SiNGULAR – Smart and Sustainable Insular Electricity Grids Under

investigação e tecnologia
SiNGULAR – Smart and
Sustainable Insular Electricity Grids
Under Large-Scale Renewable
Integration
Nos últimos anos tem-se assistido a uma grande integração de fontes de energia renováveis nas redes
elétricas. Esta integração é ainda mais intensa nas redes insulares.
Cláudio Monteiro ([email protected])
Bruno Santos ([email protected])
As ilhas são particularmente ricas em recursos
renováveis, além disso, devido aos elevados custos de produção, nos pequenos sistemas, as
tecnologias renováveis são muito mais competitivas em pequenas redes isoladas, fazendo delas
as melhores soluções para as ilhas.
O custo da energia produzida nas redes das
ilhas é cerca do triplo do custo da energia produzida nas redes continentais. Este facto é uma
grande motivação para criar sistemas elétricos
mais otimizados. A variabilidade da produção
renovável em redes isoladas obriga a procedimentos de operação mais inteligentes e cautelosos quanto aos critérios de segurança. Motivados
pelas razões de custo de energia e necessidades de segurança, as redes de distribuição em
ilhas deverão ser especialmente eficientes, tanto
na perspectivas de operação como na perspetiva de planeamento. Na vertente do consumo,
é necessário criar mecanismos de resposta dinâmica dos consumidores, enviando-lhes sinais
de preço que influenciem os seus comportamentos e que incentivem a participar na gestão inteligente da rede. A não existência, nestes
pequenos sistemas, de dimensão para estabelecer mercados de energia obriga a metodologias
específicas e inovadoras para a geração e difusão de sinais de preço, necessários para influenciar a resposta dos consumidores e dos seus
equipamentos de consumo.
É neste contexto que surge o projeto europeu SiNGULAR, atualmente um dos três principais projetos europeus na vertente SmartGrids,
sendo o único que se dedica especificamente
42
ao desenvolvimento de tecnologias inovadoras
de smart grids para redes elétricas insulares e,
tendo como foco principal a elevada integração
de energias renováveis.
O projeto SiNGULAR tem por missão investigar os efeitos da integração em larga-escala de
energias renováveis e, estudar soluções relacionadas com a gestão da procura sobre o planeamento e operação de redes de eletricidade em
ilhas, propondo soluções eficientes, bem como
o desenvolvimento sustentável e inteligente da
rede.
Este projeto, com financiamento superior
a 5M€ e duração de 3 anos, tem uma forte
participação de parceiros portugueses, é liderado pela Universidade da Beira Interior, integra a empresa SMARTWATT, especializada em
sistemas de inteligência aplicados em sistemas
de energia e, integra também a empresa Electricidade dos Açores (EDA), que aplica as tecnologias desenvolvidas no caso de estudo da
rede elétrica de S. Miguel. Deste consórcio
fazem também parte a multinacional Alstom e
outras empresas tecnológicas como por exemplo o Intelen (Chipre), especializada em sistemas de inteligência para o consumo, e a W4E
(Itália) especializada em sistemas de energia
das ondas. Existe uma importante participação de universidades, tais como a Universidade
de Salónica (Grécia), Universidade Castilla – La
Mancha (Espanha), Politécnico de Torino (Itália),
Politécnico de Bucareste (Roménia), e o Instituto Tecnológico de Canárias. Adicionalmente,
existem Empresas Elétricas, sendo os parceiros
O custo da energia produzida nas
redes das ilhas é cerca do triplo
do custo da energia produzida
nas redes continentais. Este facto
é uma grande motivação para
criar sistemas elétricos mais
otimizados.
essenciais para a aplicação das tecnologias nas
redes de algumas ilhas.
O consórcio irá trabalhar nos próximos anos
em tarefas que visam o desenvolvimento e
implementação de muitas ferramentas de otimização de gestão de redes inteligente. São ferramentas, procedimentos e guias que cobrem
as infraestruturas de geração de distribuição e
até o próprio consumo, incluindo: sistemas de
monitorização, ferramentas de previsão, trânsito
de potências, despacho, gestão ativa da procura,
entre muitas outras. Estas ferramentas serão
aplicadas em vários sistemas elétricos reais, com
diversidade de dimensões e caraterísticas, funcionando como casos de estudo e de demonstração. São eles os 5 diferentes casos de redes
elétricas das ilhas:
• S. Miguel nos Açores;
• Creta na Grécia;
• La Graciosa nas Canárias;
• Pantelleria em Itália;
• Braila na Roménia (Ilha fluvial).
investigação e tecnologia
Figura 1 Plataforma de previsão de produção eólica, exemplo de previsão para um parque eólico de S. Miguel, nos Açores.
