A publicação do novo relatório de energia pela State Grid Corporation of China em julho de 2024 revelou um número chave que chamou a atenção dos departamentos de compras: a quantidade de energia gerada por novas fontes de energia na região atingiu 1,2 trilhões de kWh em 2023, um volume suficiente para abastecer quase qualquer residência no país. Se alguém precisa de transformadores, equipamentos de manobra ou dispositivos de armazenamento, esse número vale a pena considerar no processo de compras, pois cada terawatt-hora de energia produzida tanto por energia solar quanto eólica significa um transformador elevador fabricado, submetido a testes e entregue.
Este artigo trata das implicações de 1,2 trilhões de kWh, sua posição no processo geral de geração de energia na China, a participação da produção de eletricidade por fontes de energia eólica e solar e a importância da taxa de utilização para a quantidade mencionada de energia. Além disso, o artigo fornece informações sobre futuros pedidos do equipamento necessário, modificação de suas especificações e termos de preços e entrega.
No ano de 2023, a produção de fontes de energia renováveis (eólica e solar) no corredor da State Grid atingiu um total de 1,2 trilhões de kWh, representando 16,9% do total. Em geral, a quantidade de energia utilizada a partir do vento foi de 886 TWh e a proveniente da luz solar foi de 584 TWh, totalizando 1,43 trilhões de kWh até hoje e representando 15,8% do total de consumo de energia. Os níveis de eficiência foram bastante bons, com usinas de energia eólica apresentando desempenho de 97,3% e instalações de energia solar 98%. Após o cálculo da quantidade de energia que precisará ser fornecida com a ajuda de equipamentos de projeto, ficará claro que para cada novo 1.000 kW de energia produzida por meios renováveis, serão feitos pedidos de equipamentos de energia para vários transformadores elevadores e possivelmente alguns equipamentos de manobra de baixa e média tensão.
O que o número de 1,2 trilhões de kWh realmente abrange
De acordo com o Relatório de Desenvolvimento de Nova Energia do Serviço da State Grid 2024, a conquista de 1,2 trilhões de kWh é baseada na operação da State Grid Corporation of China, cobrindo cerca de 26 províncias e quase 88% da rede elétrica. Em 2023, essa área adicionou 226 GW de capacidade de energia eólica e solar, elevando a instalação total de energia renovável para cerca de 870 GW ou 37,7% do total de energia na região. A geração de energia renovável atingiu 1,2 trilhões de kWh, o que representa um aumento de aproximadamente 2,0% na porcentagem de geração de energia.
Em nível nacional, os números são maiores do que isso. A geração total de energia a partir de energia eólica e solar na área de operação da rede elétrica do Sul foi de cerca de 1,43 trilhões de kWh, de acordo com a Administração Nacional de Energia. Este é o maior número publicado pela ANE e ajuda a destacar como a energia limpa se tornou parte do mainstream.
| Região / Escopo | Geração de Nova Energia 2023 | Participação da Geração |
|---|---|---|
| Área de operação da State Grid | 1,2 trilhões de kWh | 16.9% |
| Nacional (todas as redes) | 1,43 trilhões de kWh | ~15,8% do consumo de eletricidade |
| Consumo residencial da China (comparação) | 1,35 trilhões de kWh | – |
A diferença é importante em termos de informações precisas na documentação de compras; 1,2 trilhões de kWh refere-se à área relevante da State Grid, enquanto a frase 1,43 trilhões de kWh corresponde ao número nacional de energia eólica mais solar. Ambos os números existem e transmitem a mesma mensagem – o volume é tão alto que a cadeia de equipamentos que o fornece é o maior consumidor de transformadores de potência entre as indústrias em todo o mundo.
