exemplo anterior é muito mais alta que nos EUA — país de grande extensão territorial, mas com distribuição populacional mais uniforme no território e matriz de geração elétrica mais diversificada e menos concentrada — e que na maioria dos países europeus — com pequena extensão territorial e distribuição populacional e de consumo de energia elétrica muito mais uniforme no território.

Com base nesse aspecto relevante da realidade brasileira, neste trabalho, a definição de localização da GD será ampliada com relação à anterior, para abranger também os casos em que a usina geradora esteja diretamente conectada ao sistema de transmissão. Desse modo, elimina-se a discussão relativa às controversas definições técnicas e legais de sistema de transmissão e de sistema de distribuição.

Outra situação relevante da realidade brasileira que precisa ser contemplada pela definição de localização da GD é a relativa às comunidades isoladas existentes em vários locais do país, especialmente na região amazônica, objeto de estudo deste trabalho. Essas comunidades, entendidas aqui no sentido mais amplo do termo, são pequenas populações que vivem em locais eletricamente isolados, ou seja, que não usufruem dos benefícios resultantes dos serviços oferecidos por uma rede elétrica convencional. Dessa forma, tanto uma tribo indígena quanto um grupo de cientistas e seus auxiliares vivendo nessas condições são considerados formadores de comunidades isoladas.

Com uma definição mais abrangente de localização da GD, diversos projetos típicos de GD, particularmente os de maior interesse para a realidade brasileira, passam a ter maior probabilidade de serem classificados como tal, pois o ônus de classificar, ou não, uma usina de geração como GD com base apenas na localização é deixado a cargo exclusivo da legislação aplicável a cada situação. No caso brasileiro, talvez esse apoio técnico possa aumentar o estímulo legal à implementação de projetos de GD, tendo em vista que ele amplia a visão estabelecida no Decreto n.° 5.163/2004 (BRASIL, 2004). A figura 02 sintetiza a proposta de classificação de GD quanto à localização feita aqui.

Quanto a esse atributo da GD, há enormes diferenças nas definições encontradas na literatura. Ackermann, Andersson e Söder (2001a) apresentam os seguintes exemplos: (a) para o Electric Power Research Institute (EPRI): de uns poucos quilowatts até 50 MW; (b) para o Gas Research Institute, de Chicago – EUA: tipicamente de 25 kW a 25 MW; (c) para o CIGRE: inferior a 50 – 100 MW; (d) para outros autores: de poucos quilowatts até 100 MW ou de 500 kW a 1 MW. Para Willis e Scott (2000), a potência da GD está geralmente na faixa de 15 kW a 10 MW.

Em virtude das diferentes regulamentações governamentais, a definição para a potência da GD também varia de um país para outro, conforme mostram os exemplos a seguir (ACKERMANN, ANDERSSON e SÖDER, 2001a; EL-KHATTAM e SALAMA, 2004):

1. A legislação sueca dá tratamento especial a pequenas gerações com capacidade de até 1,5 MW. Daí, na Suécia, GD é definida freqüentemente como geração de até 1,5 MW. Porém, para a lei sueca, uma fazenda eólica de 1.500 MW, com 1.000 turbinas eólicas de 1,5 MW cada uma, ainda é considerada GD, em razão da potência unitária de cada turbina, e não da potência total da fazenda eólica. Já para as usinas hidrelétricas, em comparação, é a potência total da usina é que é relevante, e não a potência unitária de cada gerador. Sendo assim, uma usina hidrelétrica com potência total de 1.500 MW não é considerada GD.

2. Nos mercados inglês e galês, usinas de GD com capacidade inferior a 100 MW não são despachadas de forma centralizada e, se a capacidade é inferior a 50 MW, a potência gerada não necessita ser negociada por meio do mercado atacadista. Por essa razão, o termo GD é, predominantemente, usado para unidades geradoras com capacidade inferior a 100 MW.

