1.1 - Definição de GD Incentivos/Vantagens da DG CAPÍTULO Impactos no despacho

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1 e e e Planeamento Energético e e E Desenvolvimento Sustentável e IMPACTOS DA GD NAS REDES ELÉCTRICAS ALGUNS CASOS PARTICULARES DE TECNOLOGIAS DE GERAÇÃO e e e e e Paulo J. F. Correia Mestrado em Engenharia 1 Electrotécnica e de Computadores

2 Assuntos tratados no trabalho: CAPÍTULO Definição de GD Incentivos/Vantagens da DG CAPÍTULO 2 (Impactos na qualidade de energia) Impactos no despacho Variações de tensão de longa duração Variações de tensão de curta duração Distorções da forma de onda (Harmónicas) Variações de frequência Flutuação de tensão (Flicker) Desequilíbrio de tensão Impacto nas perdas Congestionamentos nas redes CAPÍTULO 3 (Estudo de algumas tecnologias DG) Fuelcell (Pilhas de Combustível) Inversores VSI 3.2- Energia eólica Conclusões finais 2

3 DG - Geração Distribuída? A Geração Distribuída (DG) é uma forma estratégica de se instalar pequenas unidades geradoras próximas dos locais de maior consumo. Principal vantagem: Redução de perdas no transporte de energia até ao consumidor e o aproveitamento das diversas fontes de energia existentes no local de consumo. 3

4 Incentivos/Vantagens t Liberalização dos mercados de energia, tem induzido os consumidores a procurar qualidade de energia/investidores tentados a investir no mercado da produção; A DG tem uma flexibilidade de implementação num curto prazo de tempo, que as grandes centrais não têm; Investimento na DG não étão volumoso como o que éfeito para grandes centrais; A utilização da DG para operação nos horários de ponta pode evitar maiores diferenças nas tarifas em relação ás 4 horas de vazio.

5 Impactos na qualidade de energia? Impactos no despacho Devido á incerteza dos recursos primários que algumas tecnologias utilizam (eólica, das ondas, etc.) há uma necessidade de ter em conta as eventuais flutuações desses recursos, caso contrário: - Variações de tensão; - Variações de frequência; -Em situações extremas o colapso do sistema. 5

6 Impactos na qualidade de energia? Além da incerteza de produção de algumas unidades de DG, estas podem mascarar o crescimento das cargas. E1 Tecnologias que utilizem conversores, conseguem controlar facilmente e rapidamente a potência injectada. Coloca-se a unidade de DG, (controlando o inversor), a injectar uma potência inferior à sua capacidade máxima, e desta forma, quando for solicitado um acréscimo de potência pela rede, rapidamente se mitiga as insuficiências de energia, facilitando o despacho. 6

7 Diapositivo 6 E1 Se existirem cargas a serem abastecidas de um alimentador, onde está também interligada uma unidade de DG, esta ao injectar energia na rede faz uma camuflagem das verdadeiras necessidades de energia naquela zona. Se por qualquer motivo, numa hora de ponta, a unidade/unidades de DG sai de serviço, o buraco de energia poderá ser tão grande que a rede não consegue suportar e devido a sobrecargas há um corte no abastecimento. ESTV;

8 Impactos na qualidade de energia? Variações de tensão de longa duração A variação de tensão de longa duração (VTLD) é caracterizada pela manutenção do valor eficaz da tensão acima ou abaixo dos limites admissíveis por um período de tempo superior a um minuto. 7

9 Impactos na qualidade de energia? Numa zona, onde existam muitas perdas, ou estão interligadas grandes cargas, a injecção de potência na rede, ajuda acolmatar o défice de energia. De referir ainda, que se forem cargas consumidoras de energia reactiva, a GD poderá fornecer essa energia, evitando assim trânsito de potência na rede. 8

10 Diapositivo 8 E2 De referir ainda, que se forem cargas consumidoras de energia reactiva, a GD poderá fornecer essa energia, evitando assim trânsito de potência na rede. ESTV;

