Opções de adaptação para as redes e infraestruturas de transporte e distribuição de eletricidade

O colapso dos cabos de alimentação provoca a perda temporária de energia para os utilizadores e acarreta custos de reparação adicionais para os fornecedores de energia. As tempestades podem danificar as linhas de energia e, portanto, causar cortes de energia e apagões, através de impacto direto ou impacto indireto (por exemplo, queda de árvores). Além disso, as tempestades podem aumentar a taxa de relâmpagos, uma causa adicional de quedas de energia através de danos nas linhas de energia. A queda de árvores, causada por vários fatores, incluindo ventos fortes, acumulação de água no solo (o que resulta num desenraizamento mais fácil), acumulação de neve ou iluminação, pode ter o mesmo resultado. No entanto, a medida em que a precipitação e as tempestades de vento provocam a queda das árvores depende da idade e da circunferência das árvores em questão. A acumulação e subsequente acreção de neve nas linhas de transporte e distribuição, em especial na presença de humidade elevada e temperaturas de cerca de 0 °C (a chamada «neve húmida»), pode causar a rutura das linhas elétricas e o colapso das torres de transmissão de energia de alta tensão.

A cablagem subterrânea permite adaptar os sistemas de transporte e distribuição de eletricidade às alterações climáticas, uma vez que protege uma parte fundamental da infraestrutura dos impactos das alterações climáticas acima referidos. A instalação de cabos subterrâneos envolve três técnicas predominantes: colocar cabos em calhas reforçadas com concreto, colocar os cabos em túneis subterrâneos ou enterrar diretamente os cabos.

Ao colocar a cablagem no subsolo, a maioria das condições meteorológicas adversas a que as infraestruturas de transmissão tradicionais estão expostas à superfície podem ser evitadas. Isto refere-se em grande parte à precipitação e tempestades de vento. A cablagem subterrânea pode aliviar a necessidade de investimentos adicionais e mais frequentes na manutenção e reparação das infraestruturas de transporte. Os benefícios esperados incluem um fornecimento de energia mais seguro, com menos interrupções de energia relacionadas com as condições meteorológicas, ao mesmo tempo que se obtêm economias de custos a longo prazo devido à redução da manutenção e das reparações.

As tempestades não são o único perigo relacionado com o clima que afeta as redes de eletricidade. Temperaturas ambientes muito elevadas, como as que ocorrem durante as ondas de calor, ameaçam a transmissão e a distribuição, uma vez que podem fazer com que as linhas diminuam; a sua redução do afastamento da terra pode ser perigosa para o público em geral. A saraiva também pode resultar em contacto com árvores e outras estruturas, o que pode resultar em eletrocussão ou incêndios. A maioria dos países europeus dispõe de regulamentação para manter uma distância mínima entre as linhas elétricas e o solo ou as estruturas, a fim de assegurar que são evitados potenciais casos de eletrocussão ou incêndios. Temperaturas ambientes mais altas exigem que a corrente elétrica que passa através de linhas elétricas aéreas deve ser reduzida para evitar o superaquecimento do equipamento. Linhas elétricas mais quentes também podem resultar em diminuição da eficiência (desclassificação). Estes impactos aumentam os riscos de acidentes, cortes de energia e falhas de rede em cascata, com implicações negativas para a rentabilidade dos serviços públicos envolvidos e para o bem-estar da população afetada. Estes impactos são agravados pelo aumento da procura de eletricidade, também devido ao aumento do uso de ar condicionado. As opções de adaptação para lidar com estes impactos incluem:

• Instalação de postes de linhas elétricas mais elevadas,
• Instalação de condutores com limites de funcionamento mais quentes ou aplicação da utilização de condutores de «baixa saliência».
• Aumentar a temperatura mínima de projeto das novas linhas aéreas é uma opção particularmente eficaz em termos de custos, cuja realização aumentaria normalmente a altura de projeto dos postes de madeira em 0,5 metros.
• Desenvolver uma ferramenta de software para otimizar as classificações das linhas aéreas.

