6 Sammenfattende oppsummering og pedagogiske implikasjoner
6.5 Konklusjon
Resumo
Este artigo descreve o primeiro projeto de armazenamento de energia elétrica (aEE) da EDp Distribuição, tendo em consideração o respetivo enquadramento no âmbito dos novos desafios a que as redes de energia elétrica estão sujeitas. o sistema encontra-se instalado numa rede de média tensão, inserida num ecossistema mais alargado de teste de soluções de redes inteligentes (projeto inovcity) e que alimenta um polo universitário. o dimensionamento e a metodologia adotada são enquadrados numa ótica de compromisso entre o investimento e os objetivos pretendidos. são, ainda, abordados os objetivos que se pretendem atingir e futuras iniciativas.
pEdrO carrEira, ricardO saNtOs, GONçalO Faria, aNdré NEVEs, BErNardO alMEida, eDP Distribuição
HéliO JEsUs, JOãO GOUVEia, JOsé daMásiO, siemens s.a.
sóNia piNtO, Ist/Inesc-ID
AbstrAct
Towards a Storage System in the Portuguese Distribution Grid: EDP Distribuição takes the first steps
This article describes the first electrical energy storage in EDP Distribuição, considering its relevance in the recent challenges faced by electrical grids. The proposed system was installed on an overhead medium voltage feeder, within a smart grid concept (EDP Distribuição’s InovCity), supplying a university campus. In the course of this article it is described the project sizing methodology with a first-of-a-kind perspective, its main objectives and functionalities, as well as future initiatives.
os DesAfios DA DistriBUição elÉtriCA
Entre os desafios das redes de energia elétrica consta o aumento da eficiência, segurança e fiabilidade que é exigido, nomeadamente no transporte e distribuição de eletricidade que requerem cada vez mais soluções que têm na sua génese os conceitos de redes inte- ligentes. A remoção de obstáculos à integração em larga escala de Fontes de Energia Renovável, Geração distribuída, penetração de novas soluções de consumo imprevisíveis, como o Veículo Elétrico, e novas formas de gestão dos consumos vêm reforçar a necessi- dade de adotar soluções e processos que respondam em simul- tâneo aos desafios atuais e do futuro (Figura 1).
A implementação generalizada de sistemas de contagem inteli- gentes, com circuitos de comunicação bidirecionais, permitirá que os clientes tenham informação disponível em tempo real e possi- bilitar-lhes-á a participação ativa no mercado, quer através da gestão do seu consumo e da disponibilidade para interrupções, quer através da geração. No limite, os atuais “pontos de entrega” deixarão de sê-lo para passarem a ser nós ativos onde tanto a carga como a geração são controladas em tempo real (Figura 2).
A operação deste sistema será suportada por novas tecnologias de telecontagem, de controlo, de comunicações e de tratamento de informação. Com base nesta infraestrutura, estarão disponíveis novos serviços e os clientes poderão definir o nível de qualidade de serviço que melhor satisfaz as suas necessidades, pagando apenas o preço correspondente.
A eficiência energética poderá aumentar ao longo de toda a cadeia de valor. A segurança e a fiabilidade das redes aumentarão por apli- cação de sistemas de monitorização e proteção, capazes de gerir congestões e indisponibilidades em tempo real. Em situações de avaria, as redes locais (microrredes) terão a capacidade de funcionar isoladas do resto da rede, aumentando a resiliência do sistema. A nível da geração, uma parte significativa da quota de produção e capacidade das atuais centrais será substituída por geração dis- tribuída, por fontes de energia renovável, por mecanismos eficazes de gestão da procura e por sistemas de armazenamento de energia. A EdP distribuição exerce as funções de Operador de Redes de distribuição de energia elétrica em Portugal Continental, pelo que desempenha um papel fundamental para a rede elétrica de serviço público (Figura 3).
Para desempenhar este papel, a empresa tem adotado uma estra- tégia de inovação sustentável que visa a otimização dos recursos disponíveis e a procura de novas soluções para a rede de distri- buição de energia elétrica.
