A importância dos bancos de carga para usinas de energias renováveis
Nos últimos meses o Brasil atingiu marcas históricas no uso de energia renovável. O País deve alcançar, em 2017, a marca de 1 GW em capacidade instalada em usinas fotovoltaicas, tornando-se um dos 20 maiores produtores de energia solar do mundo. Já no caso das usinas eólicas, houve um crescimento de 53% na capacidade de produção, atingindo a marca de 10 Gigawatts de potência instalada.
Mas ainda há muito espaço para crescer, já que a energia eólica corresponde a apenas 7% da capacidade de geração de energia do País.
Para atender a toda esta demanda, cada vez mais usinas de energias renováveis estão surgindo, e os prazos para que fiquem prontas são cada vez menores. Esses parques eólicos e de energia solar precisam realizar comissionamentos (processo de assegurar que os sistemas estejam projetados, instalados, testados, operados e mantidos de acordo com as necessidades e requisitos operacionais desejados) por meio de sistemas de backup não eólicos ou que não necessitem de energia solar.
Nesses casos é recomendado a utilização de bancos de cargas. Os comissionamentos são indicados nos casos em que as unidades geradoras das usinas já estejam prontas, mas com a parte elétrica incompleta.
O QUE SÃO
Bancos de carga são equipamentos que asseguram o fornecimento contínuo de energia. Ao utilizá-los as usinas de energia renováveis podem, por exemplo, testar a rede e os equipamentos responsáveis pela geração e transmissão da energia, além de manter os equipamentos em bom estado de conservação.
Os bancos de carga tornam todo o sistema da usina mais seguro, uma vez que podem ser realizados testes antes do empreendimento entrar em operação, evitando problemas que impactariam os consumidores da energia e trariam grandes prejuízos.
O comissionamento na usina eólica testa diretamente os aerogeradores, enquanto que na usina solar o teste é feito nas fontes de alimentação e nas unidades conversoras.
Outros usos dos bancos de carga incluem comissionamento de turbo geradores a diesel e/ou a gás; geradores de corrente contínua; teste de grupos geradores a diesel; verificação de transformadores de energia; conversores de frequência; sistemas UPS; diagnósticos e perícias técnicas; ensaios de baterias; painéis de distribuição; carga térmica para sistemas de ar-condicionado; chillers; sistemas de nobreak; células de combustível e quadros de transferência, dentre outros.
Além dos testes em usinas de energia solar e eólica, os bancos de carga são essenciais também para grandes empresas ou indústrias que precisam testar seus sistemas de energia e/ou ar condicionado.
Imagine, por exemplo, o que aconteceria se o sistema de energia elétrica de um hospital de alta complexidade desse problema? Ou de uma grande indústria química? O que dizer então em uma companhia de processamento de dados? Os prejuízos financeiros seriam enormes, e os prejuízos em vidas humanas e na imagem da empresa, incomensuráveis. Ao alugar bancos de carga essas empresas podem prevenir grandes desastres econômicos e em sua reputação.
Os bancos de carga tornam possíveis os testes das fontes em potência total, sem o risco de interrupção de energia. As cargas reais demandadas pelas empresas não têm potência suficiente para atingir as potências máximas dos equipamentos. Assim, testar o sistema elétrico com carga real – além de ser perigoso – não é suficiente para atestar que as fontes estão 100% boas.
Uma fonte boa é a que está fornecendo 100% do que é proposto pelo fabricante. Se isso não ocorre, significa que há defeito, que pode ser progressivo e indicativo de que há uma degradação e possivelmente pane da máquina.
TIPOS DE CARGA
Antes de abordarmos os tipos de bancos de carga disponíveis no mercado é preciso falar sobre os três tipos de carga que existem: resistiva, indutiva e capacitiva. Cada uma representa um fator de potência, que é o resultado da razão entre a potência ativa (a energia que é realmente utilizada em uma máquina ou em um eletrodoméstico) e potência aparente (aquela que indica a suficiência da energia em questão).
Cargas resistivas
As cargas resistivas possuem fator de potência 1, com corrente e tensão atuando de forma sincronizada. São utilizadas em ferros de passar roupa, chuveiros e lâmpadas incandescentes.
Cargas reativas ou indutivas
As cargas indutivas ou reativas são aquelas utilizadas em motores e transformadores. Nesses casos a onda de corrente está sempre “atrasada” em relação à tensão. Seu fator de potência é zero.
