3.2.3 Modificação do Fluxo de Potência em Sistemas Radiais de Distribuição

Com a utilização da GD, passam a existir diversos pontos de geração interligados à rede de distribuição. Se essa geração fosse concentrada em determinado local da cidade, por exemplo, a distribuidora poderia tratá-la como se fosse uma segunda entrada de energia, e dispensar tratamento semelhante à energia proveniente do sistema de transmissão. Porém, se a geração distribuída é composta por milhares de painéis fotovoltaicos e pequenos geradores eólicos espalhados por toda a cidade, deve-se analisar os impactos que isso causa na rede de distribuição, visto que o sistema elétrico não foi originalmente projetado para tal situação.

Quando a energia provém de apenas uma fonte, nesse caso da geração centralizada oriunda do sistema de transmissão, o fluxo de potência em um alimentador radial típico de distribuição é sempre unidirecional, da fonte em direção às cargas (Fig. 03). Pode-se facilmente modelar o comportamento do sistema: o trecho 1-2 possui a maior quantidade de potência, pois é responsável pela alimentação das seis cargas representadas na figura. No trecho 2-3 o fluxo de potência é reduzido quando comparado ao trecho anterior, pois apenas quatro cargas precisam ser alimentadas a partir desse ponto. E no trecho final, 3-4, apenas a potência necessária para alimentar as duas últimas cargas flui pelo alimentador. Esse fluxo unidirecional de potência permite dimensionar com facilidade os transformadores de distribuição e a seção dos condutores dos alimentadores.

Quando a geração distribuída é instalada junto às cargas, a facilidade com que o fluxo de potência é determinado altera-se drasticamente. Considere que três consumidores instalem painéis fotovoltaicos e pequenos geradores eólicos (Fig. 04). Agora, a GD atende ao consumo da carga a qual está conectada e injeta o excedente de potência produzida na rede de distribuição, alimentando outras cargas ao redor. Nessa nova situação, o fluxo de potência não é mais unidirecional (Fig. 03), e a subestação da distribuidora pode até receber ao invés de fornecer potência (Fig. 04). Tal situação gera uma série de impactos no sistema elétrico de distribuição, que devem ser analisados para que a GD possa ser instalada com segurança.

3.2.4 Exemplo de Fluxo de Potência em Sentido Reverso

A inversão do fluxo de potência pode ser exemplificada considerando a instalação de geração distribuída com sistemas fotovoltaicos (GDFV). Considere as curvas de carga típicas de unidades consumidoras residenciais e comerciais, e também a irradiância solar do local em estudo (Fig. 05). Nesse exemplo, a demanda máxima, tanto comercial quanto residencial, vale 1 (pu). A irradiância solar, também nessa mesma escala, apresenta potência máxima equivalente a 1 (pu). A utilização da GDFV faz com que, durante determinado horário do dia, a potência das cargas seja negativa, indicando que o excedente de potência produzido pela GDFV é injetado na rede de distribuição, fluindo em sentido reverso (Fig. 06).

Nota-se que a demanda máxima comercial foi reduzida com a utilização da GDFV (Fig. 06). Isso permite postergar investimentos em reforço no sistema de distribuição. A carga residencial, apesar de injetar potência na rede de distribuição por mais tempo, não reduziu sua demanda máxima, a qual ocorre por volta de 20h00, quando as pessoas retornam do trabalho e utilizam, entre outros equipamentos, chuveiros elétricos, torradeiras, fornos de microondas e iluminação. Como nesse horário não há mais irradiância solar, os sistemas fotovoltaicos sem acumulação de energia não contribuem para a redução da demanda máxima residencial. Essa questão pode ser contornada com a utilização de coletores solares em conjunto com painéis fotovoltaicos. Nessa configuração, além de gerar eletricidade durante o dia, energia térmica é armazenada na água, possibilitando que os chuveiros quentes possam funcionar sem eletricidade, reduzindo assim a demanda máxima residencial.

3.2.5 Instrumentos Normativos

Apesar de a GD ser uma forma de geração de energia recente, já existem instrumentos normativos internacionais e nacionais que visam regular sua conexão à rede de distribuição. Podem-se citar, como exemplos, as normas IEEE Std 1547-2003 "IEEE Standard for Interconnecting Distributed Resources with Electric Power Systems" [2] e IEEE Std 929-2000 "IEEE Recommended Practice for Utility Interface of Photovoltaic (PV) Systems" [3], elaboradas pelo The Institute of Electrical and Electronics Engineers.

Os Procedimentos de Distribuição são documentos elaborados pela Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) que normatizam e padronizam as atividades técnicas relacionadas ao funcionamento e desempenho das redes de distribuição de energia elétrica. Esse documento prevê a existência de centros de despacho de geração distribuída, com as seguintes funções [4]:

• Limitar a potência a ser injetada pela GD na rede de distribuição;

• Controlar a tensão e a potência reativa;

• Desconectar as centrais geradoras, quando necessário;

• Coordenar os procedimentos de entrada e saída de serviço; e

• Definir previsões de produção de energia.

Embora um avanço significativo já tenha sido alcançado no que tange a alguns aspectos

relativos à inserção de GD em redes de distribuição, as normas e diretrizes aprovadas ainda são pequenas diante da enorme mudança que a GD provocará nos sistemas elétricos. Além disso, há que se considerar que muitos efeitos da interação entre a GD e o sistema de distribuição não foram completamente estudados e compreendidos. Somente o intercâmbio internacional de experiências pode garantir a construção das normas técnicas adequadas, que sinalizarão aos diferentes agentes da sociedade as melhores práticas para a inserção de um grande número de GD em sistemas de distribuição.