Sistemas fotovoltaicos conectados a redes de distribuição urbanas: sua influência na qualidade da energia elétrica e análise dos parâmetros que possam afetar a conectividade

Este trabalho aborda a interação entre os inversores de sistemas fotovoltaicos conectados à rede elétrica (SFCR) e a qualidade da energia elétrica. Os inversores, ao entregarem energia à rede, injetam uma forma de onda de corrente que teoricamente deveria ser puramente senoidal, mas, dependendo do inversor e do percentual de potência que está sendo processado em relação a sua potência nominal, esta corrente apresenta certo grau de distorção. Por outro lado, a rede pública de baixa tensão deve possuir um grau de qualidade na energia elétrica que permita o funcionamento dos inversores de SFCR. Estes inversores monitoram a rede elétrica de forma a somente fornecer energia se a rede estiver presente e com suas características padrão. Devido à pouca quantidade de SFCR no Brasil, e por grande parte desses sistemas estarem instalados em universidades e centros de pesquisa, poucos problemas com a qualidade de energia são relatados. Nesses ambientes, diferente do ambiente industrial, existe menor tendência da energia elétrica possuir elevado conteúdo harmônico. Entre os projetos de SFCR que o Laboratório de Energia Solar (LABSOLAR) da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) desenvolveu e implantou desde 1997, um sistema de 14,69 kWp instalado em 2008 em uma indústria metalúrgica de São Bernardo do Campo - SP, apresentou problemas na conexão do sistema devido à baixa qualidade da energia elétrica da rede. Este fato motivou uma investigação mais profunda sobre a interrelação entre a qualidade da energia elétrica e o desempenho de inversores de SFCR. O baixo grau de exigência quanto às características técnicas em aparelhos eletro-eletrônicos em operação no Brasil contribui para que a qualidade de energia elétrica seja prejudicada. Baixo fator de potência, elevado conteúdo harmônico, elevada interferência eletromagnética (irradiada e/ou conduzida) são fatores que afetam significativamente a qualidade da energia elétrica no Brasil, diferente do que ocorre em países europeus onde normas rigorosas são impostas aos aparelhos eletro-eletrônicos em uso nestas localidades, permitindo um bom desempenho da rede elétrica. Este estudo apresenta a necessidade de se conhecer a qualidade da energia no ponto onde se deseja fazer a conexão de um sistema fotovoltaico, visto que isto passa a ser mais um quesito a ser considerado durante o anteprojeto de um SFCR. Por outro lado, após a implantação de um gerador fotovoltaico, dependendo da magnitude desta instalação, a sua influência sobre os parâmetros de qualidade da energia elétrica da rede pública também deverá ser considerada. Ométodo adotado nessa tese de verificar a qualidade da energia no ponto de conexão, de forma amostral, com o uso de um osciloscópio, mostrou- se adequado. Ainda no âmbito dessa tese, foi analisada a capacidade de conexão dos inversores em redes elétricas formadas a partir de geradores a diesel de médio e grande porte, e também de gerador a gasolina de pequeno porte. Os resultados mostraram que a entrada em operação dos inversores de SFCR eleva a tensão e quase sempre provoca leve redução no conteúdo harmônico da tensão, levando a uma leve melhoria na qualidade da energia na grande maioria das medições realizadas. Observou-se nos ensaios realizados uma melhora na qualidade de energia no ponto de conexão dos sistemas fotovoltaicos. Verificaram-se também casos em que a baixa qualidade de energia da rede inviabilizou o funcionamento dos SFCR ou prejudicou seu desempenho, requerendo outras ações para viabilizar o funcionamento do SFCR. Buscar identificar fatores que possam vir a afetar o desempenho de SFCR no Brasil, bem como antecipar-se a esses fatores propondo soluções tecnológicas que permitam a conexão, é uma forma de contribuir para que o Brasil possa ingressar nesta forma de geração de energia com maiores perspectivas de sucesso.