Tipos de microrredes, com exemplos
Não há duas microcgrids iguais. Confira os tipos de microrredes com estudos de caso da vida real.
As microgrades não são fundamentalmente diferentes das grades de área ampla. Eles suportam cargas menores, atendem a menos consumidores e são implantados em áreas menores. Mas as microgrades e as grades de área ampla têm o mesmo trabalho dentro da de geração de energia o ecossistema, distribuindo eletricidade e as mesmas restrições, combinando a geração e a carga perfeitamente em todos os momentos.
As microcgrids existiam antes de qualquer pessoa usar a palavra Microgrid. Por exemplo, as ilhas menores têm redes elétricas que geralmente se qualificam como microgrids. Da mesma forma, nos primórdios da eletricidade, os sistemas individuais de serviços públicos privados eram microgrids. Com o tempo, quase todos esses sistemas individuais foram vinculados, resultando em interconexões em todo o continente.
Microgrids, no entanto, estão fazendo um retorno. Eles são vistos como uma maneira prática e econômica de integrar os recursos locais de energia renovável e fornecer redundância e resiliência. Existem duas categorias de microgrids, off-grid e Grid-Connected e cada um engloba muitas configurações diferentes.
Microrredes fora da rede
As microgrades fora da rede são construídas onde há uma necessidade significativa de eletricidade, mas não há acesso a uma rede elétrica de área ampla.
As ilhas que estão muito longe do continente são normalmente servidas por sua própria Microgrid. No passado, as microrredes das ilhas eram geralmente construídas em torno de geradores a diesel ou de óleo combustível pesado. Embora sejam fáceis de transportar e fáceis de armazenar, esses combustíveis podem vir a ser caros. No entanto, na ausência de uma alternativa adequada, muitas ilhas continuam a confiar fortemente em tais geradores.
Por que as alternativas adequadas estavam ausentes? As ilhas têm vento e abundância de sol mais do que suficientes. Sim, mas a integração de grandes quantidades de matrizes solares e turbinas eólicas no sistema elétrico de uma ilha pode ser muito difícil. Os geradores a diesel podem ser ativados e desligados, sob demanda. Eles têm a capacidade de atender de perto a demanda elétrica da ilha à medida que aumenta e diminui. As turbinas eólicas, em contrapartida, produzem eletricidade quando há vento. Os painéis solares funcionam quando o sol brilha. Se o vento abata ou se as nuvens obscurecem o sol por momentos, outra fonte de eletricidade precisa estar disponível para pegar a folga e atender à demanda de carga elétrica. Este tipo de gestão dinâmica de geração e demanda exige controles de supervisão sofisticados e eletrônica de potência avançada. No passado, nenhuma era uma opção prática para sistemas insulares de pequena escala.
Hoje, os recursos modernos da microrede permitem que os serviços públicos da ilha integrem maiores quantidades de recursos renováveis intermitentes, como solar e eólica. o de armazenamento de energia estacionária , em particular, é extremamente útil no gerenciamento de transições entre recursos intermitentes e geradores tradicionais.
Os serviços públicos da ilha descobrem que o investimento em uma microrrede moderna concede múltiplos benefícios. A geração de mais eletricidade a partir de recursos renováveis permite que as ilhas reduzam seus custos de combustível e o impacto ambiental local associado ao uso desses combustíveis fósseis. Usar os geradores de forma mais otimizada permite que os serviços públicos da ilha reduzam os custos de manutenção, aumentem a eficiência e, em muitos casos, reduzam o número de geradores necessários na ilha. A confiabilidade do sistema elétrico também é aprimorada, levando a uma melhor qualidade do serviço e interrupções menos freqüentes.
Você pode encontrar um exemplo da vida real na ilha Calvert, na Colúmbia Britânica, Canadá , onde a Cummins Inc. esteve envolvida em um projeto para atualizar a microrede da ilha.
As microrredes fora da rede também existem em áreas remotas. Muitos assentamentos na Sibéria e no norte do Canadá, por exemplo, não estão conectados a nenhum sistema elétrico externo. As operações industriais remotas também possuem um sistema elétrico autossuficiente. As minas, em particular, exigem instalações elétricas grandes e robustas.
