GERAÇÃO DISTRIBUÍDA COM SANEAMENTO AMBIENTAL ESTUDOS E REQUISITOS ELÉTRICOS

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2 GERAÇÃO DISTRIBUÍDA COM SANEAMENTO AMBIENTAL ESTUDOS E REQUISITOS ELÉTRICOS

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4 Alternativa: criar mecanismo que motive os proprietários das fontes poluidoras (em propriedades rurais, agroindústria e esgotos domésticos) a gerar energia elétrica aproveitando o potencial energético contido nos dejetos que está sendo desperdiçado Geração Distribuída.

5 COMO SE DÁ O PROCESSO? GD ESTUDOS E REQUISITOS ELÉTRICOS Dejetos de animais geram biogás na ausência do ar; Biogás produzido move motor a combustão; Motor aciona um gerador; Gerador acoplado ao eixo do motor gera energia elétrica; Gerador opera em paralelo com a rede elétrica da concessionária; Energia elétrica é consumida localmente; Excedente de energia elétrica vendida à concessionária; e Biofertilizante é utilizado localmente na propriedade.

6 MODOS DE OPERAÇÃO DO GERADOR Isolado do sistema da Copel para auto-suprimento da energia: sem dificuldades, não há qualquer restrição. Há inúmeras instalações operando desta forma no país. Em paralelo com o sistema da Copel, para venda dos excedentes: há restrições de toda natureza, a começar pela segurança que resultam num impedimento real. Este impedimento prático atual é que se pretende eliminar dentro da legalidade, com sustentabilidade financeira, sem subsídios e de forma definitiva.

7 A REALIDADE BRASILEIRA: A complexidade do setor elétrico brasileiro é grande: torna-se complicado e caro para que um gerador possa operar em paralelo com a rede elétrica; Para estes micro-geradores a biogás (25 a 100 kva) os requisitos legalmente exigidos (iguais para todos) na prática inviabilizam tal operação em paralelo; Se hoje existe no Brasil algum gerador deste porte operando em paralelo com a rede elétrica ele o faz ou com prejuízo financeiro ou de forma irregular; Este impedimento prático atual é que se começa a eliminar dentro da legalidade, com sustentabilidade financeira, sem subsídios e de forma definitiva.

8 DESAFIOS: Permitir conectar os micro-geradores em qualquer ponto da rede de distribuição sem provocar violação dos requisitos de segurança da Copel; Eliminar riscos de avaria dos equipamentos dos proprietários rurais; Não alteração das características e ajustes do sistema de distribuição da Copel; Sistema de proteção do gerador adequado para enxergar também condições anormais (faltas) de operação da rede de distribuição;

9 DESAFIOS: Maior redução possível dos investimentos para permitir viabilidade econômica e auto-sustentabilidade do programa de geração distribuída; Simplificação dos requisitos de conexão desses microgeradores à rede; e Simplificação dos requisitos para comercialização da energia excedente. Preço justo para compra da energia elétrica excedente.

10 O PROJETO PILOTO: 6 instalações na região Oeste do Estado do Paraná Granja Colombari Star Milk Sanepar Cooperativa Lar Aves Cooperativa Lar Leitões Cooperativa Lar Vegetais

11 AQUI SERÃO ABORDADOS APENAS OS ASPECTOS ELÉTRICOS

12 PREMISSAS BÁSICAS: Geradores não podem, NUNCA, injetar tensão em rede de distribuição da Copel que esteja desligada; Se uma rede de distribuição é automaticamente desligada o GD a ela conectado tem que ser desconectado ANTES que tal rede seja religada;

13 ETAPA 1: os sistemas elétricos e os microgeradores são estudados com grande detalhamento e sofisticação técnica para avaliação completa do desempenho frente às mais diversas condições de operação da rede. Sistemas de proteção são também modelados; ETAPA 2: definidos os requisitos elétricos, especificações e requisitos de projetos;

14 ETAPA 3: aquisição do sistema de comando, proteção, supervisão, etc; ETAPA 4: ensaios de laboratório do sistema adquirido; ETAPA 5: elaboração e aprovação do projeto; ETAPA 5: instalação e comissionamento;

