Em janeiro deste ano, o Cepel realizou o primeiro ensaio para cliente externo em seu Laboratório de Redes Elétricas Inteligentes, que está sendo implantado com recursos das empresas Eletrobras, Associadas Fundadoras do Centro, e da Petrobras, sua Associada Especial. Embora a infraestrutura, localizada na Unidade Adrianópolis do Cepel (Nova Iguaçu/RJ), ainda não esteja operando formalmente, o que deve acontecer até o final do primeiro semestre de 2021, o ensaio em um inversor central fotovoltaico de grande porte, utilizando uma abordagem modular com potência nominal de 200 kW, atendeu à necessidade de uma planta de energia do Uruguai. O país, assim como outros da América Latina, não dispõe de um laboratório do gênero, principalmente em termos de potência.
“Na verdade, atualmente somos o único laboratório do Brasil, e que saibamos da América Latina, com a capacidade de potência suficiente para realizar a avaliação de conformidade desse inversor. Nossa potência nominal é de 300 kVA e sabemos que o segundo laboratório com maior capacidade do Brasil, localizado no estado do Rio Grande do Sul, tem uma potência nominal de 100 kVA”, comenta o pesquisador Oscar Antonio Solano Rueda.
Solano assinala que, em termos de capacidade instalada, na ordem de 300 kW, o Brasil é precursor na América Latina na área de laboratórios de ensaios de equipamentos de geração renovável intermitente, como eólica e fotovoltaica, em que é necessário o uso de inversores de frequência para conexão com a rede elétrica, conferindo pioneirismo ao país nos ensaios do gênero. “A geração renovável intermitente pode apresentar desafios para a operação do sistema elétrico, em função, principalmente, do nível de penetração destas fontes nas redes de distribuição e transmissão. Níveis baixos de penetração normalmente não afetam de forma significativa a operação das redes elétricas. Entretanto, à medida que esta penetração aumenta, as variações intrínsecas e estocásticas destas fontes podem originar desvios de parâmetros elétricos (por exemplo, frequência e amplitude de tensão) fora dos limites normativos”.
“Nesse sentido, continua Solano, aproveitando a versatilidade e controlabilidade dos inversores de potência, as normas técnicas destes equipamentos são cada vez mais exigentes. É evidente que, em tal cenário é fundamental ter certeza de que os inversores comerciais de fato atendem ao exigido pela norma, o que torna indispensável uma infraestrutura laboratorial adequada, como a que temos aqui no Cepel, para os ensaios de conformidade. Acreditamos que, quanto maior for a penetração destas fontes na matriz elétrica, maior será a relevância do nosso novo laboratório no contexto nacional e regional”, afirma.
O ensaio realizado para uma empresa uruguaia visou avaliar a característica de suportabilidade a subtensões decorrentes de faltas na rede do inversor, função conhecida internacionalmente como LVRT – Low Voltage Ride Through. Como explica o pesquisador do Cepel Cesar Jorge Bandim, neste tipo de ensaio, emulam-se afundamentos de curta duração nos terminais do Equipamento Sob Ensaio e são medidas as correntes resultantes.
“Cada país tem sua própria definição de curva LVRT, na qual são definidos os limites (em termos de tensão residual e duração de afundamento) até os quais se exige que o inversor permaneça conectado à rede. O ensaio solicitado ao Cepel foi realizado utilizando-se a curva LVRT definida pela Administración Nacional de Usinas y Transmisiones Eléctricas (UTE), órgão uruguaio que desempenha funções regulatórias semelhantes às da Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel) do Brasil”, assinala Bandim, acrescentando que, para suporte à avaliação, contaram com apoio da infraestrutura e equipe do Laboratório de Ensaio de Eficiência em Máquinas Elétricas do Cepel, onde foi montada uma bancada de ensaio provisória.
O pesquisador Wagner Duboc, chefe do Departamento de Laboratórios de Adrianópolis, afirma que o ensaio realizado foi importante do ponto de vista técnico. “Desde o projeto conceitual, só conseguimos testar nossas capacidades em pequenos equipamentos, com potência inferior a 20 kW, quando a nossa potência é de 300 kW. Este ensaio agora nos deu um conhecimento sobre o aspecto da operacionalização do laboratório que nós não tínhamos como testar anteriormente”, destaca.
Além desta área de ensaio de componentes, voltada à avaliação de conformidade de inversores segundo as normas técnicas nacionais e internacionais, outra área do laboratório de Redes Elétricas Inteligentes em fase final de implantação é a de pesquisa experimental baseada em bancada Power Hardware in the Loop (PHIL), que combina benefícios das simulações computacionais em tempo real e dos ensaios laboratoriais, permitindo antecipar, em ambiente controlado, comportamentos não desejados de dispositivos reais de hardware. Esta bancada possibilitará, por exemplo, o uso combinado de amplificadores de potência do tipo linear e do tipo chaveado; o ensaio simultâneo de até três diferentes equipamentos reais de hardware; a integração de ensaios de potência e de interoperabilidade de protocolos de comunicação; e ensaios de equipamentos até 60 kVA.
