4.4 ASPECTOS DA REDE DE DISTRIBUIÇÃO

As definições anteriores de GD, de recursos distribuídos e de capacidade distribuída não incluem discussão acerca de determinados aspectos das redes de transmissão e de distribuição e de conexão a elas que são muito importantes do ponto de vista técnico, pois há significativas diferenças entre os projetos de redes de transmissão e os de redes de distribuição.

Em primeiro lugar, o propósito das redes de distribuição é diferente daquele das redes de transmissão. A principal diferença é que os sistemas de distribuição não são, normalmente, projetados para a conexão de geradores. Por exemplo, a conexão de GD produz uma mudança na distribuição das correntes de falta, o que pode provocar a necessidade de se reprojetar o sistema local de proteção contra faltas. Ademais, as redes de distribuição normalmente possuem configuração radial ou em loop, e não configuração em malha, como as redes de transmissão. Então, o fluxo de carga nas redes de distribuição normalmente é unidirecional, e há pouca ou nenhuma redundância (CARDELL e TABORS apud ACKERMANN, ANDERSSON e SÖDER, 2001a).

Em segundo lugar, linhas com tensões superiores a 69 kV, como é o caso de linhas de transmissão e de algumas linhas de distribuição urbana, têm baixa resistência elétrica em comparação com linhas de distribuição com tensões de 13,8 kV ou inferiores. Naquelas, a queda de tensão devida à resistência é relativamente pequena quando comparada ao mesmo efeito provocado pela reatância indutiva da linha; logo, a reatância é o parâmetro mais importante para a definição da queda de tensão. Nestas, a relação entre resistência e reatância é mais equilibrada, razão pela qual, nessas linhas, a resistência causa queda de tensão e perdas proporcionalmente grandes, quando comparadas àquelas das linhas de transmissão (ACKERMANN, GARNER e GARDINER, 1999). Dessa forma, a conexão de fontes de GD na rede de distribuição pode ter influência significativa no nível de tensão local e nas perdas do sistema.

Finalmente, os terminais de baixa tensão dos sistemas de distribuição não são ainda normalmente conectados a sistemas de supervisão de controle e aquisição de dados — Supervisory Control and Data Aquisicion (SCADA). A coleta de dados requerida para o controle do sistema de distribuição, bem como das unidades de GD, é, então, difícil. A complexidade dessa coleta para controle do sistema em mercado competitivo é aumentada pelo fato de que os PIEs operam suas fontes de GD de acordo com os preços do mercado, que não necessariamente correspondem às necessidades de controle do sistema em áreas de distribuição locais. De fato, em muitos casos, os principais objetivos dos PIEs são vender energia elétrica e cumprir contratos (SEVERINO et al., 2004).

4.5 ASPECTOS DE CONEXÃO

A tecnologia de geração de eletricidade e a conexão à rede para fontes de GD podem ser significativamente diferentes das utilizadas para as tecnologias de geração centralizada. Grandes usinas utilizam geradores síncronos, que, por exemplo, são capazes de controlar o fluxo de potência reativa. Grandes usinas de GD, utilizando, por exemplo, gás natural, também utilizam geradores síncronos. Usinas de GD de porte médio e, principalmente, as de pequeno porte, freqüentemente utilizam geradores de indução, que são muito mais baratos que os geradores síncronos. Contudo, os geradores de indução não possuem a flexibilidade operacional dos síncronos: por exemplo, um gerador de indução diretamente conectado à rede não é capaz de prover energia reativa, pois ele necessita utilizar a energia reativa da rede durante a partida e o funcionamento. Para superar as desvantagens dos geradores de indução diretamente conectados à rede, os fabricantes de tecnologias para GD têm utilizado diversas opções, que incluem capacitores e sofisticados conversores eletrônicos de potência (ACKERMANN, ANDERSSON e SÖDER, 2001a).

Para os sistemas de GD que geram CC, tais como módulos fotovoltaicos, baterias e células a combustível, a conexão à rede deve ser feita com o uso de interface, de conversor CC–CA. Atualmente, existem interfaces eletrônicas de potência que oferecem diferentes soluções para converter CC em tensão e correntes ativa e reativa CA com a freqüência desejada. Como se pode imaginar, os conversores eletrônicos de potência introduzem novos requisitos de controle e novas possibilidades para a integração à rede. Conforme exemplificam Ackermann, Garner e Gardiner (1999), eles podem ser utilizados para controle de tensão na rede de distribuição. Todavia, é necessário se garantir que eventuais problemas de controle não produzam flutuações de potência ou oscilações nas redes de distribuição como decorrência da interação dos diversos conversores via rede de distribuição (HEIER apud ACKERMANN, ANDERSSON e SÖDER, 2001a).

Essa grande variedade de opções para a conexão à rede de fontes de GD torna a análise do problema muito complexa. Ademais, as condições da rede local têm importante influência nos aspectos relevantes de integração. Em razão disso, cada rede requererá análise individual detalhada.

O desenvolvimento de padrões industriais para projetos de conexão de fontes de GD que abranjam aspectos externos e internos de controle da interface é etapa imprescindível para a redução dessa complexidade. Hoje em dia, a maioria dos operadores de redes de distribuição precisa utilizar padrões comuns de interconexão das fontes de GD para a operação segura da rede. Muitos desses padrões têm base em recomendações do American National Standards Institute (ANSI) e do IEEE. Contudo, a maioria desses padrões não distingue turbinas a gás de ciclo combinado de médio porte de microsistemas fotovoltaicos (WONG e MARTIN apud ACKERMANN, ANDERSSON e SÖDER, 2001a). Adicionalmente, proprietários das fontes de GD e operadores de redes de distribuição freqüentemente discordam a respeito dos padrões adequados de interconexão.