“O Programa de Pesquisa, Desenvolvimento e Inovação (P&D+I) da Neoenergia, regulado pela Agência Nacional de Energia Elétrica – ANEEL tem por objetivo desenvolver tecnologias inovadoras, norteadas pelos temas estratégicos: tecnologias inteligentes, segurança, sustentabilidade e eficiência operacional, que buscam soluções para superar os desafios técnicos do dia a dia do negócio e contribuir para o desenvolvimento tecnológico do Setor Elétrico Brasileiro – SEB.
O projeto P&D+I intitulado “Desenvolvimento de Tecnologia para Inserção de Microrrede em Sistemas Isolados” tem como principal objetivo o estudo da aplicação de microrredes como solução massiva para a universalização do acesso à energia elétrica em comunidades remotas. O projeto foi desenvolvido em parceria com o Instituto de Tecnologia para o Desenvolvimento – LACTEC, responsável pela coordenação do projeto e execução conjunta com a Neoenergia.
Por meio do projeto de P&D+I Microrrede, em maio de 2022, foi finalizada a implementação da primeira e maior microrrede 100% sustentável do Brasil, que garante energia limpa e contínua através de geração totalmente solar com armazenamento de energia por baterias na comunidade Xique-Xique, no município de Remanso, no sertão baiano, que atende 113 unidades consumidoras das quais 110 são residências e as demais uma escola, um poço artesiano e a associação dos moradores. Com a chegada da energia elétrica de fonte limpa e renovável, os moradores dessa localidade, a aproximadamente 720 quilômetros da capital Salvador, passaram a ter acesso à energia 24 horas por dia.
Os dados obtidos a partir da microrrede piloto instalada possibilitam sua emulação em laboratório, dando subsídio para o desenvolvimento de um gerenciador de energia para microrredes com a presença de supercapacitores, com o objetivo de verificar a viabilidade dessa solução híbrida de armazenamento através do aumento da vida útil das baterias da planta de geração. Durante o desenvolvimento do projeto está sendo realizado o monitoramento da operação da microrrede, acompanhamento do consumo da comunidade, testes de desempenho, a análise da viabilidade econômico-financeira do projeto, estudos de impactos tarifários, propostas de alterações regulatórias e análise dos impactos socioeconômicos na região, assim como as avaliações do nível de satisfação dos consumidores.
O projeto teve início em novembro de 2018 e está previsto para ser finalizado em 2023. Os objetivos secundários deste projeto são resumidos a seguir:
– Levantamento de características elétricas das comunidades, identificação do padrão de consumo através da pesquisa de posses e hábitos e análise das necessidades de demanda de energia elétrica.
– Formação de alternativas de microrredes baseada no agrupamento otimizado de unidades consumidoras segundo critérios geográficos e modelagens elétricas para garantir a viabilidade técnica considerando fluxo de potência, perfis de tensão e perdas.
– Construção da microrrede piloto no sertão da Bahia para confirmação de premissas técnicas e econômicas, análises de risco e quantificação dos benefícios sistêmicos desta modalidade.
– Identificação e caracterização dos impactos socioeconômicos decorrentes da instalação e da operação da microrrede na comunidade Xique-Xique.
– Diagnóstico da percepção e avaliação das expectativas sociais, ações de conscientizaçãoe operação da microrrede na comunidade.
– Avaliação do nível de satisfação comunitária em relação à instalação e à operação da microrrede piloto a partir da execução de ações orientadas para as dinâmicas individuais e coletivas.
– Instrução à comunidade sobre: i) características técnicas do projeto, soluções tecnológicas, aspectos socioambientais e aderência à conservação de práticas e costumes tradicionais e à conservação natural; ii) uso da energia elétrica e dos procedimentos de segurança em âmbito doméstico e externo; iii) manutenção das microrredes e iv) medição de consumo, faturamento e formas de pagamento.
– Reconhecimento de campo e caracterização ambiental da comunidade Xique-Xique e do seu entorno.
– Estudos ambientais referentes à área de implementação da usina fotovoltaica para fins da solicitação da Autorização de Supressão de Vegetação (ASV).
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“Habitualmente, quando não é viável a extensão da rede de distribuição convencional para atender regiões remotas sem acesso à eletricidade, soluções de fornecimento de energia individuais (SIGFI – Sistema Individual de Geração de Energia Elétrica com Fonte Intermitente) são utilizadas. Ainda que o SIGFI seja uma solução bastante utilizada, trata-se de uma solução limitada, pois atende ao consumo de energia pontual do domicílio apenas, e não atende à vida em comunidade, como iluminação pública, serviços de água, saúde, educação e atividades produtivas. Assim, quando comparado com SIGFIs, as microrredes podem oferecer maior impacto socioeconômico e potencial ganho de escala econômico.
