A NASA está a construir um Escudo Solar para proteger a rede eléctrica norte-americana

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Rede Eléctrica
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A cada cem anos ou assim, acontece uma tempestade solar tão potente que enche os céus da Terra com auroras vermelhas – cor viva de sangue -, faz com que as agulhas das bússolas apontem na direcção errada, e envia correntes eléctricas que percorrem o solo do planeta. A tempestade solar mais famosa, o Evento Carrington de 1859, chocou os operadores dos telégrafos e chegou mesmo a atear alguns dos seus escritórios em chamas. Um relatório de 2008 da Academia Nacional de Ciências advertiu para o facto de, se uma tempestade solar semelhante ocorresse nos dias de hoje, experienciaríamos “blackouts” de electricidade generalizados com danos permanentes para muitos transformadores principais.

Um projecto recente da NASA chamado “Escudo Solar” poderia ajudar a manter as luzes acesas.

“O Escudo Solar é um sistema novo e experimental de previsão para a rede eléctrica norte-americana”, explica o líder do projecto Antti Pulkkinen, pesquisador associado da Universidade Católica da América que trabalha no Goddard Space Flight Center da NASA. “Acreditamos que podemos fazer mira aos transformadores específicos e predizer quais deles é que vão ser os mais atingidos por acontecimentos meteorológicos espaciais.”

O agitador de redes eléctricas é o “GIC” – abreviação de Corrente Induzida Geomagneticamente. Quando uma ejecção de massa coronal (uma nuvem de tempestade solar de biliões de toneladas) atinge o campo magnético da Terra, o impacto faz com que o campo vibre e trema. Essas vibrações magnéticas induzem correntes em quase todo o lado, desde a atmosfera superior da Terra até ao chão sob os nossos pés. GICs poderosos podem sobrecarregar os circuitos e os disjuntores, e em casos extremos, derreter os enrolamentos dos transformadores mais pesados.

Tal aconteceu realmente no Quebec em 13 de Março de 1989, quando uma tempestade geomagnética muito menos grave do que o Evento Carrington deitou abaixo a rede eléctrica em toda a província durante mais de nove horas. A tempestade danificou transformadores no Quebec, New Jersey e Grã-Bretanha, e causou mais de 200 anomalias na rede eléctrica por todo o território dos EUA desde a costa leste até à costa noroeste do Pacífico. Uma série semelhante de tempestades fantasma em Outubro de 2003 despoletaram um apagão regional no sul da Suécia e podem ter danificado transformadores na África do Sul.

Apesar de muitos utilitários terem tomado medidas para fortalecer as suas redes, a situação global só piorou. Um relatório de 2009 da North American Electric Reliability Corporation (NERC) e do Departamento de Energia dos EUA concluiu que os sistemas de energia modernos possuem um “aumento significativo de vulnerabilidade e exposição aos efeitos de uma severa tempestade geomagnética.” A razão subjacente pode ser vista de relance neste enredo:

Desde o início da Era Espacial, o comprimento total das linhas de alta tensão que cruzam a América do Norte aumentou quase 10 vezes. Isso transformou as redes de energia em antenas gigantes para correntes geomagneticamente induzidas. Com a procura por energia a crescer mais rapidamente do que as redes em si, as redes modernas têm se alastrado, interligadas, de forma exagerada, até ao limite – uma receita para problemas, de acordo com a Academia Nacional de Ciências: “A escala e a velocidade de problemas que podem ocorrer [nestas redes modernas] têm o potencial de impacto no sistema de alimentação de uma forma que nunca tiveram anteriormente.”

Um ‘blackout‘ em grande escala poderia durar muito tempo, principalmente devido aos danos causados ao transformador. Como refere o relatório da Academia Nacional, “esses aparelhos de várias toneladas não podem ser reparados no terreno, e se danificados desta forma precisam ser substituídos por novas unidades, que têm prazos de entrega de 12 meses ou mais.”

É por isso que é potencialmente tão valiosa uma previsão de nó a nó de correntes geomagnéticas. Durante tempestades extremas, os engenheiros poderiam proteger os transformadores mais ameaçados ao desconecta-los da rede. Isso em si pode causar um apagão, mas apenas temporariamente. Os transformadores sendo protegidos desta forma estariam disponíveis novamente para operações normais, quando a tempestade acabasse.

A inovação do Escudo Solar é a sua capacidade de fornecer previsões ao nível do transformador. Pulkkinen explica como funciona:

“O Escudo Solar entre em acção quando vemos uma ejecção de massa coronal (CME) numa vaga a distanciar-se do Sol. Imagens do SOHO e de veículos espaciais twin STEREO da NASA mostram-nos a nuvem até três pontos de vista, permitindo-nos elaborar um modelo 3D da CME, e prever a sua chegada.”

Enquanto a CME está a atravessar o espaço entre o Sol e a Terra, uma viagem que normalmente leva de 24 a 48 horas, a equipa do Escudo Solar prepara-se para calcular as correntes no solo. “Nós trabalhamos na Goddard’s Community Coordinated Modeling Center (CCMC),” diz Pulkkinen. A CCMC é um local onde os principais pesquisadores de todo o mundo reuniram os seus programas de computador baseados na física, para eventos de modelagem do clima espacial. O momento crucial surge cerca de 30 minutos antes do impacto, quando a nuvem varre a região onde está o ACE, uma nave espacial estacionada 1,5 milhões de km acima da Terra. Os sensores a bordo da ACE fazem medições locais, da velocidade, densidade e campo magnético da CME. Esses dados são depois transmitidos para a Terra, para a expectante equipa do Escudo Solar.

“Nós rapidamente alimentamos os computadores CCMC com os dados,” diz Pulkkinen. “Os nossos modelos predizem os campos e as correntes na atmosfera superior da Terra e a propagação dessas correntes para o chão.” Com menos de 30 minutos até ao evento, o Escudo Solar pode emitir um alerta aos serviços públicos com informações detalhadas sobre os GICs.

Pulkkinen salienta que o Escudo Solar é experimental e nunca foi testado no terreno durante uma severa tempestade geomagnética. Um pequeno número de empresas de serviços públicos têm instalados monitores actualizados em locais chave da rede para poder ajudar a equipa a verificar as suas previsões. Até agora, porém, o Sol tem estado mais tranquilo, registando apenas algumas tempestades relativamente amenas durante o ano passado. A equipa precisa de mais dados.

“Gostaríamos que mais empresas de energia se juntassem ao nosso esforço de investigação,” acrescenta. “Quanto mais dados recolhermos no terreno, mais rápido podemos testar e melhorar o Escudo Solar“. As empresas de energia trabalham com a equipa através do EPRI, o Electric Power Research Institute (Instituto de Pesquisa de Energia Eléctrica). É claro que algumas boas tempestades também poderiam ajudar a testar o sistema. Mas elas estão para chegar. O próximo máximo solar é esperado por volta de 2013, por isso é só uma questão de tempo.

Dr. Tony Phillips
26 de Outubro de 2010

Fonte: NASA Science News

Artigo Original: http://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2010/26oct_solarshield/

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