O que é inversão de fluxo de potência?

O que é inversão de fluxo de potência?

A inversão de fluxo de potência ocorre quando a energia elétrica flui em sentido contrário ao que foi originalmente projetado em um sistema de distribuição ou transmissão de energia. Normalmente, a potência elétrica flui de geradores (usinas) para as cargas (consumidores). Na inversão de fluxo de potência, esse fluxo se inverte, com a energia fluindo das cargas de volta para o sistema de geração ou rede elétrica.

Essa situação pode ocorrer em sistemas de energia solar de geração distribuída. Se a geração de energia local (como a de um painel solar) for maior que o consumo local, o excedente de energia pode ser enviado de volta para a rede elétrica, invertendo o fluxo de potência.

Impactos

• Pode afetar o desempenho de equipamentos de proteção e controle da rede elétrica, que foram projetados para um fluxo unidirecional.
• Necessidade de adaptar a rede para gerenciar o fluxo bidirecional de energia com segurança e eficiência.
  

O que é inversão de fluxo em energia solar?

Quando residências, empresas ou indústrias possuem sistemas de geração solar, pode ocorrer uma geração de energia maior que a demanda local, principalmente em horários de pico de produção solar, como ao meio-dia. Esse excedente de energia é injetado de volta na rede, invertendo o fluxo.

Causas da inversão de fluxo

A inversão de fluxo de potência é causada principalmente por situações em que a geração de energia em pontos descentralizados supera o consumo local, forçando o excedente de energia a fluir de volta para a rede elétrica.

Baixo Consumo Local

Se o consumo de energia em uma área com geração distribuída for baixo, o excesso de energia gerada precisa ser exportado para outras partes da rede. Por exemplo, em um bairro residencial com muitas casas com painéis solares, durante o dia o consumo pode ser baixo (quando muitos moradores estão fora), causando uma injeção do excedente de energia na rede.

Alta Penetração de Fontes Renováveis

Em regiões com alta penetração de energia renovável (solar e eólica), principalmente em dias de sol forte ou ventos intensos, a produção de energia pode superar a demanda local, causando a inversão do fluxo de potência.

Condições Operacionais da Rede

Quando a carga da rede é baixa e a geração distribuída é alta, há uma probabilidade maior de inversão do fluxo. Se houver interrupções ou manutenção em determinadas partes da rede, isso pode afetar o equilíbrio entre geração e consumo, também podendo levar à inversão de fluxo temporária.

Situação no Brasil

Entre 2023 e 2024, o mercado de energia solar brasileiro sofreu com uma série de suspensões e cancelamentos de instalações de geração distribuída (GD) por parte das concessionárias de distribuição, sob alegação de que suas redes estão incapacitadas de receber energia injetada.

Tais alegações envolvem afirmação sobre eventuais inversões de fluxo de potência em subestações e exigência, por exemplo, de poder injetar energia do sistema fotovoltaico na rede apenas no período da noite.

A Associação Brasileira de Energia Solar Fotovoltaica (Absolar) apontou que existe um descumprimento recorrente das regras previstas e da lei 14.300, que estabeleceu o Marco Legal da Geração Distribuída, pois as distribuidoras não cumpriram o seu dever legal de provar que há uma inversão de fluxo e compartilhar esses estudos para que possa ser feito uma auditoria, uma análise adequada e uma eventual contraposição do consumidor.

Além disso, é necessário que a distribuidora apresente opções para que o consumidor decida se irá mudar a potência do sistema, se usará algum sistema de armazenamento para evitar a injeção de energia na rede ou se vai mudar o ponto de conexão.

Regulamentação da Aneel

No final de julho de 2024, Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel) publicou a Resolução Normativa nº 1.098/2024, que altera a Resolução Normativa nº 1.000/2021 e estabelece a flexibilização da análise de inversão de fluxo de potência em três casos específicos:

• quando a geração distribuída que não injete na rede de distribuição de energia elétrica, também conhecida como grid zero;
• quando o sistema instalado seja utilizado apenas para compensação na própria unidade consumidora (autoconsumo local), com potência instalada igual ou inferior a 7,5 kW;
• quando o sistema tenha potência de GD compatível com o consumo simultâneo da unidade durante o período de geração.

Como resolver?

Para resolver ou mitigar a inversão de fluxo de potência em sistemas de energia solar, algumas medidas e estratégias podem ser implementadas, tanto em nível técnico quanto regulatório.

Armazenamento de Energia

• Baterias: o uso de baterias de armazenamento em sistemas solares permite que o excesso de energia gerada seja armazenado localmente, evitando que ela seja injetada de volta na rede. Esse armazenamento pode ser utilizado durante a noite ou em momentos de pico de consumo, reduzindo a necessidade de exportar energia para a rede.
• Controle inteligente de armazenamento: sistemas avançados de gerenciamento de energia podem coordenar o carregamento e descarregamento das baterias para maximizar o autoconsumo e minimizar a exportação de energia para a rede.

Gerenciamento de Demanda

• Autoconsumo inteligente: utilizar sistemas de automação para aumentar o consumo de energia local durante períodos de alta produção solar. Isso pode incluir o acionamento de eletrodomésticos ou processos industriais (como bombas, ar-condicionado, ou aquecimento de água) quando a geração solar está em alta.
• Tarifas dinâmicas: tarifas que incentivam o consumo durante horários de maior produção solar podem equilibrar a geração e a demanda, reduzindo a necessidade de exportar o excedente para a rede.

Controle de Geração

• Curtailment (Desconexão): em casos extremos, pode ser necessário limitar ou interromper a produção de energia solar quando a rede não consegue absorver o excedente. Isso é feito através do curtailment, que reduz a potência gerada pelos painéis solares.
• Inversores inteligentes: inversores solares modernos podem ajustar automaticamente a produção de energia com base na demanda local e na condição da rede, reduzindo a potência gerada para evitar o envio excessivo de energia para a rede.

Upgrade da Infraestrutura Elétrica

• Reforço da Rede: em algumas regiões, o reforço das linhas de distribuição e subestações pode permitir que a rede absorva melhor o excedente de energia gerado pelos sistemas solares. Isso inclui a modernização de transformadores e o aumento da capacidade de linhas de transmissão.
• Redes inteligentes (smart grids): as redes inteligentes podem monitorar e gerenciar a distribuição de energia de forma dinâmica, direcionando o excesso de energia para áreas com maior demanda ou redistribuindo o fluxo para reduzir a inversão de potência.   

Microrredes e Geração Descentralizada

• Microrredes (microgrids): o desenvolvimento de microrredes permite que a energia gerada localmente seja consumida de maneira mais eficiente dentro de uma pequena rede de consumidores, evitando que o excesso de energia solar seja injetado na rede de distribuição principal.
• Geração descentralizada equilibrada: a diversificação das fontes de geração distribuída, como integrar energia solar com eólica e outras fontes, pode equilibrar o fluxo de potência, especialmente em microrredes ou redes regionais.

Gerenciamento de Tensão na Rede

• Controle de tensão: implementar mecanismos de controle de tensão, como transformadores com tap changers automáticos, que ajustam a tensão da rede para acomodar o fluxo bidirecional de energia.
• Uso de reguladores de tensão e capacitores: esses dispositivos podem ser instalados para controlar e estabilizar as flutuações de tensão causadas pela inversão de fluxo, garantindo que a rede funcione de forma segura e eficiente.

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