Adicionalmente, a máxima potência que pode ser conectada a um sistema de distribuição depende da capacidade deste, que é vinculada ao nível de tensão nominal dele. Uma vez que cada sistema de distribuição tem projeto técnico único, em razão das diversas peculiaridades dele, nenhuma definição de máxima capacidade de geração que pode ser conectada a um sistema de distribuição pode ser dada. Conforme citado por Ackermann, Andersson e Söder (2001a) há literatura sugerindo que unidades geradoras com potências superiores a 100 MW – 150 MW não podem ser conectadas a linhas elétricas de 110 kV devido a restrições técnicas. Considerando que a tensão de 110 kV é, na maioria dos casos , o máximo nível de tensão de linhas pertencentes e operadas por companhias de distribuição, a máxima capacidade para usinas de GD parece estar na faixa de 100 MW a 150 MW.

Todavia, segundo Ackermann, Andersson e Söder (2001a), em Berlim, Alemanha, a empresa

de serviços públicos de eletricidade BEWAG construiu uma usina geradora de energia no centro da cidade para produzir 300 MW de energia e 300 MW de calor. A empresa supre os consumidores por meio de várias linhas de distribuição de 110 kV e de 33 kV, de propriedade dela e por ela operados. A energia elétrica e o calor gerados são consumidos localmente. Em razão disso, considera-se essa usina um caso de GD, para qualquer uma das duas definições de localização apresentadas no aspecto anterior. Não obstante o fato de este caso ser muito especial, ele mostra claramente que a potência de GD pode variar entre uns poucos quilowatts até 300 MW.

Essa possibilidade de larga variação de potência traz consigo um problema a ser enfrentado: os aspectos técnicos relacionados à GD variam substancialmente com a variação da potência. Desse modo, é apropriado, para muitas aplicações, o estabelecimento de categorias de potência de GD. Ackermann, Andersson e Söder (2001a) propõem a seguinte classificação, seguida por El-Khattam e Salama (2004):

• Micro GD – de aproximadamente 1 W a 5 kW;

• Pequena GD – de 5 kW a 5 MW;

• Média GD – de 5 MW a 50 MW;

• Grande GD – de 50 MW a aproximadamente 300 MW.

Para Lora e Haddad (2006), essa classificação, feita com base na realidade dos EUA e da Europa, não é integralmente adequada ao Brasil, pois, dependendo do autor brasileiro, a GD é geralmente limitada a potências instaladas que variam de 30 MW a 50 MW. Assim, mesmo utilizando a nomenclatura anterior, sugerem a seguinte classificação:

• Micro GD – até 10 kW;

• Pequena GD – de 10 kW a 500 kW;

• Média GD – de 500 kW a 5 MW;

• Grande GD – de 5 MW a 100 MW.

O quadro 01 apresenta três propostas de categorias: a proposta de Ackermann, Andersson e Söder (2001a), a de Lora e Haddad (2006) e a deste trabalho, uma adaptação dessas duas classificações para flexibilizar o limite máximo de 30 MW definido pelo Decreto n.° 5.163/2004 (BRASIL, 2004) para a GD. Para Willis e Scott (2000), a expressão dispersed generation — em língua portuguesa, geração dispersa — designa um caso particular de GD, com potências na faixa de 10 kW a 250 kW. Para outros autores, a faixa correspondente à geração dispersa é de 1 kW a 1 MW (ACKERMANN, ANDERSSON e SÖDER, 2001a).

Referência bibliográfica Micro GD Pequena GD Média GD Grande GD

Ackermann, Andersson e Söder (2001a) < 5 kW 5 kW a 5 MW 5 MW a 50 MW 50 MW a 300 MW

Lora e Haddad (2006) < 10 kW 10 kW a 500 kW 500 kW a 5 MW 5 MW a 100 MW

Este trabalho < 10 kW 10 kW a 500 kW 500 kW a 30 MW > 30 MW

Considerando todas essas informações, neste trabalho será feita a mesma consideração feita por Ackermann, Andersson e Söder (2001a) e por El-Khattam e Salama (2004): a especificação da potência da usina geradora não é relevante para a definição de GD. Porém, adota-se, aqui, a classificação apresentada no quadro 01 e sintetizada na figura 03.