Adicionalmente o sistema faz a previsão de
consumos (Figura 2) nos diversos pontos da
rede, servindo de base para o despacho da produção térmica e também para a simulação de
trânsitos de potência antecipando os modos de
operação futura e trânsitos na rede elétrica para
as próximas horas e dias (Figura 3).
A principal utilização das previsões consiste
em obter informação futura sobre as condições de utilização dos sistemas elétricos, em
PUB.
O projeto encontra-se no primeiro ano de
desenvolvimento e terá a duração de três anos,
desenvolvendo metodologias inovadoras em
várias vertentes dos sistemas elétricos. Neste
artigo apenas referiremos uma pequena parte
associada à gestão otimizada da produção,
sendo esta uma parte do trabalho com know-how nacional especializado.
Nesta ver tente, de sistemas de previsão e
gestão da produção, já foram desenvolvidas, e
estão mesmo em operação, algumas das ferramentas de base para a otimização de redes.
É o caso de sistemas de previsão de produção eólica (Figura 1), fornecendo previsões,
refrescadas todas as 6h, para cada hora da
semana seguinte. As metodologias de previsão
fornecem informação de incer teza e rampas
de variabilidade, uma informação de extrema
impor tância para a gestão otimizada da produção.
Estas plataformas apresentam aos operadores previsões de todas as centrais e dos vários
tipos de centrais renováveis existentes na ilha,
incluindo previsão em parques eólicos, previsão
em centrais fotovoltaicas, previsão em centrais
hídricas, geotérmica e energia das ondas.
43
investigação e tecnologia
SiNGULAR – Smart and Sustainable Insular Electricity Grids Under Large-Scale Renewable Integration
A plataforma de pré-despacho
é particularmente inovadora na
forma como permite interagir
com o operador dos sistemas,
organizando um vasto conjunto
de informação num painel de
bordo reconfigurável e interativo.
Figura 2 Previsão de consumos agregados da ilha de S. Miguel (Açores).
Figura 3 Plataforma de gestão pré-despacho, em utilização na ilha de S. Miguel (Açores).
Figura 4 Plataforma de gestão despacho para uma hora específica, em utilização na ilha de S. Miguel (Açores).
44
especial do sistema de produção térmica, que
assegura a segurança de abastecimento da ilha.
A ferramenta essencial para a gestão otimizada
e segura da produção é a ferramenta de otimização de despacho e pré-despacho.
Foram já desenvolvidas, estando em operação real, ferramentas de pré-despacho inovadoras que integram previsões e incertezas associadas
ao consumo e às diversas produções renováveis
da ilha (Figura 3). A ferramenta tem a particularidade de operar em tempo real através de um
serviço web, fornecendo um vasto conjunto de
indicadores úteis ao operador das centrais térmicas. Informações sobre quais os geradores que se
devem ligar em cada instante, custos de operação,
risco de operação anormal dos geradores, risco
de necessitar de reduzir a produção de renováveis, risco de não conseguir alimentar toda a carga,
entre outros.
A plataforma de pré-despacho é particularmente inovadora na forma como permite interagir com o operador dos sistemas, organizando
um vasto conjunto de informação num painel
de bordo reconfigurável e interativo.
A ferramenta desenvolvida permite também,
de forma praticamente instantânea, fornecer as
soluções de despacho otimizadas da produção,
fornecendo informação sobre as produções
esperadas de cada gerador, os custos de produção, as reservas, os riscos associados, análise de
sensibilidade e outras informações importantes.
Todas estas informações são apresentadas para
as 30 horas seguintes, permitindo ao operadores interagir, estudar e confirmar as melhores
soluções para uma operação ótima e segura do
sistema (Figura 4).
Estas ferramentas proporcionam facilidade de
operação e segurança de decisão aos operadores,
mas o mais importante é o benefício económico
que proporcionam. Mesmo para um sistema de
pequena dimensão, como é o caso de S. Miguel, já
se está a verificar potenciais ganhos nos custos de
operação, de alguns de euros por semana. Este é
um aspeto importante da investigação: conseguir
sistemas ambientalmente sustentáveis, com fiabilidade e benefícios económicos.
O projeto SiNGULAR, mais concretamente o
exemplo apresentado, embora correspondente
a uma pequena parte do projeto, é um bom
exemplo de como o conhecimento científico e
tecnológico nacional se pode revelar inovador
e eficaz mesmo nos níveis mais avançados da
investigação internacional.