11 Impactos na qualidade de energia? A regulação da tensão pode ser dificultada devido avários factores: Se a GD está localizada imediatamente compensação de perdas na linha; Interacção com equipamentos de regulação; E3 E4 após uma Variações na tensão em função da potência reactiva eventualmente absorvida pelas máquinas de indução; 9

12 Diapositivo 9 E3 a) A GD está localizada imediatamente após uma compensação de perdas na linha: Quando a interligação da GD está logo após uma compensação do tipo (Line-Drop Compensation) a corrente observada pelo equipamento é reduzida em função da geração da GD, conduzindo a falhas de controlo da regulação da tensão no barramento, levando a uma subtensão no mesmo. ESTV; E4 b) Interacção com equipamentos de regulação: A tensão do sistema pode ser alterada constantemente devido à potência activa variável produzida pela DG, e como tal reguladores de tensão, e bancos de condensadores, vão estar permanentemente em operação reduzindo assim a sua vida útil. As tecnologias de DG, que utilizam conversores de energia, conseguem uma regulação muito fiável da potência activa injectada, mitigando este problema (tema abordado no capitulo 3). ESTV;

13 Impactos na qualidade de energia? Interligação de todas as máquinas produtoras (de indução) em simultâneo; E5 Subestações com transformadores com tomadas, e que têm ramos com produção e ramos sem produção (com grandes cargas) E6 10

14 Diapositivo 10 E5 E6 A ligação do gerador assíncrono convencional à rede é semelhante à ligação de um transformador em curto-circuito, ou seja comporta-se como um curto-circuito de curta duração. Deste modo, não se podem ligar todas as máquinas ao mesmo tempo. ESTV; No caso de carga máxima e produção máxima, o uso de transformadores com tomadas para controlar o nível de tensão no barramento onde se encontra o gerador interligado, poderá originar um nível de tensão abaixo dos parâmetros mínimos nos alimentadores adjacentes que possuem cargas. ESTV;

15 Impactos na qualidade de energia? Forma de mitigar estes problemas: Os conversores permitem: Controlo fácil e rápido da Pa eda Q; Não consomem energia reactiva; Permitem uma interligação suave das unidades de DG à rede; 11

16 Impactos na qualidade de energia? Variações de tensão de curta duração A variação de curta duração é caracterizada pela variação do valor eficaz da tensão acima ou abaixo dos limites impostos por um período de tempo entre os 0,5 segundos e 1 minuto. Voltage sag Tensão no ponto de injecção desce bruscamente devido àsaída intempestiva de unidades de DG. 12

17 Impactos na qualidade de energia? A gravidade desta perturbação dependerá da relação entre a potência de curto-circuito circuito da rede eapotência da unidade da GD. Os conversores conseguem suportar abaixamentos de tensão resultantes de defeitos de duração até xxseg. Desta forma não há saídas intempestivas das unidades de GD, mitigando estes problemas. 13

18 Impactos na qualidade de energia? Voltage swell -Sobretensão momentânea : Pode ser provocada, no momento do restabelecimento t da interligação após a unidade da DG ter saltado, devido a um defeito. A re-interligação de unidades de GD, com conversores é 14 muito mais suave, colmatando este efeito.

19 Impactos na qualidade de energia? Distorções da forma de onda (Harmónicas) Algumas tecnologias de GD utilizam como interface conversores para se interligarem à rede, constituídos por semicondutores deelectrónica depotência. Provocam harmónicas. 15

20 Impactos na qualidade de energia? Efeitos das Harmónicas: Podem causar a destruição de banco de condensadores Mau funcionamento de autómatos; Problemas em motores; Sobreaquecimento em cabos. Contudo, as novas técnicas de modulação de frequência permitem a injecção de ondas de corrente nas redes quase perfeitas, Q.E.E. tornando os conversores como amigos da 16

21 Impactos na qualidade de energia? Variações de frequência Unidades de DG não despacháveis, como parques eólicos com geradores assíncronos ligados directamente à rede, podem tornar-se um problema grave, no que respeita às variações de frequência. E7 17

