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A rede elétrica, como o resto da tecnologia Os sistemas da nossa sociedade estão a progredir decisivamente, adaptando-se às nossas necessidades em constante mudança. Assim, o sistema de rede elétrica que conhecíamos há anos tem pouco ou nada a ver com a rede inteligente que utilizamos hoje e que, graças ao contributo das telecomunicações, continua a evoluir através da exploração de dados, garantindo um fornecimento estável e eficiente. O surgimento de sistemas de autogeração e armazenamento de energia, aliado à flexibilidade exigida por muitos dos intervenientes e/ou consumidores da rede, fomentou o terreno fértil perfeito para o surgimento de um novo tipo de sistema: a microrrede. Mas sabe o que é?
Poderíamos resumir uma microrrede como uma versão em pequena escala da rede para uso privado, sendo um sistema autónomo de geração e acumulação de energia renovável que permite que um centro esteja ligado à rede pública de distribuição e, por sua vez, tenha a sua própria rede elétrica em pequena escala quando necessitar da sua utilização. Uma duplicação de conexões que garante a redução dos custos de energia e aumenta a segurança, flexibilidade e estabilidade do consumo.
Esse tipo de microrrede também é monitorada e controlada em tempo real para otimizar recursos, como a instalação fotovoltaica, o que torna a geração e o consumo de eletricidade mais eficientes. É por isso que podemos dizer que uma microrrede é um sistema complexo que funciona de forma coral e interligada com a rede pública de distribuição, no qual a gestão e a exploração de dados e tempo são fundamentais.
Embora cada microrrede tenha suas próprias idiossincrasias e características, dependendo das necessidades para as quais foi criada, há uma série de elementos comuns que definem essas redes autônomas.
A arquitetura da instalação é baseada em cinco pilares principais: o quadro elétrico, o autoconsumo instalação, o sistema de armazenamento de energia, os pontos de carregamento de veículos elétricos e o software de medição, monitoramento e controle. Vamos ver os detalhes.
Aparelhagem elétrica
A base de toda microrrede é o quadro elétrico, que permite a transformação e distribuição de energia elétrica de acordo com o tipo de necessidade e onde surge o primeiro grande ator: o centro de transformação. Estes, por sua vez, reúnem todos os principais componentes da gestão da rede, como células de distribuição, transformadores de potência, painéis de baixa tensão e sistemas de proteção e automação.
Assim, uma microrrede pode ter dois ou mais TCs, sendo seus trabalhos distintos e complementares ao mesmo tempo:
Desta forma, ambos os centros de transformação facilitam o fluxo de energia estável e seguro entre a microrrede e a rede pública de distribuição.
Software de medição, monitoramento e controle
Se a parte eletromecânica é fundamental, a camada de inteligência para o gerenciamento de todos os elementos é a mesma. Uma microrrede é um ecossistema complexo de elementos e nós elétricos que requer um cérebro digital que ajude a agilizar e tomar decisões mais eficientes, de forma automática e evolutiva, em relação aos diferentes atores envolvidos nessa rede.
Este tipo de condutor é baseado num software chamado EMS (Energy Management System) que permite guiar todos os sistemas, recolhendo dados sobre o seu estado em tempo real graças aos elementos eletrónicos instalados em cada um destes elementos, bem como gerar cenários preditivos com base na base de dados acumulada e na sua exploração.
Desta forma, o software permite a gestão e a previsão de dados em diferentes cenários, calculando variáveis tão distintas como as características técnicas da própria rede, a procura de energia em tempo real e a sua média horária, o consumo instantâneo gerado e a sua previsão, o nível de energia armazenada, os possíveis alertas e incidentes em qualquer ponto da rede, o preço da energia adquirida através da rede pública de distribuição… Todo um universo de variáveis que tornam esta ferramenta essencial para garantir o sucesso de uma microrrede.
Um exemplo é o MiDE, o sistema inteligente de monitorização da procura de energia da Stratenergy; Eles têm quase uma década de experiência facilitando estratégias de eficiência energética para seus clientes graças à exploração de dados dos MAEs (medidas de economia de energia) instalados.
Instalação de autoconsumo
Uma das principais características de uma microrrede é a autonomia que ela concede aos seus usuários graças ao seu sistema de autogeração. Assim, o sistema de autoconsumo mais comum neste tipo de rede é uma instalação fotovoltaica, normalmente localizada no telhado da usina ou em uma área externa cercada, embora existam instalações de autoconsumo eólicas menos comuns.
No caso de uma instalação fotovoltaica, ela conta com os conhecidos painéis, compostos por pequenas células fotovoltaicas, e um sistema inversor para converter a energia direta gerada em energia alternada, permitindo assim seu consumo direto.
Em uma microrrede, essas instalações são conectadas diretamente aos pontos de consumo para uso instantâneo, mas também aos sistemas de armazenamento para uso posterior. Para o correto gerenciamento desse sistema, uma microrrede conta com o
Sistema de armazenamento em baterias
Se o autoconsumo garante autonomia, o próximo dos nossos principais sistemas oferece flexibilidade em termos de seu uso. O sistema de armazenamento em bateria atua como um nó-chave entre a unidade de geração e a rede elétrica pública, permitindo o armazenamento do excedente de energia proveniente do autoconsumo para picos de demanda e períodos de geração zero, além de integrar a energia da rede de distribuição pública ao armazenamento em períodos de menor custo. Tudo isso garante a disponibilidade de energia renovável e mais barata para seu uso eficiente. Para isso, o armazenamento requer um BMS (Battery Management System), coordenado pelo EMS, que atua como uma camada de inteligência e gerenciamento de dados para sua exploração e gerenciamento em tempo real; algo que é integrado (dependendo do tipo de projeto) com o software da instalação.
Ponto(s) de carregamento de veículos elétricos
Por último, mas não menos importante, a eletromobilidade é outro dos pilares fundamentais de uma microrrede, pois permite o uso da energia gerada e/ou armazenada para recarregar os veículos elétricos dos usuários da instalação. Assim, esses sistemas podem ser de carregamento padrão ou rápido/ultra-rápido e estão localizados em áreas de estacionamento de veículos.
Os sistemas de controle desses pontos de carregamento estão interligados com o software de gestão da microrrede, permitindo a inserção de energia proveniente do sistema de armazenamento de baterias, alimentado pela instalação de autoconsumo, ou da rede pública de distribuição graças ao trabalho do centro de transformação. Uma tarefa que garante o uso de energia renovável para nossos veículos elétricos.
As principais vantagens de uma microrrede são:
Exemplos de aplicações potenciais de microrredes
A disponibilidade de uma rede flexível, equipada com autoconsumo renovável, armazenamento de energia, sistemas de carregamento de veículos elétricos e software de gerenciamento e medição, pode ser extremamente útil em muitas situações de nossa vida diária. Além disso, dadas as necessidades de segurança do fornecimento e flexibilidade de atores como:
A união de forças da Ormazabal, com mais de 55 anos de experiência na transformação de redes elétricas, e das demais empresas do seu ecossistema empresarial – a Stratenergy, empresa especialista em gestão eficiente de energia, e a Supsonik, com mais de 35 anos de experiência em eletrônica de potência – é uma combinação perfeita para a implementação de projetos de microrredes.
A soma dessas capacidades tecnológicas é exemplificada pela instalação de uma microrrede pioneira na planta industrial da Ormazabal, na cidade de Burgos (Espanha), cujo lançamento foi um marco para a empresa.
A microrrede Ormazabal Burgos tem o seguinte esquema técnico:
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