ArMAzeNAMeNto De eNergiA elÉtriCA
O armazenamento de energia elétrica é um tema de estado-da- -arte na comunidade de Engenharia Eletrotécnica. O incentivo base global para a introdução de armazenamento de energia nas redes de distribuição está ligado à necessidade de ter um sistema de energia mais flexível que permita gerir as fontes renováveis inter- mitentes, que constituem uma parcela cada vez mais predominante do mix energético.
Adicionalmente, o armazenamento de energia poderá também ser preconizado para responder às necessidades de aumento da efi- ciência, segurança e fiabilidade que se exige dos sistemas elétricos. A ideia de integrar o armazenamento de energia na rede não é nova; e formas mais tradicionais de armazenamento de energia (hídrica com bombagem e ar comprimido) têm sido utilizadas há já alguns anos para ajudar a equilibrar a oferta e procura de energia. Sistemas de armazenamento de energia mais pequenos (como ba- terias) estão agora a ser testados pela sua maior eficiência, tempos de reação mais rápidos, fatores de escalabilidade e possibilidade de instalação distribuída.
Figura 1 posicionamento da Edp distribuição na cadeia de valor do setor elétrico em portugal
Figura 2 Evolução da µG, minip, Upp (Unidades de pequena produção) e Upac (Unidades de produção para autoconsumo) em portugal continental
Figura 3 desafios dos Operadores das redes de distribuição
• Eficiência do mercado
• Melhoria na Qualidade de Serviço
• Garantir o fornecimento de energia
• Garantir a expansão e a fiabilidade da rede
• Fornecer serviços aos comercializadores
• Eficiência energética
• Penetração das energias renováveis
• Alavancar I&d e a atividade económica
• Convergir para as metas
estratégicas europeias •• Facilitar a introdução de Geração distribuída Reduzir o custo de entrega da energia
• Permitir serviços de valor acrescentado e novas tarifas (ToU (time of use))
• Reduzir barreiras de entrada a novos agentes
• dispor de informação para melhorar planeamento energético
• Reduzir custos operacionais
• Reduzir as perdas na rede (técnicas & com.)
• Otimizar a gestão e controle da rede
• Otimizar o investimento Distr iBUiçã o soCi Al reg UlAçã o Clie Nte eDp DistriBUição
sencialmente focado nos principais desafios técnicos da distribuição de energia: aumentar a fiabilidade da rede, oferecer backup ao cliente; melhorar a qualidade de serviço; garantir capacidade de
fault ride-through; controlo local de tensão e alisamento do dia-
grama de carga para redução de perdas (Figura 4).
O caminho começou com a aquisição de know-how, a criação do caderno de encargos e lançamento de consulta, que culminou na instalação em 2015 de um sistema AEE da Siemens no Polo da Mitra da Universidade de évora (campus universitário) (Figura 5), que é alimentado por uma linha de 15 kV. Para o sucesso deste processo
damente a Universidade de évora, a Câmara Municipal de évora, direção Geral de Energia e Geologia e a direção Regional do Am- biente e do Ordenamento do Território do Alentejo.
MetoDologiA De DiMeNsioNAMeNto
O dimensionamento do sistema AEE foi baseado nas necessidades do cliente, avaliadas com base no histórico do número anual, duração das interrupções e perfil anual de consumo do mesmo (Figura 7).
Na análise do perfil de consumo do cliente, foi necessário ter em consideração a grande diferença entre perfis de dias de trabalho e de dias de descanso, que representam 49% do ano. No dimensio- namento considerou-se, ainda, que o sistema AEE deveria ser capaz de cumprir os requisitos para um período de dez anos após comis- sionamento, pelo que foi necessário considerar a degradação das características das baterias. Para tal, foi necessário estimar o estado de carga e profundidade de descarga do AEE, com base na análise de defeitos, bem como os requisitos do sistema em fim de vida, as perdas totais do sistema (8% a 10% para inversores, baterias e trans- formadores) e a degradação ao longo do tempo.