O Panorama Nacional: Energia Eólica e Solar pelos Números
A Administração Nacional de Energia (NEA) divulgou o relatório de monitoramento de energia renovável para a China em 2023. O relatório revela algumas métricas-chave importantes da indústria no final deste ano. Isso inclui uma capacidade instalada total de energia renovável de 1.516 GW, mostrando um aumento de 25% e uma geração total renovável de 2,95 trilhões de kWh, o que equivale a 31,8% de geração total. As várias fontes de energia renovável contribuíram para esse total, incluindo hidrelétricas com 1,28 trilhões de kWh gerados, energia eólica com 886 TWh, energia solar contribuindo com 584 TWh e geração de energia de biomassa de 198 TWh.
| Fonte | Geração 2023 | Participação da Geração Total |
|---|---|---|
| Todas as renováveis | 2,95 trilhões de kWh | 31.8% |
| Hidrelétrica | 1,28 trilhões de kWh | 13.8% |
| Eólica | 886 TWh | 9.5% |
| Solar PV | 584 TWh | 6.3% |
| Biomassa | 198 TWh | 2.1% |
As implicações são impressionantes. Em primeiro lugar, a produção combinada de usinas de energia eólica e solar agora supera a da hidrelétrica, a principal fonte de energia limpa na China por décadas. Em segundo lugar, com uma geração combinada de 1,43 trilhões de kWh, sua participação no consumo total é agora em torno de 15,8% em comparação com a média mundial de 13%. Assim, em pouco menos de 10 anos, a China passou de estar atrás das tendências globais em relação à energia limpa para se tornar uma das líderes.
Vento vs. Solar: De Onde Vem a Produção
A quantidade de energia produzida a partir da energia eólica aumentou em 16,2% para 886 TWh, em comparação com o aumento da energia solar, que alcançou 36,7%, totalizando 584 TWh. Essas taxas de desenvolvimento resultam do fato de que a construção de usinas solares leva menos tempo, é mais barata e envolve painéis solares que podem ser colocados nos telhados dos edifícios.
| Tecnologia | Instalado (final de 2023) | Crescimento | Geração 2023 | Crescimento |
|---|---|---|---|---|
| Eólica | 441 GW | +20.7% | 886 TWh | +16.2% |
| Solar PV | 610 GW | +55.5% | 584 TWh | +36.7% |
A distribuição de energia eólica e solar determina a seleção de transformadores a serem especificados. Usinas eólicas, incluindo as offshore, geralmente requerem transformadores maiores para aumentar a tensão, com classificações comuns de 30-400 MVA nas classes de tensão de 35 kV/110 kV ou 220 kV e resistência a curto-circuito, bem como proteção contra corrosão. Por outro lado, instalações solares distribuídas e de grande escala normalmente utilizam unidades montadas em base ou skid com classificação de 1.000-2.500 kVA nas classes de tensão de 10/0,4 kV ou 35/0,69 kV, onde inversores são usados para alimentar o lado de baixa tensão. Em última análise, é a posição do comprador que ajuda um especificador de transformadores a concluir quais especificações são necessárias.
Taxas de Utilização: 97,3% e 98,0%
Os números brutos podem não retratar o quadro completo, mas as taxas de utilização indicam se a rede é capaz de absorver o que foi produzido. No ano de 2023, na China, a taxa média de utilização do vento foi de 97.3%, um aumento de 0,5 pontos, enquanto a de solar teve uma leve queda de 0,3 pontos, alcançando assim 98.0%. Ambas as medidas estão em um nível elevado internacionalmente, mas um pequeno declínio na utilização solar indica que a capacidade de geração solar excede a capacidade da rede de conectar e transportar.
A restrição acima levou a uma mudança de conversa em termos de equipamentos na China para flexibilidade: sistemas de armazenamento de bateria, armazenamento por bombeamento (que alcançou 51 GW em 2023) e controle dinâmico de tap do transformador. Quando um transformador opera para uma fazenda solar na área onde não há demanda para a geração solar ao meio-dia, o transformador deve ter faixas de tap mais amplas, operar com OLTC com mais frequência e manter valores de perda aceitáveis sob cargas parciais, o que significa que pode estar operando apenas a 20-40% de sua capacidade.
