Concentrated Solar Power

Integrando Energias Renováveis ás Redes Atuais de Distribuição de Eletricidade

Turbina Híbrida da GE – Vapor-Solar-Eólica-Gas-Natural (clique para ampliar)

Especialistas em muitas partes do mundo afirmam que energias renováveis intermitentes como solar e eólica produzidas em alta escala trarão novos desafios para a rede de distribuição atualmente existente.

Os críticos de energia elétrica renovável dizem que a intermitência desta forma de eletricidade vai criar imensos desafios na administração da rede de distribuição que ninguém está hoje preparado.

Muitos afirmam que as fontes eólicas e solares terão necessariamente de ter armazenamento e/ou sistemas de mudança (back-up) de gás natural a custos bem elevados. Será que é isto mesmo?

A Agência Internacional de Energia (IEA) recentemente modelou uma variedade de cenários de alta produção de energia renovável em oito regiões geográficas em todo o mundo.

O primeiro ponto considerado pela a IEA foi que a variabilidade- intermitência não é um fenômeno novo na gestão de Redes de Distribuição de Eletricidade. IEA revalidou o que muitos vêm afirmando que a energia renovável não é fundamentalmente diferente dos sistemas de produção atuais.

Os críticos de energias renováveis, muitas vezes não levam em consideração as complementaridades existentes entre as diferentes tecnologias e as formas como elas podem equilibrar-se mutuamente se espalhadas inteligentemente por regiões e tipos de energia.

Na realidade, nos sistemas atuais os operadores de rede de distribuição estão constantemente trabalhando para equilibrar a oferta com a demanda disponíveis.

Em qualquer que seja o sistema, há sempre variações naturais e menos frequentes acidentes que causam picos de demanda, redução da oferta, ou criam perturbações na frequência e tensão.

Uma vez que se conheça os tipos e maneiras de intermitência apresentadas, existem formas, métodos e tecnologias que podem gerenciar corretamente a variabilidade.

Segundo técnicos da IEA, isto coloca abaixo o argumento de que é sempre necessário ter sistemas de armazenamento ou backup de um megawatt de gás natural para cada megawatt de energia renovável.

Segundo o estudo-modelagem da IEA estas são as opções ou alguns dos métodos principais que as empresas estão usando atualmente para a integração da energia renovável na rede.

A Usina Híbrida

Enquanto as ferramentas inovadoras de gestão de rede permitirão escalar usinas eólicas e solares sem um backup megawatt-to-megawatt equivalente, existirá certamente a necessidade de integrar melhor as energias renováveis com energias fósseis para aumentar a produção e maximizar a infraestrutura atual.

Energia Solar Concentrada (CSP) pode ser uma ótima maneira de aumentar a eficiência de novas infraestruturas com base em combustíveis fósseis, por determinados períodos. Uma série de empresas estão integrando a vapor direto produzido por tecnologias CSP com carvão mineral ou gás natural.

Uma usina recentemente na Flórida integrou uma planta CSP de 75 megawatts combinando com gás natural para períodos nublados e a noite. A empresa dona do sistema tem planos de acrescentar mais 500 megawatts de plantas híbridas nos próximos anos.

Contudo a situação ideal é que usinas de CSP sejam desenvolvidas com armazenamento, como temos mostrado aqui, a fim de eliminar progressivamente qualquer dependência fóssil.

E isso já está acontecendo. Mas, a fim de apressar o escalonamento em larga escala destas tecnologias, derrubar os custos e utilizar melhor as usinas que estão em operação (ou mudar para carvão que é muito mais eficiente do gás natural), a abordagem híbrida é uma opção muito atraente.

Microinversores e Rastreadores de Ponto de Potência Máxima

Inversores são a porta de entrada para a rede – transformando energia elétrica em corrente contínua a partir de energia solar fotovoltaica (PV) para sistemas de rede amigos de corrente alternada.

Ao longo dos últimos anos, houve uma revolução nas tecnologias de inversores que permitem aos gerentes de projetos regularem de forma mais eficaz o desempenho do sistema.

O microinversor é instalado na parte traseira dos painéis individuais, transformando cada módulo em sua própria unidade e fornecendo dados em tempo real sobre a forma como cada um está operando.

