Ondas de calor, ventos fortes, chuvas torrenciais, enfim, eventos ambientais intensos, que atingem determinados cidades com maior frequência e, em acréscimo, localidades mais afetadas pela mudança climática, carecem instalações de infraestrutura urbana de fios e cabos protegidas para evitar riscos de quedas de energia, de danos em geral e de choques elétricos que podem ser fatais. Como a maior parte dos riscos, nas grandes cidades, estão nos cabos aéreos, levar os cabos de energia para o subsolo é uma providência importante.
Em maior detalhamento, a seguir, podemos dizer que as estruturas de cabos elétricos aéreos possuem desvantagens consideráveis.
Os fios aéreos são muito mais sensíveis a falhas durante tempestades do que os cabos subterrâneos. A perda de energia elétrica causa grandes transtornos econômicos. O custo de manutenção e reparação das linhas danificadas é muitas vezes suportado pelos clientes das empresas de serviços públicos.
Fios aéreos provocaram muitos dos incêndios desastrosos que devastaram grandes áreas, o que tem sido relatado pela imprensa nos últimos anos, causando perda de vidas e propriedades. Isto porque faíscas de OHL (linhas aéreas) são rotineiramente identificadas como a causa de incêndios em áreas secas.
Quando eventos climáticos extremos ocorrem, os socorristas precisam lidar com linhas aéreas de alta tensão de energia, derrubadas e expostas, um grande perigo associado a adversidade da perda de energia, enquanto tentam lidar com emergências médicas. A remoção dessas ameaças facilita atuações de equipes de emergência visando salvar vidas.
O risco de contato de transeuntes com fios caídos nas cidades, pode provocar exposições a intensas descargas elétricas com risco de mortes.
Mas engana-se que possa imaginar que é recente a busca de melhor solução para os problemas decorrentes dos fios elétricos aéreos. Em tempo já longínquo, muitos países fizeram investimentos de infraestrutura urbana de cabos subterrâneos e, até hoje, usufruem de significativos benefícios. A experiência pioneira que se tem notícia, ocorreu há 134 anos, em 1890, com a primeira instalação bem-sucedida realizada por Vincent de Ferranti, utilizando o seu famoso cabo concêntrico de 10.000 volts, no Reino Unido.
A utilização do subsolo é a solução mais abrangente e eficaz para reduzir o impacto dos fios de serviços públicos. A prática é comum na Holanda, Suíça, Alemanha e Inglaterra, que, além da beleza natural que oferecem, tiveram o cuidado e a providência de garantir uma visão cênica “limpa” e segura, com os seus fios e cabos distantes do alcance da visão e protegidos contra as intempéries climáticas, instalados nos subsolos.
Mas os esforços de cabeamento subterrâneo não se resumem aos citados países. Na Austrália, por exemplo, o Projeto de Infraestrutura intitulado “Powering Sydney's Future” realizado por meio de áreas suburbanas densamente povoadas, partiu da constatação de que as redes de transmissão de eletricidade que foram construídas nas décadas de 1960 e 1970 e alguns cabos subterrâneos, estavam se aproximando do fim de suas vidas úteis. À medida que a população de Sydney crescia, a demanda por eletricidade aumentava e a substituição da infraestrutura envelhecida seria a garantia do fornecimento futuro para residentes e empresas em Sydney e nos subúrbios vizinhos. Assim, em 2022, a empresa de energia Australiana Transgrid concluiu as principais obras de construção do projeto Powering Sydney's Future.
Embora linhas de tensões mais altas tendem a ser amarradas em cabos aéreos, isso não significa a inviabilidade de cabos de tensões mais altas no subsolo de grandes cidades.
Os cabos aéreos são instalados com muito maior facilidade, se comparados aos cabos subterrâneos. Também tem o benefício da ventilação natural aberta, o que evita sobreaquecimento dos cabos. Contudo isso não significa a inviabilidade de cabos de tensões mais altas no subsolo de grandes cidades (em áreas de consumo elevado de energia), que podem coexistir com os predominantes cabos de tensões mais baixas. Apesar do ambiente fechado do subsolo, os túneis podem ser resfriados, melhorando as condições de temperatura dos cabos.
