Desenvolvimento de um sistema de gerenciamento para sistema de armazenamento de energia: implementação da função time shifting

Abstract

A matriz energética atual exige sincronia entre geração e consumo de energia elétrica, o que reduz a estabilidade e confiabilidade da rede, além de acentuar o desafio de integrar fontes renováveis. Nesse cenário, os Sistemas de Armazenamento de Energia por Baterias (Battery Energy Storage Systems - BESS) surgem como soluções viáveis para desacoplar geração e consumo, pois permitem estocar energia elétrica para utilização posterior. Esse deslocamento temporal de energia, conhecido como time shifting, viabiliza aplicações como arbitragem de energia, peak shaving, integração de fontes renováveis, backup e suavização de potência. Para viabilizar tais aplicações, o BESS dispõe de um Sistema de Gerenciamento de Energia (Energy Management System - EMS), plataforma de controle centralizado que coordena a operação do armazenamento, monitorando dados da planta e enviando comandos. O EMS é normalmente constituído por um controlador e um sistema de supervisão. Este estudo foca no desenvolvimento do controlador do EMS capaz de realizar a arbitragem de energia, que consiste em carregar as baterias durante horários fora de ponta e descarregá-las nos horários de ponta. Essa estratégia é especialmente relevante para consumidores sujeitos a tarifas horo sazonais, como indústrias, edifícios comerciais, hospitais e escolas. Além da redução de custos operacionais, o time shifting contribui, através das demais aplicações mencionadas, para aliviar a rede em horários críticos, para integrar fontes renováveis intermitentes como solar e eólica, para garantir alimentação elétrica durante interrupções prolongadas e para mitigar quedas abruptas de potência. Para exercer seu papel, o EMS integra dados de medidores, conversores e baterias, aplicando lógicas de decisão programadas, missão compatível com um Controlador Lógico Programável (CLP), plataforma mais que capaz de realizar comunicação, monitoramento, e execução das estratégias de operação. Os resultados obtidos evidenciaram não apenas a correta execução das lógicas de controle implementadas, mas também a significativa redução nos custos energéticos, validando assim o potencial do time shifting. Além disso, a solução desenvolvida também se mostrou escalável, permitindo futuras aplicações além do time shifting, como controle de fator de potência e regulação de rede.