22 Diapositivo 17 E7 O desequilíbrio entre a procura e a produção de energia provoca variações na frequência da rede. O problema coloca-se devido ao facto de poder muita procura, e as unidades não despacháveis não conseguirem fornecer a energia necessária. ESTV;

23 Impactos na qualidade de energia? Possíveis soluções: Inserir na rede mais unidades de DG despacháveis; Colmatar o problema com unidades convencionais; Utilização de tecnologias de DG com conversores (maior controlababilidade do gerador). 18

24 Impactos na qualidade de energia? Flutuação de tensão (Flicker) Os flicker s são descritos como uma variação dinâmica i na tensão da rede que pode ser causada por unidades de DG. Devem-se sobretudo a: DG poder iniciar e parar a produção frequentemente; de energia Algumas tecnologias estão sujeitas ás variações contínuas da fonte primária de energia. 19

25 Impactos na qualidade de energia? Como são mitigados os Flicker s? 20

26 Impactos na qualidade de energia? Desequilíbrio de tensão Com a proliferação da GD é possível que acurto prazo tecnologias, como por exemplo sistemas fotovoltaicos domésticos, comecem a tornar-se comuns e a quererem injectar na rede a energia que estão a produzir. Começam aapareceraparecer problemas de equilíbrio nas fases. 21

27 Impactos na qualidade de energia? Impacto nas perdas DG permite a redução do trânsito de potência de energia activa e de energia reactiva traz efeitos benéficos/nocivos i em termos de perdas. - Horas fora de Vazio (grande consumo e produção máxima): -Nesta situação com unidades de DG junto das cargas, as perdas serão reduzidas uma vez que o trânsito da potência activa e reactiva é menor. 22

28 Impactos na qualidade de energia? - Horas de vazio (pouco consumo, e com produção excedentária): -Neste caso, com a produção a exceder o consumo pode verificar-se o trânsito de potência de jusante para montante da rede, aumentando desta forma as perdas por efeito de joule. Ao existir grande trânsito de potência nas redes, omesmo édizer que existe uma corrente elevada a circular por esta, e 23

29 Impactos na qualidade de energia? Congestionamentos nas redes A geração distribuída reduz os fluxos de carga no sistema melhorando o perfil da tensão, reduz as perdas e alivia os alimentadores mais congestionados. Isso poderá levar a adiamentos no investimento t nas redes de transporte e distribuição Com a expansão da DG, pode levar a longo prazo ao congestionamento das redes. 24

30 Tecnologias DG Estudo de algumas tecnologias DG 25

31 Estudo de algumas tecnologias DG Fuelcell (Pilhas de Combustível) Inversores VSI Este tipo de tecnologia transforma um combustível, normalmente o hidrogénio, adquirido de hidrocarbonetos através de um conversor em corrente contínua. Para injectar a energia produzida na rede temos de primeiro converte-la para AC, através de conversores DC-AC. 26

32 Fuelcell ll (Pilhas de Combustível) O sistema de interligação à rede eléctrica das pilhas de combustível pode ser concebido de modo a oferecer: Energia activa; Compensação de energia reactiva; Funcionamento como filtro activo para a energia a injectar utilizando o mesmo conversor DC/AC. 27

33 Fuelcell ll (Pilhas de Combustível) Os inversores utilizados nestas tecnologias para a interface com a rede eléctrica são habitualmente designados por inversores esoesde tensão (Voltage o Source Inverter ete VSI). S) 28

34 Fuelcell ll (Pilhas de Combustível) Para que a corrente de saída do inversor injectada no ponto de interligação, seja omais próximo de uma sinusóide, são utilizados no que respeita ao tipo de controlo, inversores controlados por corrente (CCI), que faz ouso da modulação por largura de impulso (PWM). 29