Para alguns autores, a energia gerada pela GD deve ser consumida no sistema de distribuição em que a GD está instalada. Essa consideração é, na realidade, uma definição da área da entrega da energia gerada, com a prevalência, aqui, da primeira definição apresentada anteriormente de localização da GD. Porém, em certas circunstâncias, conforme expõem Ackermann, Andersson e Söder (2001a) e El-Khattam e Salama (2004), definir a área de entrega de energia não é muito útil. Isso pode ser visto no exemplo a seguir: A empresa Wairarapa Electricity, da Nova Zelândia, opera uma fazenda eólica conectada a uma de suas redes de distribuição, sendo que essa fazenda pertence à outra empresa de eletricidade. A energia produzida por ela é quase totalmente consumida na própria rede de distribuição. Todavia, em noites de ventos de alta velocidade e baixo consumo de eletricidade, a fazenda eólica realmente exporta energia elétrica para o sistema de transmissão. Com isso, o consumo da energia gerada ocorre fora da rede de distribuição.

Conforme se pode concluir, a definição da área de entrega de energia restrita ao sistema de distribuição desqualifica esse projeto como GD, não obstante o fato de ele ser, para muitos autores, um típico projeto de GD. Adicionalmente, qualquer restrição relativa à área de entrega de energia na definição de GD poderá resultar em complexas análises do fluxo de potência na rede de distribuição (ACKERMANN, ANDERSSON e SÖDER, 2001a). É interessante registrar que a expressão embedded generation, muitas vezes utilizada como sinônima de distributed generation, é bastante apropriada para descrever o caso em que a energia gerada pela GD é totalmente consumida localmente. Entretanto, como já analisado anteriormente, essa sinonímia não se aplica genericamente.

Considerando essas informações, neste trabalho, a área de entrega de energia não será considerada relevante para a definição de GD. Contudo, adota-se aqui a classificação sintetizada na figura 04.

Conforme mostrado nas definições-exemplo, a expressão GD é utilizada em combinação com certas categorias de tecnologia de geração, como, por exemplo, painéis fotovoltaicos, aerogeradores e co-geração. Na literatura, encontram-se outros exemplos, como tecnologia de energia renovável e fontes alternativas. É fato que existem diversas tecnologias disponíveis atualmente para a GD diferentes entre si, conforme pode ser visto no quadro 02. Porém, a descrição técnica detalhada e a análise do estado-da-arte para cada uma das dessas tecnologias não estão no escopo deste trabalho. Aqui, apenas serão discutidos três aspectos dessas tecnologias considerados importantes para classificá-las.

No quadro 02, as siglas vinculadas a células a combustível designam tecnologias diferentes desse equipamento, descritas em Severino (2008). Primeiramente, na literatura especializada da área, é observado que, muitas vezes, os conceitos de GD, de fontes renováveis de energia e de fontes alternativas de energia são confundidos e, às vezes, até mesmo tidos por sinônimos, conforme identifica Rodrigues (2006), que propõe como forma de resolver essas dúvidas, algumas definições adequadas ao seu próprio contexto:

• Fontes alternativas de energia: são fontes de energia relativamente novas (no que se refere à exploração como fontes de energia elétrica), não-utilizadas tradicionalmente e que não produzem energia em grande escala, tais como, solar, eólica, células a combustível e biomassa.

• Fontes renováveis de energia: são aquelas que não queimam combustível fóssil para a produção de energia elétrica, não causando, assim, um grande dano ambiental, tais como hídrica (produção de energia em hidrelétricas), solar e eólica.

