Mais energia renovável, graças à gestão inovadora do sistema

Como a automação pode contribuir para uma maior utilização da rede.

Todos querem uma transição energética, mas ninguém quer novas linhas de energia em seu quintal. Mas, para transmitir cada vez mais energia gerada localmente a partir de fontes renováveis, as redes terão que ser expandidas ao longo de um período de anos. No projeto de pesquisa InnoSys 2030, os operadores de rede alemães estão procurando abordagens inovadoras para operar redes elétricas. O objetivo é aumentar a utilização da rede existente, mantendo o mesmo nível de segurança – com o auxílio de sistemas de assistência automatizada.

De repente, um alarme pisca nas enormes telas do centro de controle da rede: uma violenta tempestade arrancou uma árvore e danificou uma linha de energia aérea. O sistema desconecta imediatamente a seção, e outras linhas têm que assumir a carga. Mas isso só funciona se as outras linhas ainda não estão operando em seus limites de capacidade.

 

"O fato de termos tão poucas falhas de energia na Alemanha – atualmente em média apenas cerca de 14 minutos por consumidor por ano – é porque os operadores de rede têm um backup para cada linha, cada transformador e cada dispositivo do sistema. Especialistas chamam essa segurança preventiva (n-1)", explica Chris Heyde, especialista em planejamento de grade da Siemens. "Isso significa que os equipamentos redundantes sempre devem ser mantidos em reserva pelas poucas vezes que uma falha ocorre", acrescenta seu colega Pascal Wiest.

 

Heyde e Wiest pertencem à equipe que está desenvolvendo e testando novas soluções. Seu foco no projeto de pesquisa InnoSys 2030 financiado pelo Estado é em medidas automatizadas, curativas e altamente precisas. No futuro, essas medidas ajudarão os operadores de rede a trabalhar ainda melhor com linhas planejadas e existentes, intervindo curativamente somente quando uma sobrecarga realmente ocorre. Nestes casos, as turbinas eólicas podem ser imediatamente estranguladas para trás, ou baterias podem ser ativadas para armazenar eletricidade excedente.

Reações mais rápidas em vez de redundâncias

"Estamos assumindo que, sem sistemas de assistência, mesmo os operadores experientes da sala de controle precisam de pelo menos 15 minutos para decidir quais das muitas medidas possíveis devem ser tomadas. Isso é muito tempo", diz Heyde, e Wiest concorda: "As grades e sua operação estão se tornando cada vez mais complexas devido à transição energética. É exatamente aí que os sistemas de assistência automatizada entram em jogo, pois eles podem recomendar rapidamente as medidas curativas certas para o operador ou, em um estágio de desenvolvimento posterior, eles poderiam executar essas medidas totalmente automaticamente. É assim que a rede pode permanecer segura – e com menos intervenções operacionais e redundâncias dispendes."

As redes e sua operação estão se tornando cada vez mais complexas devido à transição energética. É aqui que entram em jogo sistemas de assistência automatizados.
Pascal Wiest, especialista em planejamento de grade da Siemens

Mas a equipe do projeto ainda não chegou a esse estágio. Embora haja descobertas iniciais do projeto anterior do DynaGridCenter, a teoria agora tem que ser posta em prática. Enquanto isso, Heyde e Wiest definiram dados para os sistemas de assistência que lhes informam quais medidas de ativação ou desativação são possíveis para determinadas tecnologias e cenários. Agora cabe aos parceiros universitários e institutos de pesquisa: eles estão atualmente executando simulações para ver com que frequência medidas curativas podem realmente ser necessárias e se as estratégias de troca no modelo de computador funcionam.

Grades cada vez mais complexas

"O projeto realmente abriu meus olhos", diz Heyde. "O problema não está na tecnologia, porque ela está lá e funciona. O cerne da questão é ter processos adequados para coordenar as medidas utilizadas pelos operadores de rede. Quanto mais complexa a rede elétrica, mais complexas são as medidas necessárias. É isso que dificulta tanto a concepção de sistemas de assistência para redes elétricas", acrescenta. Ele faz a seguinte comparação: Enquanto um sistema de assistência ao motorista em um carro só tem que coordenar o controle de um único veículo, um sistema de assistência em um centro de controle central deve ser capaz de controlar com segurança todos os carros na rodovia.

Enquanto simulações estão sendo realizadas na universidade, uma equipe da Siemens em Ilmenau está preparando a sala de controle, onde o próximo passo será testar os sistemas de assistência em condições reais. "É aqui que realmente fica emocionante", diz Wiest. "No que é conhecido como um demonstrador, veremos se o sistema de assistência faz o que deveria fazer ao interagir com as tecnologias da Siemens, e se ele realmente consegue utilizar as grades de forma ideal como esperado."

O problema não está na tecnologia. O cerne da questão é ter processos adequados para coordenar as medidas utilizadas pelos operadores de rede.
Chris Heyde, especialista em planejamento de grade da Siemens

O manifestante só simula o comportamento da rede elétrica; tudo o resto é "real". O manifestante em Ilmenau usa dispositivos de proteção e telecontrole, bem como sistemas de controle da Siemens.

As soluções utilizadas no projeto não são aplicáveis apenas à rede de transmissão alemã. Onde quer que cada vez mais energia renovável esteja sendo gerada localmente, sistemas de assistência adicionais integrados na operação da rede podem ajudar a evitar a sobrecarga da rede. Em grades onde há falhas de equipamentos mais frequentes e condições extremas, eles também podem fornecer suporte de decisão valioso para garantir uma operação segura da rede. As soluções também podem ser aplicadas em redes de distribuição e até mesmo em redes municipais.

Basicamente, o maior manifestante do projeto é o sistema de controle Spectrum Power 7 da Siemens. Além disso, a ferramenta de software Siguard DSA (avaliação dinâmica de segurança) analisa a estabilidade dinâmica do sistema e avalia as medidas curativas, enquanto o Siguard PDP (processador de dados phasor) monitora a rede usando sincrofasores. Os dados do processo são gerados em tempo real usando o software de simulação de grade PSS Sincal e transmitidos para o sistema de controle através de um gateway de protocolo. Os sinais de controle também são transmitidos para o software de simulação através de um protocolo de telecontrole.

InnoSys 2030

O InnoSys 2030 é um projeto de pesquisa colaborativo com 17 parceiros. Todos os quatro principais operadores de sistemas de transmissão e uma série de operadores de sistemas de distribuição estão trabalhando com universidades, institutos de pesquisa e com a Siemens para investigar opções para aumentar a utilização de redes elétricas. O projeto está sendo financiado pelo Ministério Da Economia e foi lançado em outubro de 2018.

30 de novembro de 2020

 

Créditos da Imagem: Siemens AG

Receba nossa Newsletter com as principais notícias.

Mantenha-se atualizado o tempo todo: tudo o que você precisa saber sobre eletrificação, automação e digitalização.