Com exceção da otimização de software, todas as opções nesta classe envolvem a instalação ou modificação de infraestruturas no solo, em áreas urbanas, industriais, rurais e naturais. A interação das partes interessadas a nível local (com os proprietários de terras, as autoridades locais e o público em geral) ao longo dos itinerários das redes instaladas/atualizadas é, por conseguinte, crucial para garantir a aceitabilidade social e a implantação atempada e eficaz em termos de custos das infraestruturas. No caso dos cabos subterrâneos, a coordenação com outras entidades de cablagem pode reduzir os custos económicos e minimizar os incómodos para as comunidades locais, limitando ao mínimo a duração das atividades de escavação.

A cablagem subterrânea depende da disponibilidade da tecnologia e do saber-fazer corretos em matéria de instalação, monitorização e gestão. A cooperação com outras entidades de cabos subterrâneos, como empresas de telecomunicações, ajuda a minimizar a perturbação das populações através de atividades de escavação e a partilha de custos da operação de escavação reduz os custos suportados por cada entidade. Embora a cablagem subterrânea possa estar exposta a novos perigos climáticos, em especial devido a inundações e movimentos do solo relacionados com deslizamentos de terras, até à data estes riscos continuam a ser hipotéticos. A escavação devido a outras atividades de construção ou manutenção representa um risco fundamental de danos aos cabos subterrâneos instalados. Este risco pode ser reduzido através da aplicação de tecnologia de digitalização e SIG aos cabos subterrâneos, para informar as escavadoras sobre a localização dos cabos subterrâneos.

Uma grande diferença entre os cabos subterrâneos e aéreos é a forma como o isolamento elétrico é fornecido. Os cabos aéreos são isolados pelo ar que os rodeia, a solução de isolamento mais barata e mais simples disponível. Os cabos subterrâneos devem ser isolados para evitar perdas de energia e riscos de eletrocussão através do contacto direto com o solo. A resistência elétrica gerada pelo isolamento gera calor e, portanto, perdas de transmissão. Isto requer cabos maiores e/ou múltiplos para compensar as perdas e um sistema de arrefecimento (ventilação forçada, água ou gases) para dissipar o calor. Os cabos subterrâneos precisam ser enterrados em trincheiras, para serem protegidos de danos acidentais e para serem acessados com facilidade quando a manutenção é necessária. No geral, isso resulta em um maior uso do solo por cabos subterrâneos em comparação com os cabos aéreos durante a instalação, embora uma vez enterrados, o uso do solo e os impactos visuais que geram sejam consideravelmente menores.

A manutenção dos cabos subterrâneos é muito mais complexa e dispendiosa do que a dos cabos aéreos: «se ocorrer uma falha num cabo subterrâneo de 400 kV, está, em média, fora de serviço durante um período 25 vezes superior às linhas aéreas de 400 kV. Isto deve-se principalmente ao longo tempo necessário para localizar, escavar e realizar reparos tecnicamente envolvidos. Estas manutenções e reparações também custam significativamente mais» (National Grid, 2015).

Por último, existem limitações técnicas à utilização dos solos na proximidade de cabos específicos das linhas subterrâneas. Para além da necessidade de reservar alguns terrenos para garantir o acesso às linhas para fins de manutenção, existem também restrições à plantação de árvores e sebes sobre os cabos ou a menos de 3 m da trincheira dos cabos, a fim de evitar a invasão pela vegetação. As raízes das árvores podem penetrar no envoltório do cabo, o que, por sua vez, pode afetar a classificação do cabo ou até mesmo resultar em danos físicos ao cabo. Da mesma forma, para as linhas aéreas, o crescimento das árvores é desencorajado e controlado sob os condutores da linha aérea ou dentro de distâncias onde as árvores podem cair nas linhas. Haverá também restrições de altura para máquinas ou veículos especialmente altos, como equipamentos agrícolas, perto de linhas aéreas por razões de segurança. Nas áreas urbanas, a superfície de terra utilizada para cabos enterrados excede em muito a necessária para uma linha aérea com classificação equivalente. Os cabos têm sido historicamente encaminhados sob estradas para evitar subtrair terra de usos alternativos; no entanto, a interrupção do tráfego durante a investigação de falhas e reparos pode ser significativa. Quando os cabos são instalados por enterramento direto em áreas rurais, há restrições à utilização de equipamentos agrícolas de cultivo profundo para evitar o risco de danos. O enterramento de cabos de alta tensão também é mais complicado do que a colocação de tubos de gás e água. Além disso, têm de ser construídas baías subterrâneas comuns, revestidas de betão e mais largas do que as próprias trincheiras, a cada 500-1 000 m.

