À medida que a demanda por energia continua a crescer, surgiram várias questões importantes no setor de energia: a dependência de combustíveis fósseis que estão ficando velhos, o aumento dos custos de energia, a infraestrutura envelhecida e a necessidade de recorrer a várias fontes de geração para atender a essa demanda e, ao mesmo tempo, reduzir as emissões de carbono. Nos esforços para modernizar nossa rede elétrica, houve muitos avanços tecnológicos que aumentaram sua resiliência, confiabilidade e inteligência do sistema.
Essas novas tecnologias no setor de energia estão nos levando a sistemas energéticos descentralizados. Um avanço muito comentado é a inclusão de energias renováveis, como eólica, solar e armazenamento em baterias, para aumentar a flexibilidade da rede e integrar novas fontes de energia. Elas vêm aumentando cada vez mais a contribuição de energia para a rede a cada ano e são usadas de várias maneiras diferentes, como a gente vê no caso dos DERs (recursos energéticos distribuídos). Os DERs são, normalmente, fontes de geração em menor escala no nível da distribuição, destinadas a ficar mais próximas de suas cargas, em vez de fornecer geração em grande escala, como as usinas de energia.
Com o aumento contínuo do uso de recursos energéticos distribuídos (DERs) na rede elétrica, surge a necessidade de sistemas para gerenciar e manter a energia gerada, de forma que a rede seja capaz de lidar com todas essas adições e aproveitá-las. Dois sistemas importantes, que operam em diferentes escalas, tornaram-se tecnologias essenciais que estão moldando o funcionamento da nossa rede elétrica moderna: o DERMS (Sistema de Gerenciamento de Recursos Energéticos Distribuídos) e as microrredes.
O que é o DERMS (Sistema de Gestão de Recursos Energéticos Distribuídos)?
Em comparação com as microrredes, destaca-se a implementação escalável do DERMS, que é um sistema lógico usado para gerenciar e regular a operação das fontes de energia distribuídas (DERs). Ele pode ser usado como uma plataforma independente ou até mesmo integrado aos ADMS já existentes, utilizados pelas concessionárias. Dada a natureza volátil de muitos tipos de geração distribuída, o gerenciamento dessas fontes envolve um monitoramento e controle rigorosos do seu uso.
O DERMS integra os DERs em uma única plataforma para coordenação centralizada, com visibilidade em tempo real e previsões avançadas baseadas em inteligência artificial. Por exemplo, um sistema de gerenciamento de recursos DERMS é capaz de monitorar a velocidade do vento e a produção das turbinas eólicas, realizar o corte de produção em painéis solares fotovoltaicos (PV), monitorar e ajustar os tempos de recarga de veículos elétricos e gerenciar os padrões de carga e descarga de sistemas de armazenamento em baterias e de sistemas de armazenamento de energia mais amplos. Ao padronizar suas funções e protocolos de comunicação, a integração entre um DERMS da rede e os DERs locais é mantida de forma que os componentes entre cada um não precisem de software personalizado adicional, reduzindo a complexidade. Da mesma forma, o DERMS pode servir como elo entre os DERs e a rede. Os recursos de otimização da rede do DERMS se destacam na capacidade de agregar os DERs para que sejam visualizados e gerenciados como um todo. Ao maximizar a flexibilidade dos DERs, o DERMS da rede ajuda a lidar adequadamente com a instalação contínua de DERs e a integrá-los com sucesso à rede.
Como o DERMS funciona na rede elétrica
Um aspecto fundamental dos DERMS é a capacidade deles de interagir com os sistemas de gerenciamento de distribuição (DMS). Nesses sistemas, o DERMS pode ser usado para lidar com os desafios típicos da operação da rede, como o fluxo bidirecional de energia e a otimização da rede. Assim, o DERMS melhora diretamente o desempenho do sistema, a eficiência da rede e a estabilização da rede. Ele resolve desafios comuns em toda a rede elétrica.
Eles podem ser usados para visualizar os DERs como grupos controláveis combinados, simplificando e otimizando o processo de despacho desses recursos. Isso os integra ao DMS de forma que os operadores de rede e os operadores de sistemas de distribuição possam visualizar os DERs por meio da interface familiar do DMS, especialmente em modelos de rede onde o impacto e as localizações dos DERs são visualizados. Esse monitoramento em tempo real dos ativos de geração garante uma gestão ideal dos recursos energéticos. Especialmente porque o fluxo bidirecional de energia é mais comum nas redes modernas, o uso do DERMS para controlar esse fluxo é essencial, já que os DERs diretamente responsáveis por ele podem ser gerenciados de forma adequada para minimizar interrupções. Manter o fluxo de energia sem interrupções é fundamental. Pela localização dos DERs, eles costumam estar bem mais próximos do usuário final do que as usinas de energia. Ter acesso às informações dos DERs por meio do DERMS permite um nível muito diferente de visibilidade e controle na borda da rede para um determinado DMS, em comparação com aqueles que não têm integração com o DERMS.
