Como as baterias podem ser a solução para os problema de inversão de fluxo

1. Introdução

Atualmente, a inversão de fluxo tem se tornado um grande desafio no setor fotovoltaico, um problema que vem tendo uma crescente significativa nas principais regiões do Brasil. Vencer este problema não é uma tarefa tão simples para os integradores, mas com o avanço das soluções acopladas ao sistema fotovoltaico (SFV) é possível viabilizar seus projetos para estas localidades. Tais soluções podem ser destacadas como: zero export e sistemas de armazenamento. Neste artigo iremos enfatizar as soluções em sistemas de armazenamento como uma forma de vencer este problema, sendo que através dela conseguimos automatizar o SFV e colocá-lo para descarregar o seu volume de energia em horários diferentes, ou em horários pré-estabelecidos pela distribuidora de energia.

2. Inversão de Fluxo e Sistemas de Armazenamento

Inicialmente este problema era detectado na implementação do SFV, ou seja, ao enviar o projeto da usina para a distribuidora de energia, ela avaliava os requisitos técnicos e do sistema de distribuição local, e a partir disto, daria seu parecer se para aquela malha de distribuição teria inversão de fluxo ou não. No entanto, em algumas unidades consumidoras que já possuem o SFV instalado e operando por algum tempo, a distribuidora de energia tem limitado a injeção de energia por determinados horários ou até mesmo durante o dia, isto é, só é permitido a injeção durante a noite. Na Figuras abaixo observa-se um exemplo retratado deste problema, onde os horários em vermelho indicam que não pode haver injeção assim como o respectivo valor de carga a não ser injetado, e em verde os horários disponíveis assim como os valores liberados de injeção.

A partir destas limitações é possível utilizar o sistema de armazenamento como uma alternativa, tanto para o cenário descrito acima, como para situações onde só é permitida a injeção durante a noite.

 Analisando inicialmente o cenário de limitações por horários (como descrito acima), nestes períodos ao utilizar o sistema de armazenamento, conseguimos programa-lo para que o excedente de energia seja direcionado para o banco de baterias ou BESS, e posteriormente esta energia seja descarregada na rede, de acordo com o horário disponível pela distribuidora ou ser utilizada em outras aplicações como veremos a seguir.

Entretanto, nas três imagens ilustradas acima é possível perceber que na cor verde são os horários disponíveis para injeção, assim como os respectivos valores, mas se observarmos cada horário possui um valor de carga diferente, ou seja, existem momentos que mesmo liberada a injeção ainda não é possível injetar a capacidade máxima do sistema na rede. Logo, nestes períodos conseguimos utilizar o sistema de armazenamento, sendo que nos momentos de menor valor de carga o excedente é direcionado para o banco de baterias e uma parcela é injetada na rede, trabalhando como um controle de exportação.

Tal controle de exportação é diferente do que é trabalhado nos sistemas on-grid, porque lá a potência de saída do inversor é limitada de acordo com o perfil de consumo da unidade consumidora e aqui o inversor não é limitado, ou seja, toda energia é direcionada para o banco de baterias e posteriormente esta energia é descarregada na rede (podendo ser a noite), em horários de ponta (onde a tarifa de energia é mais cara) ou utilizada em cenários de backup para a unidade consumidora. De um modo geral, o direcionamento desta energia armazenada varia de acordo com a aplicação de cada unidade consumidora ou de acordo com cada cenário enfrentado por elas.

Por fim, nos cenários onde só é permitida a injeção de energia durante a noite, podemos adotar a mesma metodologia aplicada anteriormente, sendo que durante o dia toda produção do sistema fotovoltaico atenderá o autoconsumo da unidade consumidora e o excedente será direcionado para o banco de baterias para que durante a noite as baterias descarreguem na rede toda energia armazenada.

Ressalta-se que, em ambos os cenários é necessário ter um cuidado especial no dimensionamento do banco de baterias, visto que um erro de projeto pode ocasionar um subdimensionado do sistema trazendo distorções entre a capacidade de armazenamento e a energia necessária. Por este motivo é imprescindível ter em mãos a memória de massa ou a curva de carga da unidade consumidora, afim de avaliar todo perfil de consumo e as tabelas ou memorial descritivo com os horários disponíveis para injeção assim como os respectivos valores de carga. Além do dimensionamento, estes documentos são de extrema importância para configuração também do monitoramento, ou seja, para realizar toda cobertura de energia por valor e horário definidos no software de monitoramento, garantindo uma operação correta de todo sistema.

De forma resumida:

• Memória de massa da unidade consumidora;
• Tabelas com informativos dos horários livres e proibidos para injeção, assim com o respectivo valor de carga;
• Coordenadas geográficas do local;
• Demanda contratada (se for um cliente do grupo A);

Estes são os principais documentos ou informações necessárias para o dimensionamento do sistema de armazenamento que apresenta inversão de fluxo na malha de distribuição local.

3. Conclusão

Como visto anteriormente, os sistemas de armazenamento surgem como uma excelente alternativa para viabilizar os problemas atrelados a inversão de fluxo, sejam em aplicações em diversos cenários que a distribuidora de energia possa impor ao consumidor final.

Ao utilizar o sistema de armazenamento nesta aplicação, o consumidor sempre terá a energia do SFV disponível no banco de baterias para aplica-la em situações que julgue relevante, ou seja, aqui não trabalharemos com o inversor fotovoltaico de forma limitada para atender somente o que a concessionária de energia impõe, e sim, o sistema pode operar em sua capacidade máxima (armazenando o excedente nas baterias) para que esta energia seja descarregada posteriormente, seja nos horários de livre injeção ou em outras aplicações de acordo com o perfil da unidade consumidora local.

Portanto, percebe-se que através desta aplicação para correção deste problema, pode-se combinar com outras aplicações em paralelo, por exemplo: ao armazenar a energia no banco de baterias, esta energia pode ser descarregada no horário de ponta, onde a tarifa de energia é mais cara, realizar um controle de demanda, caso seja uma unidade consumidora que tenha picos de demandas e ocorra ultrapassagens em horários específicos e ser utilizada para atender como backup em momento de falta de energia.

Ademais, pensando neste problema e afim de viabilizar os projetos dos nossos parceiros, a Amara NZero dispõe da solução em sistemas de armazenamento com os nossos principais fornecedores, sejam soluções com banco de baterias quanto em BESS.