Os Sistemas Híbridos consistem numa forma de uso das energias renováveis para aplicação em sistemas elétricos de pequeno ou médio porte.

Para atender aos requisitos impostos pela curva de consumo, os Sistemas Híbridos podem ser orientados pela busca da melhor combinação das diferentes fontes energéticas disponíveis.

Sistemas Híbridos podem ser formados por fontes não renováveis e renováveis ou apenas por estas últimas. Usualmente constam da associação de geração elétrica adequada à operação na base da curva de consumo (tais como geração Diesel, turbinas a gás natural, termelétricas a biomassa, motores acionados por biocombustível e hidrelétricas com capacidade de regularização) com geração elétrica intermitente (tais como geração fotovoltaica, geração eólica e hidrelétricas sem capacidade de regularização)

Do ponto de vista da conexão com a rede elétrica, os Sistemas Híbridos podem configurar:

  • Geração Isolada, sem conexão com a rede.  

  • GD (Geração Distribuída), conectada à rede elétrica.

 No caso de Geração Isolada: não há possibilidade de suprimento externo em caso de perda de uma fonte; pode-se prever ou parte de geração como reserva girante, ou corte e ajuste automático da geração no caso mini redes, descritas mais adiante neste texto e pode ser considerada como solução transitória até que se torne justificável a conexão à rede, quando pode ser vista como uma semente de GD, e se for mini rede, como uma etapa inicial de uma rede “inteligente” SG (smart grid).

No caso de GD (Geração Distribuída): há possibilidade de suprimento externo em caso de perda de uma fonte; pode-se prever parte de geração como reserva girante ou, estar inserida no mercado de energia, como componente da SG (smart grid) em nível de distribuição, caso em que poderá contar com fontes interruptivas associadas à sistemas de armazenamento, assim como à sistemas de eficiência energética locais; muitas vezes pode ser uma solução não permanente, no caso de o crescimento da carga impuser evolução para sistemas regionais de maior porte com novas fontes de geração e eventual introdução de linhas de transmissão, quando o sistema inicial de GD pode ser visto como uma semente de sistemas regionais com expansão da SG para além da distribuição, de acordo com o conceito de energia “inteligente” SP (smart power).

Sistemas de geração com Mini Redes

A Mini rede é formada por pequenos geradores de fontes renováveis associados ou não à sistemas de armazenamento de energia e outros geradores despacháveis, e utiliza componentes especiais de regulação e uma rede de distribuição para atender os consumidores de áreas isoladas. A experiência com este tipo de sistema apresenta comprovadas vantagens técnicas e socioambientais.

Do ponto de vista técnico, a Mini rede, apresenta razoável grau de sofisticação, principalmente por causa de seu sistema de controle.

Devido aos custos iniciais ainda altos, a maioria dos projetos existentes pelo mundo, tem sido desenvolvida com apoio financeiro de instituições e empresas internacionais.

A Mini rede é formada por: Geradores e Cargas Consumidoras; Sistema de Armazenamento de Energia; Sistema de Acoplamento entre as Fontes de Energia que individualmente podem gerar em CA e CC; Sistema de Troca de Informações Padronizado; Controle Supervisório. Uma formação que permite um sistema adaptável e expansível, cobrindo assim praticamente todas as situações de fornecimento de energia.

Outro aspecto relevante destes sistemas é sua interação com os consumidores: como o sistema é dimensionado sem (ou praticamente sem) folgas, cada consumidor só pode consumir sua carga prevista, para não prejudicar aos demais consumidores. A solução adotada para esta questão é o Sistema de Pré-Pagamento: quando o consumo de uma unidade supera o limite previsto e pré-pago, sua a energia é cortada até o final do período para ser reiniciada no próximo período, em geral mensal

Há diversos trabalhos e experiências internacionais e nacionais sobre o assunto, relatando aspectos tanto positivos como negativos.

Tais experiências, inclusive com o pré-pagamento, deverão influenciar projetos de minirredes no âmbito dos sistemas de geração híbrida e sistemas híbridos conectados à rede.

O diagrama geral de uma mini rede instalada na Gâmbia, com arquitetura baseada no acoplamento puramente em CA, monofásico, 230 V 50 Hz, é apresentado na Figura a seguir, como ilustração.

Sistemas Híbridos e o futuro do Sistema Elétrico Brasileiro

Todos os fatos apontados anteriormente, assim como a evolução regulatória, enfatizam a importância fundamental e crescente dos Sistemas Híbridos no SEB (Sistema Elétrico Brasileiro).

As Boas Novas de Roraima

O leilão da energia envolvendo geração distribuída e ações de eficiência energética para alimentação de pequenas cargas em sistemas isolados, parte componente do sistema total previsto para Roraima, comentado em meu blog anterior: “PLANEJAMENTO ENERGÉTICO: RORAIMA, UM CASO EXEMPLAR”, foi realizado em 31 de maio deste ano. A oferta vencedora vem trazer boas novas por meio de um sistema híbrido com Potência Disponível total na ordem de 264 MW, energia de base formada predominantemente por Gás Natural, Biomassa e Biocombustível e energia interruptiva fornecida por sistemas Solares Fotovoltaicos, como resumido a seguir.

Vale lembrar aqui que o gás natural é considerado como o recurso não renovável mais adequado para servir de ponte para uma matriz energética renovável no longo prazo.

Referências para maior aprofundamento no assunto:

  • Blog “PLANEJAMENTO ENERGÉTICO: RORAIMA, UM CASO EXEMPLAR”, apresentado em duas partes em março e abril, Lineu Belico dos Reis.
  • Aula 5 do Curso: Práticas e Desafios da Geração de Energia Elétrica, Lineu Belico dos Reis, 2019
  • Capítulo 6 do Livro: Geração de Energia Elétrica, Lineu Belico dos Reis, Ed Manole, 3ª Edição, 2017

 

 

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Lineu Belico dos Reis
LINEU BELICO DOS REIS é engenheiro eletricista, doutor em engenharia elétrica e livre docente pela Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, onde também é professor de Engenharia Elétrica e Engenharia Ambiental. É diretor da empresa de consultoria ALEPH – Serviços e Gestão de Energia. Atua nas áreas de energia, meio ambiente, desenvolvimento sustentável e infraestrutura, como consultor e como coordenador e docente de cursos multidisciplinares de especialização e extensão e educação à distância [USP, Poli/USP, FIA, IEE e outras instituições]. É autor dos livros Geração de Energia Elétrica (1003, 2011, 2017) e Matrizes Energéticas (2011) pela Editora Manole; organizador do livro Energia Elétrica para o desenvolvimento sustentável (2000, 2012) pela Edusp; organizador do livro Energia e Sustentabilidade (2016) e coautor dos livros Energia, recursos naturais e a prática do desenvolvimento sustentável (2005, 2009 e 2012) e Eficiência Energética em Edifícios (2012) da Editora Manole. É tradutor e coautor do livro Energia e Meio Ambiente (2011 e 2014) e consultor técnico da tradução do livro Introdução à Engenharia Ambiental (2011) da Cengage Learning. Consultor do setor energético brasileiro e internacional desde 1968 tem mais de cem artigos técnicos apresentados e publicados em congressos e eventos nacionais e internacionais e participação, em empresas de consultoria e concessionárias do setor elétrico brasileiro, no planejamento, execução e operação de diversos projetos relevantes.

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