Inserção de Microgrids em Sistemas de Distribuição

FERNANDO COSTA

Aumentando a confiabilidade do fornecimento e a qualidade da energia através da inserção de Microgrids

Palavras-chave: Microgrid; Armazenamento de Energia; Sistema de Baterias Elétricas; Geração Distribuída

Microgrids podem ser considerados sistemas de distribuição de energia de média (MT – 13,8 kV) e baixa tensão (BT – 220/127 V) que possuem fontes próprias de geração, dispositivos de armazenamento e cargas controláveis.  Podem operar conectados à rede principal de energia da Concessionária ou isoladamente, de maneira coordenada e controlada.

O conceito se baseia na evolução natural das redes elétricas de distribuição tornando-as capacitadas para acomodarem diversas fontes de geração distribuída, como microturbinas, células combustíveis, sistemas solares fotovoltaicos, pequenos geradores a diesel, eólicas, dentre outras; além de dispositivos de armazenamento, como baterias. Este conceito é representado na figura a seguir:

 

Figura 01 – Arquitetura conceitual de um Microgrid

Fonte: http://www.ewtdirectwind.com/solutions/microgrid-solutions.html

A inserção de Microgrids nas redes de distribuição podem aumentar a confiabilidade do fornecimento e a qualidade da energia, promovendo, potencialmente, a inclusão de fontes “limpas” (renováveis), na matriz energética, principalmente através da tecnologia fotovoltaica na modalidade Geração Distribuída (GD), e ainda a redução das perdas elétricas do sistema.

Atualmente, com a inserção crescente da GD, regulada através das resoluções normativas 482/2014 e pela 687/2015, desafios começam a surgir para a Concessionária, como:

  • aumento da complexidade de operação da rede de distribuição, que passará a ter fluxo bidirecional de energia;
  • necessidade de alteração dos procedimentos das distribuidoras para operar, controlar e proteger suas redes;
  • aumento da dificuldade para controlar o nível de tensão da rede no período de carga leve;
  • alteração dos níveis de curto-circuito das redes;
  • aumento da distorção harmônica na rede.

Apesar da capacidade de gerar energia elétrica de maneira distribuída, a dificuldade em assegurar a estabilidade do sistema durante situações de falta e distúrbios permanece, já que na falta de energia por medida de segurança as fontes geradoras distribuídas são desconectadas.

Para sanar estes problemas, a inserção de Microgrids que possuem sistemas de armazenamento trará ao consumidor um considerável aumento na flexibilidade e confiabilidade do suprimento energético. Além disso, haverá ganhos financeiros, pois os sistemas de armazenamento de energia com o uso conjugado com a geração distribuída possibilitarão a gestão da demanda em razão de tarifas horárias diferenciadas.

Para a Concessionária, a inserção de Microgrds com sistemas de armazenamentos proporcionará melhorias significativas como:

  • melhoria do nível de tensão da rede no período de carga pesada;
  • provimento de serviços ancilares[1], como a geração de energia reativa para controle de tensão; e
  • aumento da confiabilidade do atendimento ao permitir a operação ilhada das cargas em caso de falhas nos sistemas de distribuição.

Um outro ponto de atenção está relacionado com a proteção dos sistemas elétricos envolvidos. Quando ocorre uma falta da rede elétrica, o Microgrid deve ser isolado do sistema da Concessionária o mais rápido possível, para proteger as suas cargas. Se a falta ocorre dentro do ambiente do Microgrid, as funções de proteção deverão ser capazes de detectarem as correntes de curto-circuito de modo a isolar apenas a parte necessária de sua rede.

As empresas do setor elétrico do País já iniciaram movimentos para tornar as redes elétricas inteligentes. Este movimento reduz custos das distribuidoras, ajuda o consumidor a usar melhor a energia e otimiza a transmissão e a distribuição de energia de acordo com a demanda nos diferentes períodos do dia, gerando impacto positivo para todo o sistema. Neste contexto, está presente a inserção de Microgrids nas redes através da Geração Distribuída e de sistemas de armazenamentos de energia que trará inúmeros benefícios tanto para Concessionária de distribuição de energia como para os consumidores.

Referências:

https://energy.gov/eere/articles/welcome-alcatraz-one-largest-microgrids-united-states

https://smartgrid.ieee.org/resources/news/906-the-power-of-microgrids

https://building-microgrid.lbl.gov/about-microgrids

https://energy.gov/sites/prod/files/2016/06/f32/The%20US%20Department%20of%20Energy%27s%20Microgrid%20Initiative.pdf

[1] Ações que garantam a segurança e a qualidade na continuidade do fornecimento de energia elétrica, como segurança do sistema e manutenção dos valores de freqüência e tensão.

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