Os aproveitamentos solares são feitos para obter energia elétrica e também energia térmica. No caso da conversão para energia elétrica utilizam-se os painéis fotovoltaicos. Este tipo de painéis poderá ser constituído por um material semicondutor designado por silício, que por sua vez, após a adição de substâncias dopantes, tem a capacidade de libertar eletrões quando exposto à radiação solar. O movimento orientado destes eletrões proporciona o estabelecimento de uma corrente elétrica contínua, sem recurso a sistemas convencionais constituídos por grupos turbina-gerador. Para se efetuar a ligação à rede elétrica, estes sistemas necessitam de um inversor DC/AC, de modo a converter a tensão contínua gerada, numa tensão alternada que possa ser injetada na rede.
Nas redes de distribuição de energia elétrica, os equipamentos mais comuns de produção de eletricidade a partir de fontes de energia renovável são os aerogeradores e os painéis fotovoltaicos. A integração na rede elétrica da energia produzida por estes equipamentos, é condicionada pelo meio em que estão instalados e pelas características de funcionamento dos mesmos, que por sua vez são condicionados tanto pelas condições da natureza (existência de vento e sol) como pela sua localização e orientação.
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No caso da energia eólica, uma das restrições é a sua intermitência, ou seja, nem sempre o vento sopra quando o recurso é necessário e quando sopra, nem sempre é à velocidade pretendida, tornando difícil a integração da sua produção no programa de exploração [3] .
Neste caso, a instalação de um sistema de armazenamento de energia (baterias, por exemplo) poderá ser bastante útil, pois é dada a possibilidade de armazenar a energia elétrica produzida em excesso ou em alturas em que não é necessária. Esta poderá ser utilizada em momentos em que a produção seja inferior à procura. A título de exemplo pode-se considerar a existência de bastante vento num período de vazio, em que poderá haver produção excessiva de energia elétrica, e a sua utilização em horas de ponta, num momento em que não há vento mas há necessidade de fornecer energia elétrica à rede.
No caso da energia solar e em aplicações ligadas à rede de energia elétrica, o painel fotovoltaico entrega à rede a máxima potência que, em cada instante, pode produzir. Entre o módulo e a rede existem equipamentos de regulação e interface que otimizam as condições de geração e as adaptam às condições de receção impostas pela rede [3] . Também neste caso existe uma intermitência na produção, uma vez que a produção à potência máxima depende essencialmente da temperatura ambiente e do nível de radiação solar, além da óbvia ausência de produção no período noturno.
Tal como já foi referido, um dos inconvenientes do aproveitamento eólico para a produção de energia elétrica é a intermitência do vento. Uma condição necessária para o aproveitamento da energia contida no vento é a existência de um fluxo permanente e razoavelmente forte de vento [3] . No entanto, esta condição está mais presente ao fim do dia, verificando-se a existência de ventos mais fortes à noite sendo este o período de maior produção de energia elétrica a partir desta fonte renovável.
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Verifica-se assim que existe maior produção de energia quando a mesma não é tão necessária, e portanto temos um problema relacionado com excesso de produção. Para contornar esse excesso de produção, recorre-se muitas vezes às centrais hidroelétricas equipadas com sistemas de bombagem. Estas armazenam novamente na albufeira parte da água que passou pelas turbinas durante o dia, enquanto consomem o excesso de produção de eletricidade dos aerogeradores em período de vazio. No entanto em anos de muita chuva, em que as barragens estão cheias, este procedimento não é viável, sendo necessário recorrer a outras formas de armazenamento dessa energia.
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Capítulo 3
Impacto nas redes de distribuição
radiais de fontes e equipamentos de
compensação
Quando se considera a integração de energia elétrica proveniente de fontes renováveis e sistemas de armazenamento nas redes de distribuição radiais, há dois aspetos a ter em conta: o tipo de fontes a utilizar e as tensões por elas produzidas. Uma rede de distribuição radial está, normalmente, associada à média tensão, com uma frequência de 50Hz e portanto as tensões geradas devem ser integradas com características idênticas. As fontes de energia eólica e as mini-hídricas possuem geradores capazes de gerar tensões com a frequência pretendida, mas o nível de tensão é um pouco mais baixo, sendo necessário elevar o mesmo numa subestação para se proceder à sua interligação à rede.
O caso das centrais fotovoltaicas, tal como os sistemas de armazenamento, é um pouco mais complexo, pois estas geram tensões contínuas não compatíveis com as tensões existentes numa rede elétrica de média tensão. Para contornar esta limitação, recorre-se a inversores cuja função é converter tensões contínuas em tensões alternadas à frequência pretendida. Nos sistemas de armazenamento, além do necessário conversor DC/AC ou inversor, é ainda necessária a instalação de um conversor AC/DC ou retificador, de modo a que às baterias seja aplicada uma tensão contínua quando estão a ser carregadas. Assim, numa rede de distribuição radial com sistema de armazenamento, existe sempre uma dupla conversão da energia elétrica, quer seja na situação de carga, quer seja na descarga das baterias.
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É ainda importante referir a necessidade da instalação de dispositivos que controlem a carga e/ou descarga das baterias dado que, se o objetivo for a compensação da ponta, é necessário iniciar o fornecimentos da energia armazenada no momento em que esta seja necessária.