Cargas capacitivas
Por fim há as cargas capacitivas, utilizadas em lâmpadas fluorescentes e computadores. Ao contrário da carga reativa, aqui é a tensão que está atrasada em comparação com a corrente. Seu fator de potência também é zero.
QUAIS SÃO AS OPÇÕES DE BANCOS DE CARGA DISPONÍVEIS?
Os bancos de carga podem trabalhar com cargas resistivas ou reativas.
Bancos de carga reativa
Os bancos de carga reativas são, geralmente, uma combinação de uma carga resistiva (fator de potência 1) com uma carga reativa (também chamada de indutiva) com fator de potência de 0,8.
Aerogeradores raramente usam carga de potência 1. Eles geralmente utilizam uma combinação de motores, transformadores, indutores e lâmpadas que geram todos os três tipos de carga. Por isso, de maneira geral, os bancos de carga reativa são os mais indicados para usinas eólicas. Desta forma o comissionamento do sistema será mais parecido com a operação real do grid e seus equipamentos.
Os hardwares e softwares dos bancos de carga reativos da Tecnogera calculam automaticamente a combinação apropriada dos elementos reativos e resistivos para atender a carga e os testes desejados. Os operadores dos testes podem enviar comandos e acompanhar os resultados por um computador ou até mesmo controle remoto.
Outra vantagem é que os bancos de carga reativa, por causa de sua potência de 0,8, atende todas as necessidades do comissionamento, sem a necessidade de uso de cabos adicionais.
Importante ressaltar que as informações são preliminares. Para descobrir qual é o tipo correto de banco de carga para sua usina, entre em contato com um especialista da Tecnogera.
Bancos de carga resistiva
Os bancos de carga resistiva são os mais indicados para testes em geradores como os das usinas fotovoltaicas. Eles também são recomendados nos casos em que é necessário testar se os equipamentos emergenciais estão operando corretamente.
Seu funcionamento consiste em aplicar diferentes cargas nos geradores para assegurar aos controladores a correta performance dos equipamentos. Os testes podem ser feitos seguindo um roteiro de atuação. Todos os dados são monitorados e compilados em um relatório que pode ser acessado por computadores.
Uma vantagem do uso dos bancos de carga resistivo é que eles possibilitam o ajuste dos padrões dos geradores, como definições de controle, tempo e capacidade de descarga, e equilíbrio de tensão e frequência. São ideais para uso pontual e urgente.
Características técnicas de um banco de carga
Os bancos de carga são bastante versáteis. Há no mercado uma grande variedade de modelos que atendem a qualquer demanda residencial, comercial ou industrial. Eles têm potências de 5 Kw até 100 Mw. Podem ser containerizados, de baixa ou média tensão, para uso interno ou externo. Saiba algumas características técnicas do equipamento.
Os sistemas de bancos de carga, indicados para grandes empreendimentos como usinas de energia renovável, possuem várias unidades, cada uma com potência resistiva de 4 MW e indutiva de 3 MVAR. O sistema é capaz de realizar operações paralelas para formar grandes sistemas com capacidade virtualmente infinita.
Comando e controle
Cada sistema de banco de carga possui um Controlador Lógico Programável (CLP) digital com touchscreeen. Todo o sistema pode ser controlado com uma única interface. Os bancos de carga de maior porte da Tecnogera possuem painel de controle remoto que permite a operação de diferentes locais, além de fornecerem uma interface de medição de grandezas remotamente. Esses dados são exportados por softwares instalados no CLP. O CLP mostra ainda a tensão, corrente, frequência, potência ativa e energia ativa.
Os equipamentos possuem comandos de sinalização para os casos de tensão anormal, inversão de fases, defeito nas resistências, temperatura anormal, defeito nos ventiladores e defeitos no retificador. Os comandos são alimentados de forma automática pelos equipamentos em teste e possuem ainda botões de liga/desliga, seleção de tensão nominal de trabalho, seleção do banco de carga e reset de defeitos.
Os bancos fornecidos pela Tecnogera são novos, com tecnologia avançada e com design pensado para o uso. Seus contêineres de aço tem as dimensões dos contêineres ISO 20’, com travas de acoplamento nos cantos, facilitando a portabilidade. São resistentes às intempéries, leves e compactos. Os resistores são potentes e cobertos com uma camada de cerâmica para maior resistência. A empresa possui a frota mais nova do País, com mais de 800 geradores, com potências que variam de 50 KVA a 1500 KVA.