35 Fuelcell ll (Pilhas de Combustível) Num primeiro momento os IGBT s g1h e g2l conduzem por um período de T/2, formando o semi-ciclo positivo da tensão. Para aformação do semi-ciclo negativo, o circuito fecha-se pelos IGBT s g2h e g2l (operando num período de T/2). 30

36 Fuelcell ll (Pilhas de Combustível) A saída tem um conteúdo harmónico de baixa frequência (praticamente nulo utilizando-se diversos pulsos), e uma distorção harmónica de alta frequência bem definida (torna fácil conceber um filtro de saída). 31

37 Fuelcell ll (Pilhas de Combustível) A sinusóide de referência é gerada pelo controlador de corrente, independentemente da forma de onda da tensão no ponto de interligação. Assim, harmónicas, corrente. mesmo que a tensão da rede contenha estas não passarão para a referência da Outra vantagem é o facto de se conseguir regular a frequência, uma vez que as turbinas eólicas conectadas directamente à rede, têm a velocidade de rotação sincronizada pela frequência da rede eléctrica, sendo assim 32 máquinas passivas.

38 Fuelcell ll (Pilhas de Combustível) A utilização de conversores permite optar pela tecnologia de produção a operar em modo PQ (potência activa e reactiva constantes) ou em modo PV (potência activa e tensão constantes). Modo PQ: Tem como objectivo garantir a potência activa e reactiva (valores de referência definidos pelo operador do sistema de distribuição da rede eléctrica) entregue pelo inversor à rede eléctrica. 33

39 Fuelcell ll (Pilhas de Combustível) Modo PV: A tensão flutua em função do comportamento da rede eléctrica àqual osistema se encontra ligado eemem função da energia activa e reactiva fornecidas, oque, dada a resposta dinâmica do inversor, pode considerar-se se como sendo constante. A vantagem está no facto de que se estiver na presença de uma rede eléctrica com baixa potência de curto-circuitocircuito no ponto de interligação, o inversor pode ser usado para controlar a tensão nesse ponto (através do controlo de Q). 34

40 Energia eólica Energia eólica Esta forma de energia, desde os mais remotos tempos, é utilizada para vários fins, tais como a movimentação de moinhos, de embarcações e bombagem de água. A energia eólica encontra-se na categoria das fontes de energia renováveis, em que mais se tem apostado na Europa durante a última década. Crescimento de 60% por ano nos últimos seis anos. 35

41 Energia eólica Aumento de potência dos aerogeradores nos últimos anos 25 anos: 36

42 Energia eólica O balanço energético de um parque eólico é dos mais atractivos em termos de planeamento energético mundial, sendo a energia gasta para instalar, operar e manter um aerogerador produzida por este em menos de seis meses. Redução dos custos da energia eólica: 37

43 Energia eólica Impactos na Q.E. A variabilidade do vento, aliada aoutros factores dinâmicos das turbinas eólicas, pode ocasionar, distúrbios nos padrões de qualidade da rede eléctrica aos quais estão interligados os parques. Variações lentas de tensão: São apontadas como consequência das variações cíclicas diárias do vento. Dependem basicamente da potência de curto-circuitocircuito da rede eléctrica no local de interligação e da impedância característica ti da rede. 38

44 Energia eólica Impactos na Q.E. Quando a potência de curto-circuito circuito ébaixa, éimportante observar operfil da tensão no ramal da interligação, tomando em consideração as cargas instaladas ao longo da linha de distribuição. ib i Deve-se recorrer a modelos de fluxo de potência afim de avaliar os valores da tensão na rede para cada cenário possível de operação das cargas e da central eólica. 39

45 Energia eólica Impactos na Q.E. Exemplo (avaliar os valores da tensão na rede ): 40

46 Energia eólica Impactos na Q.E. Exemplo (continuação): E10 41

47 Diapositivo 41 E10 Com base em leituras da velocidade do vento no local da instalação da central eólica e na curva de potência pode-se determinar o fluxo de potência activa e reactiva da central ao longo do tempo. ESTV;