A definição de fontes alternativas apresentada reforça a idéia de fonte de energia relativamente nova, tradicionalmente não-utilizada, pois, de fato, o que pretende ser alternativo, deve se oferecer como possibilidade de escolha, deve ser capaz de funcionar como outra solução a um problema existente, deve representar uma opção fora das idéias convencionais, deve se propor em substituição ao sistema estabelecido (HOUAISS, 2001). Então, as fontes alternativas de energia são fontes diferentes das convencionais; logo, não são tradicionalmente utilizadas, sendo, portanto, relativamente novas. Pelo fato de que a disponibilidade dos diferentes recursos energéticos varia significativamente entre regiões e países, o que é convencional para uma localidade não é para outra. Dessa forma, uma definição genérica para fontes alternativas de energia é possível, mas há de se ressaltar que a aplicação prática dela em localidades diferentes pode levar a conclusões distintas: uma fonte pode ser convencional para um país e alternativa para outro.

Bem registra Romagnoli (2005) o entendimento de que o uso da expressão fontes alternativas pode levar à interpretação de que essas fontes são de caráter secundário, de menor importância. Porém, deve ser registrado que essa expressão inclui fontes clássicas e, algumas vezes, extremamente competitivas como as PCHs e fontes com enorme potencial de crescimento, como as usinas de geração a biomassa sucroalcooleiras. Esse autor justifica o preconceito atual em relação à GD no Brasil e no mundo com base na herança de sistemas fortemente regulados e com base na geração centralizada. Considerando-se a possibilidade aqui destacada, ressalta-se neste trabalho que, no entendimento do que seja fonte alternativa, não há espaço para o preconceito nem para a subestimação do potencial e das qualidades dessas fontes, conforme se verifica no restante deste texto.

Finalmente, a definição de fontes alternativas apresentada restringe o foco sobre a produção em pequena escala, considerando, provavelmente, que as grandes fontes energéticas de determinada localidade são as convencionais. Todavia, para tornar o conceito de fontes alternativas de energia mais abrangente, a questão relativa à escala será desconsiderada neste trabalho, deixando aberta a possibilidade de que as fontes alternativas tornem-se mais efetivas na geração elétrica que as fontes convencionais. Toda essa análise remete para a seguinte proposta de definição (SEVERINO, 2008):

A definição de fontes renováveis de energia apresentada traz a idéia de processo de geração de energia elétrica que não queima combustível fóssil e, assim, não causa grande dano ambiental. De fato, o combustível fóssil é considerado recurso não-renovável, e a queima dele causa dano ambiental. Não obstante, o aspecto relevante aqui não é o grau poluidor que tem a fonte, mas sim a fonte primária de energia — aquela cuja energia na forma não-elétrica é convertida para a forma elétrica —, pois há fontes renováveis que causam grandes e nocivos impactos ambientais. Caso a fonte primária de energia seja renovável, a geração de energia elétrica a ela associada é denominada renovável.

Segundo a IEA, recursos de energia renovável são definidos como recursos que geralmente não estão sujeitos ao esgotamento, tais como o calor e a luz solares, a força do vento, a biomassa, a queda d’água, a energia dos oceanos e o aquecimento (IEA, 1997). Conforme citado em Ackermann, Andersson e Söder (2001a), a energia que chega a Terra é aproximadamente 1.000 vezes maior que a energia consumida na queima de combustível fóssil no mesmo intervalo de tempo. Com isso, é correto descrever os recursos renováveis como abundantes, apesar de a distribuição dos recursos energéticos pelas diversas regiões do planeta ser bastante desigual.

Há de se observar que as duas definições citadas anteriormente tratam de fonte de energia, mas sob focos distintos. A definição apresentada para fontes alternativas de energia trata da fonte primária de energia, a partir da qual ocorrerá a geração elétrica; por sua vez, a definição apresentada para fontes renováveis de energia trata, indevidamente, da fonte de energia elétrica, que utiliza determinado processo de geração. Como se vê, as duas definições não foram construídas com base na mesma lógica, razão pela qual, neste trabalho, o foco da definição de fontes renováveis de energia será alterado. Toda essa análise remete para a seguinte proposta de definição (SEVERINO, 2008):

Avaliando-se as duas novas propostas de definição, constata-se que cada uma delas refere-se a um conceito diferente, razão pela qual são, de fato, independentes, gerando classificações diferentes — fonte de energia alternativa em oposição à fonte de energia convencional; fonte de energia renovável em oposição à fonte de energia não-renovável — que podem relacionar-se de várias formas.

