Benefícios da grade

29 de agosto de 2022

por Toshiba Corporation

A Toshiba Corporation demonstrou a eficácia de seu inversor de formação de grade (GFM), que foi desenvolvido para garantir a estabilidade de microrredes. Uma microrrede é um tipo de sistema de energia distribuído que permite a autossuficiência regional em energia elétrica por meio do uso de energia renovável, em vez de depender do fornecimento de energia de usinas de grande porte. Quando há uma flutuação repentina na saída ou demanda de energia elétrica, uma frequência normalmente estável pode flutuar drasticamente, possivelmente acionando um relé de proteção e cortando o fornecimento de energia, levando a interrupções de energia. Em particular, à medida que a parcela de energia renovável aumenta, as flutuações na frequência da rede aumentam. Em particular, as flutuações de frequência aumentarão com o aumento das taxas de energia renovável, de modo que o uso generalizado de microrredes exigirá tecnologias para manter uma frequência de rede estável.

Em março de 2022, a Toshiba desenvolveu um inversor GFM que pode manter a frequência da rede dos sistemas de distribuição, fornecendo pseudo-inércia por meio da saída de energia do inversor quando a frequência da rede flutua rapidamente. A empresa agora verificou os resultados do uso de inversores GFM em um ambiente semelhante a ambientes reais, incluindo o uso real de energia renovável, e demonstrou que a montagem de inversores GFM em geradores de energia fotovoltaica suprime as reduções na frequência da rede em aproximadamente 30%.

A Toshiba planeja apresentar detalhes desses resultados na Conferência Anual da Sociedade de Energia e Energia do Instituto de Engenheiros Elétricos do Japão em setembro de 2022 e no Congresso e Exposição de Conversão de Energia IEEE 2022 (ECCE2022) em outubro de 2022.

A Toshiba encomendou esta pesquisa sob "O Inversor Síncrono Inteligente (SSI) e seus sistemas de controle baseados em sincronização virtual com redes de energia para utilizar energia de várias fontes de energia renovável" como parte do Projeto fiscal 2019-2021 do Ministério do Meio Ambiente para Tecnologia de Baixo Carbono Programa de Pesquisa, Desenvolvimento e Demonstração. Este trabalho foi realizado em colaboração com Pacific Power Co., Ltd., Energy & Environment Technology Research Institute, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology e Pacific Consultants Co., Ltd.

Em outubro de 2020, o governo japonês declarou a meta de alcançar a neutralidade de carbono até 2050 e, com o objetivo de realizar uma sociedade descarbonizada, está promovendo o uso de energia solar, eólica e outras formas de energia renovável como principais fontes de energia. O Sexto Plano Estratégico de Energia, aprovado pelo Gabinete em 22 de outubro de 2021, afirma que "para utilizar recursos de energia distribuída, como energia renovável e cogeração nas comunidades locais, esperamos ver a criação de microrredes e outras fontes de energia autossuficientes e distribuídas sistemas, que também contribuirão para o uso eficiente de energia por meio da produção local para consumo local, fortalecer a resiliência, etc.", indicando expectativas crescentes para microrredes (Figura 1) que podem fornecer autossuficiência energética em interrupções devido a desastres.

No exterior, além de abordar questões ambientais, existem vários projetos em países asiáticos e africanos para construir microrredes utilizando energia renovável e baterias de armazenamento que fornecerão eletricidade a áreas onde as redes de energia elétrica não são desenvolvidas (áreas fora da rede). A partir de 2015, a capacidade mundial de microrrede ultrapassou 12.000 megawatts, e espera-se uma maior expansão no futuro.

Em um sistema convencional de energia em massa, mesmo no caso de flutuações na demanda ou produção de energia renovável, o inercial (a propriedade que tenta manter um estado) de corpos rotativos, como turbinas usadas para geração de energia térmica, suprime mudanças rápidas na frequência do sistema, mantendo assim uma fonte de alimentação estável. No entanto, se a energia renovável se tornar a principal fonte de energia no futuro e houver uma diminuição na proporção de fontes de energia, como a geração de energia térmica que usa grandes turbinas, haverá menos força inercial de corpos rotativos, o que pode afetar a estabilidade de energia elétrica. fonte de energia. Os custos estimados para medidas para lidar com essa escassez de inércia variam de 5,1 a 12,9 bilhões de ienes por ano, se a proporção de energia renovável no sistema de energia em massa se tornar 50% a 60%.