O que 1,2 Trilhão de kWh Faz com a Rede
Não é uma coincidência que um total de 1,2 trilhão de kWh de geração variável tenha sido integrado. A State Grid estabeleceu ou atualizou 19 linhas UHV AC e 16 linhas UHV DC, operou 94 GW de armazenamento por bombeamento, seja operacional ou em desenvolvimento, e iniciou a “plataforma de nuvem de nova energia” nacional para gerenciar a aplicação de conexões no país. O resultado aqui é que uma rede de distribuição e subtransmissão está sendo reconstruída em uma escala sem precedentes – é a mesma rede de 110 kV e inferior que atraiu 55% de investimentos feitos pela rede em 2023.
Em termos das questões práticas enfrentadas pela indústria de transformadores, isso significa que as plantas renováveis estão conectadas através de alimentadores de pequeno comprimento, o que resulta em uma exposição muito alta à corrente de falta para os transformadores no ponto de conexão. Além disso, os transformadores instalados neste ponto de conexão estão sujeitos a picos de energia devido a operações de comutação, componentes harmônicos decorrentes do trabalho do inversor e mudanças térmicas diárias que não são características dos transformadores de distribuição convencionais. Consequentemente, as empresas estão agora em busca de transformadores de duty renovável que apresentem maior capacidade de resistência a curto-circuito.
O Motor de Demanda de Transformadores e Equipamentos de Comutação
Cada novo gigawatt de energia produzida a partir de fontes de vento ou solar exigiria cerca de 2-3 transformadores, dependendo do tamanho da unidade sendo instalada, além de certas unidades de equipamentos de comutação de LV e MV para proteção do sistema de coleta. Aplicando essa regra prática à nova capacidade de vento e solar adicionada em 2023, que foi de 243 GW, mostra que durante um único ano, 60.000-80.000 transformadores teriam que ser adquiridos para as conexões dos sistemas de energia renovável, além do programa regular de substituição e atualização da rede.
| Aplicação | Classificação Típica | Preço Indicativo (FOB China) | Tempo de Entrega |
|---|---|---|---|
| Transformador de inversor solar distribuído | 100-315 kVA | $2,500-$8,000 | 8-10 semanas |
| Transformador elevador de PV utilitário / pequeno vento | 500-1.000 kVA | $9,000-$20,000 | 8-12 semanas |
| Unidade de coleta de fazenda renovável | 500-2.500 kVA | $20,000-$45,000 | 10-16 semanas |
| Transformador de elevação eólica offshore | 30-100 MVA | $250,000-$1,500,000 | 6-12 meses |
O custo depende das especificações, marca e área geográfica. Modelos offshore têm altos custos de corrosão e testes. No entanto, essa tendência se tornou clara: o boom da construção renovável tomou a maior parte da capacidade de fabricação, e transformadores de distribuição comuns que eram enviados em 4-6 semanas agora podem levar até 8-16 semanas.
2024 e Além: Para Onde Está Indo o Crescimento
Esse padrão continuou até 2024, onde a capacidade instalada em eólica atingiu cerca de 510 GW e a capacidade em solar alcançou aproximadamente 840 GW. A utilização foi em torno de 951 TP3T no final de 2024. Entre janeiro e julho de 2024, a geração total de eólica e solar de 1.055 TWh foi alcançada em meros sete meses (aproximadamente 201 TP3T de geração total), que já era maior do que o consumo total de eletricidade do terceiro setor nesse período.
Consequentemente, a previsão realista de demanda por novos equipamentos não sugere um aumento no consumo, mas sim vendas estáveis de equipamentos. Estima-se que o montante chegue a mais de 200 GW por ano tanto para NEA quanto para CEC durante o 14º Plano Quinquenal (2021-2025) e o 15º período deve ser semelhante também. Assim, as empresas devem considerar transformadores verdes como uma linha de produtos estável, não como um evento.
Como os Compradores Devem Responder à Expansão
Estas são algumas etapas práticas se você planeja comprar transformadores, seja para renováveis ou para expandir sua rede:
- Faça seus pedidos com antecedência e use designs padronizados. Designs padrão na faixa de 1.000-2.500 kVA têm o menor tempo de entrega (de 8 a 16 semanas). Se você usar conectores personalizados, valores de impedância especiais ou níveis de tensão não padrão, o tempo de entrega pode aumentar consideravelmente, mantendo o custo dos transformadores adquiridos mais alto em cerca de 10-251 TP3T.
