Notícia

No Japão, pesquisadores propõem novo sistema de controle para obter mais energia de microrredes de base renovável

Fonte

Universidade Kyushu

Data

quinta-feira, 3 fevereiro 2022 06:05

Áreas

Energia. Engenharia Ambiental. Sustentabilidade. Tecnologias.

Um novo esquema desenvolvido pelos pesquisadores da Universidade Kyushu, no Japão, para controlar o fluxo de energia gerada a partir de recursos renováveis ​​conectados em uma rede elétrica local de pequena escala poderia aumentar a produção anual de energia em comparação com os sistemas atuais. No caso do campus da universidade, esse aumento seria de 2%.

Essas melhorias são importantes para aumentar o uso de energia renovável por meio das chamadas microrredes, que podem ajudar a reduzir a demanda por eletricidade de usinas tradicionais e as emissões de gases de efeito estufa pelos edifícios para atender às metas de mudança climática.

Ao contrário das redes centrais de energia que atualmente fornecem eletricidade a vários clientes em vastas extensões, as microrredes baseadas em energia renovável gerenciam e distribuem de forma independente a eletricidade produzida localmente a partir de energia solar, eólica, biomassa e outros recursos para uso em áreas menores. Elas também coordenam o armazenamento de energia e a distribuição de eletricidade adicional da rede central, conforme necessário.

Para fazer as microrredes funcionarem e obter o máximo de energia de cada fonte de eletricidade instalada, são essenciais os sistemas de controle avançados que integram o consumo elétrico dos clientes e mantêm os geradores operando em condições ideais. “A potência de saída de uma microrrede renovável híbrida varia de acordo com as condições ambientais, como sol, vento e temperatura de operação. Para extrair a potência máxima da microrrede para as condições de uso em um determinado instante de tempo, empregamos técnicas de rastreamento do ponto de máxima potência, ou MPPT. Quanto melhor o rastreamento, mais potência podemos obter”, explicou o Dr. Hooman Farzaneh, professor da Faculdade de Ciências da Engenharia da Universidade Kyushu.

Através do trabalho financiado pela Kyushu Renewable Energy Agency, o Dr. Farzaneh e sua equipe do Laboratório de Energia e Sistemas Ambientais (EES) da Escola de Pós-Graduação Interdisciplinar de Ciências da Engenharia (IGSES) da Universidade Kyushu desenvolveram um sistema de controle MPPT novo e de baixo custo que pode ser aplicado a uma microrrede simples baseada em energia renovável, que consiste em uma turbina eólica, um conjunto de células solares e armazenamento por bateria.

“Muitos algoritmos foram desenvolvidos para rastrear eficientemente o ponto de potência máxima, mas geralmente eles sofrem com dois inconvenientes. Primeiro, o rastreamento geralmente é lento. Em segundo lugar, a intermitência e as mudanças rápidas na luz do sol e na temperatura podem fazer com que o rastreamento oscile em torno de um dos vários picos locais de energia”, explicou o professor.

Para superar essas desvantagens, o Dr. Farzaneh e sua equipe introduziram um novo esquema de rastreamento baseado em controle de lógica difusa (fuzzy), que fornece controle rápido e pequenas oscilações quando atinge o ponto de potência máxima, mesmo sob condições climáticas variadas.

Ao contrário da lógica computacional tradicional que se baseia em condições de ‘tudo’ ou ‘nada’, a lógica difusa é mais semelhante ao pensamento humano, pois representa os vários estados de um sistema sobre espectros que podem ser expressos como palavras baseadas em regras feitas pelos desenvolvedores. Assim, em vez de a luz ser apenas escura ou brilhante, ela pode ser representada em vários estados intermediários entre os dois extremos, e as ações podem ser escolhidas com base no fato de estar muito escuro ou um pouco claro.

O uso dessa abordagem permitiu que o controle de rastreamento alterasse com mais rapidez e precisão o fluxo de eletricidade dos geradores, dependendo das condições climáticas, para mantê-los funcionando perto de seus pontos de potência máxima, resultando em mais potência da microrrede.

Os pesquisadores realizaram modelagem e simulações de sistemas que também controlam o carregamento de baterias para armazenamento de energia e tensão e frequência de saída do inversor para atender aos requisitos de carga de corrente alternada. Também foram realizados testes e validação do sistema de controle desenvolvido usando uma configuração de teste renovável híbrido ao ar livre, localizado no campus Chikushi da universidade.

Em comparação com os sistemas comerciais existentes no mercado, o Dr. Farzaneh e sua equipe estimam que o MPPT proposto pode gerar 26,2 kWh extras de eletricidade por ano a partir de cada quilowatt de capacidade instalada de painéis solares no campus de Chikushi – o que corresponde a um aumento de 2% na energia Produção.

“Embora os custos sejam importantes, a vantagem de usar tal MPPT pode facilitar a rápida implantação de microrredes híbridas baseadas em renováveis ​​no setor residencial no Japão”, concluiu o professor Hooman Farzaneh.

Acesse a notícia completa na página da Universidade Kyushu (em inglês).

Fonte: Universidade Kyushu. Imagem: Divulgação, Universidade Kyushu.