Buscando prover alternativa técnica com melhor otimização de investimento, maior qualidade de fornecimento de energia e satisfação do cliente, a Neoenergia, por meio do Projeto de P&D+I, implementou uma solução inovadora a Microrrede solar isolada, sendo composta por uma rede de distribuição isolada do Sistema Interligado Nacional (SIN), conectada a uma fonte de geração, implementada dentro da própria comunidade. Durante o período da noite a planta solar deixa de gerar energia e as baterias que foram carregadas ao longo do dia pelo sistema de geração solar, passam a ser a principal fonte de fornecimento para os clientes, garantindo o abastecimento mesmo se a geração solar ficar indisponível por até 48 horas.
O projeto P&D+I Microrrede viabiliza o fornecimento de energia limpa para comunidades remotas, onde a expansão de redes pode ser prejudicada por condições geográficas e estruturais, proporcionando um serviço de maior qualidade às comunidades isoladas. As principais contribuições com o desenvolvimento do projeto são:
– Impactos socioeconômicos com a utilização da energia para usos comuns em comunidades remotas, possibilitando o desenvolvimento de novas atividades produtivas que só podem ser desenvolvidas com o fornecimento de energia, além de permitir a operação de iluminação pública, postos de saúde e escolas, melhorando a qualidade de vida das comunidades remotas;
– Impactos ambientais em virtude da utilização de energias renováveis em geração com sistemas descentralizados de energia, minimizando o uso de combustíveis fósseis e contribuindo com a descarbonização e a redução da supressão de vegetação em contraponto à solução convencional de extensão de redes.
– Enriquecimento da matriz energética em fontes de geração renovável distribuída, diminuindo a dependência de energia do SIN.
” “Estudos de aplicação de microrredes para comunidades remotas ainda são muito restritos, devido, principalmente, à particularidade de cada local de instalação. Conforme mencionado anteriormente, neste projeto foi proposto um estudo de performance de operação da microrrede piloto para a comunidade de Xique-Xique, que fornece o contexto geográfico e social da região do sertão da Bahia, com a proposição de análise de diferentes cenários e limites de operação.
A microrrede com tecnologias comerciais (fotovoltaico e baterias) efetivamente instalada em campo está sendo utilizada para confirmação de premissas, análises de risco e quantificação dos benefícios sistêmicos desta modalidade, tendo como objetivo a aplicação em larga escala. Também, estão sendo estudados os impactos socioeconômicos na comunidade eletrificada.
Além disso, a Microrrede implantada é a base para inovação através do estudo da inserção de supercapacitores em microrredes isoladas em conjunto com baterias. Tal estudo resulta no desenvolvimento de um algoritmo gerenciador de sistemas híbridos de armazenamento de energia, que visa a introdução de melhorias para operação do sistema, juntamente com a redução de custos e prolongamento da vida útil das baterias.
A validação do gerenciador dar-se-á a partir da simulação em tempo real com “hardware-in-the-loop”. Os equipamentos conectados são um banco de baterias e supercapacitores devidamente dimensionados e controlados pelo gerenciador desenvolvido, que interagem com uma microrrede de geração e consumo emulada totalmente baseada na medição de dados da Microrrede Xique-Xique. Esta configuração permitirá o estudo da operação do sistema de armazenamento híbrido, seus modos de operação, limitações, performance do seu uso para estabilidade e a sua viabilidade econômica. Isso, porque uma sensibilidade deste sistema são as baterias, cuja alta ciclagem pela flutuação de geração e carga causa degradação de sua vida útil. Para isto, sistemas de armazenamento de energia híbridos em combinação com supercapacitores são propostos, explorando as vantagens do armazenamento combinado. Como resultado deste projeto pretende-se ter um registro de software do gerenciador de energia no INPI.
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“O Programa de Pesquisa, Desenvolvimento e Inovação (P&D+I) da Neoenergia, regulado pela Agência Nacional de Energia Elétrica – ANEEL tem por objetivo desenvolver tecnologias inovadoras, norteadas pelos temas estratégicos: tecnologias inteligentes, segurança, sustentabilidade e eficiência operacional, que buscam soluções para superar os desafios técnicos do dia a dia do negócio e contribuir para o desenvolvimento tecnológico do Setor Elétrico Brasileiro – SEB.
O projeto P&D+I intitulado “Desenvolvimento de Tecnologia para Inserção de Microrrede em Sistemas Isolados” tem como principal objetivo o estudo da aplicação de microrredes como solução massiva para a universalização do acesso à energia elétrica em comunidades remotas. O projeto foi desenvolvido em parceria com o Instituto de Tecnologia para o Desenvolvimento – LACTEC, responsável pela coordenação do projeto e execução conjunta com a Neoenergia.
Por meio do projeto de P&D+I Microrrede, em maio de 2022, foi finalizada a implementação da primeira e maior microrrede 100% sustentável do Brasil, que garante energia limpa e contínua através de geração totalmente solar com armazenamento de energia por baterias na comunidade Xique-Xique, no município de Remanso, no sertão baiano, que atende 113 unidades consumidoras das quais 110 são residências e as demais uma escola, um poço artesiano e a associação dos moradores. Com a chegada da energia elétrica de fonte limpa e renovável, os moradores dessa localidade, a aproximadamente 720 quilômetros da capital Salvador, passaram a ter acesso à energia 24 horas por dia.