Com base nessas duas novas definições propostas anteriormente, é correto concluir que a expressão tecnologia da GD é mais abrangente que apenas a fonte primária de energia que a suprirá assim como é mais abrangente que apenas o processo utilizado para converter a energia dessa fonte primária para a forma elétrica. Na realidade, a tecnologia da GD é a combinação da fonte primária de energia, discutida há pouco, com o processo pelo qual a energia dessa fonte será convertida em eletricidade. Há tecnologias de GD que estão definitivamente vinculadas a uma única fonte primária de energia, como, por exemplo, a tecnologia de painéis fotovoltaicos, que sempre utiliza a radiação solar como fonte primária de energia. Por outro lado, há tecnologias de GD que podem utilizar mais de uma fonte primária de energia, como, por exemplo, a tecnologia de geração por meio de grupo motor-gerador com motor a combustão interna, que pode empregar como combustível óleo diesel ou gás hidrogênio. Com esse entendimento, será necessária a criação de uma divisão quanto ao aspecto tecnologia da GD, originalmente proposto. Neste trabalho, o aspecto tecnologia da GD será mantido, e será criado um novo aspecto: a fonte primária de energia, já discutida.

Em segundo lugar, tecnologias tais como os microgeradores hídricos, os arranjos fotovoltaicos, as turbinas eólicas, os motores a diesel, os sistemas térmicos solares, as células a combustível e as baterias elétricas consistem em determinado número de pequenos módulos que podem ser montados nas fábricas. Esses módulos demandam tempo de instalação bastante pequeno na montagem final da usina geradora. A construção in loco requer significativamente menos tempo que o requerido para grandes usinas geradoras centralizadas.

Adicionalmente, cada módulo pode começar a operar tão logo esteja instalado no local, independentemente da situação dos demais módulos. No caso de falha de um módulo, os outros módulos não são afetados por isso. Uma vez que cada módulo é pequeno quando comparado com o tamanho unitário de grandes usinas geradoras centralizadas, o efeito da falha do módulo na potência disponível total de saída é consideravelmente menor. Finalmente, essas tecnologias permitem a adição posterior de módulos ou a transferência de módulos para outros lugares, se necessário.

O terceiro aspecto importante a se considerar é a possibilidade de produção combinada de calor e energia. Turbinas a gás de ciclo combinado, motores de combustão interna, turbinas de combustão, gaseificação de biomassa, processos geotérmicos, motores stirling e células a combustível são adequados à produção combinada de calor e energia. Essa produção, por ocorrer em um único lugar, possui alta eficiência processual se o calor for localmente utilizado. Na maioria dos casos, a geração de calor e energia tem estreita correlação, pois o calor a ser utilizado é gerado pelas perdas térmicas da produção de energia elétrica. A tecnologia de produção combinada de calor e energia já é largamente utilizada com turbinas a gás de ciclo combinado, motores de combustão interna, turbinas de combustão, gaseificação de biomassa e células a combustível.

Conforme mencionado anteriormente, serão feitas duas classificações neste tópico: quanto à fonte primária de energia e quanto à tecnologia empregada para a geração elétrica. A figura 05, a seguir, sintetiza a proposta de classificação de GD quanto à fonte primária de energia feita aqui.

Com base no aqui exposto, as fontes renováveis de energia incluem aquelas em que a reposição dos recursos consumidos para a geração de energia elétrica dá-se pela ação da própria natureza — como no caso das águas dos rios, das marés, do sol e do vento — e aquelas em que a reposição dos recursos consumidos depende da ação humana, na forma de manejo adequado — como no caso da biomassa originada, por exemplo, de cana-de-açúcar, florestas energéticas e resíduos animais, humanos e industriais.

A maioria dessas fontes apresenta características estatísticas e estocásticas, de certa forma cíclica, em períodos de tempo compatível com a operação das usinas de geração elétrica e inferiores à vida útil delas (REIS e SILVEIRA, 2001). Tais fontes podem ser usadas para produzir eletricidade principalmente em usinas hidrelétricas, eólicas, solar-fotovoltaicas e termelétricas.