Os contêineres são produzidos em aço carbono, com fechamento lateral e superior e painéis estrategicamente posicionados para facilitar o acesso dos operadores. As temperaturas de operação vão de 10º C a 40º C. Possuem sistema de resfriamento por ventilação forçada. As conexões elétricas de força são feitas por meio de barramentos protegidos instalados na parte de baixo
Normas e regulamentos
Os bancos de carga comercializados pela Tecnogera obedecem a todas as normas regulamentadoras de segurança em instalações elétricas, tais como a NBR 5410, IEC 335 3 NR 10.
Para auxiliar na proteção do equipamento e de seus operadores os bancos de carga possuem disjuntores de proteção para as cargas resistivas, motores elétricos e sistema de controle; além de proteção no próprio CLP contra alta temperatura, erro na seleção da tensão, sobrecarga, desequilíbrio de potência ativa e de corrente, sequência de fases e sobrecorrente térmica.
DADOS SOBRE O MERCADO DE ENERGIA RENOVÁVEL
A captação de energia solar no Brasil, apesar de estar em franco crescimento, ainda é muito dependente dos consumidores residenciais. Cerca de 7% da demanda por energia fotovoltaica vem desta classe de usuários, enquanto que os comércios e as indústrias respondem pelo consumo de 17% e 2%, respectivamente.
Ao mesmo tempo os baixos números revelam o grande potencial do mercado para as usinas solares, já que os consumidores procuram cada vez mais empresas ecologicamente corretas, obrigando as indústrias a se adaptarem a esta nova era eco-friendly. Isso inclui, claro, o uso de energias renováveis. Para atender a esta crescente demanda o governo federal realizará, em setembro, mais um novo leilão de energia elétrica e solar
Já no campo da energia eólica os grandes destaques são os estados do Rio Grande do Norte (com 125 parques eólicos e mais 50 previstos para serem implantados até 2020), Bahia (com 73 parques eólicos e previsão de implantação de mais 159 até 2020), Ceará (68 parques e previsão de mais 37 até 2020), Rio Grande do Sul (72 parques e previsão de mais 11 até 2020) e Piauí (36 parques e previsão de mais 34 até 2020). O Piauí, por sinal, tem potencial de instalação de mais de duas mil torres de energia eólica.
Outros estados que já possuem capacidade instalada são Pernambuco, Santa Catarina, Paraíba, Sergipe, Rio de Janeiro e Paraná.
Por fim, há ainda a geração de energia renovável por meio de biomassa, que já responde por 7% de toda a geração de energia do Brasil. A maior parte (78%) vem do bagaço de cana de açúcar. O governo federal prevê um aumento de 300% na geração de energia por biomassa até o ano de 2030. A biomassa canavieira é considerada estratégica para a segurança energética nacional.
O compromisso geral assumido pelo Brasil no Acordo de Paris, em 2015, chamado de “Contribuições Pretendidas Determinadas Nacionalmente (CPDNs)”, prevê redução de 37% nas emissões de gases de efeito estufa até 2025, tomando o ano de 2005 como base. No setor elétrico, o acordo prevê um aumento de participação de fontes renováveis, além da hidráulica, na geração de energia.
Dados consolidados pelo boletim da Câmara de Comercialização de Energia Elétrica (CCEE) apontam que o rendimento da produção de energia eólica em operação comercial em 2017 no Sistema Interligado Nacional (SIN) foi 61,5% superior à geração no mesmo período de 2016.
As usinas em operação produziram um total de 3.495 MW médios em janeiro e fevereiro, frente aos 2.164 MW médios gerados no primeiro bimestre do ano anterior. Esse aumento de produtividade foi resultado da ativação de 77 novas usinas eólicas no período de um ano.
Geradores para energia solar
O gerador de energia solar é um dispositivo que converte a energia do sol em energia elétrica para ser usada nas casas ou empresas. É a chamada energia fotovoltaica. Existem dois tipos de geradores de energia solar: o gerador de energia solar com bateria e o gerador de energia solar conectado na rede.
O gerador com bateria é composto por placas fotovoltaicas, controlador de carga, baterias e inversor. Eles podem ser instalados em estações fixas ou móveis (com rodas). Geralmente são usados em regiões sem acesso a rede de energia elétrica, principalmente para iluminação e bombeamento de água.
Já os geradores conectados à rede são os mais comuns. Possuem apenas placas fotovoltaicas e inversor.