48 Energia eólica Impactos na Q.E. Depois basta utilizar um programa de fluxo de carga, e determinar a tensão ao longo do ramal de distribuição. Acções: Se o resultado = Perfis de tensão fora dos padrões Instalação de transformadores com regulação em carga; Instalação de bancos de condensadores variáveis controláveis; Reajuste das tomadas dos transformadores instalados; Ajuste da potência reactiva fornecida localmente; l Reforço da rede eléctrica; 42 e

49 Energia eólica Impactos na Q.E. Flicker: São variações dinâmicas de tensão devidas avariações da velocidade do vento muito rápidas, aliadas a aspectos dinâmicos estruturais das turbinas. É essencial efectuar-se uma análise dinâmica temporal para garantir que, ainda na fase de projecto, a emissão de flicker e/ou dos componentes harmónicas apartir da central eólica, estejam dentro de limites it de segurança estabelecidos. 43

50 Energia eólica vários ái sistemas de conversão de energia Para este tipo de energia renovável há ao dispor vários sistemas de conversão de energia: a) Turbina eólica a rodar a uma velocidade fixa acoplada a um gerador de indução; 44

51 Energia eólica Muito utilizados nas décadas de 80/90, geralmente equipados com dois geradores, um de velocidade menor para aproveitar os ventos mais fracos e outro de velocidade maior para beneficiar dos ventos mais elevados. 45

52 Energia eólica O gerador de indução éuma boa opção, tirando partido da sua grande simplicidade e robustez, e, consequentemente, do seu baixo preço. A existência de um escorregamento (g) ( g ) entre a velocidade de rotação do veio e a velocidade de sincronismo permite acomodar parte da turbulência associada ao vento. No entanto, esta máquina troca com arede a energia reactiva de excitação e, portanto, necessita de equipamento adicional para corrigir o factor de potência. 46

53 Energia eólica O uso de conversor nos sistemas de conversão de energia, permite um controle bastante robusto da máquina de geração de energia uma vez que todas as grandezas eléctricas de interface com a rede são processadas por este. b) Turbina eólica a rodar auma velocidade variável acoplada a um gerador de indução ou síncrono, equipados com conversor estático de potência no estator; 47

54 Energia eólica Desvantagem: A potência produzida passa toda pelo conversor tornando-o mais caro, uma vez que este tem de ter potência nominal igual àdo gerador. O mesmo ocorre para os filtros de saída, aumentando a complexidade do projecto eo seu custo. 48

55 Energia eólica c) Turbina eólica a rodar a uma velocidade d variável com gerador síncrono multipolar (grande quantidade de pólos) ou gerador síncrono multipolar com íman permanentes (GSIP ou PMSM ), e conversor estático de potência no estator; 49

56 Energia eólica Sistema de conversão que faz a utilização de uma máquina síncrona multipolar com excitação externa ou uma máquina síncrona com ímãs permanentes. Em ambos os casos, com a grande quantidade de pólos elimina-se a necessidade da caixa de engrenagens multiplicadora de velocidade. Turbina é acoplada directamente ao veio do gerador eliminando-se uma fonte de problemas e de necessidade 50 contínua de manutenção.

57 Energia eólica Sistema muito utilizado actualmente t por algumas empresas produtoras; Tem uma estrutura de controlo muito simples, maximizando assim o rendimento da unidade de geração. 51

58 Energia eólica d) Turbina eólica a rodar a uma velocidade variável com gerador de indução duplamente alimentado no estator e no rotor (GIDE ou DFIG ) ). 52

59 Energia eólica Nestes geradores: Oestator é directamente ligado à rede enquanto que o rotor bobinado utiliza um sistema conversor AC/DC/AC para ser alimentado, que controlando o escorregamento possibilita o envio de potência adicional para o ponto de interligação. Assim, em comparação com o sistema anterior, reduz-se a potência nominal necessária ao conversor do rotor (e odos filtros de saída), baixando o seu custo. 53