Para a resistência às alterações climáticas dos cabos aéreos, é crucial um conhecimento pormenorizado das futuras condições climáticas locais em alta resolução, a fim de planear as intervenções necessárias. Uma clara vantagem de obter os cenários mais precisos para cabos aéreos está relacionada à compreensão de até que ponto eles podem continuar a ser uma opção válida. Caso se preveja que fenómenos extremos afetem significativamente as zonas em que estão instaladas ou planeadas redes de cabos aéreos, poderá eventualmente ser tida em consideração uma mudança para a cablagem subterrânea. Mesmo em circunstâncias menos extremas, identificar as rotas que serão as menos expostas no futuro às ameaças supramencionadas à cablagem aérea pode ajudar a planear o desenvolvimento futuro da rede.

Para além dos impactos climáticos futuros diretos, tanto para as redes subterrâneas como para as redes aéreas, é importante obter informações sobre as futuras condições de mercado em que os operadores de redes de transporte (ORT) e os operadores de redes de distribuição (ORD) operarão.

Em geral, a exploração dos cabos subterrâneos custa aproximadamente o mesmo que a dos cabos aéreos (National Grid, 2015). No entanto, os custos de capital relacionados com a construção de linhas subterrâneas são muito mais elevados do que os dos cabos aéreos. Alonso e Greenwell (2013) relatam custos de construção 4 a 14 vezes maiores para cabos subterrâneos com base em um estudo de 2011 da Comissão de Serviço Público de Wisconsin. No entanto, os custos reais dependem das características geológicas e geográficas do percurso dos cabos, do método de instalação (custos de instalação do túnel superiores ao enterramento direto), da capacidade de transmissão da linha e das opções escolhidas para isolar e arrefecer os cabos subterrâneos.

Aumentar a altura do poste é relativamente barato: um estudo de caso sobre linhas aéreas no Reino Unido relata que os custos de aquisição de postes aéreos de madeira 0,5 metros mais altos dependem da altura do poste original, mas eles podem ser tão pouco quanto cerca de £ 10 (€ 11) por poste.

Para os cabos aéreos, as normas nacionais específicas em cada país da UE regulam a altura máxima dos postes e a distância mínima do solo.

A construção de linhas elétricas aéreas ou subterrâneas está subordinada aos regulamentos nacionais de licenciamento, como qualquer outra grande infraestrutura. Há uma série de desvantagens ambientais específicas a ter em conta no processo de licenciamento. Nas zonas rurais, devem ser avaliadas as perturbações da flora e da fauna, a utilização dos solos e os sítios arqueológicos. A este respeito, as linhas aéreas são normalmente menos perturbadoras do que os cabos subterrâneos e causam menos perturbações. No entanto, em casos específicos, os cabos subterrâneos podem ter um impacto positivo significativo para algumas espécies ameaçadas de extinção; por exemplo, podem reduzir a mortalidade devido a colisões de linhas elétricas em populações de aves migrantes ou residentes (Bernardino et al., 2018). Em ambientes urbanos e rurais, a perturbação da terra é maior ao colocar cabos subterrâneos do que ao erguer torres de linha aérea. O volume de solo escavado para um cabo subterrâneo, onde são instalados dois cabos por fase, é cerca de 14 vezes superior ao de uma linha aérea equivalente. A vegetação tem de ser limpa ao longo e ao lado das trincheiras para permitir a construção e o acesso associado aos veículos.

O tempo de implementação varia de acordo com as condições geográficas e geológicas locais e o método de instalação utilizado. No entanto, é consideravelmente mais longo para os cabos subterrâneos em comparação com os cabos aéreos.

Os cabos, sejam eles aéreos ou subterrâneos, são geralmente concebidos para funcionar durante 60 anos. Um estudo de caso do Reino Unido relata que o tempo de vida esperado dos postes de madeira que suportam as linhas aéreas é comparável: 40-60 anos.