Como uma falta de transformador ameaça a rede

ROANOKE, Virgínia — Um transformador de rede de alta tensão do tamanho de um vagão de trem fica na doca de carga de uma fábrica aqui, pronto para enviar energia através das linhas de transmissão como uma parte indispensável da rede elétrica do país.

A Virginia Transformer Corp. enviará 550 desses transformadores este ano e espera produzir 665 no próximo ano em sua fábrica aqui e em outras três instalações na América do Norte. Mas é uma das oito empresas nos Estados Unidos capazes de fabricar os maiores transformadores do país - e as entregas ficaram muito atrasadas em meio à pandemia de Covid-19.

De fato, os Estados Unidos estão passando por uma escassez de uma variedade de transformadores - abrangendo unidades menores, no topo de postes nas ruas da cidade, até as enormes unidades do Virginia Transformer - por razões que variam de acordo com o equipamento. Isso significa que as concessionárias podem lutar para adicionar nova geração eólica e solar suficiente para atender às metas líquidas zero do país e manter as luzes acesas quando as tempestades danificam seus estoques de transformadores esgotados.

Na quarta-feira, o poder público e as cooperativas de utilidade pública enviaram uma carta à secretária de Energia, Jennifer Granholm, enfatizando a crise e pedindo ao Departamento de Energia que use o financiamento da nova lei climática para aumentar a produção americana de transformadores menores. Os pedidos de transformadores de distribuição, segundo eles, agora levam em média um ano ou mais para chegar.

"Se não agirmos hoje, corremos o risco de não conseguir nos recuperar de uma tempestade amanhã", escreveram os líderes da American Public Power Association e da National Rural Electric Cooperative Association. "A longo prazo, isso pode significar ser incapaz de cumprir as metas de eletrificação previstas pelo governo Biden. Enquanto isso, o acúmulo de transformadores de distribuição continua a crescer."

O DOE não respondeu a um pedido de comentário na quarta-feira.

O problema vem crescendo há anos, com agências federais soando o alarme nos governos Trump e Biden. Um relatório do Departamento de Comércio de 2020 preocupou-se com a dependência das importações dos EUA, enquanto o relatório do DOE deste ano enfatizou a necessidade de transformadores para construir uma rede de carbono zero.

O relatório do DOE conclui que o fornecimento de novos transformadores deve se multiplicar dramaticamente se a rede do país for preenchida com nova geração eólica e solar e carregamento de EV. DOE e Commerce também alertaram que o fornecimento de transformadores é uma questão de segurança nacional – mesmo sem a pressão adicional de uma transição de energia limpa.

A maioria dos transformadores atualmente em operação nos Estados Unidos está próxima ou além de sua vida útil projetada; tempestades extremas estão atingindo a infraestrutura da rede com mais força, esgotando as reservas de transformadores; e a pandemia de Covid-19 interrompeu as linhas de fornecimento de componentes, dobrando os prazos de entrega em alguns casos (Energywire, 22 de agosto).

Sincronizados para trabalhar juntos em redes multiestado, os grandes transformadores lidam com saídas de até 765 quilovolts - ou 750.000 volts - de usinas de energia de combustível fóssil e parques solares e eólicos. No final da linha, os transformadores reduzem a saída de energia até atingir o padrão de 240 volts para entrega segura nas residências.

As concessionárias norte-americanas compraram 1.300 transformadores em 2020, de acordo com uma análise da Global Market Insights citada no relatório do DOE. A demanda estimada em 2027 será mais que o dobro desse valor.

Espera-se que a demanda pelos grandes transformadores de energia de US $ 4 milhões suba de 700 em 2019 para 900 em 2027, informou o DOE.

Quase dois séculos atrás, o cientista britânico Michael Faraday demonstrou a capacidade única de um transformador ao enrolar voltas de fios isolados em torno de uma barra de ferro e, em seguida, enrolar um segundo fio isolado em cima do primeiro.

Essa técnica básica continua sendo o princípio operacional dos transformadores hoje.

Uma corrente alternada (AC) enviada através do primeiro fio inicia uma corrente no segundo fio, graças à força do eletromagnetismo. A tensão no segundo fio aumenta se ele for enrolado mais vezes na barra de ferro do que o primeiro fio. Dobrar o embrulho dobra a voltagem.