15 ETAPA 6: ensaios de campo; ETAPA 7: operação em caráter experimental; e ETAPA 8: operação comercial.

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17 O SISTEMA DE PROTEÇÃO: Não existe uma única solução, há várias soluções possíveis. A alternativa adotada é a mais econômica que atende todos os requisitos e premissas estabelecidos; O requisito de detectar condições de defeito na rede externa à instalação do cliente é muito severa e, portanto, NÃO SE CONSEGUE SELETIVIDADE DE ATUAÇÃO DA PROTEÇÃO;

18 Equiv. SE Medianeira 34,5kV Estação de Chaves Missal Z1 = 0, j0,6075pu Z0 = 0, j0,1416pu Z1 = 0, j0,8537pu Z0 = 0, j3,9516pu DIAGRAMA DA REDE DE SUPRIMENTO À UPL E UIV Portão Ocoy V. Alegre Esquina Gaúcha Z1 = 0, j0,1432pu Z0 = 0, j0,5429pu Z1 = 0, j0,1302pu Z0 = 0, j0,4935pu Z1 = 0, j0,2170pu Z0 = 0, j0,8785pu PI/Cerme Z1 = 0, j0,6722pu Z1 = 0, j0,1562pu Z0 = 0, j2,5494pu Z0 = 0, j0,5922pu Cerme Z1 = 3, j1,1075pu Ramal B.Esperança Z0 = 3, j4,1350pu UNIDADE PRODUTORA DE LEITÕES 4x100kVA Y Y j14,50pu 300kVA Itaipulândia/PI ITAIP Z1 = 0, j0,1328pu Z1 = 0, j0,5714pu Z0 = 0, j0,5324pu Z0 = 0, j2,2910pu 0,22kV 34,5kV UNIDADE INDUSTRIAL VEGETAIS j9,72pu 1x50kVA 500kVA j9,76pu 500kVA 0,38kV Y Y Y Y 34,5kV STA Inês Z1 = 0, j0,1127pu Z0 = 0, j0,4518pu

19 O SISTEMA DE PROTEÇÃO (cont.): Admitiu-se que há coordenação deste sistema quando os resultados das simulações e dos ensaios de laboratorio mostrarem que o gerador é desligado pelo menos 0,3s antes de haver religamento do circuito desligado; A redundância de atuação da proteção é necessária: admitiu-se que há necessidade de redundância de atuação de pelo menos 3 proteções para cada evento nos estudos e nos ensaios de laboratório.

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21 Equiv. SE Medianeira 34,5kV Estação de Chaves Missal Z1 = 0, j0,6075pu Z0 = 0, j0,1416pu Z1 = 0, j0,8537pu Z0 = 0, j3,9516pu DIAGRAMA DA REDE DE SUPRIMENTO À UPL E UIV Portão Ocoy V. Alegre Esquina Gaúcha Z1 = 0, j0,1432pu Z0 = 0, j0,5429pu Z1 = 0, j0,1302pu Z0 = 0, j0,4935pu Z1 = 0, j0,2170pu Z0 = 0, j0,8785pu PI/Cerme Z1 = 0, j0,6722pu Z1 = 0, j0,1562pu Z0 = 0, j2,5494pu Z0 = 0, j0,5922pu Cerme Z1 = 3, j1,1075pu Ramal B.Esperança Z0 = 3, j4,1350pu UNIDADE PRODUTORA DE LEITÕES 4x100kVA Y Y j14,50pu 300kVA Itaipulândia/PI ITAIP Z1 = 0, j0,1328pu Z1 = 0, j0,5714pu Z0 = 0, j0,5324pu Z0 = 0, j2,2910pu 0,22kV 34,5kV UNIDADE INDUSTRIAL VEGETAIS j9,72pu 1x50kVA 500kVA j9,76pu 500kVA 0,38kV Y Y Y Y 34,5kV STA Inês Z1 = 0, j0,1127pu Z0 = 0, j0,4518pu

22 ATUAÇÃO OU NÃO DAS PROTEÇÕES DO GERADOR PARA OS GERADORES DE 100kVA NA SIMULAÇÃO CASO df/dt 81 sobre 81 sub 78 s.v. Ifase (1) Ides/I2 (2) Total de atuações D A D A D A D A D A D A D A D A D A 1-Falta fase-terra em Medianeira N N S S N S N N S S S N S N N N 4 3

