A Integração de sistemas solares fotovoltaicos em larga escala no sistema elétrico de distribuição urbana

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2010A qualidade da energia provida pelo sistema elétrico aos consumidores finais depende fortemente da interação entre os sistemas de geração, transmissão e distribuição. Os sistemas de energia elétrica têm sido tradicionalmente projetados para uma produção centralizada. Ao longo das últimas décadas, vários fatores, como a liberalização de mercados e questões ambientais, têm causado uma mudança nesse perfil, onde a geração distribuída passa a tomar papel de importância na reestruturação dos sistemas tradicionais. Apesar da tecnologia solar fotovoltaica ainda ter um impacto muito menor que outras fontes de energia como geração distribuída, os sistemas fotovoltaicos são cada vez mais integrados aos sistemas elétricos, principalmente em redes de distribuição e em países onde programas governamentais de incentivo são bem sucedidos. Um aumento na penetração da geração distribuída em sistemas elétricos cria novos desafios e pode gerar benefícios ou ainda problemas para operadores de rede. O impacto da tecnologia fotovoltaica aliada com a capacidade instalada em redes de distribuição tem sido estudado em vários países onde o mercado é consolidado e desenvolvido. No Brasil, sistemas fotovoltaicos interligados à rede elétrica ainda não fazem parte, de maneira significativa, da matriz energética, porém, a evolução do mercado mundial com a constante redução de custos e o alto potencial brasileiro para a aplicação dessa tecnologia tendem a viabilizar a aplicação desses sistemas. Esta tese tem como objetivo principal avaliar o comportamento do sistema elétrico de distribuição urbana com a integração em larga escala de sistemas solares fotovoltaicos, no que diz respeito à qualidade de energia, e identificar possíveis problemas e benefícios relacionados com a participação da tecnologia como geração distribuída. O estudo foi realizado com base no sistema elétrico de distribuição urbana da cidade de Florianópolis-SC operado pela concessionária local, onde dez alimentadores foram analisados, e teve como principal ferramenta de análise, simulações de fluxo de potência observando as características de carregamento e a configuração elétrica dos alimentadores. As simulações foram feitas com o Programa de Análise de Redes - ANAREDE, utilizando dados do sistema de distribuição do ano de 2008. Os resultados mostraram que a qualidade de tensão de distribuição em presença de geração fotovoltaica depende fortemente da configuração elétrica do sistema. Em alguns alimentadores, a localização dos pontos de conexão afetou o carregamento dos cabos negativamente, atingindo grandes valores em percentuais da ampacidade dos cabos; em outros, a presença dos sistemas fotovoltaicos como geração distribuída contribuiu para o alívio do carregamento e melhora do perfil de tensão