Geradores para energia eólica
Os geradores da energia eólica são chamados de aerogeradores. Você já deve ter visto um: são aquelas enormes turbinas com aparência de cata-vento. Quando as hélices desse cata-vento começam a se movimentar, automaticamente começam a girar também um gerador que fica dentro dessas turbinas. O gerador tem a função de transformar esse movimento circular (energia mecânica) em eletricidade.
Geradores para energia de biomassa
A biomassa é transformada em energia por meio da conversão da matéria-prima (bagaço da cana-de-açúcar, por exemplo) em um produto intermediário que será utilizado em uma máquina motriz. Essa máquina produzirá a energia mecânica que acionará o gerador de energia elétrica.
O mercado em números
– As usinas hidrelétricas são as principais geradoras de energia no Brasil. Elas são responsáveis por mais de 100 Gigawatts da capacidade de produção da rede elétrica brasileira, o que corresponde a 61% da potência instalada no País.
– As usinas eólicas em operação têm potência instalada de 10 Gigawatts, ou 7% da capacidade nacional de geração de energia. São mais de 400 usinas em operação. Outras 160 usinas estão em construção, que adicionarão mais 3,8 Gw de capacidade.
– As usinas eólicas são o segmento de geração de energia que mais cresce. Cerca de 33% das novas fontes de energia em construção são de energia eólica.
– De acordo com dados da Associação Brasileira de Energia Eólica (ABEEólica), em termos de matriz, atualmente, a fonte eólica é a mais competitiva e com diferença razoável para a segunda ou terceira fonte, tendo em vista que não se fala mais em grandes projetos hidrelétricos, que são os mais competitivos. Todos esses fatores tornam o Brasil um dos poucos países que têm a capacidade de cumprir os acordos do clima de Paris com tranquilidade e sem custo.
– O Brasil conta com 167 usinas de energia eólica e mais 74 usinas de energia solar em fase de pré-construção.
– Em posição de destaque, o Brasil pretende chegar em 2020 com a geração eólica de energia como a segunda fonte de energia do país e como setor da economia que mais cresce, em quarto lugar no mundo como país que mais investe, o oitavo que mais gera energia eólica e o décimo país em capacidade instalada.
– O relatório New Energy Outlook 2016, produzido pela Bloomberg New Energy Finance (BNEF), prevê que a energia solar, eólica e de biomassa vai atrair US$ 237 bilhões de investimentos, em todo o mundo, até 2040. Grandes corporações da tecnologia como Apple, Amazon e Google estão investindo em usinas e criando seus próprios parques geradores de eletricidade com fontes eólicas e solares.
– Os custos de geração de energias renováveis já são, na média mundial, inferiores aos dos combustíveis fósseis. Com a força com que esse mercado se expande, os custos desse sistema energético podem ser menores do que o de combustíveis fósseis em dez anos e, em decorrência disso, 100% da energia consumida no mundo pode ser proveniente de fontes renováveis até 2050, aponta o relatório divulgado pela Rede de Energias Renováveis para o Século 21 (REN21), em parceria com a ONU Meio Ambiente.
RESUMO
A Tecnogera está diretamente ligada a esse mercado com seu know-how em comissionamento e fornecimento de banco de cargas. No comissionamento da usina eólica, realizamos o teste diretamente dos aerogeradores, e na usina solar o banco de carga testa as fontes de alimentação e as unidades conversoras em um curto prazo de mobilização.
Dessa forma, qualquer falha no sistema pode ser identificada e corrigida para prevenção contra futuros acidentes e para que não haja prejuízos durante a etapa inicial de operação.
É importante ter um fornecedor experiente para atender projetos de grande complexidade que exijam capacidade técnica e estrutura como a construção de usinas. A Tecnogera possui know-how comprovado de plantas temporárias até 100 MW, além da manutenção preventiva e realização de testes de performance em cada central de cargas para locação, como serviços de carga real.
Comprometida com a qualidade no atendimento aos seus parceiros, possuímos uma equipe altamente habilitada e equipamentos das melhores marcas nacionais e internacionais, mantidos em constante modernização para garantir uma maior segurança operacional, otimização do tempo e dos custos.
Durante uma comissionamento até mesmo pequenos problemas nos bancos de carga – quase impossíveis de acontecer em equipamentos novos e com manutenção constante, como os da Tecnogera – podem causar um efeito dominó no cronograma.
Além disso, comissionamentos mal feitos podem resultar em falhas nos diagnósticos e nas soluções dos problemas, deixando empresas e indústrias expostas justamente aos riscos que queriam evitar.
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