Por oposição ao que foi feito para fonte renovável, segue uma sugestão de definição para fonte não-renovável de energia (SEVERINO, 2008):

Nessa categoria, estão os derivados de petróleo — como a gasolina e óleo diesel —, os combustíveis radioativos — como o urânio, o plutônio e o tório —, a energia geotérmica, o carvão e o gás natural. Atualmente, a utilização dessas fontes para a produção de eletricidade dá-se, principalmente, a partir de uma primeira transformação da energia da fonte primária em energia térmica, por meio de processos como a combustão, a fissão e os processos geotérmicos; a geração elétrica ocorre em seguida, a partir da energia térmica, em processo denominado geração termelétrica. A figura 06, a seguir, sintetiza a proposta de classificação de GD quanto à tecnologia feita aqui.

Freqüentemente, assume-se que as tecnologias de GD são mais ambientalmente amigáveis que as de geração centralizada. Todavia, isso não significa que esse aspecto deva estar explícito na definição de GD. Ademais, a explicitação deste aspecto na definição de GD seria extremamente difícil, pois a análise do impacto ambiental de uma tecnologia é demasiadamente complexa pelas seguintes razões: (a) Possui caráter intrinsecamente multidisciplinar, em que há diversos fatores relevantes inter-relacionados; (b) Envolve fatores de naturezas distintas, como, por exemplo, a técnica de engenharia, a humana, a social e a ambiental; (c) Envolve fatores de variação não-previsível; e (d) Não possui, em muitos casos, dados históricos anteriores relacionados a situações consideradas equivalentes.

O quadro 03, por exemplo, apresentada por Ackermann, Andersson e Söder (2001b), mostra as mais importantes emissões de poluentes relacionadas à produção de eletricidade com base em diferentes tecnologias e têm cálculos com base na média do mix energético alemão e nos valores típicos de eficiência das tecnologias na Alemanha. As informações incluem as emissões diretas — aquelas ocorridas durante a geração elétrica — e as indiretas — aquelas ocorridas durante a fabricação da unidade geradora e na exploração e no transporte dos recursos energéticos.

Conforme as informações do quadro 03, as emissões das tecnologias típicas de GD são significativamente inferiores às das emissões das usinas geradoras a carvão. As turbinas a gás de ciclo combinado e os grandes geradores hidráulicos também apresentam emissões de CO2 e de SO2 significativamente menores que as das usinas geradoras a carvão.

Baterias e células a combustível não têm emissões diretas. Em combinação com as emissões ocorridas durante o processo de fabricação, a mistura de combustíveis utilizada para a produção da eletricidade armazenada nas baterias deve ser considerada nos cálculos das emissões indiretas das baterias. No caso das células a combustível, as emissões indiretas também dependem da combinação dos tipos de energia que são requeridos para se produzir hidrogênio porque o hidrogênio não pode ser explorado diretamente da natureza.

Benefícios ambientais adicionais, resultantes, por exemplo, da redução das perdas nas linhas de transmissão, obtidos em função da localização e do tamanho da usina, podem melhorar o balanço ambiental da GD. Não obstante, alguns ponderam que uma grande quantidade de GD poderia forçar as grandes unidades a operar abaixo de sua eficiência ótima, o que levaria ao aumento nas emissões por kWh produzido (ACKERMANN, ANDERSSON e SÖDER, 2001b). Outros aspectos que tornam uma comparação ambiental muito difícil são as diferentes percepções relativas ao risco inerente às usinas nucleares e as relacionadas aos impactos visuais e sonoros e às exigências de extensão territorial das turbinas eólicas, por exemplo.

Sendo assim, as tecnologias que podem ser utilizadas para GD não podem ser descritas de modo genérico como ambientalmente amigáveis. Todavia, no que diz respeito ao aspecto ambiental mais importante nos dias de hoje, o efeito estufa, o conjunto de todas as tecnologias de GD leva a emissões significativamente menores que as relacionadas às tecnologias com base no carvão, a mais poluente segundo a tabela 03.