Figura 7 probabilidade, em percentagem, de defeitos de potência e procura elétrica para cada mês do ano, para o campus da Universidade
Figura 8 resultados dos estudos desenvolvidos durante o período de um ano no sistema de armazenamento elétrico planeado para o campus da Universidade. de notar a redução acentuada no desvio de tensão e percentagem de redução de perdas
Controlo de tensão Qualidade de energia Diminuição e perdas na rede Backup / Continuidade de serviço
Figura 4 principais funções desempenhadas pelo sistema de armazenamento
Figura 5 sistema de armazenamento de Energia Elétrica do polo da Mitra da Universidade de évora
Foi ainda considerada a análise da duração das interrupções (Fi- gura 8), sendo que se considerou que o sistema deveria ser dimen- sionado para suportar interrupções até 30 minutos. Tendo em con- sideração todos os pressupostos, preconizou-se o seguinte dimen- sionamento para o sistema:
› Capacidade de energia de 360 kWh; › Potência de 472 kW.
Com base nestes estudos foi possível estimar a média de perdas da rede, que seria reduzida em 14,2%, havendo, ainda, uma dimi- nuição dos desvios de tensão totais.
o ArMAzeNAMeNto De eNergiA elÉtriCA NA reDe NACioNAl De DistriBUição
Tratando-se de um sistema inovador, foi necessário garantir um conjunto de especificações, configurações e ensaios que permi- tisse avaliar e minimizar eventuais riscos da ligação deste equipa- mento na Rede Nacional de distribuição. Foi com este propósito que se promoveu um protocolo com o INESC-Id, de modo a ini- ciar o desenvolvimento de um cluster nacional de conhecimento sobre o tema e que permitiu desenvolver cálculos, especificações, simulações e testes do sistema para várias condições de funciona- mento.
Numa primeira fase foi efetuado um estudo relativo à integração de sistemas de armazenamento nas redes elétricas. O estudo rea- lizado teve como objetivo aferir as potencialidades técnicas dos AEE numa ótica de serviços de apoio ao Operador de Rede de dis- tribuição e impacto na Qualidade de Energia Elétrica.
Nesse âmbito foram efetuadas diversas simulações tendo em conta os objetivos específicos do projeto de armazenamento de energia em évora, designadamente, o arranque do sistema em vazio (black-
start), o funcionamento em modo de ilha e estudo das transições
ilha-rede, bem como o funcionamento no modo de suporte à rede, através do controlo de tensões, regulação da potência ativa – peak-
-shaving, e regulação do fator de potência.
Um dos serviços oferecidos pelo sistema de armazenamento é a possibilidade de funcionamento em ilha, sendo que a utilização desta mesma funcionalidade pressupõe uma alteração das gran- dezas elétricas no ponto de ligação, nomeadamente através de uma redução da potência de curto-circuito disponível que se traduz em correntes de defeito inferiores quando comparadas com a li- gação à rede de distribuição. Sendo este serviço o mais complexo que o AEE pode fornecer, foi necessário um exaustivo procedi- mento de ensaios, que incluiu:
› Realização de quatro ensaios de curto-circuito, um fase-neutro franco, um fase-neutro resistivo, um fase-fase franco e um fase- -fase resistivo;
› Colocação do sistema em ilha a alimentar o campus universitário, que permitiu verificar o comportamento e rapidez de resposta do sistema durante a transição rede-ilha-rede, tendo-se verifi- cado que o sistema de armazenamento assumiu a alimentação da Universidade sem qualquer interrupção no fornecimento de energia.
Em paralelo, e aproveitando os resultados obtidos durante os en- saios, foram desenvolvidos modelos de simuladores do compor-
tamento do sistema de armazenamento em condições de funcio- namento similares aos ensaios realizados, e que irão permitir cons- truir uma imagem fidedigna do comportamento dos conversores eletrónicos de potência presentes no sistema de AEE de évora. Estes modelos serão o ponto de partida para a construção de um mo- delo mais abrangente que permita o estudo de alguns use cases sem utilização real do sistema de armazenamento.
