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Tecnologia inteligente desenvolvida no Texas pode ajudar a desviar energia durante apagões

Um dispositivo desenvolvido por pesquisadores da Texas A&M pode tornar as casas mais independentes de energia solar residencial e ajudar as empresas de serviços públicos a melhorar a distribuição durante interrupções.

Pesquisadores da Texas A&M University e profissionais da indústria (USA) desenvolveram uma tecnologia inteligente que pode ajudar as empresas de serviços públicos a atender melhor às comunidades afetadas por apagões. Os pesquisadores disseram que seu único dispositivo funciona melhorando o fornecimento de energia entre os sistemas de energia solar residencial e a rede elétrica.

“Nossa inovação permite que os consumidores de energia solar residencial sejam menos dependentes da rede elétrica externa. A mesma tecnologia também permite que a concessionária controle a distribuição de energia, o que é particularmente útil durante quedas de energia causadas por tempestades e outros desastres naturais ”, disse Le Xie, professor do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação. “Portanto, é um cenário em que todos ganham tanto para o consumidor quanto para a concessionária.”

Pesquisa

Na última década, uma queda acentuada no custo dos painéis solares incentivou mais famílias a adotarem sistemas de energia solar residencial. Nessas casas, a corrente gerada por painéis solares no telhado é alimentada em um inversor antes que a eletricidade esteja pronta para uso residencial e para carregar baterias solares de reserva. Outro conjunto de eletrônicos de potência conecta os painéis solares e as baterias de volta à rede.

Essas conexões garantem que as residências estejam sempre conectadas à rede, desde que a rede esteja funcionando. Durante o dia, as residências consomem mais energia solar e o excesso de energia é fornecido à rede. À noite, as casas retiram eletricidade da rede.

Os pesquisadores notaram que esses sistemas convencionais têm muitas desvantagens. Quaisquer flutuações de tensão na rede, devido a danos nas linhas de energia ou sobrecarga, afetam os dispositivos conectados nas residências. Além disso, eles disseram que a corrente injetada na rede a partir de casas movidas a energia solar residencial pode ter certas irregularidades, conhecidas como harmônicas, afetando a qualidade da energia dentro da rede.

Os pesquisadores disseram que outro problema pertinente é que há pouco que uma empresa de serviços públicos possa fazer para limitar a quantidade de eletricidade da rede consumida por residências movidas a energia solar. Essa desvantagem é particularmente prejudicial durante desastres naturais, onde outras comunidades ou serviços essenciais, como hospitais, precisam de suporte de energia.

“Atualmente, não existe um sistema para regular ou limitar o consumo de energia”, disse Prasad Enjeti, TI Professor III em engenharia analógica no Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação. “Os usuários finais com sistemas movidos a energia solar continuam tirando eletricidade da rede porque as empresas de serviços públicos não têm como controlá-la.”

Sobre o dispositivo

Ao contrário dos sistemas convencionais movidos a energia solar residencial, que envolvem muitos componentes eletrônicos para se conectar de um lado para outro da rede, os pesquisadores montaram um único dispositivo, chamado de inteligência eletrônica de potência na extremidade da rede, ou PINE. Este dispositivo, instalado no exterior de uma casa, tem três ligações principais: uma para a casa, uma para a rede elétrica e outra para os painéis solares e baterias. O PINE pode controlar o fluxo de eletricidade em qualquer uma dessas direções.

“Este dispositivo é como um roteador de energia inteligente”, disse Enjeti. “Ele regula a tensão da rede, integra a energia solar, que é produzida localmente, e gerência e direciona a energia de forma inteligente em todas as direções.”

Os pesquisadores projetaram esse dispositivo para ser programável, de modo que um usuário externo autorizado, como a concessionária, possa controlar a quantidade de eletricidade da rede que chega às residências movidas a energia solar residencial. 

Para testar se as redes do PINE funcionarão conforme o previsto, os pesquisadores construíram um protótipo de hardware e realizaram simulações de computador extensivas de um bairro misto em que algumas casas tinham sistemas PINE e outras não. O desempenho do hardware juntamente com as simulações revelaram que as residências com o sistema PINE tinham uma voltagem mais limpa e estável. 

“Os sistemas PINE podem injetar dinamicamente e em tempo real diferentes suportes de tensão na rede elétrica. Portanto, as empresas de serviços públicos não precisam gastar milhões na compra de bancos de capacitores para suportar a tensão nas linhas de alimentação ”, disse Xie. “Durante quedas de energia, o PINE permite que as residências sejam autossuficientes e usem a energia solar residencial de forma eficiente. A tecnologia também permite que a concessionária instrua os sistemas PINE sem fio para limitar a corrente da rede para residências movidas a energia solar e direcioná-la para outras áreas afetadas. ”

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