Cap. 17 – Design and Implementation of Rural Microgrids Autores: Franco Canziani e Óscar Melgarejo

O objetivo do artigo é oferecer considerações e diretrizes para projetar e implementar de forma bem sucedida projetos de eletrificação rural utilizando micro redes autônomas híbridas associadas à geração eólica e solar. Portanto, considera-se a utilização de micro redes, associadas a geradores eólicos e solares,  para solucionar problemas de eletrificação rural em áreas remotas.

O cenário considerado para o trabalho foi de país em desenvolvimento, com localidades rurais remotas que possuam problemas de eletrificação.

Foram consideradas três situações distintas para as propriedades rurais:

1. Localidades sem energia elétrica;
2. Localidades com energia elétrica a partir de fontes geradoras à diesel; e,
3. Localidades com energia elétrica a partir de fontes geradoras à diesel e que necessitam expandir seu sistema.

Para atender os objetivos propostos, os autores sinalizaram a necessidade de análise prospectiva no sentido de se obter o melhor tipo de equipamento relacionado à:

• Geração eólica: considerando efetividade de equipamento, bem como a qualidade do vento na localidade a ser implementado o sistema, entre outros;
• Geração solar: considerando efetividade de equipamento, bem como a qualidade da radiação solar na localidade a ser implementado o sistema, entre outros;
• Geração Reserva (a diesel): utilizada como backup, considerando o tempo de atuação em situação de intermitência das demais fontes.

Foram consideradas ainda, alternativas de armazenamento de energia a partir de baterias.

Fator relevante foi a modelagem e simulação de sistemas – haja vista a complexidade envolvida neste caso, considera-se o alto nível de dinamismo das micro redes, associado à intermitência das fontes de geração, exigindo rápido acionamento do gerador reserva, além do fato de a geração não coincidir, em parte considerável do tempo, com a carga.

Outro ponto importante refere-se à seleção dos equipamentos a serem utilizados para implementação do projeto. Deve-se analisar tanto os equipamentos, quanto a área onde os mesmos serão instalados – visando, além de segurança, a maximização de seus benefícios.

Adicionalmente, a sustentabilidade do projeto deve ser considerada. Assim, mesmo que o projeto seja financiado sem ônus aos usuários, há a necessidade se cobrar pequena taxa (moeda/kWh) com o objetivo de se manter o nível adequado de manutenção dos equipamentos. Além disso, na fase de elaboração do projeto, deve-se considerar a participação ativa da comunidade onde o sistema será implementado.

O artigo apresenta casos de sucesso relaciona ao tema:

Quênia: A micro grids foi instalado em 2014-2015 pelo Dr. Henry Louie e uma equipe da Universidade de Seattle na Baía de Muhuru que se encontra localizada no Lago Victoria, com o intuito de beneficiar Kristy Cape Academy que tem 300 estudantes em uma área com uma população de 4000 habitantes.

São duas turbinas eólicas de 1000W trabalhando em conjunto com 2,82 kWp de PV, uma bateria de 400 Ah, 48V banco de baterias de chumbo-ácido, controladores e um inversor de 3 kW. 

Peru: Tambopata é uma reserva natural muito importante no leste do Peru; com sua alta demanda de turistas e energia se viu necessário substituir os geradores rústicos adaptados da mineração por soluções mais sustentável e menos poluente, soluções como micro grids e PV-diesel. Os gerados antigos foram substituídos por um conjunto 8.1 energia fotovoltaica kWp, inversores, baterias e um novo gerador diesel trifásico de 10 kVA altamente eficiente.

Bangladesh: Me-Solshare, operando em Bangladesh, interconecta diferentes usuários de sistemas de microenergia fotovoltaica por meio de eletrônicos e hardware de comunicação personalizados, para que o excesso de energia possa ser comercializado em um esquema “ponto a ponto”. Constitui uma rede interconectada DC na qual o WiFi comunica todos nós (residências) e a rede de telecomunicações celulares, aplicativos personalizados (aplicativos) e dinheiro móvel algoritmos permitem que transações de valor energético sejam feitas com facilidade.

África: Bboxx é uma start-up realizada por estudantes universitários em Londres desde 2010 com o intuito de fornecer necessidades elétricas básicas para casas rurais. Foi instalados mas de 100.000 PV sistemas e conjuntos de baterias portáteis foram instalados desde então em aproximadamente 35 países. O objetivo deles é chegar a 20 milhões de unidades até 2020.

Por fim, entende-se que esse tipo de projeto é bastante viável em comunidades isoladas, por possuir custos inferiores aos usos isolados de geradores a diesel, ou até mesmo, extensão da rede tradicional de distribuição de energia elétrica.

Estas considerações foram feitas pelos alunos João Paulo dos Reis e Patrícia Silva.