Quando um gerador a óleo na ilha de Kauaʻi desligou-se antes do amanhecer em uma manhã no final de 2021, a frequência da rede elétrica caiu, mas as baterias de quatro usinas solares com armazenamento de energia tiveram um bom desempenho na maior parte do tempo, de acordo com uma análise de acesso aberto.
As baterias proporcionaram uma resposta de frequência rápida em 50 milissegundos, controlaram a queda de frequência em 1,5 segundos e restauraram a frequência para 60 Hz em um minuto.
No entanto, havia um problema, pois ocorreram oscilações de frequência durante o primeiro minuto. O problema surgiu da funcionalidade limitada dos inversores utilizados nas usinas solares com armazenamento, sendo que três dessas usinas utilizavam inversores com controles de seguimento da rede.
“Embora essa interrupção não tenha sido desastrosa, serviu de alerta”, afirmou o Laboratório Nacional Rockies (NLR) em uma publicação recente.
Para evitar que o problema se repetisse, a Kauaʻi Island Utility Cooperative trabalhou com o Laboratório Nacional de Energia Renovável (o antigo NREL, agora chamado NLR) e outros parceiros para apoiar um processo exaustivo de análise e testes, conforme descrito na publicação do NLR.
O resultado foi que a cooperativa de energia elétrica adotou controles de formação de rede em suas usinas solares com armazenamento, para fornecer inércia sintética e substituir a inércia mecânica ou rotacional de um gerador movido a combustíveis fósseis.
Um inversor formador de rede funciona mantendo “sua própria frequência e tensão constantes”, disse Andy Hoke, engenheiro principal da NLR. Ele ajudou a concessionária de Kauaʻi a identificar as configurações do inversor formador de rede necessárias “para restabelecer a estabilidade da rede”, diz a publicação.
De fato, quando o mesmo gerador a óleo que havia desligado anteriormente voltou a desligar em 2023, nenhuma oscilação ocorreu.
A equipe da NLR então testou ainda mais os novos inversores, enviando, com o consentimento da concessionária, “pequenos pulsos” através da rede de Kauaʻi e medindo o pulso com sensores personalizados.
“Descobrimos que os recursos baseados em inversores formadores de rede melhoram significativamente a estabilidade da rede”, disse Jin Tan, líder do projeto na NLR.
O processo de teste abrangente envolveu um modelo computacional da rede elétrica de Kauaʻi, uma recriação física da rede no campus da NLR e sensores personalizados na rede elétrica real de Kauaʻi.
Esse trabalho ajudou a orientar o trabalho do Consórcio UNIFI, que coordena o progresso da indústria em software de formação de rede para inversores, visto que o diretor do Centro de Engenharia de Sistemas de Energia da NLR, Benjamin Kroposki, esteve envolvido no projeto de Kauaʻi e lidera o Consórcio UNIFI.
O Consórcio UNIFI está agora a concluir o seu “último ano”, segundo a publicação da NLR, e planeia entregar “uma vasta biblioteca de modelos, normas e controlos bem testados” para inversores formadores de rede.
Ao afirmar que os recursos formadores de rede melhoram a estabilidade da rede, a NLR junta-se ao Energy Systems Integration Group no apoio aos inversores formadores de rede. No ano passado, a ESIG recomendou que novas baterias de grande escala fossem implantadas com software de formação de rede, para evitar atualizações dispendiosas posteriormente.
A publicação da NLR termina indicando que o laboratório nacional continua a oferecer estudos de estabilidade da rede elétrica.
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