Portanto, se as nuvens cobrem um sistema fotovoltaico, o “efeito de luz de árvore de Natal ” é evitado, e cada painel ainda funciona normalmente, maximizando a saída de um sistema – por vezes, em 20 por cento ou mais.

Falando de maximização da produção, é aí onde os rastreadores de ponto máximo de energia entram em ação.

Estes equipamentos eletrônicos reguladores de potência também são instaladas na parte traseira dos painéis individuais. Mas eles não são microinversores, em vez disso, eles aumentam a tensão a um valor ideal para um inversor central, permitindo assim que o dispositivo possa funcionar mais eficientemente.

Ao permitir que um administrador de um sistema possa controlar um conjunto fotovoltaico ao nível de módulo, você pode melhorar o desempenho do módulo e regular tensão ao mesmo tempo como manda os padrões.

Systemas de Gerenciamento de Energia Eólica

Controle de supervisão e sistemas de aquisição de dados que remotamente monitoram o desempenho do parque eólico tem sido o usual em torno de anos – mas há uma série de novas aplicações sendo desenvolvidas que permitem que os operadores de rede e utilitários possam monitorar todo o sistema de desempenho em uma maneira mais fácil e mais convincente.

Um sistema chamado Wind Energy Management System (WEMS – Sistema de Manejo de Energia Eólica) permite a monitoração em tempo real de um conjunto de usinas eólicas geograficamente dispersos – fornecendo as ferramentas para equilibrar a tensão, o rápido sobe e desce dos parques eólicos, e facilitar o plano de manutenção.

Hoje temos empresas que fornecem ferramentas para uma melhor gestão do lado da procura, e outras que fornecem as ferramentas para uma melhor integração do lado da oferta.

A Usina Virtual

Centrais eléctricas virtuais combinam resposta inteligente à demanda, com oferta de software de gestão, juntando usinas de energia renovável distribuídas para formar um recurso “virtual” centralizado.

Existem na Alemanha sistemas como estes em plantas de poder regenerador em operação. Estes projetos iniciais demonstraram que existentes tecnologias de energia renovável poderiam fornecer 100 por cento da eletricidade do país.

O projeto combinou três parques eólicos que juntos produzem 12,6 megawatts, 20 usinas de energia solar PV, totalizando 5,5 megawatts, quatro sistemas de biogás equivale a quatro megawatts, e um sistema de armazenamento bombeado com 8,4 gigawatt-hora de armazenamento.

Usando geograficamente recursos dispersos renováveis que complementam um ao outro, os operadores de planta foram capazes de atender às necessidades da rede quando a oferta e demanda mudaram.

O projeto mostra que, com melhores tecnologias de informação e um conjunto equilibrado de recursos, o problema de intermitência pode ser manejado inteligentemente.

Resposta Inteligente à Demanda

Segundo a IEA, resposta inteligente à demanda é muitas vezes chamado de “matador de aplicativo” da chamada rede de distribuição inteligente (smart grid). Porém, resposta à demanda não é um conceito novo – mas a parte “inteligente” ainda é o que muitos estranham.

Algumas empresas importantes do setor já estão aplicando este conceito para as energias renováveis. Várias já estão anunciando que irão trabalhar com um operador de transporte otimizado para ajudar a gerir a demanda e atender a saída flutuante de energia eólica/solar no sistema.

O que se tem verificado na prática é que elevando gradualmente a demanda nas instalações durante os períodos de pico de oferta e demanda e diminuindo quando a oferta cai, a rede pode responder as mudanças nas condições em tempo real sem a necessidade de armazenamento.

Estimulando e Fomentando Tecnologias Renováveis

As opções mostradas acima de Integração-Incorporação de Energias Renováveis ás Redes Atuais de Distribuição de Eletricidade mostram que ainda temos um longo caminho a percorrer.

Contudo, vimos que as algumas tecnologias de produção de eletricidade renovável podem e já estão sendo integradas em várias partes do mundo na redes de distribuição atuais.

O que precisamos é estimular e fomentar as tecnologias renováveis já comprovadamente viáveis e pesquisar-desenvolver novas tecnologias para aproveitar este recurso grátis caindo dos céus continuadamente.

 

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