23 RESULTADOS DE ESTUDOS CASO 1-Falta fase-terra em Medianeira 2-Falta fase-fase-terra em Medianeira 3-Falta trifásica-terra em Medianeira 4-Abertura de duas fases em Medianeira 5-Abertura de uma fase em Medianeira 6-Falta fase-terra em Itaipulândia 7-Falta fase-fase-terra em Itaipulândia 8-Falta trifásica-terra em Itaipulândia 9-Abertura de uma fase em Itaipulândia 10-Abertura de duas fases em Itaipuândia 11-Falta fase-terra em al. Adjacente 12-Falta fase-fase-terra em al. adjac. 13-Falta trif-terra em al. Adjacente 14- Ab religador, sem falta, em Missal 15- Falta Fase-Terra Med, Rf=100ohms 16-Carga 942 kva, ab do rel Med 16a- Ger 50% da carga ab Med ATUAÇÃO OU NÃO DAS PROTEÇÕES DO GERADOR PARA OS GERADORES DE 100kVA NA SIMULAÇÃO df/dt 81 sobre 81 sub 78 s.v. Ifase (1) Ides/I2 (2) Total de atuações D A D A D A D A D A D A D A D A D A N N S S N S N N S S S N S N N N 4 3 N N S S S S N N S S S N S N N N 5 3 N N S S S S N N S S N N N N N N N - S - S - N - S - S - S - N N - S - S - N - N - N - N - N - 2 S N S S N S N N N S S N S N N N 4 3 S N S S S S N N S S N N S N N N 5 3 N N S S S S N N S S N N N N N N N - S - N - N - N - N - N - N N - S - S - N - S - S - S - N - 5 N - S - S - S - S - S - S - N N - S - S - N - S - S - S - N N - S - S - N - S - N - N - N N - S - S - N - S - S - N N N N N S N S N N N S N S N N N N N - S - S - N - S - S - N - N N - S - S - N - S - S - N - N - 4

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25 RESULTADOS DE ENSAIOS DE LABORATÓRIO CASO SIMULAÇÃO 1 (msegundos) SIMULAÇÃO 2 (msegundos) SIMULAÇÃO 3 (msegundos) SIMULAÇÃO 4 (msegundos) Caso Caso Caso Caso Caso Caso Caso Caso 7A Caso Caso 8A Caso Caso Caso Caso Caso Caso Caso Caso

26 CONCLUSÃO: Fica confirmada a necessidade das seguintes proteções: Sobrecorrente; Subtensão; Sobretensão; Subfreqüência; Sobrefreqüência; Desbalanço de corrente; Salto de vetor; Taxa de variação de freqüência; e Reversão de potência ativa

27 RECOMENDAÇÕES PRELIMINARES: Bloquear o religamento automático para o caso de linha viva sempre que a jusante de qualquer religador o total de GD for superior a 50% da correspondente carga; ou Instalar nos religadores esquema para evitar religamento em condição de linha viva (NA CONDIÇÃO ANTERIOR); Analisar outras formas alternativas de baixo custo para envio de sinal via PLCC (power line carrier communication); Pesquisar formas alternativas de baixo custo para desligamento de contactores/disjuntores dos geradores sempre que necessário; Revisar dos procedimentos de intervenção do pessoal da Copel e de terceiros na rede de distribuição.

28 SITUAÇÃO PRESENTE: Uma instalação em operação comercial; Três instalações em operação experimental; Uma instalação em construção; e Uma instalação em projeto.

29 PRÓXIMAS ETAPAS: Elaboração de um Guia de Conexão de Geradores Distribuídos ao Sistema da Copel ; Elaboração de normas internas à Copel para acomodação de um futuro Programa de GD permenente; Definição de requisitos para certificação de agentes prestadores do serviço de habilitação de geradores para conexão ao sistema da Copel; Relatório de fechamento do Programa Piloto.

30 INFORMAÇÕES ADICIONAIS: Francisco J. A. de Oliveira COPEL Leo Mikami ITAI / POWER SOLUTION leo.mikami@gmail.com OBRIGADO 32