CoNClUsões
O armazenamento poderá providenciar um vasto conjunto de be- nefícios e executar também um vasto conjunto de funções em di- ferentes setores da cadeia de negócio do setor de energia elétrica. No entanto, é ainda relativamente dispendioso e, por isso, tem en- contrado bastante resistência.
O potencial de crescimento do mercado para o AEE está depen- dente de modelos de negócios competitivos numa vertente social e considerando todas as partes interessadas, pelo que atualmente está muito dependente de incentivos regulatórios e/ou financeiros ou da redução dos preços da tecnologia.
No entanto, o interesse e o grau de conhecimento das tecnologias de armazenamento e dos benefícios que estas podem trazer estão a crescer em alguns setores, como é o caso de proprietários de edifícios residenciais e comerciais (behind-the-meter) e em situa- ções particulares da rede (utility-side-of-the-meter).
O AEE é um sistema de integração complexo na rede, que dispo- nibiliza diferentes serviços com rácios de custo/benefício distintos que importa catalogar e gerir.
é com este pressuposto que se torna fundamental integrar estes sistemas num conceito de redes inteligentes, de modo a retirar o maior retorno do investimento.
é com este propósito que se optou por integrar este sistema no projeto Inovgrid, que permite que esta solução seja pioneira no ca- minho de desenvolvimento de soluções AEE inteligentes, de modo a serem totalmente automatizadas em função das observações e previsão das condições do sistema elétrico (Smart Storage System). Acreditamos que só com esta visão é que a introdução de sistemas de armazenamento na rede passará a ser sustentável.
A EdP distribuição encontra-se assim, desde já, a preparar o futuro do armazenamento, construindo um conjunto de parcerias que vão do mundo académico à indústria, delineando um conjunto de novos casos de estudo alinhados com as mais recentes necessidades do negócio:
› Funcionamento em ilha alargada, com recurso a órgão de corte a montante;
› Monitorização do desempenho do sistema de armazenamento para vários regimes de carga;
› Normalização de ativos de armazenamento, nomeadamente eletrónica de potência e baterias;
› Criação de modelos de degradação das baterias.
Este projeto é também um driver para o desenvolvimento de pro- jetos internacionais, sendo já estratégico para projetos no âmbito do h2020, onde será utilizado na validação de diversos casos de uso, incluindo, por exemplo, um estudo de funcionamento em ilha com conexão deste sistema com outros recursos de armazena- mento distribuído ao nível da baixa tensão.
aGricultura, aMBiEntE,
FlorEstas, rEcursos aQuÍcolas, dEsEnVolViMEnto rural
• lei n.º 75/2017
Diário da República n.º 158/2017, série i de 2017-08-17
Regime aplicável aos baldios e aos demais meios de produção comunitários (Revoga a Lei n.º 68/93, de 4 de setembro). • lei n.º 76/2017
Diário da República n.º 158/2017, série i de 2017-08-17
Altera o Sistema Nacional de defesa da Flo- resta contra Incêndios, procedendo à quinta alteração ao decreto-Lei n.º 124/2006, de 28 de junho.
• lei n.º 77/2017
Diário da República n.º 158/2017, série i de 2017-08-17
Primeira alteração ao decreto-Lei n.º 96/2013, de 19 de julho, que estabelece o regime ju- rídico aplicável às ações de arborização e rearborização.
• Decreto-lei n.º 112/2017 Diário da República n.º 172/2017, série i de 2017-09-06
Estabelece o regime jurídico do ordena- mento e da gestão sustentável dos recursos aquícolas das águas interiores.
