As Mudanças no Setor de Distribuição
A modernização e a adaptação dos meios tecnológicos é algo inevitável no que se diz respeito a qualquer ferramenta ou ciência utilizada pela sociedade moderna. Dentro deste contexto, verifica-se que os Sistemas de Distribuição de Energia Elétrica (SDEEs) passam por mudanças estruturais importantes, de modo a desempenhar plenamente o seu papel.
Deste modo, um dos principais aspectos que vêm exigindo tais adaptações nos SDEEs é o crescimento da implantação das unidades de geração distribuída (GDs) ao longo dos alimentadores. No Brasil, por exemplo, é esperado que até 2024 o número de consumidores residenciais e comerciais que possuam geração própria aumente em 833,25%, atingindo 3.208 MW de potência instalada.
Ressalta-se que além de atender a necessidade de distribuição homogênea da geração de energia elétrica, a GD permite a criação de um novo conceito de consumidor, definido por prosumidor (produtor + consumidor). Tal aspecto traz ainda mais destaque para os estudos, principalmente pelo fato de afetar diretamente aspectos financeiros, o que incentiva o uso da tecnologia entre os consumidores finais.
Além da vertente monetária, o modelo de geração distribuída traz diversos aspectos positivos, dentre eles, pode-se citar: a redução da emissão de gases poluentes através do uso de fontes renováveis; a possibilidade de diminuição das perdas técnicas no sistema de distribuição, pois as cargas estão mais próximas à geração; e, o aumento da eficiência energética. Por esses e outros motivos, faz-se necessário voltar à devida atenção ao tema, afinal, atrelados aos benefícios estão todos os desafios que requerem estudo com uma análise profunda e cuidadosa.
Microrredes
Define-se uma microrrede como um grupo de cargas e de recursos de energia distribuída interconectadas dentro de um limite elétrico claramente definido que atua como uma entidade controlável única com relação à rede. Uma microrrede pode conectar e desconectar-se da rede de modo que lhe permita operar integrada ou isolada da rede (“modo ilha”). Essa conexão com o sistema elétrico de potência da concessionária local é feita, normalmente, com o auxílio da eletrônica de potência.
Geralmente, porém não obrigatoriamente, as microfontes presentes na microrrede são do tipo renovável. Vale ressaltar que no Brasil, a principal fonte vem sendo a solar, devido à boa incidência em diversas partes do país durante o ano, facilidade de implementação em centros urbanos e interessante relação custo benefício.
Todavia, pode-se haver microfontes de cunho não renovável, como motogeradores movidos à diesel, mas que também podem trabalhar aproveitando subprodutos de outros processos (cogeração). Todo o dimensionamento do sistema pode ser projetado para cada necessidade especial, considerando aspectos como: a demanda, a confiabilidade no fornecimento de energia e a melhoria em índices da Qualidade da Energia Elétrica (QEE).
Impactos e Desafios da Geração Distribuída na Rede
Apesar dos benefícios serem proeminentes, o estudo do tema ainda é rodeado por diversos desafios e conflitos importantes. A inserção de GDs, por exemplo, pode causar consequências financeiras e técnicas na operação do sistema, devido ao aumento de conexões de fontes geradoras que podem provocar sobretensões, o que gera danos aos consumidores e prejudica a QEE.
Outro ponto crítico no estudo em questão é o fato de grande parte das microrredes possuírem fontes com comportamento intermitente, a exemplo dos painéis fotovoltaicos que dependem da irradiação solar durante o dia. Tal característica pode causar problemas operativos, destacando-se as variações de tensão em SDEEs, acarretando efeitos negativos, tais como: a violação dos limites de tensão normativos e o aumento do chaveamento de taps dos reguladores de tensão e de bancos de capacitores automáticos.
Ressalta-se que tais tipos de fonte são normalmente utilizadas em associação com alguma forma de armazenamento de energia, como banco de baterias, supercapacitores, células de combustíveis ou volantes de inércia (flywheels). Deste modo, há um aumento da dificuldade operacional e financeira de um projeto envolvendo esta tecnologia. Entretanto, tais dispositivos são vitais para garantir o equilíbrio carga/geração na microrrede e manter a frequência nos valores de operação ideais.
Por fim, um dos aspectos de maior destaque atualmente é a viabilidade de utilizar a GD como um investimento para retorno financeiro, já que é possível vender o excedente de energia para a concessionária, a depender do balanço geração/consumo. Todavia, a utilização deste recurso baseia-se na manipulação do fluxo de potência, ou seja, do caminho percorrido pelas potências ativa e reativa nos elementos da rede elétrica. Normalmente, quando um prosumidor está operando como consumidor, o fluxo de potência direciona-se da subestação abaixadora em direção à carga distribuída ao longo do alimentador. Porém, no modo produtor, o fluxo de potência é invertido e a energia passa a ser injetada na rede. Deste modo, apesar dos evidentes benefícios, tal inversão pode causar sobrecarga de transformadores, elevação das perdas e problemas na regulação de tensão, promovendo, assim, a necessidade em se estudar com profundidade a fim de se prever e contornar possíveis cenários indesejados.
Devido aos diversos desafios operacionais supracitados, a revisão dos estudos de coordenação da proteção e novos reforços e investimentos na rede secundária, mostra-se uma tarefa cada vez mais necessária.
Referências:
• LUCCHESE, F.C.; ANSELMINI, F.A.; MARTINS, C.C.; SPERANDIO, M.; Análise Do Impacto Da Geração Distribuída Fotovoltaica Na Rede Elétrica Da Universidade Federal De Santa Maria; VII Congresso Brasileiro de Energia Solar, Gramado, 2018.
• ANEEL,“Nota Técnica n° 0056/2017-SRD/ANEEL: Atualização das projeções de consumidores residenciais e comerciais com microgeração solar fotovoltaicos no horizonte 2017-2024”, 2017.
• I. Lampropoulos, G. M. A. Vanalme, and W. L. Kling, “A methodology for modeling the behavior of electricity prosumers within the smart grid”, in IEEE Innovative Smart Grid Technologies, 2010. pp. 1-8.
• RODRIGUES, Israel Resende Alves. Estudo de proteção elétrica de uma microrrede baseada na rede de 34 Barras do IEEE. 2017. Dissertação de Mestrado Pós – Graduação em Engenharia Elétrica – Universidade Federal de Minas Gerais, 2017.
• R.F. Coelho, “Concepção, análise e implementação de uma microrrede interligada à rede elétrica para alimentação ininterrupta de cargas CC a partir de fontes renováveis”, Universidade Federal de Santa Catarina, 2013.
• GRAINGER, J. J.; STEVENSON JR, W. D. Power System Analysis, McGraw-Hill, New York,
1994
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