O que são sistemas de microrredes?
As microrredes são redes de pequena escala capazes de funcionar independentemente da rede elétrica principal. Isso geralmente é feito por meio da energia gerada por fontes renováveis distribuídas (DERs) dedicadas de pequena escala, como painéis solares, células de combustível, unidades de cogeração e armazenamento em baterias. Elas não se limitam apenas a aplicações comerciais e industriais, já que comunidades locais e residências também podem receber eletricidade por meio da implementação de sistemas de microrredes comunitárias.
Elas também proporcionam a tão necessária resiliência da rede elétrica para regiões mais remotas, já que a confiabilidade de uma microrrede pode garantir o fornecimento de energia onde as linhas de transmissão não são viáveis devido a desafios geográficos ou custos elevados. As microrredes funcionam em dois modos operacionais distintos: conectadas à rede e isoladas.
Quando está conectada à rede, a microrrede mantém uma conexão com a rede elétrica principal, que abastece uma determinada área maior. Ela pode tanto gerar energia excedente a partir de DERs para enviar à rede elétrica principal quanto fazer com que os DERs atuem como um complemento à energia retirada da rede elétrica principal para dar suporte às operações locais. No modo isolado, uma microrrede fica totalmente desconectada da rede elétrica principal e opera sozinha para abastecer apenas a área local. Como funciona de forma independente, a geração depende exclusivamente de suas DERs, deixando a microrrede em um estado autossuficiente, sem precisar da rede elétrica principal. A resiliência proporcionada por uma microrrede no modo isolado é fundamental para muitos cenários diferentes em que instalações essenciais ainda precisam ser abastecidas em caso de falta de energia, como hospitais e centros de dados.
Como as microrredes funcionam e contribuem para a confiabilidade energética
As microrredes usam sistemas de controle dedicados que permitem a integração perfeita da produção local de energia. Ao gerenciar recursos de energia distribuída (DERs) locais, como sistemas de armazenamento em baterias e painéis solares, esses sistemas garantem que a eletricidade continue confiável mesmo durante interrupções mais amplas na rede e quedas de energia. Eles funcionam de forma independente para fornecer energia de reserva quando a rede principal falha. Essa energia de reserva localizada traz enormes benefícios para a segurança energética, a gestão de energia e a flexibilidade geral da rede, especialmente nas bordas da rede, garantindo que as instalações continuem operando normalmente, independentemente do status da macrorede.
DERMS x microrredes: as principais diferenças explicadas
| Recurso | DERMS | Sistemas de microrredes |
|---|---|---|
| Escopo principal | Coordenação em toda a rede, abrangendo várias regiões | Controle localizado e específico para cada local |
| Tipo de operação | Funciona como uma grande usina virtual | Funciona como uma microrrede física independente |
| Visibilidade | Visão geral completa da rede para empresas de serviços públicos | Limitado estritamente à microrrede local |
| Controle | Agrupa fontes de energia distribuída (DERs) em escala comercial e dispersas | Gerencia recursos de energia distribuída (DERs) locais dedicados |
| Conectividade | Sempre conectado à rede | Funciona tanto conectado à rede quanto em modo isolado |
Como os DERMS e as microrredes funcionam juntos
Embora tenham funções principais diferentes, são tecnologias complementares. Um sistema de gerenciamento DERMS pode integrar e coordenar vários sistemas de microrredes independentes e várias fontes de energia distribuída (DERs) em toda a rede elétrica.
Por meio de uma única interface de controle, os operadores têm mais visibilidade sobre o consumo de energia e sobre a quantidade de energia que uma microrrede está consumindo ou fornecendo a qualquer momento. Isso permite uma otimização essencial dos recursos energéticos em toda a rede, aumentando significativamente a flexibilidade geral da rede.