Esses sistemas elétricos remotos são obrigatórios para transportar diesel, óleo combustível ou outros combustíveis líquidos por longas distâncias. Não é novidade que isso pode se tornar rapidamente muito caro. Imagine combustível para caminhões em centenas de quilômetros de terreno congelado ou em uma estrada de terra. Como resultado, os proprietários dessas operações industriais remotas estão ansiosos para implantar o máximo de energia renovável possível, juntamente com microgrades sofisticadas para integrar e distribuir de forma eficaz essa potência. Algumas minas também buscam sintetizar seu próprio combustível no local usando de eletricidade renovável.
Microrredes conectadas à grade
Você não precisa estar em uma ilha ou no meio do deserto para se beneficiar de uma Micrograde.
De fato, muitos usuários de microrrede estão localizados em áreas urbanas ou industriais que são totalmente servidas por um utilitário elétrico. Por que as empresas e instituições se dão ao trabalho de investir em uma microrrede quando podem simplesmente receber eletricidade da concessionária? Existem dois motivos principais.
Uma razão é que eles querem evitar interrupções de energia.
Os proprietários de imóveis investem em um gerador residencial pelo mesmo motivo. A diferença entre uma casa com um gerador e, por exemplo, uma base militar com uma Micrograde é complexidade e escala. Uma casa tem um, talvez dois painéis elétricos. Tudo o que é necessário para integrar um gerador residencial a um sistema elétrico residencial é uma chave de transferência.
Uma base militar inclui dezenas de edifícios, vários geradores e uma variedade de equipamentos elétricos críticos, como radares e sistemas de controle de tráfego aéreo, muitas vezes espalhados por centenas de acres. A integração desses componentes requer uma infraestrutura elétrica sofisticada, ou seja, uma Micrograde.
Instalações civis com sistemas elétricos complexos incorporam microrredes para garantir a confiabilidade de seus serviços elétricos. Hospitais, aeroportos, campi universitários e grandes instalações industriais utilizam componentes de microrrede para integrar de forma eficaz a geração de energia de reserva em seu sistema elétrico.
A outra razão que motiva as instalações conectadas à rede para investir em uma microrrede é o custo: uma microrrede encapsula todos os equipamentos elétricos de uma instalação.
Do ponto de vista da utilidade, apenas um medidor elétrico é visto. Isso permite que o proprietário da microrrede implante matrizes solares, turbinas eólicas, geradores de energia primária ou de reserva e outros equipamentos elétricos sem conexão direta com a rede de serviços públicos.
Muitos operadores portuários, por exemplo, possuem um tipo de guindaste de contêiner de transporte conhecido como guindastes regenerativos. Os guindastes regenerativos consomem eletricidade quando levantam um recipiente e geram eletricidade quando reduzem o contêiner. Poucos utilitários permitiriam que esse tipo de equipamento elétrico estivesse conectado diretamente à sua grade-pelo menos não com o modo regenerativo habilitado. Os operadores portuários, portanto, criam microrredes que conectam seus guindastes (assim como geradores de reserva). Isso permite que os guindastes que estão abaixando recipientes forneçam eletricidade aos guindastes que estão levantando contêineres. Isso resulta em uma redução drástica no consumo elétrico líquido apoiado pela concessionária e, assim, em economia para o operador portuário.
As opções de Microgrid são impulsionadas pelo imperativo global de se mover rapidamente para as energias renováveis para geração de energia. Eles também permitem que os proprietários das instalações atendam às necessidades práticas imediatas. As melhorias na tecnologia microrrede significam que as possibilidades para micro redes grandes e pequenas, conectadas ou remotas estão aumentando. As modernas microrredes estão fazendo inovações na geração de eletricidade possível em todos os cantos do mundo.
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Aytek Yuksel
Aytek Yuksel é líder em marketing de conteúdo da Cummins Inc., com foco em mercados de sistemas de energia. A aytek ingressou na empresa em 2008. Desde então, ele trabalhou em várias funções de marketing e agora traz os aprendizados de nossos principais mercados, desde os mercados industriais até os residenciais. Aytek vive em Minneapolis, Minnesota, com sua esposa e dois filhos.