Em Londres, sob suas movimentadas ruas, há vários quilômetros de túneis de concreto de 2,5 metros de largura revestidos com cabos de distribuição de energia que podem atingir temperaturas extremamente elevadas. Para resfriar os túneis, eixos verticais espaçados a cada quilômetro ou dois fornecem ar fresco e ejetam ar quente a céu aberto.
ESTRUTURA DE CABEAMENTO SUBTERRÂNEO EM LONDRES
Pesquisadores da London South Bank University (LSBU), em 2019, desenvolveram um estudo com pretensão de utilizar esse calor residual. Um trecho típico de túnel de 1,8 km entre poços de ventilação produz 400 quilowatts de calor, o suficiente para aquecer 100 casas ou um pequeno escritório comercial. Isso foi descoberto pelos pesquisadores, em uma análise preliminar feita com a operadora de rede elétrica da cidade, a UK Power Networks.
Um projeto iniciado em 2018, de cabeamento subterrâneo para Londres está em andamento. Previsto para ser concluído e estar totalmente operacional em 2027, o London Power Tunnels Two, está em andamento para construir 32 km de túneis e duas subestações no norte de Londres – reivindicado como o primeiro grande investimento no sistema de transmissão de eletricidade da capital em mais de meio século.
Com três metros de diâmetro, os túneis têm uma vida útil de mais de 100 anos – embora os cabos de alta tensão que transportam precisem ser substituídos com mais regularidade para atender à demanda futura e facilitar o crescimento de sistemas inteiros em toda a cidade.
Essa questão da troca dos cabos de alta tensão, segundo Lesur (2021), a geração atual de sistemas subterrâneos requer menos manutenção, e a reforma só é necessária a cada 40 ou 50 anos, que é a vida útil especificada de uma linha de transmissão e os cabos são geralmente enterrados a uma profundidade de 3 pés/0,9144 m para redes de distribuição, e 4 pés/1,2192 m ou 5 pés/1,524 m para redes de transmissão.
Em termos de segurança, não há perturbação na superfície do solo quando ocorre um curto-circuito ou uma quantidade muito alta de energia é liberada, porque o solo contém a falha, afirma Lesur (2021), que também defende que o solo também protege contra danos causados por terceiros, desde que sejam seguidos os devidos procedimentos de autorização antes da escavação, especialmente em áreas urbanas.
Conforme Lesur (2021) os sistemas subterrâneos precisam de muito pouca manutenção, pois o isolamento é de plástico extrudado¹ (um componente passivo). Não há fluido sob pressão ou potencial vazamento. As linhas aéreas, por outro lado, precisam de monitoramento e manutenção para evitar corrosão (pintura frequente dos suportes metálicos) e requerem manutenção contra riscos climáticos (impacto de raios, tempestades, gelo, neve pegajosa).
Estudos também mostram que as perdas dissipadas devido ao aquecimento pelo efeito Joule² são menores para cabos subterrâneos devido ao uso de cobre e alumínio puros, enquanto ligas de alumínio e aço são necessárias para a resistência mecânica dos condutores nus aéreos, de acordo com Lesur (2021).
Vale ressaltar que não apenas países mais atingidos por eventos da natureza deveriam ter a iniciativa de construção de infraestrutura de fios e cabos subterrâneos, mas também cidades que têm utilizado, à exaustão, estruturas de fios e cabos aéreos, suspensos em postes. Tal realidade tem gerado uma série de situações adversas, tais como fios embaraçados e caídos, devido ao acúmulo nos postes, riscos de queda de energia e de exposições a intensas descargas elétricas, que podem atingir transeuntes com risco de mortes.
ACÚMULO DE FIOS AÉREOS DESORDENADOS, CAÍDOS E ATRAVESSANDO A VIA FOTO: © high-techsociety.com
Ao colocar o cabeamento no subsolo, a maioria das condições climáticas adversas às quais as infraestruturas de transmissão tradicionais estão expostas pode ser evitada. Isso se refere em grande parte à precipitação e vendavais, que podem causar danos às linhas aéreas de energia direta ou indiretamente por meio da queda de árvores, resultando em quedas de energia.
