O PROTÓTIPO DE UMA ESTAÇÃO DE MONITORAMENTO DE SISTEMAS DE MICRO GERAÇÃO FOTOVOLTAICOS E EÓLICOS NO CONTEXTO DAS REDES INTELIGENTES “SMART GRID”

PROTÓTIPO DE UMA ESTAÇÃO DE MONITORAMENTO DE SISTEMAS DE MICROGERAÇÃO FOTOVOLTAIVOS E EÓLICOS NO CONTEXTO DAS REDES INTELIGENTES “SMART GRID”

Carolina Mieldazis Neves, [e-mail]

Orientador: Jorge Andrés Cormane Angarita

Resumo: A tecnologia se faz presente em todo o mundo e não é anormal que entre no campo energético também, na forma como analisamos a distribuição energética. Visando modernizar a distribuição e manutenção da energia, as redes “smart grid” nasceram. Redes mais modernas e inteligentes ajudariam tanto a distribuidora de energia quanto a população, uma vez que o sistema monitora o consumo dos clientes em tempo real e também pode identificar problemas no fornecimento, tornando mais rápida a comunicação. Alguns dos projetos atuais se concentram na avaliação do impacto que causaria no desempenho da rede elétrica mudar um componente eletrônico específico, por exemplo, a inserção de sistemas que advém de outro tipo de energia, no caso, eólicos e fotovoltaicos. Por essa razão, foram analisados dados gerais sobre o ambiente do Campus Gama da Universidade de Brasília para identificar potenciais aplicações dessa tecnologia aliada a sistemas de microgeração.

Palavras-chave: Energia Elétrica, Redes Smart Grid, Energia Renovável, Microgeração Fotovoltaica e Eólica, Microredes.

INTRODUÇÃO

Nos últimos cem anos o mundo tem sofrido inúmeras mudanças em vários campos diferentes, cultural até tecnologicamente, que passaram a estar cada vez mais próximos causando uma diferença substancial em como a sociedade utiliza a energia e o quanto precisa dela diariamente. Infelizmente, a infraestrutura do sistema elétrico não acompanhou o crescimento da população e a dinamização do planeta, que utiliza cada vez mais eletricidade para se manter. A rede inteira depende de uma única fonte geradora e, se por problemas técnicos, a mesma parar de funcionar todo o sistema fica privado de energia. As atuais demandas de energia são alarmantes e tornam mais que necessária uma atualização do sistema de distribuição de energia elétrica e é onde as redes Smart Grid aparecem como uma solução inovadora. [1]

Redes Smart Grid são vistas quase como um conceito do que como uma tecnologia porque é o resultado do somatório de esforços de diversas áreas da engenharia como: computação/software, automação, eletrônica, energia e elétrica e tem como objetivo modernizar os sistemas defasados de distribuição de energia melhorando o desempenho dos mesmos, tornando mais seguro e diminuindo perdas, conseguindo prever falhas, exponenciando o aproveitamento da rede, melhorando a comunicação [2].

Para que isso aconteça, a rede é munida de medidores de qualidade e de consumo, podendo prever e evitar perdas durante a transmissão da mesma já que possui sensores inteligentes por toda sua extensão. Além de sensores, a rede também prevê medidores eletrônicos, chamados Smart Meter, refletindo positivamente ao consumidor porque o mesmo irá passar a arcar com os custos exatos do que usa e isso não acontece atualmente, as leituras dos relógios medidores são feitas por pessoas e passam por vários processos que diminuem sua credibilidade e aumentam as chances de erros nas leituras. Os Smart Meter também economizam os gastos já que tornam obsoleta a presença humana na coleta de informações, desde que haja uma comunicação eficiente de duas mãos entre o consumidor e o distribuidor. Nos sistemas de transmissão, a principal mudança é no sistema de segurança, que é tolerante a ataques físicos e cibernéticos, e na monitoração e controle da tensão, defasamento angular, etc., sendo que todos trabalham nos conceitos de subestações.

Subestações são, como o próprio nome evidencia, pontos de conexão da rede elétrica e é onde acontece tudo que foi especificado acima, ela integra os sistemas e os controla melhor porque tem uma menor área para analisar. Dentro dessa concepção estão as Microredes, que são geradores de energia renovável, solar e eólica, de médio e pequeno porte e seu objetivo é gerar energia pra determinada área. Ou seja, a produção de energia passa a ser integrada mas independente de forma que, caso haja algum problema na distribuição da mesma, uma parcela menor será atingida e problemas graves como Blackouts serão solucionados. Microredes também solucionam o problema ambiental que envolve grandes geradores de energia, já que não seria necessário desabitar áreas para construir grandes hidrelétricas, nem haveria o perigo de grandes acidentes nucleares radioativos. Por esse motivo, as energias preferidas a serem utilizadas seriam a solar (fotovoltaica), eólica (microturbinas) e células a combustível.

As Microredes também propõem uma nova forma de ver a utilização e distribuição de energia pelos olhos dos consumidores. Levando em consideração que a mesma seria implementada de acordo com os sistemas inteligentes Smart Grid que possuem um canal de comunicação de duas vias entre consumidor e fornecedor, poderia haver uma troca de papéis entre os mesmos, de forma que o consumidor possa vender ao distribuídos sua energia, caso a produza em casa. Ou seja, casas, fábricas, prédios comerciais ou qualquer estabelecimento que produza energia própria e não utilize tal energia por completo, poderia vender a mesma, que seria redistribuída para outros lugares por meio da rede.

Na Fig(1) pode-se ter uma noção básica de como seria um sistema de Microredes sendo o CGMR (Centro de Gerenciamento da Microrede), o CF (Controlador de Fonte) e CC (Controlador de Carga) parte do sistema de controle principal, o DCR (Dispositivo de Conexão e Reconexão) que atua na conexão com a rede protegendo o sistema contra falhas energéticas gerais e as linhas azuis representam os canais de comunicação. Ainda, da esquerda para a direita podemos ver três fontes de energia conectadas: microturbina, célula a combustível e um painel fotovoltaico. [3]

Figura (1). Microrede típica.

O estudo da possível implementação de uma Microrede geradora de energia sustentável, renovável e limpa na FGA seria um dos objetivos do projeto geral e a análise das condições climáticas presentes na mesma é parte fundamental desse processo.

COLETA DE DADOS

Os dados utilizados na análise dos resultados foram retirados de uma estação climática, do modelo WeatherHawk 232 Direct Connection que mede velocidade, direção e temperatura do ar, umidade relativa, pressão