Solução de micro-rede de equilíbrio

As micro-rede são estruturas de rede mais pequenas e independentes, em oposição às redes de distribuição supra-regionais. Baseiam-se na ideia de gerar energia de uma forma descentralizada e auto-suficiente sempre que possível. No caso de energia excedente na micro-rede individual, estão virtualmente ligadas à rede pública para equilibrar a carga. Os componentes de uma micro-rede em si ajudam também a equilibrar a carga. A bateria a granel, bem como as baterias EV bidireccionais, actuam como interconectores centrais de fluxos de energia temporalmente flutuantes entre os geradores (PV e CHP) e os consumidores (inquilinos e e-mobilidade). A energia excedente é armazenada, equilibrando a carga, e pode mais tarde ser reintroduzida na micro-rede para consumo quando a oferta é baixa e a procura elevada.

No Baumwollspinnerei, CENERO, em conjunto com o projecto da UE, SPARCS, está a implementar um conceito de micro-rede com vários componentes, interligados através da carga digital e gestão de energia, para assegurar a máxima eficiência. Estes componentes incluem uma central fotovoltaica (PV), um sistema de PCCE, baterias a granel, e pontos de carga bidireccionais. A central fotovoltaica no telhado de um dos edifícios, alimenta a energia renovável na micro-rede onde pode ser directamente utilizada pelos inquilinos, armazenada, ou alimentada na rede pública maior. A unidade CHP pode ser utilizada como reserva quando o fornecimento de energia fotovoltaica é insuficiente, e o armazenamento está vazio. A carga bidireccional de VE assume uma natureza de prosumer. Actuando como consumidor, o VE bidireccional oferece mobilidade sustentável ao consumir a energia renovável (da central fotovoltaica), que é temporariamente armazenada na sua bateria, ao mesmo tempo que actua como produtor ou gerador, pode abastecer a rede com energia armazenada em momentos em que a procura é excessiva.

Um outro componente incluído na utilização eficiente da energia na rede é a direcção inteligente da oferta de calor em resposta à procura. São instalados termostatos inteligentes que comunicam informações sobre a procura de aquecimento de áreas de aluguer seleccionadas. São também capazes de aprender inteligentemente sobre as suas condições circundantes e de as integrar no processo de aquecimento. Por conseguinte, o potencial de aquecimento das paredes históricas faz parte do processo de aquecimento. Se já não houver procura de calor, o hardware comunica isto à válvula de direcção correspondente e o sistema de bomba, que distribui o calor é desligado.

A interligação digital entre todos estes geradores, consumidores, sistemas de armazenamento e a subsequente rede pública é onde reside o desafio. Isto não está suficientemente normalizado nem adequadamente testado de um ponto de vista técnico. É necessário um conceito de gestão de carga para a interligação eficiente da auto-geração e do consumo na rede de área, e deve ser implementada uma interface digital para a coordenação da transferência de energia a partir da rede de distribuição e vice-versa.

A carga da rede eléctrica está constantemente a aumentar devido às flutuações cada vez maiores na entrada e saída de energia. Uma vez que a banda de frequência de uma rede eléctrica estável é muito estreita, a quantidade de energia na rede deve ser tão constante quanto possível. A regulação de um feed-in ou do consumo adicional de energia pode tornar isto possível. Para assegurar que isto seja feito em tempo real e de forma compatível com o sistema, a gestão de carga digital é um componente central das redes eléctricas à prova de futuro. Na interface entre as redes de área e as grandes redes de distribuição, as quantidades de energia podem ser trocadas em maior escala, o que promove a estabilidade da micro-rede regional.

A possibilidade de evitar picos de carga dispendiosos e compras de electricidade através da optimização da própria produção de energia desempenha um papel importante na viabilidade económica da gestão da carga. A integração da gestão de carga para a estabilidade da rede também melhora o potencial de eficiência da rede, identificando diferentes tipos de procura e dirigindo o fluxo de energia para áreas específicas, de modo a evitar desperdícios dentro da micro-rede como um todo. Por exemplo, através da monitorização da produção, atribuição e procura, a elevada capacidade da energia fotovoltaica gerada ao meio-dia pode ser direccionada para ser utilizada para o funcionamento de um sistema de ar condicionado (que é muito procurado ao meio-dia). Em muitos casos, a energia que é normalmente considerada um desperdício, pode ser utilizada proactivamente noutro local dentro do sistema, como muitas vezes acontece com a energia térmica - o sistema CHP é um bom exemplo de utilização suficiente de energia térmica como um biproduto.

Para a necessária conectividade entre produtores e consumidores individuais entre si e a interface de rede pública, são instalados no local sensores e contadores inteligentes legíveis remotamente. O protocolo de comunicação digital utilizado, é o inovador sistema de rádio sem fios LoRaWAN. É altamente eficaz para a cobertura digital de grandes edifícios devido ao longo alcance e ao baixo consumo de energia dos transmissores e receptores individuais. Esta tecnologia de sensores é acoplada com cenero.one, o sistema de gestão de energia da própria empresa, e um sistema de gestão de carga, utilizando uma plataforma de software central. Utilizando uma combinação de software e hardware, especificamente calculada em conjunto com Stadtwerke Leipzig, a micro-rede é acoplada à rede pública a montante.

Cenero.one dá-lhe um gráfico, fácil de analisar, visão da produção e consumo de todas as suas fontes de energia numa única plataforma, permitindo-lhe fazer comparações directas e gerir sem esforço o equilíbrio da rede. Sistemas de alerta automatizados, ligados a uma funcionalidade de notificação, podem ser activados para o informar se existem cargas invulgares produzidas ou consumidas. O potencial de aprendizagem do software permite-lhe prever padrões bastante precisos para utilização futura, permitindo-lhe estrategizar antecipadamente os fluxos de energia. A plataforma também torna simples a detecção e localização de perdas. Uma outra vantagem é a precisão e transparência dos dados disponíveis necessários para a facturação do consumo dos inquilinos, que é um ponto vital a considerar dentro de uma micro-rede.