Armazenamento de energia para partida a frio: inversores híbridos e sistemas de armazenamento de energia são capazes de realizar partidas a frio? Proteção contra interrupções temporárias de energia e apagões

A maioria dos inversores não é capaz de realizar uma partida a frio. Com alguns inversores, é possível realizar uma partida a frio carregando uma bateria separada antes de ligar o inversor. No entanto, isso nem sempre é possível e depende do tipo de inversor.

A nova geração de inversores híbridos com capacidade de partida a frio (black-start) apresenta uma chave de transferência de energia de reserva, permitindo que cargas selecionadas continuem recebendo energia de emergência durante uma queda de energia na rede elétrica. Essa energia de reserva possibilita que o inversor híbrido seja capaz de realizar partidas a frio. O carregamento solar também é suportado, permitindo que a bateria continue carregando durante uma queda de energia na rede elétrica para fornecer energia às cargas.

Série de inversores híbridos Fronius Prim GEN24 Plus

A série de inversores híbridos Fronius Prim GEN24 Plus é compatível com partida a frio – Imagem: Xpert.Digital / Sergey Nivens|Shutterstock.com

A série de inversores híbridos Fronius Prim GEN24 Plus é capaz de realizar partidas a frio.

Inversor Híbrido GoodWe Série ET Plus 5-10KW

Inversor híbrido para residências e armazenamento de energia – da GoodWe – Imagem: Xpert.Digital / Sergey Nivens|Shutterstock.com

O inversor híbrido GoodWe da série ET Plus de 5 a 10 kW possui função de alimentação ininterrupta (UPS) de alta tensão. Em caso de queda de energia, a comutação em 10 milissegundos garante o fornecimento ininterrupto de energia para os dispositivos conectados.

A série de inversores híbridos trifásicos GoodWe ET-Plus foi projetada para garantir um fornecimento de energia estável para as cargas conectadas. Esses dispositivos apresentam uma saída de energia de emergência trifásica com corrente trifásica e uma faixa de potência de 5 kW, 6,5 kW, 8 kW e 10 kW.

A ampla faixa de tensão da bateria, de 180 V a 550 V, permite uma compatibilidade flexível com diversos sistemas de baterias de lítio disponíveis no mercado.

A potência gerada pelo sistema fotovoltaico pode exceder a potência nominal em até 30%. Isso resulta em melhor aproveitamento da energia tanto em dias quentes quanto em dias muito frios. A função UPS (sistema de alimentação ininterrupta) permite a comutação em até 10 milissegundos em caso de queda de energia. O inversor também possui uma interface aberta para gerenciamento de baterias, que atende aos requisitos de algumas fornecedoras de energia.

O inversor híbrido GoodWe está equipado com uma conexão de bateria de alta tensão e dois rastreadores MPP independentes, oferecendo assim um pacote completo. Este dispositivo pode ser mantido atualizado através do aplicativo GoodWe PV Master, e os dados são transmitidos para o portal gratuito GoodWe SEMS através da interface Wi-Fi integrada.

Os inversores da HUAWEI são capazes de fornecer energia de emergência?

Não, neste momento não temos informações sobre se e quando algo será divulgado a esse respeito.

O sistema de energia solar Enphase com microinversor é capaz de fornecer energia de emergência?

Diferentemente de um inversor de string, que monitora centralmente todos os módulos solares conectados, em um sistema solar descentralizado cada módulo solar é combinado com um microinversor Enphase.

Mais informações aqui:

• Novo e inovador: Sistema solar descentralizado e modular, do tipo "plug and play" – diferente de todos os outros

O controlador de sistema Enphase IQ ainda não está disponível na Alemanha, mas o lançamento está previsto para este ano (2023). Ele detecta falhas na rede elétrica e alterna automaticamente o fornecimento de energia da residência da rede para a energia de reserva.

Além disso, com o novo microinversor Enphase IQ8, o sistema solar é capaz de fornecer energia de emergência em caso de queda de energia, sem a necessidade de um sistema de armazenamento de baterias.

O microinversor está disponível em quatro versões: uma versão somente solar sem energia de emergência, uma versão Sunlight Backup capaz de operar fora da rede sem armazenamento de bateria, uma versão Home Essentials Backup com uma pequena unidade de armazenamento de bateria e uma versão Full Energy Independence com uma grande unidade de armazenamento de bateria. Todas as três soluções fora da rede requerem um Controlador de Sistema Enphase para fornecer energia solar à residência durante uma queda de energia.

Uma partida a frio é a restauração do funcionamento de uma central elétrica ou de parte de uma rede elétrica após uma interrupção total ou parcial, sem ter de recorrer à rede externa de transmissão de energia.

A energia necessária para reiniciar uma central elétrica pode vir de um gerador de reserva no local. Alternativamente, se uma grande quantidade de eletricidade for necessária, uma linha de conexão com outra central elétrica pode ser usada para colocar a central em operação. Assim que as unidades geradoras principais estiverem operacionais, a rede de transmissão de energia pode ser reconectada e as cargas elétricas restabelecidas.