O cabeamento subterrâneo pode aliviar a necessidade de investimentos adicionais e mais frequentes em manutenção e reparos da infraestrutura de transmissão. Os benefícios esperados incluem um fornecimento de energia mais segura com menos casos de interrupções de energia relacionadas ao clima, ao mesmo tempo em que se obtém economia de custos a longo prazo devido à redução de manutenção e reparos, garantindo previsibilidade para diversos segmentos de negócios.
As linhas de cabos subterrâneos têm muitas vantagens e benefícios em relação às linhas aéreas e estão ganhando impulso para segurança, confiabilidade e custo-benefício.
Observa-se que o cabeamento subterrâneo tem maiores custos de construção e implementação de estruturas físicas, custos de compra de insumos, obras civis, instalações, mas a longo prazo suas vantagens de economia e segurança são inquestionáveis. Por outro lado, apesar da vantagem inicial das linhas aéreas, de custos muito menores de construção e implementação de estruturas físicas, elas concentram maiores custos relacionados ao funcionamento e manutenções. Isto porque funcionam com uma certa instabilidade, diretamente associada às condições climáticas, provocando interrupções imprevisíveis do fornecimento de energia e podendo repercutir em diversos custos a serem suportados por pessoas físicas, empresas em geral e indústrias, tanto para cobrir custos de manutenções necessárias decorrentes da adversidade do tempo, como também para suportar prejuízos decorrentes de perda de alimentos que requerem conservação em geladeiras e freezers, como também pelos prejuízos decorrentes de paralizações das atividades produtivas.
Uma forma de garantir a viabilidade econômica desses projetos, com maior viabilidade para grandes cidades, é a união entre prestadores de serviços e governos, não apenas na partição de custos envolvidos, que são altamente elevados, mas também na integração temporal de projetos. A construção de estrutura subterrânea representa uma valiosa oportunidade para modernização de estruturas, não apenas para empresas públicas e privadas concessionárias de serviços públicos de energia, mas também para prestadores de serviços de água, com suas tubulações e para prestadores de serviços de telefonia e de internet, via cabos ópticos.
Por Luiz Cincurá
Notas:
¹ O perfil extrudado de plástico é fabricado através de uma máquina extrusora que derrete plásticos granulados, normalmente advindos de processos de reciclagem. Nesta máquina, o plástico é derretido através de um cilindro que é aquecido por resistência elétrica.
² O Efeito Joule é a transformação de energia elétrica em energia térmica na passagem da corrente elétrica por um condutor.
Fontes:
A UTILITY WEEK EVENT. Digging 32km of ‘Power Tunnels’ beneath London. Disponível em < https://utilityweek.co.uk/digging-32km-of-power-tunnels-beneath-london/> Acesso em 23.março.2024.
CLIMATE ADAPT. Replacing overhead lines with underground cables in Finland. Disponível em < https://climate-adapt.eea.europa.eu/en/metadata/case-studies/replacing-overhead-lines-with-underground-cables-in-finland> Acesso em 21.março.2024.
LESUR, Frédéric. Power Grid International. Why underground cables are a better long-term choice for utilities. Disponível em <https://www.power-grid.com/td/why-underground-cables-are-a-better-long-term-choice-for-utilities/#gref> Acesso em 21.março.2024.
MACPHEE, Brian. Quora. Disponível em < https://www.quora.com/Why-are-the-UK-power-lines-underground> Acesso em 22.março.2024.
PATEL, Prachi. IEEE Spectrum. London’s Hidden Cable Tunnels Could Warm Thousands of Homes. Disponível em <https://spectrum.ieee.org/londons-hidden-cable-tunnels-could-warm-thousands-of-homes> Acesso em 23.março.2024.
SCENIC AMERICA. Undergrounding Utility Infrastructure: Burying Utilities for Safety, Resiliency, and Scenic Beauty. Disponível em <https://www.scenic.org/why-scenic-conservation/energy-infrastructure-and-equity/undergrounding-utility-infrastructure/> Acesso em 21.março.2024.
TRASGRID. Powering Sydney´s Future. Disponível em < https://www.transgrid.com.au/projects-innovation/powering-sydney-s-future> Acesso em 21.março.2024.