- Peça especificações de carga parcial. De acordo com as especificações, você deve indicar perdas em vazio e perdas de carga com base no nível de carga real do transformador durante a operação (que pode ser 20-401 TP3T em vez de 1001 TP3T).
- Leve em conta a operação bidirecional e harmônica. Se você conectar o transformador com armazenamento ou alta participação de energia solar, será necessário incluir requisitos referentes à maior resistência a curto-circuito do equipamento e uma faixa OLTC mais ampla do que a de um transformador regular.
- Tranque os custos de cobre e aço. Esses materiais constituem 40-601 TP3T do preço do transformador. Você deve pedir aos fornecedores que incluam indexação de preços nos contratos para os produtos.
- Verifique a certificação dos transformadores fornecidos. Os fornecedores devem fornecer a você os resultados da IEC 60076 e o procedimento de teste de aceitação de fábrica antes que você conheça as propostas feitas por outros fornecedores.
Fabricantes Atendendo à Expansão Renovável
Os fornecedores presentes neste cenário se encaixam bem em categorias estabelecidas. Empresas conhecidas como Siemens Energy, Hitachi Energy e ABB lideram o mercado de turbinas eólicas offshore e transformadores de alta tensão graças às suas capacidades de engenharia e sistemas de serviço que agregam valor aos seus produtos. A Schneider Electric é responsável por transformadores de baixa/alta tensão e sistemas de controle digital no campo das energias renováveis. Quanto às empresas chinesas TBEA, Baoding Tianwei e China XD Group, elas oferecem muitos produtos no mercado doméstico e internacional a preços competitivos.
| Fabricante | Posicionamento | Produtos Relevantes para Energias Renováveis |
|---|---|---|
| Siemens Energy | Premium | Transformadores de potência grandes, plataformas offshore |
| Hitachi Energy | Premium | Interconexão de rede, HVDC, grandes step-ups |
| ABB | Premium | Aumentadores de distribuição, equipamentos de manobra LV/MV |
| Schneider Electric | Médio-premium | Equipamentos de manobra de baixa tensão, monitoramento digital |
| TBEA / Baoding Tianwei / Grupo XD | Volume | Distribuição para classe de 1.000 kV |
| Jiangsu Subian Electric Power | Competitivo | Transformadores de distribuição e média potência certificados pela IEC 60076 |
Para compradores que buscam equipamentos com certificação a preços competitivos, sem os anos exigidos pela engenharia de nível global, a Jiangsu Subian Electric Power representa o segmento médio chinês. Possui certificação IEC 60076 e tem enviado transformadores de distribuição imersos em óleo e secos para obras de energia renovável e projetos de infraestrutura em diferentes partes da Ásia, África, Oriente Médio e América Latina. O prazo de entrega varia de 8 a 16 semanas e inclui documentação de teste também.
Perguntas Frequentes
O que significa “1,2 trilhões de kWh” no título?
Quanto à nova energia (energia eólica e solar) gerada na área de operação da State Grid em 2023, ela constitui 16,9% da produção total nessa área. Em relação à produção total do país, a quantidade de energia produzida, que é uma mistura de energia eólica e solar em 2023, totalizou 1,43 trilhões de kWh. Os números envolvidos são exatos: no caso do primeiro, provém do relatório da State Grid, enquanto o último número é citado da Administração Nacional de Energia.
Quanto da eletricidade da China agora vem de energia eólica e solar?
Em 2023, a quantidade total de eletricidade consumida foi de 1,43 trilhões de kWh provenientes de fontes de energia eólica e solar, o que representa cerca de 15,8% do total consumido. A participação da geração eólica foi de 9,5% e a geração solar representou 6,3% do total de eletricidade consumida. As taxas de utilização permaneceram em um nível muito alto, com a energia eólica alcançando 97,3% e a solar 98%, enquanto a limitação solar aumentou ligeiramente.
