O que é um sistema hibrido de energia?

2022-03-18

No post de hoje vamos falar um pouco mais sobre o sistema hibrido de energia e onde ele pode ser aplicado. Você já conhece esse sistema? Não? Então acompanha aqui embaixo com a gente!

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São sistemas que combinam duas ou mais fontes de energia, normalmente sendo uma delas fonte renovável, como o solar fotovoltaico. Mediante a um gerenciamento inteligente, as fontes são combinadas visando explorar ao máximo o potencial da fonte de menor custo e impacto ambiental disponível em cada período deste sistema criado.

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Abaixo vamos explicar a solução Nema para sistemas com 2 ou 3 fontes, sendo elas;

• Concessionaria
• Solar Fotovoltaico (On grid)
• Grupos Geradores a Diesel

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Para podermos entender melhor como isso funciona, vamos fazer uma breve explicação do sistema Solar Fotovoltaico (On Grid), pois bem;

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O sistema Solar On-Grid é o mais comumente utilizado nas indústrias e residências, e porque se chama On-Grid?

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On Grid, significa “Na rede”, ou seja, é um sistema que precisa estar conectado à uma rede elétrica para gerar energia, ele sozinho não funciona, por isso, que um sistema solar On Grid, por exemplo, não fornece energia durante uma falta da alimentação comercial, mas temos uma solução para isso, conforme veremos a seguir.

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Bom, entendido como funciona o Sistema Solar Fotovoltaico On Grid, vamos agora explicar como funciona o Sistema Hibrido. Para compreendermos melhor, vamos usar a ilustração abaixo demonstrando o arranjo elétrico necessário.

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Concessionaria + Solar Fotovoltaico + Grupo Gerador

Veja que nesse sistema temos presentes as 3 fontes que citamos acima e para tanto vamos exemplificar alguns cenários de operação.

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1 – Operação com a Concessionaria Normal (sem falta de energia)

Nessa condição, temos a concessionaria de energia alimentando as instalações do cliente e o sistema solar fotovoltaico fornecendo energia de acordo com a irradiação solar disponível no momento, ou seja, o funcionamento normal do sistema.

Nessa configuração ainda é possível, para clientes que estejam no mercado livre de energia e não podem se valer do benefício do crédito de kWh, ajustar o sistema para operar no chamado grid zero, significando que o controlador irá gerenciar o inversor solar de modo que toda a energia gerada seja consumida na própria unidade, sem exportar para a concessionaria.

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2 – Operação em caso de Falha da Concessionaria

Nessa situação, teremos a ativação do grupo gerador a diesel (um ou mais em paralelo) para alimentar as instalações do cliente. Na sequência o sistema solar fotovoltaico irá entrar em operação, sincronizando com o grupo gerador e operando em paralelo visando maximizar o uso do solar e reduzir o consumo de combustível (diesel ou gás natural).

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Nesse modo, temos que levar em consideração 2 aspectos

1. Não há como exportar energia para a concessionaria, dessa forma toda a energia produzida terá que ser consumida nas instalações do cliente.
2. Não é recomendado que o grupo gerador opere por longos períodos com menos de 30% de sua potência nominal.

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Aqui vamos destacar o cérebro desse sistema, que é o CONTROLADOR

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Em aplicações hibridas, são utilizados controladores de ultima tecnologia que dispõe de algoritmos de controle avançado e desenvolvidos para esse tipo de aplicação, portanto o controlador tem o controle de todas as etapas do processo e para isso é imprescindível que o mesmo se comunique com o inversor solar, o que é feito através dos protocolos MODBUS RTU ou MODBUS TCP, usando redes RS485 ou Ethernet, cabeadas ou via fibra ótica.

Através da comunicação com o inversor solar, o controlador consegue modular a potência do mesmo de modo a garantir que o grupo gerador opere com pelo menos 30% de carga e que não venha a motorizar (sofrer fluxo de potência reversa) em caso de baixo consumo nas instalações do cliente, ou mesmo comutações de carga (parada de motores, por exemplo).

Para finalizar, quando a concessionaria restabelecer o fornecimento de energia, o controlador irá sincronizar o grupo gerador e fazer a parada suave do mesmo e autorizando o inversor solar a entregar toda a potência disponível, processo esse totalmente imperceptível nas instalações do cliente.

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Solar Fotovoltaico + Grupo Gerador

Num país com dimensões continentais como o Brasil e a expansão das atividades, principalmente no setor do agronegócio, temos regiões que não são atendidas pelas concessionárias de energia ou quando atendidas possuem restrições de potência a ser instalada em razão de limitações das redes de distribuição e subestações.
Nessas condições, os clientes eram dependentes de fornecimento de energia exclusivamente via grupos geradores a diesel. O sistema hibrido permite que placas solares fotovoltaicas sejam instaladas e operem de forma simultânea com os grupos geradores a diesel.

Nesse cenário, os controladores são responsáveis por explorar ao máximo a fonte solar fotovoltaica, de menor custo e menor impacto ambiental, e ao mesmo tempo garantir a estabilidade do sistema de energia evitando interrupções indesejadas. Para tal, os controladores possuem algoritmos avançados que gerenciam o número de grupos geradores necessários de acordo com a carga (consumo) e da irradiação solar disponível e ainda preveem que possam ocorrer sombreamentos momentâneos do sistema solar fotovoltaico, o que de forma alguma deve afetar o fornecimento de energia.

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A redução de custo operacional para o cliente é muito expressiva, visto que impacta diretamente em vários aspectos, como;

• Redução do consumo combustível fóssil (Diesel ou gás natural por exemplo)
• Redução de despesas logísticas relacionadas ao transporte de combustível.
• Com o escalonamento de grupos geradores os intervalos de manutenção preventiva são estendidos, reduzindo as despesas com filtros, óleo lubrificante e mão de obra técnica.
• Aumento da vida útil dos grupos geradores.

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