• Decreto-lei n.º 116/2017 Diário da República n.º 175/2017, série i de 2017-09-11
Altera o Catálogo Nacional de Variedades de Espécies Agrícolas e de Espécies hortí- colas, transpondo as diretivas de Execução (UE) números 2016/1914 e 2016/2109. • Portaria n.º 279/2017
Diário da República n.º 181/2017, série i de 2017-09-19
Estabelece os elementos instrutórios que devem ser apresentados pelo interessado
nos procedimentos previstos no decreto-lei n.º 40/2017, de 4 de abril.
• Decreto-lei n.º 122/2017 Diário da República n.º 183/2017, série i de 2017-09-21
Garante o cumprimento do Protocolo de Nagoya, relativo ao acesso aos recursos ge- néticos, assegurando a execução do Regu- lamento (UE) n.º 511/2014.
• Resolução do Conselho de Ministros n.º 157-B/2017
Diário da República n.º 208/2017, 1.º suplemento, série i de 2017-10-27 Cria uma Estrutura de Missão para a insta- lação do Sistema de Gestão Integrada de Fogos Rurais (SGIF).
• Decreto-lei n.º 135-A/2017 Diário da República n.º 211/2017, 2.º suplemento, série i de 2017-11-02 Estabelece as medidas excecionais de con- tratação pública por ajuste direto relacionadas com os danos causados pelos incêndios flo- restais ocorridos em outubro de 2017 nos distritos de Aveiro, Braga, Bragança, Castelo Branco, Coimbra, Guarda, Leiria, Lisboa, Porto, Santarém, Viana do Castelo, Vila Real e Viseu. • Decreto-lei n.º 137/2017
Diário da República n.º 215/2017, série i de 2017-11-08
Transpõe diversas diretivas de adaptação ao progresso técnico em matéria de géneros alimentícios, organismos prejudiciais aos ve- getais e produtos vegetais, embalagens de aerossóis, elaboração de estratégias mari- nhas, segurança de brinquedos e utilização de certas substâncias em vidros.
• lei n.º 108/2017
Diário da República n.º 226/2017, série i de 2017-11-23
Estabelece medidas de apoio às vítimas dos incêndios florestais ocorridos entre 17 e 24 de junho de 2017, bem como medidas ur- gentes de reforço da prevenção e combate a incêndios florestais. atMosFEras potEncialMEntE EXplosiVas • Decreto-lei n.º 111-C/2017 Diário da República n.º 168/2017, 2.º suplemento, série i de 2017-08-31 Estabelece as regras de segurança a que devem obedecer os aparelhos e sistemas de proteção destinados a ser utilizados em atmosferas potencialmente explosivas, trans- pondo a diretiva n.º 2014/34/UE.
BiorrEFinarias.
plano nacional dE proMoção
• Resolução do Conselho de Ministros n.º 163/2017
Diário da República n.º 210/2017, série i de 2017-10-31
Aprova o Plano Nacional para a Promoção de Biorrefinarias.
cadastro siMpliFicado
• Decreto Regulamentar n.º 9-A/2017 Diário da República n.º 212/2017, 2.º suplemento, série i de 2017-11-03 Regulamenta a Lei n.º 78/2017, de 17 de agosto, que estabelece um sistema de in- formação cadastral simplificada, adotando medidas para a imediata identificação da estrutura fundiária e da titularidade dos pré- dios rústicos e mistos.
cÓdiGo dos contratos pÚBlicos
• Decreto-lei n.º 111-B/2017 Diário da República n.º 168/2017, 2.º suplemento, série i de 2017-08-31 Procede à nona alteração ao Código dos Contratos Públicos, aprovado pelo decreto- -Lei n.º 18/2008, de 29 de janeiro, e transpõe as diretivas números 2014/23/UE, 2014/24/ UE e 2014/25/UE, todas do Parlamento Eu- ropeu e do Conselho, de 26 de fevereiro de 2014, e a diretiva n.º 2014/55/UE, do Par- lamento Europeu e do Conselho, de 16 de abril de 2014.