Os dados obtidos a partir da microrrede piloto instalada possibilitam sua emulação em laboratório, dando subsídio para o desenvolvimento de um gerenciador de energia para microrredes com a presença de supercapacitores, com o objetivo de verificar a viabilidade dessa solução híbrida de armazenamento através do aumento da vida útil das baterias da planta de geração. Durante o desenvolvimento do projeto está sendo realizado o monitoramento da operação da microrrede, acompanhamento do consumo da comunidade, testes de desempenho, a análise da viabilidade econômico-financeira do projeto, estudos de impactos tarifários, propostas de alterações regulatórias e análise dos impactos socioeconômicos na região, assim como as avaliações do nível de satisfação dos consumidores.
O projeto teve início em novembro de 2018 e está previsto para ser finalizado em 2023. Os objetivos secundários deste projeto são resumidos a seguir:
– Levantamento de características elétricas das comunidades, identificação do padrão de consumo através da pesquisa de posses e hábitos e análise das necessidades de demanda de energia elétrica.
– Formação de alternativas de microrredes baseada no agrupamento otimizado de unidades consumidoras segundo critérios geográficos e modelagens elétricas para garantir a viabilidade técnica considerando fluxo de potência, perfis de tensão e perdas.
– Construção da microrrede piloto no sertão da Bahia para confirmação de premissas técnicas e econômicas, análises de risco e quantificação dos benefícios sistêmicos desta modalidade.
– Identificação e caracterização dos impactos socioeconômicos decorrentes da instalação e da operação da microrrede na comunidade Xique-Xique.
– Diagnóstico da percepção e avaliação das expectativas sociais, ações de conscientizaçãoe operação da microrrede na comunidade.
– Avaliação do nível de satisfação comunitária em relação à instalação e à operação da microrrede piloto a partir da execução de ações orientadas para as dinâmicas individuais e coletivas.
– Instrução à comunidade sobre: i) características técnicas do projeto, soluções tecnológicas, aspectos socioambientais e aderência à conservação de práticas e costumes tradicionais e à conservação natural; ii) uso da energia elétrica e dos procedimentos de segurança em âmbito doméstico e externo; iii) manutenção das microrredes e iv) medição de consumo, faturamento e formas de pagamento.
– Reconhecimento de campo e caracterização ambiental da comunidade Xique-Xique e do seu entorno.
– Estudos ambientais referentes à área de implementação da usina fotovoltaica para fins da solicitação da Autorização de Supressão de Vegetação (ASV).
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“No projeto P&D+I Microrredes foi utilizado software de simulação HOMER Pro (Hybrid Optimization Model for Multiple Energy Resources) para realizar o dimensionamento inicial da microrrede isolada a ser implantada na comunidade. O software utilizado para o desenvolvimento do algoritmo gerenciador de energia para execução de simulações práticas em laboratório foi o MATLAB/Simulink com o auxílio da toolbox Simμgrid.
O sistema de gerenciamento de energia desenvolvido no projeto de P&D+I, possibilita a redução de investimento de instalação e de manutenção de microrredes baseadas em sistemas híbridos de armazenamento, uma vez que os supercapacitores atuam aumentando a vida útil das baterias, viabilizando ainda mais esse tipo de solução.
A validação do gerenciador será realizada a partir da simulação, em tempo real, com “hardware-in-the-loop” no laboratório de microrrede implementado durante este projeto de P&D no LACTEC. Os equipamentos conectados são bancos de baterias e supercapacitores, devidamente dimensionados e controlados pelo gerenciador desenvolvido, que irão interagir com uma microrrede de geração e consumo emulada totalmente baseada na medição de dados reais da Microrrede Xique Xique. Esta configuração permitirá o estudo da operação do sistema de armazenamento híbrido, seus modos de operação, limitações, performance do seu uso para estabilidade e a sua viabilidade econômica tendo em vista o prolongamento da vida útil das baterias. “
“Desde o início do planejamento do projeto de P&D+I Microrredes, tem-se em mente a análise do potencial de escalabilidade da implantação de microrredes em sistemas de distribuição. Este projeto: (i) norteia as distribuidoras na implantação de microrredes em áreas remotas tanto em aspectos técnicos como comerciais, trazendo embasamentos sólidos referentes aos custos de construção e, também, de operação e manutenção da planta; (ii) acompanha o desempenho da microrrede e da comunidade durante a operação, coletando e analisando dados técnicos e sociais; (iii) revisa normas e resoluções propondo alterações pertinentes e irá contribuir para a divulgação e inserção de microrredes no Brasil; (iv) estuda detalhadamente a viabilidade técnica, financeira e econômica da solução de fornecimento de energia para comunidades remotas através de microrredes, a fim de obter como resultado a resposta quanto à viabilidade na replicação em larga escala da solução; (v) propõe mudanças no arcabouço regulatório de modo a viabilizar a implantação de microrredes no setor elétrico brasileiro.
Até o presente momento da execução do projeto, entende-se esta solução como uma opção factível para a universalização do acesso à eletricidade para alguns tipos de regiões e comunidades quando comparada com a extensão de rede convencional e com o SIGFI.
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