Em razão desses argumentos, Ackermann, Andersson e Söder (2001a) defendem que esse aspecto não é relevante para a definição de GD, opinião seguida por El-Khattam e Salama (2004) e, pelo que se pode concluir, por todos os autores e instituições propositores das definições-exemplo, haja vista que nenhuma delas explicita o impacto ambiental da GD. Então, neste trabalho, também será feita esta consideração. Todavia, é interessante adotar-se uma classificação de GD quanto ao impacto ambiental, para uso futuro. A figura 07, a seguir, sintetiza a aqui proposta classificação de GD quanto ao impacto ambiental, feita com base em informações da tabela 03. Essa classificação, devidamente adaptada, tem potencial para possibilitar comparações objetivas entre diferentes projetos de GD no que tange ao impacto ambiental, bastando, para isso, a definição adequada e objetiva dos graus baixo, médio e alto nela apresentados.

Há a visão disseminada de que a GD é relativamente desobstruída pelas regras de operação dos sistemas centralizados, sendo um recurso de geração de energia que não é associado às complexidades das operações do sistema de geração convencional, tais como o planejamento do despacho, pool pricing e o despacho em si (SHARMA e BARTELS apud ACKERMANN, ANDERSSON e SÖDER, 2001a). Contudo, Ackermann, Andersson e Söder (2001a) defendem que, para a definição de GD, o modo de operação não é relevante, opinião compartilhada por El-Khattam e Salama (2004) e utilizada neste trabalho.

Essa defesa tem como principal argumento o fato de que as regras de operação de sistemas elétricos variam muito entre países, entre regiões de um mesmo país e até mesmo entre épocas diferentes do ano na mesma região de um país. Como exemplo disso, pode-se retomar o caso das regulamentações inglesas e galesas: uma unidade geradora com capacidade superior a 100 MW conectada ao sistema de distribuição seria tratada pelas regras de mercado como uma unidade de geração centralizada, mas uma unidade geradora com capacidade inferior a 100 MW poderia ser menos obstruída pelas regras de operação.

Em razão disso, não se pode assumir, como regra geral, que a GD é relativamente desobstruída pelas regras de operação dos sistemas elétricos. Todavia, Ackermann, Andersson e Söder (2001a) defendem que, em situações em que a GD recebe tratamento especial pela regulamentação, esse fato pode ser especialmente mencionado, como, por exemplo, pela expressão geração distribuída não centralmente despachada.

Não obstante, seguindo a mesma lógica anteriormente utilizada para outros aspectos, é interessante adotar-se uma classificação de GD quanto ao modo de operação, para uso futuro. A figura 08, a seguir, sintetiza a aqui proposta classificação de GD quanto a esse aspecto.

Para se estudar o efeito da implementação de fontes de GD nas redes de transmissão e de distribuição, é necessário que se verifiquem as restrições operacionais. Para isso, devem ser realizados estudos de operação em regime permanente e em regime transitório, como é o caso das discussões realizadas por El-Khattam e Salama (2004) e por Severino et al., (2004). Todavia, o aprofundamento deste tema não será feito aqui, pois foge do escopo deste trabalho.

É comum a idéia de que uma geração apenas é classificada como GD se for propriedade de um PIE ou de um consumidor, conforme pode ser verificado nas definições-exemplo (7), (10) e (11). É claro que, se a GD representa a quebra de um paradigma, ela incorpora a idéia de que os tradicionais proprietários de usinas geradoras serão substituídos por outros tipos de proprietários, que incluem o PIE, o autoprodutor e o cogerador — definido aqui como aquele que opera a co-geração.