• Declaração de Retificação n.º 36-A/2017 Diário da República n.º 209/2017, 2.º suplemento, série i de 2017-10-30 Retifica o decreto-Lei n.º 111-B/2017, de 31 de agosto, do Planeamento e das Infraes- truturas, que procede à nona alteração ao Código dos Contratos Públicos, aprovado pelo decreto-Lei n.º 18/2008, de 29 de ja- neiro, e transpõe as diretivas números
informações detalhadas sobre estes e outros diplomas legais podem ser consultadas em
www.ordemengenheiros.pt/pt/ /centro-de-informacao/legislacao
2014/23/UE, 2014/24/UE e 2014/25/UE, todas do Parlamento Europeu e do Conselho, de 26 de fevereiro de 2014 e a diretiva n.º 2014/55/UE, do Parlamento Europeu e do Conselho, de 16 de abril de 2014, publicado no diário da República, 1.ª série, n.º 168, 2.º suplemento, de 31 de agosto de 2017. • Declaração de Retificação n.º 42/2017 Diário da República n.º 231/2017, série i de 2017-11-30
Retifica a declaração de Retificação n.º 36- A/2017, de 30 de outubro, da Presidência do Conselho de Ministros, que retifica o decreto- -Lei n.º 111-B/2017, de 31 de agosto, do Pla- neamento e das Infraestruturas, que procede à nona alteração ao Código dos Contratos Públicos, aprovado pelo decreto-Lei n.º 18/2008, de 29 de janeiro, e transpõe as di- retivas números 2014/23/UE, 2014/24/EU e 2014/25/UE, todas do Parlamento Europeu e do Conselho, de 26 de fevereiro de 2014 e a diretiva n.º 2014/55/UE, do Parlamento Eu- ropeu e do Conselho, de 16 de abril de 2014, publicado no diário da República, 1.ª série, n.º 168, 2.º suplemento, de 31 de agosto de 2017
cÓdiGo coopEratiVo
• lei n.º 66/2017
Diário da República n.º 153/2017, série i de 2017-08-09
Primeira alteração à Lei n.º 119/2015, de 31 de agosto, que aprova o Código Cooperativo.
cÓdiGo pEnal
• lei n.º 94/2017
Diário da República n.º 162/2017, série i de 2017-08-23
Altera o Código Penal, aprovado pelo de- creto-Lei n.º 400/82, de 23 de setembro, o Código da Execução das Penas e Medidas Privativas da Liberdade, aprovado pela Lei n.º 115/2009, de 12 de outubro, a Lei n.º 33/2010, de 2 de setembro, que regula a utilização de meios técnicos de controlo à distância (vigilância eletrónica), e a Lei da Organização do Sistema Judiciário, apro- vada pela Lei n.º 62/2013, de 26 de agosto.
cÓdiGo dE procEdiMEnto E dE procEsso triButÁrio • lei n.º 100/2017 Diário da República n.º 165/2017, série i de 2017-08-28 Altera o decreto-Lei n.º 433/99, de 26 de outubro, o Código de Procedimento e de Processo Tributário, e o decreto-Lei n.º 6/2013, de 17 de janeiro.
cÓdiGo das sociEdadEs coMErciais E cÓdiGo da insolVÊncia E da rEcupEração dE EMprEsas • Declaração de Retificação n.º 21/2017 Diário da República n.º 164/2017, série i de 2017-08-25 Retifica o decreto-Lei n.º 79/2017, de 30 de junho, da Justiça, que altera o Código das Sociedades Comerciais e o Código da In- solvência e da Recuperação de Empresas, publicado no diário da República, 1.ª série, n.º 125, de 30 de junho de 2017.
coMBustÍVEl irradiado E rEsÍduos radioatiVos
• Resolução do Conselho de Ministros n.º 122/2017
Diário da República n.º 173/2017, série i de 2017-09-07
Aprova o Programa Nacional de Gestão do Combustível Irradiado e dos Resíduos Ra- dioativos para 2015-2019.
EnErGias rEnoVÁVEis ocEÂnicas