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Os desafios técnicos da geração distribuída

Em uma adaptação da definição utilizada pelo Instituto Nacional de Eficiência Energética (Inee), Geração Distribuída (GD) seria uma “expressão utilizada para designar a geração de energia elétrica realizada junto ou próxima do(s) consumidor (es) independentemente da potência, tecnologia e fonte de energia e com independência, mesmo que em parte do tempo, da companhia distribuidora local.  As resoluções Aneel 482 e 687 trataram de organizar e normalizar as condições técnicas de conexão de sistemas de GD dos consumidores aos das distribuidoras locais preparando os aspectos técnicos e de segurança, a relação financeira, a compensação de energias, o financiamento da infraestrutura e outras questões e responsabilidades em sistemas conectados aos da distribuidora local.

A questão a ser aqui tratada considera a discussão desta operação da GD com independência parcial ou total da distribuidora local, ou como o mercado tem tratado a operação denominada “ilhada” ou “isolada”, quando não existe a conexão. O tema é cada vez mais discutido e a entrada no mercado de sistemas de storage merece efetivamente atenção especial. Como um sonho de consumo, a associação das fontes renováveis (solar, eólica, biomassa) a um conjunto de baterias produziria um sistema de energia autônomo sem a necessidade de distribuidora de energia local que se apresenta como uma solução de fonte  “tempo real” para as cargas. As vedetes da GD, geração eólica e solar, são as oportunidades no campo das fontes sustentáveis. A biomassa é outra fonte com características semelhantes neste aspecto. As pequenas centrais hidrelétricas (PCHs) a fio d´água apesar de gerarem energia com fonte renovável são questionadas pelo uso da água e dependência da mesma, além de baixo fator de capacidade.

Vejamos, porém, alguns aspectos para reflexão:

1 – Aspectos de atendimento da carga e regulação de tensão

A geração clássica de energia utilizando grandes hidrelétricas e termelétricas associadas a sistemas de transmissão e distribuição impõe ao nosso sistema elétrico interligado capacidade de atendimento aos consumidores com qualidade de energia adequada e que devem atender a padrões de normalização. Devido a sua extensão o modelo sofre críticas quanto às consideráveis perdas e exposição a riscos físicos e redução da confiabilidade, contudo, do ponto de vista dos grandes consumidores que possuem, por exemplo, grupos geradores para operação em contingência e de forma isolada, percebe-se a redução da qualidade de energia quando estes equipamentos abastecem as cargas. De uma forma geral, os geradores de contingência local possuem impedâncias maiores da ordem de três vezes às dos transformadores (em valores pu) e este resultados são observados na regulação de tensão mais pobre na mesma proporção quando a carga é alimentada pelos geradores que substituem a rede da distribuidora por alguma razão. A regulação de tensão é definida diretamente pela potência de curto-circuito nos barramentos. Geradores com motores a gás natural possuem ainda uma resposta mais pobre que os clássicos que usam diesel como combustível, contribuindo para a redução da qualidade da energia.

Imaginando-se um sistema isolado com fonte fotovoltaica associada a um sistema de “storage” com baterias, a tarefa da manutenção da qualidade da energia na alimentação das cargas em tensão alternada terá forte dependência do comportamento dos inversores. Estes por sua vez possuem limitação em atender a partida de motores e outras cargas “nervosas” como elevadores e cargas industriais. A interação entre os inversores da geração e os outros inversores de acionamento da carga responderá pela boa operação do sistema além de rendimento e outras variáveis operacionais.

2 – Aspectos de confiabilidade e disponibilidade

Sistemas de suprimento de energia pelas distribuidoras em consumidores industriais e comerciais como conhecemos possuem aspectos de disponibilidade que dependem da topologia destas redes de distribuição e interligação ao sistema de transmissão. Devido a esta topologia e investimentos em sistemas de manobra e proteção, os indicadores de confiabilidade têm aumentado. A energia de alimentação destas cargas é um “mix” disponibilizado pelo planejamento de operação do Sistema interligado nacional (SIN) em cuidadosa operação.

3 – Aspectos de disponibilidade das fontes da GD

Ao contrário da disponibilidade de gás natural, biomassa, ou óleo, as fontes de GD, como o sol, vento e mesmo biomassa, dependem de fatores naturais e outros. Mesmo que se preveja o uso de baterias, a fonte pode não estar sempre presente comprometendo toda a operação. O perfil de carga e “de fonte” é outro ponto importante. No instante em que a carga for acionada deve haver fonte para supri-la.

4 – Cuidados com operação da GD em paralelo com a rede

Mesmo nos casos da GD operando em paralelo com a rede da distribuidora em geração conectada, que se apresenta como a melhor solução técnica são verificadas sobre tensões em situações de geração com baixa carga, ou flutuações de tensão em instantes de sombra ou ainda a ocorrência de supra harmônicas características do sistema de controle (frequência dos pulsos) do inversor / IGBT.

5 – Investimentos

Antes de se definir por investimentos em geração PV ou outra, recomenda-se avaliar potenciais de Eficiência energética, uma vez que ações de eficiência energética reduzem o tamanho da fonte PV e naturalmente os investimentos associados.

O desafio a ser vencido está relacionado a compatibilidade da fonte (regulação de tensão, que até então tem sido dependente da potência de curto) às cargas. Cargas que demandem confiabilidade operacional ou que possuam ciclos de operação variáveis devem ser conectadas a fontes compatíveis. Todo cuidado é pouco e necessário.

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