A disponibilidade de energia para partida a frio pode ser garantida por meio de um acordo no qual um fornecedor de energia específico é pago para fornecer essa energia quando necessário. Nem todas as usinas de energia são adequadas para fornecer energia para partida a frio à rede.

A capacidade de partida a frio é particularmente importante durante uma interrupção de energia generalizada para restabelecer a rede elétrica. Normalmente, a energia necessária para ligar uma unidade geradora é obtida da rede. A energia das unidades geradoras com capacidade de partida a frio pode então ser usada para ligar unidades geradoras que não possuem essa capacidade.

Ao contrário das usinas hidrelétricas, as usinas termelétricas requerem um alto nível de energia (elétrica) para seu próprio consumo antes de poderem fornecer energia elétrica ou térmica. Ao adicionar uma unidade com capacidade de partida a frio (black start) a uma usina termelétrica a carvão ou nuclear, é possível garantir a capacidade de partida a frio para todo o sistema. Isso geralmente envolve turbinas a gás que são acionadas utilizando energia de baterias ou geradores a diesel durante uma partida a frio. Os geradores a diesel já são comuns em usinas nucleares por razões de redundância, visto que o calor residual gerado mesmo após uma parada de emergência do reator (ou mesmo durante uma parada normal) precisa ser dissipado pelo fluido refrigerante. A falha desse sistema foi um dos fatores que levaram ao acidente nuclear de Fukushima. Toda rede elétrica deve ser equipada com um número suficiente de usinas com capacidade de partida a frio para garantir uma rápida reinicialização da rede após uma falha.

Uma central elétrica capaz de realizar partidas a frio deve possuir características especiais:

• Deveria ser capaz de iniciar rapidamente: se a partida a frio demorar muito, a central elétrica não poderá ajudar a reiniciar uma rede elétrica em colapso; outras centrais elétricas já poderiam tê-la auxiliado durante a partida – sua capacidade de partida a frio torna-se, então, inútil.
• Deve ser capaz de operar independentemente de fontes de energia externas: não apenas o processo de geração de energia em si, mas também outros requisitos auxiliares devem funcionar independentemente da rede elétrica (centro de controle, sistemas de telefonia e comunicação com a operadora e a administração da rede, subestação, etc.). Se necessário, é possível a operação isolada com uma sub-rede (fornecendo energia a consumidores críticos, como polícia, hospitais, bombeiros, THW [Agência Federal de Assistência Técnica]).
• Além disso, uma central elétrica com capacidade de partida a frio deve ser capaz de suportar uma alta corrente de partida caso não seja possível desconectá-la da rede elétrica previamente.
• Deveria ter um comportamento de inicialização flexível.

Exemplos de usinas elétricas utilizadas na Alemanha que são capazes de partida a frio (direta) são:

• Usinas hidrelétricas, incluindo usinas a fio d'água, usinas de armazenamento, usinas de bombeamento e
  usinas a gás, também em combinação com outros tipos de usinas, como nucleares ou termelétricas a carvão.
  De acordo com o monitoramento previsto no Artigo 35 da Lei Alemã da Indústria Energética (EnWG), existem (em 2020) 174 usinas (unidades de geração ou turbinas) com capacidade de partida a frio na Alemanha, cada uma com uma potência nominal líquida de pelo menos 10 MW.
• Na Áustria, existem 32 centrais elétricas com capacidade de arranque a frio confirmada e um número desconhecido de centrais com essa capacidade ainda não confirmada. No entanto, os modelos específicos de muitas das centrais com capacidade confirmada não são de conhecimento público. As mais conhecidas e maiores são as centrais hidroelétricas de bombagem por bombagem de Malta e Kaprun, com capacidades de 850 MW e 813 MW, respetivamente.

Nem todas as instalações de geração de energia são adequadas para partida a frio. Turbinas eólicas nem sempre são adequadas para partida a frio, pois o vento pode não estar disponível quando necessário. Turbinas eólicas, mini-centrais hidrelétricas ou microcentrais hidrelétricas são frequentemente conectadas a geradores de indução que não conseguem fornecer energia para restabelecer a rede. O sistema de partida a frio também deve ser estável quando operando com a grande carga reativa de uma longa linha de transmissão. Muitas estações conversoras de corrente contínua de alta tensão (HVDC) também não podem alimentar uma rede "desativada", pois requerem energia de comutação da rede no lado da carga. Um sistema HVDC baseado em modulação por largura de pulso (PWM) com um conversor de fonte de tensão não apresenta essa limitação.

Uma das principais razões pelas quais as usinas termelétricas raramente conseguem realizar partidas a frio é a contração e o encurtamento do eixo da turbina quando este esfria da temperatura de operação para a temperatura ambiente. Nesse caso, o eixo trava na carcaça e não pode ser girado nem removido; para reiniciar a usina, é necessário pré-aquecê-lo para que possa girar livremente novamente antes que o vapor quente possa fluir através dele.

Quando uma central termoelétrica é desligada, o eixo da turbina é aquecido a tempo para que a central possa ser reiniciada no horário previsto.