Implementação computacional de microrredes utilizando plataforma em tempo real

Abstract

O sistema elétrico de potência clássico foi eficaz em fornecer energia confiável para cidades e países em crescimento. Contudo, esse modelo tradicional de sistema elétrico tem enfrentado desafios significativos no século XXI, devido a fatores como mudanças climáticas, crescente demanda por energia e a necessidade de maior integração de fontes de energia renováveis. Nesse contexto, as microrredes estão ganhando destaque devido à sua capacidade de integrar eficientemente energias renováveis proporcionando maior resiliência e confiabilidade no fornecimento de energia, sendo capaz de operar de maneira independente, durante um certo tempo, em caso de falhas da rede principal. A complexidade dos sistemas de microrredes, que abrangem múltiplas fontes de geração de energia, diferentes tipos de carga e inúmeras possibilidades de configuração, torna essencial a utilização de simulações para planejar, projetar e operar essas redes de forma eficaz. Uma ferramenta particularmente poderosa para este fim é a simulação em tempo real. No campo das simulações em tempo real, temos dois conceitos importantes: software-in-the-Loop (SIL) e hardware-in-the-Loop (HIL). A simulação HIL utiliza a comunicação entre modelos projetados no computador e equipamentos reais, os chamados hardware-under-test (HuT), ou em português, equipamento sob teste. Por outro lado, nas etapas iniciais de projeto são feitas simulações totalmente digitais, ou seja, sem a utilização de equipamentos reais na malha de simulação, estas são as chamadas simulações SIL. Diante deste contexto, este trabalho apresenta o desenvolvimento e a análise de uma microrrede elétrica simulada em uma plataforma de simulação em tempo real. A microrrede modelada contém geração de energia fotovoltaica e um banco de baterias, refletindo em um sistema sustentável de energia. A pesquisa concentrou-se na simulação de um dia típico de operação da microrrede, proporcionando uma análise do comportamento e desempenho do sistema em diferentes cenários. Os resultados obtidos demonstraram a capacidade da microrrede em atender eficientemente às demandas energéticas por meio da combinação de fontes de energia renovável, como a geração solar, e o armazenamento em baterias. Durante os períodos em que a geração solar foi suficiente para suprir as cargas, a microrrede operou de forma autossuficiente, sem a necessidade de recorrer à rede principal. Esses resultados evidenciam a viabilidade das microrredes elétricas como uma solução eficaz para enfrentar os desafios energéticos atuais, ao mesmo tempo em que impulsionam a transição para uma matriz energética mais sustentável e de baixo carbono.