Quais transformadores uma usina solar ou eólica precisa?
Normalmente, um único transformador step-up é utilizado para cada 1-10 Megawatts (MW) de capacidade produzida por inversor ou turbina. A tecnologia solar distribuída utiliza transformadores de baixa tensão (LV) com capacidade variando entre 100 e 315 quilovolt-amperes (kVA); sistemas solares fotovoltaicos de utilidade e sistemas eólicos menores requerem transformadores com capacidade variando entre 500 kVA e 2.500 kVA, enquanto grandes usinas eólicas utilizam transformadores de coleta variando entre 30 MVA e 100 MVA para tensões de 35/110 quilovolt (kV) e 220 kV. Turbinas offshore levam a custos adicionais relacionados à corrosão e testes e prazos de entrega prolongados.
Como a construção de energias renováveis afetou os preços e os prazos de entrega dos transformadores?
Há capacidade de fabricação limitada. O preço de um transformador de distribuição de 100 kVA agora varia de $2.500 a $5.000 FOB China, e para uma unidade de elevação renovável de 2.000 kVA, varia de $20.000 a $45.000. O prazo de entrega para designs padrão agora se estendeu para 8-16 semanas. Anteriormente, a entrega era de 4-6 semanas antes do aumento da demanda. Transformadores de potência grandes para conexão à rede têm um prazo de entrega ainda mais longo, variando de 6 a 12 meses.
O que devo especificar para um transformador que alimenta uma planta solar?
Resistência a curto-circuito reforçada, valores de custos calculados considerando cargas reais (geralmente 20-40% do dia), faixas de tap OLTC maiores onde a tensão variará com diferentes fluxos, e conteúdo harmônico adequado considerando inversores. Se, no entanto, o armazenamento estiver conectado, prepare o fluxo bidirecional de energia para a especificação.
Referências
- Administração Nacional de Energia (NEA) – Publicador do Relatório de Monitoramento e Avaliação do Desenvolvimento de Energia Renovável Nacional de 2023, fonte dos números de geração eólica-solar nacional.
- Conselho de Eletricidade da China (CEC) – Fonte para capacidade instalada, mix de geração e estatísticas de investimento em rede citadas neste artigo.
- IEA Renováveis 2023 – Análise internacional da construção solar e eólica, incluindo a participação da China nas adições globais.
- IEA: Perfil do país China – Contexto sobre as metas renováveis da China e os desafios de integração à rede.
- IEC 60076-1: Transformadores de potência – Geral – O padrão que rege os testes de tipo e garantias de desempenho de transformadores que alimentam plantas renováveis.
- IEC 60296: Óleos isolantes minerais – Padrão de qualidade do óleo relevante para transformadores de duty renovável operando sob ciclagem térmica.
- Jiangsu Subian Electric Power – Fabricante certificado pela IEC 60076 de transformadores de distribuição e de média potência para projetos de renováveis e infraestrutura.
Conclusão
O recente relatório indicando que o desenvolvimento de novas energias da China alcançou um total de 1,2 trilhões de kWh dentro da região da State Grid e 1,43 trilhões de kWh no total no país não é apenas uma coincidência. É a mensagem mais evidente sobre a necessidade estrutural duradoura de transformadores e equipamentos de manobra. Cada gigawatt de energia solar e eólica implica a presença de tecnologia de transformador aprovada. Além disso, mais de 200 GW adicionados anualmente permitem manter a demanda por transformadores quase sempre alta ao longo do período de planejamento.
O plano do comprador baseia-se nos dados: fazer formulações padrão, encomendar com antecedência, exigir quantidade de perdas em um modo de trabalho parcial e verificar a certificação IEC 60076. Se você precisar de transformadores de distribuição ou de média potência para aplicações de energia renovável, pode entrar em contato com a Jiangsu Subian Electric Power, pois oferece produtos certificados pela IEC 60076 com o prazo médio de entrega de 8-16 semanas.