O papel dos DERMS e das microrredes nos mercados de energia
Ambas as tecnologias abrem novos caminhos para a participação no mercado dos recursos energéticos distribuídos. Ao agregar ativos de forma inteligente, os DERMS podem oferecer a capacidade agregada dos DER nos mercados atacadistas, prestando serviços valiosos à rede, participando de programas de resposta à demanda e otimizando os custos de energia com base em previsões em tempo real. As microrredes contribuem reduzindo a carga ou devolvendo o excesso de energia à rede durante os picos de demanda. Seguindo as normas de energia do IEEE, esses sistemas estão mudando radicalmente a forma como a sociedade energética em evolução valoriza e monetiza a geração distribuída de energia a partir de uma ampla variedade de fontes.
Benefícios para empresas de serviços públicos e operadores de rede
A implementação do DERMS permite que as concessionárias otimizem o uso das fontes de energia distribuída (DER) e aumentem a confiabilidade da rede. Os recursos desses sistemas ajudam as concessionárias a transformar fontes de energia renováveis imprevisíveis, como a eólica, em ativos controláveis e que podem ser acionados conforme a necessidade. Por meio de análises abrangentes de dados e alertas proativos de manutenção, o DERMS promove eficiência operacional, redução de custos e maior estabilidade da rede, permitindo que as concessionárias gerenciem as cargas de forma proativa, em vez de terem que lidar reativamente com quedas de tensão.
Desafios na implementação de sistemas DERMS e de microrredes
Apesar dos benefícios evidentes, essas tecnologias trazem novos desafios para o mundo energético moderno. A integração de dados continua sendo um grande obstáculo, já que conectar milhares de pontos finais a modelos de rede unificados exige um poder de processamento imenso e um alto nível de complexidade no controle. Além disso, equilibrar as cargas quando há menos energia disponível das fontes renováveis, garantir a interoperabilidade entre os sistemas legados das concessionárias e as novas plataformas de software, manter protocolos rigorosos de segurança cibernética e garantir a escalabilidade à medida que mais ativos de geração entram em operação são as principais preocupações dos operadores de rede.
O futuro dos DERMS e das microrredes na modernização da rede elétrica
Dado o papel cada vez mais importante das energias renováveis, dos veículos elétricos e do armazenamento de energia, vai continuar havendo a necessidade de gerenciar esses fatores voláteis que contribuem para a rede elétrica. Impulsionados por recentes incentivos fiscais e oportunidades de financiamento, os DERs continuarão a ser incorporados tanto nas operações de microrredes quanto na integração com os DERMS. As concessionárias precisam não só de visibilidade sobre ativos adicionais da rede, como os DERs, mas também da tecnologia dos DERMS para interpretar as informações dos DERs de forma rápida e otimizada e gerenciá-los com eficácia. Além disso, a necessidade de microrredes em várias operações e áreas críticas, bem como seu uso como recurso adicional para a rede, comprova que ambas são tecnologias essenciais para a confiabilidade futura da rede.
Perguntas frequentes
Qual é a principal diferença entre os sistemas DERMS e os sistemas de microrrede?
A principal diferença é o escopo. O DERMS oferece coordenação em toda a rede e gestão de recursos energéticos para as concessionárias, enquanto as microrredes oferecem controle localizado e geração de energia para um local ou comunidade específica, com a capacidade única de se desconectar (ficar em ilha) da rede principal.
As microrredes podem funcionar sem um DERMS?
Sim, as microrredes têm seus próprios sistemas de controle dedicados e localizados, que permitem que funcionem de forma independente, principalmente quando isoladas. No entanto, integrá-las a um DERMS permite que a rede elétrica principal interaja com a microrrede e otimize sua capacidade excedente.
Como os DERMS melhoram a confiabilidade e a eficiência da rede elétrica?
Os DERMs aumentam a confiabilidade ao oferecer visibilidade e previsões em tempo real para recursos renováveis voláteis. Eles permitem que os operadores agreguem esses recursos para equilibrar a oferta e a demanda de forma dinâmica, suavizar as flutuações de tensão e otimizar o fluxo de energia de maneira eficiente por toda a rede.
Os DERMS são necessários para a integração dos recursos energéticos distribuídos?
Embora recursos de energia distribuída (DERs) individuais possam ser integrados localmente sem um DERMS, gerenciar milhares de recursos de energia distribuída (DERs) em grande escala em toda a rede de uma concessionária exige, de fato, um DERMS para evitar a instabilidade da rede e utilizar esses recursos para otimizar a rede.
Como as concessionárias de energia usam os DERMS com microrredes comunitárias?
As concessionárias usam o DERMS para tratar as microrredes comunitárias como ativos flexíveis e controláveis. O DERMS pode se comunicar com o sistema de controle da microrrede para solicitar energia durante picos de demanda ou para absorver o excesso de geração da rede principal, beneficiando tanto a concessionária quanto a comunidade.
