Microrredes como ferramenta na melhoria da qualidade da energia elétrica

O conceito de microrrede foi desenvolvido como uma solução eficaz no novo paradigma descentralizado de sistemas de energia elétrica para o gerenciamento local de geração e demanda em subseções da rede. As microrredes têm sido empregadas globalmente para melhorar a confiabilidade e a resiliência das redes, facilitar a integração de recursos renováveis, adiar investimentos em rede e atender às amplas necessidades de diferentes comunidades de grandes áreas metropolitanas a regiões rurais e remotas. Microrredes oferecem uma estrutura flexível que permite incorporar várias tecnologias, acomodar uma ampla gama de arquiteturas e ser usada para diferentes aplicações. Neste contexto, a Copel vem desenvolvendo uma série de iniciativas buscando desvendar e incorporar as microrredes em sua rede elétrica, com foco em máximo benefício para a rede e seus consumidores.

Uma destas iniciativas foi o Projeto de P&D ANEEL PD-02866-0511/2019, elaborado em parceria com a Universidade Federal do Paraná (UFPR), intitulado “Programação diária de microrredes e redes ativas de distribuição considerando o gerenciamento pelo lado da demanda”. Neste projeto, além do desenvolvimento de aplicações computacionais para o gerenciamento ativo de uma microrrede utilizando histórico de carga, dados meteorológicos e monitoramento on-line dos recursos energéticos e cargas, foi avaliado também o impacto desta operação para a qualidade da energia elétrica na microrrede,

Para tanto, foi desenvolvido um projeto piloto nas dependências do Instituto Municipal de Administração Pública da Prefeitura de Curitiba, localizado no Parque Barigui em Curitiba (PR). Neste piloto, foi feita a instalação de recursos energéticos como sistemas de geração fotovoltaica e sistemas de armazenamento em baterias (SAE), bem como a instalação de plataforma computacional para monitoramento e atuação de circuitos elétricos do edifício do IMAP. Também foram instalados um Carpot com carregador de veículo elétrico e uma estação meteorológica no local. Desta forma, utilizando sistema de gerenciamento da operação, a microrrede pode operar “ilhada” em caso de falta de energia da rede da Copel, com o SAE assumindo a carga do edifício. Além disso, o sistema de gerenciamento possibilita a conexão e a desconexão de cargas a depender do estado de carga das baterias.

Assim, além do benefício de aumento da confiabilidade do sistema elétrico do edifício do IMAP, com redução das interrupções de energia, foram observados durante os testes de comissionamento outros benefícios para a qualidade da energia, sobretudo, na estabilização da tensão em regime permanente e na redução da volatilidade de distúrbios como distorção harmônica de tensão, flutuação de tensão e desequilíbrio de tensão.

Conforme pode ser visto na Figura 2 que mostra as tensões no quadro QMG da microrrede durante o período de 24 horas, a perda da rede elétrica da Copel levou ao ilhamento da microrrede por cerca de duas horas. Durante este período em que o SAE assumiu o fornecimento da energia local, notou-se que a tensão fase-neutro elétrica ficou fixa nem 120 V, que era o valor pré-programado de fábrica dos inversores do SAE. Assim, reprogramando o inversor é possível estabilizar a tensão em 127 V. Outra observação interessante foi que a distorção de tensão também teve seus valores estabilizados em valores cerca de 2,5% durante o período de ilhamento. Tais observações também puderam ser feitas para o comportamento do fator de desequilíbrio e da flutuação de tensão (PST).

Estas observações mostram que as microrredes podem assumir funções no sistema elétrico para além do aumento da confiabilidade e gestão energética e também podem colaborar para a manutenção indicadores da qualidade da energia elétrica dentro de limites normativos, como aqueles estabelecidos pelo Prodist – Módulo 8.

Para concluir, vale comentar que a microrrede do Parque Barigui está aberta para visitação pública em horário comercial, sendo possível conhecer não apenas a instalação, mas também assistir a vários vídeos explicativos sobre a sua operação. Mais informações em: https://youtu.be/V6HLd52Oqrw e https://youtu.be/QHVjfph96yQ

Autores:

Por Mateus Teixeira, graduado em Engenharia Elétrica Industrial pela Universidade Federal de São João del Rei (2001), mestre em Qualidade de Energia pela Universidade Federal de Uberlândia (2003) e doutor em Engenharia de Materiais pela Universidade Federal do Paraná (2016). Atualmente é Professor da UFPR;

Por Alexandre Aoki, engenheiro eletricista com mestrado em Engenharia Elétrica e doutorado em Engenharia Elétrica e sistemas Elétricos de Potência pela Universidade Federal de Itajubá. Atualmente, é professor na Universidade Federal do Paraná (UFPR);

Por Clodomiro Unsihuay Vila, engenheiro eletricista, com doutorado pela Pontifícia Universidade de Comillas, Madri, e mestrado pela Universidade Federal do Maranhão. Desde março de 2010, é Professor Associado do Departamento de Engenharia Elétrica da Universidade Federal do Paraná (UFPR).