60 Energia eólica Esta tecnologia de gerador eólico consiste basicamente num sistema de recuperação da potência de escorregamento, podendo-se controlar de forma desacoplada as potências activa e reactiva que circulam entre o gerador e a rede eléctrica conferindo excelentes condições de controlabilidade ao sistema como um todo. Vantagem: Gera o dobro da energia, para a qual a máquina eo conversor são dimensionados. Isto, porque metade da energia produzida é enviada à rede pelo estator, e a outra metade é enviado pelo rotor através dos conversores. 54

61 Energia eólica Constituição do sistema: O rectificador AC-DC é responsável por transformar a tensão do rotor com amplitude e frequência variáveis em corrente contínua. 55

62 Energia eólica Exemplo: Rectificador a diodos (implementado numa central produtora na ilha do Pico nos Açores). Para reduzir o conteúdo harmónico eoripple que poderia ser transmitido à rede pelo inversor, utiliza-se uma associação dois rectificadores (um em série e outro em paralelo), bem como dois tipos de enrolamentos no rotor. 56

63 Energia eólica Riplle gerado/harmónicas geradas: 57

64 Energia eólica Uma vez feita a rectificação, tem-se uma corrente quase contínua fornecida pelo conjunto rectificador / bobina de alisamento. A corrente tem de ser modificada de forma a possuir características que lhe permita ser injectada na rede eléctrica, sem afectar a qualidade de energia. 58

65 Energia eólica Devido ao facto de ser utilizado um inversor controlado por corrente recorre-se à técnica de modulação de largura de impulsos (PWM). Outras vantagens da utilização de conversores: Devido a incidentes id na rede, por exemplo aocorrência de um curto-circuitocircuito ou uma cava, pode haver lugar à saída intempestiva de serviço de grande número de unidades convencionais (sem conversores) de DG devido à actuação dos seus sistemas de protecção. 59

66 Energia eólica No entanto, com ouso de conversores: Pode-se evitar (dentro de certos limites) que tal aconteça, uma vez que estes suportam abaixamentos de tensão resultantes de defeitos de duração até xxseg, (ocorrência de c.c. easua eliminação bem sucedida). Os parques eólicos, principalmente os de maior potência instalada (superior a5mva), devem poder permanecer ligados à rede para cavas de tensão decorrentes de defeitos trifásicos, bifásicos ou monofásicos sempre que atensão no lado da rede de distribuição esteja acima de um dado valor. 60

67 Energia eólica No caso de geradores ligados directamente à rede, depois de isolado o curto-circuitocircuito no sistema eléctrico, as turbinas eólicas e os transformadores contribuem com um impulso elevado de corrente quando onível de tensão é reposto. Este efeito é associado principalmente ao fenómeno de excitação dos geradores. Ouso conversores como elo de ligação à rede, permite que os geradores não consumam potência activa ou reactiva durante o defeito ena fase de recuperação da tensão. Assim, para que tal não aconteça o inversor injecta potência reactiva durante o defeito. 61

68 Energia eólica Após a eliminação i do defeito e início i da recuperação da tensão na rede de distribuição: A potência activa produzida a injectar deve recuperar de acordo com uma taxa de crescimento por segundo não inferior a 5% da sua potência nominal, para que não existam sobretensões no ponto de interligação. Deste modo, evita-se variações de tensão e frequência tão comuns nas tecnologias de GD convencionais. 62

69 Energia eólica Vários investigadores têm feito ensaios e simulações para verificarem como se comportam os parques eólicos, quando há perturbações na rede. Veja-se então um desses ensaios, que tem por finalidade verificar o comportamento de dois parques eólicos, com diferentes tipos de geradores (SCIG e DFIG), face aum curto- circuito trifásico à terra com duração de 150 ms. 63

70 Energia eólica Curva da tensão aos terminais i do gerador para o parque eólico equipado com oscig (gerador indução com rotor em gaiola). Neste caso há uma queda de tensão na rede após a 64 ocorrência do acontecimento.