A experiência internacional mostra que, assim como em outros aspectos, as realidades variam muito de um local para outro. Na Suécia, por exemplo, estão envolvidos na GD tanto PIEs quanto geradores tradicionais (ACKERMANN, ANDERSSON e SÖDER, 2001a). Em muitos outros países, entretanto, as grandes companhias de geração estão, muitas vezes, bastante inflexíveis quanto ao desenvolvimento de pequenos sistemas de GD. Ademais, há forte evidência de que projetos desenvolvidos por companhias locais e parcialmente financiados com envolvimento regional têm mais apoio popular que projetos de outras organizações (GRUBB apud ACKERMANN, ANDERSSON e SÖDER, 2001a). Apesar disso, as grandes empresas de geração estão cada vez mais interessadas no assunto, fato já anunciado por Dunn e Flavin (2000), ao citarem os investimentos feitos por empresas gigantes, como a BP Amoco e a General Electric. De fato, não há nenhuma razão óbvia para que a GD deva ser limitada a proprietários independentes. Não obstante esses fatos é importante enfatizar que os aspectos de propriedade da GD podem ser imprescindíveis para o desenvolvimento dela porque a propriedade solicita investimentos e aponta para lucros e controle de utilização, que é uma forma de poder. Em razão disso, Ackermann, Andersson e Söder (2001a) não consideram a propriedade fator relevante para a definição de GD, opinião que é seguida neste trabalho. Mesmo assim, é interessante adotar-se uma classificação de GD quanto à propriedade, para uso futuro. A figura 09 sintetiza a proposta de classificação de GD quanto a esse aspecto feita aqui.

Acerca da quantidade total de GD vinculada a uma rede de distribuição, alguns autores acreditam que a GD caminha para a geração de energia completamente descentralizada, que não requereria, portanto, linhas de transmissão nem grandes usinas geradoras centralizadas (MILBORROW apud ACKERMANN, ANDERSSON e SÖDER, 2001a). As maiorias dos autores, entretanto, mais conservadores, crêem que a GD será capaz de suprir apenas uma fração da demanda local de energia, sendo que o restante da energia necessária seria, ainda, suprida pelos sistemas elétricos convencionais, conforme pode ser visto em todas as definições-exemplo que mencionam, explícita ou implicitamente, este aspecto.

A definição do nível de penetração da GD é por si só, problemática, uma vez que esse nível deve ser tratado em termos relativos a outro(s) fatore(s). A simples indicação da potência gerada na GD não determina o nível de penetração, ou de influência, da GD no sistema elétrico ao qual ela está conectada, pois uma grande geração em um sistema elétrico de grande porte pode significar menor contribuição relativa que uma pequena geração em um sistema elétrico de pequeno porte. Logo, deve ser reconhecida a importância de se considerar, além da potência, a área de influência da GD na definição do nível de penetração. Então, verifica-se que, a depender da definição da área de influência, a definição do nível de penetração varia. Por exemplo, se a área de influência a ser considerada for um sistema de distribuição local, o nível de penetração é um; se a área de influência a ser considerada for todo o sistema elétrico do país, o nível de penetração é outro. Em razão disso, Ackermann, Andersson e Söder (2001a) julgam que este aspecto não é relevante para a definição de GD, opinião considerada neste trabalho.

Todavia, é importante notar que, se as previsões do EPRI e da Natural Gas Foundation, segundo as quais, até 2010, de 25% a 30% da nova geração mundial será na forma de GD, citadas anteriormente, tornarem-se realidade, será de se esperar que a GD seja capaz de suprir a maioria da demanda de energia de certas redes de distribuição. Por essa razão, a análise da GD deve sempre levar em consideração que a penetração da GD pode atingir níveis significativos.

Então, torna-se interessante a adoção de uma classificação de GD quanto ao nível de penetração, para uso futuro. A figura 10, a seguir, sintetiza a aqui proposta classificação de GD quanto a esse aspecto, em que os percentuais indicados referem-se ao percentual da potência gerada pela GD com relação à potência total gerada na área definida previamente como área de influência. Como decorrência da utilização dessa classificação, por exemplo, uma fonte de GD instalada em uma comunidade isolada, não-conectada a nenhum sistema elétrico e a nenhuma outra fonte de eletricidade, teria nível de penetração de 100%, pois seria responsável por todo o suprimento de energia elétrica na área de influência, que, no caso, é a comunidade isolada.