71 Energia eólica Tensão aos terminais i do gerador para o parque eólico equipado com odfig. O DFIG, oferece a possibilidade de controlo de tensão, permitindo assim o restabelecimento da tensão aos seus terminais. Esta capacidade éo que permite que este tipo de gerador permaneça conectado à rede durante as perturbações (dentro de certos limites). 65

72 Energia eólica No entanto, suponha-se se que durante oproblema, a corrente Ir do rotor atinge valores acima da capacidade dos conversores C1 e C2; 66

73 Energia eólica Neste caso o crowbar (i (circuito i de protecção ligado ao rotor), écurto-circuitadocircuitado para retirar os conversores de operação. Em caso de um defeito permanente, ou de grande gravidade na rede, estes tipos de tecnologias interrompem facilmente o fornecimento de energia à rede, uma vez que os IGBT s saem rapidamente de saturação a altas correntes, não continuando a alimentar o defeito (não têm oefeito de inércia). 67

74 Energia eólica Comportamento do gerador para condições extremas do vento: Velocidade do vento está acima da velocidade para qual a turbina eólica foi projectada: Pode levar a que a potência produzida pelo gerador esteja acima do limite de operação segura da máquina ea tensão aos terminais desta pode apresentar pequenas oscilações (devido à variação de potência). 68

75 Energia eólica Exemplo: Potência para um aumento de 8% da velocidade do vento, no instante zero (com a turbina eólica sem controle do ângulo). Nestas condições, o parque eólico passa a fornecer aproximadamente 48 MW de potência (limite it máximo mecânico). 69

76 Energia eólica No entanto quando o DFIG está equipado com o controle do ângulo de Pitch, a potência nominal da turbina pode ser mantida e o conversor C1 força o amortecimento de oscilações da tensão. 70

77 Energia eólica Vento abaixo da média de velocidades para a qual o parque eólico foi projectado: Potência produzida pelo parque é menor do que a sua potência nominal e a tensão terminal do gerador apresenta comportamento equivalente ao caso anterior. 71

78 Energia eólica Operação de partida do parque eólico: A interligação de uma turbina eólica à rede eléctrica tem um impacto que depende da sua tecnologia construtiva e operativa (turbinas ligadas directamente à rede ou turbinas com conversores). Turbinas conectadas directamente à rede: Possuem, um sistema de limitação it de corrente denominado d soft-starter, starter, que limita a corrente em até 3 vezes acorrente nominal. 72

79 Energia eólica Sem este sistema, os geradores síncronos, durante a conexão, poderiam apresentar correntes similares às correntes de arranque dos motores convencionais, que podem atingir valores de até 13 vezes a corrente nominal. Nas turbinas eólicas com conversores: A corrente é controlada pelo sistema, apresentando desta forma correntes na interligação com valores consideravelmente baixos (interligação suaves). 73

80 Energia eólica Outras vantagens da utilização de conversores: a) O grande problema da energia eólica é esta não ser despachável: Com o aparecimento da electrónica de potência, consegue-se por meio de controlo dos conversores ter alguma energia de reserva. O controlo é feito no sentido de a instalação ter uma reserva de produção, que pode ser utilizada a qualquer instante, uma vez que o controlo dos dispositivos de electrónica de potência é muito simples e rápido. 74

81 Energia eólica b) Alguns inversores trifásicos conseguem suportar bem diferenças de 50% de carga entre fases e ainda apresentar factor de distorção harmónica (THD) abaixo dos 3% Enquanto os grandes geradores não suportariam mais que 10% diferença de carga entre as fases, esairiam ii de serviço. 75

82 Energia eólica c) Com a utilização dos conversores, não são precisos os equipamentos caros e espaçosos de sincronismos necessários para geradores que fazem a geração directamente através de máquinas electromagnéticas. d) Os inversores sofrem danos bem menores quando alimentam cargas de alto conteúdo harmónico do que os geradores, quando ligados directamente a estas. 76

83 Planeamento Energético E Desenvolvimento Sustentável Ob Obrigado Paulo J. F. Correia Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores 77