Estudo da Capacidade de Hospedagem de Fontes de Geração Distribuída no Sistema Elétrico de um Campus Universitário

Estudo da Capacidade de Hospedagem de Fontes de

Geração Distribuída no Sistema Elétrico de um

Campus Universitário

Tiago E. C. de Oliveira, Benedito D. Bonatto, José M. C. Filho, Paulo F. Ribeiro

CERIn – Centro de Excelência em Redes Inteligentes – Universidade Federal de Itajubá. Av BPS 1303, Bairro Pinheirinho, CEP 37500 903 - Itajubá - MG

Ivan N. Santos

Insituto de Engenharia Elétrica - Universidade federal de Uberlândia. Rua João Naves de Avila, 2121 - Santa Mônica, CEP 38408-100 - Uberlândia - MG

Resumo  A inserção de fontes de geração distribuída em um sistema elétrico pode trazer diversos impactos nesta rede, tais como: elevação dos níveis de curto-circuito, alteração do fluxo de carga, modificação do perfil de perdas elétricas, deterioração da qualidade da energia elétrica, entre outros. Neste sentido, supõe-se haver um limite, ou capacidade de hospedagem, para cada ponto do sistema, de forma que tais inserções não causem a ultrapassagem dos valores de referência considerados para os diversos parâmetros de proteção, segurança operativa e de qualidade de energia do sistema. Neste trabalho apresenta-se uma proposta de estudo da capacidade de hospedagem de fontes de geração distribuída no sistema de distribuição de energia elétrica de um campus universitário. A análise da inserção das novas tecnologias de geração distribuída, como por exemplo, painéis fotovoltaicos, no sistema de distribuição deste campus universitário será realizada incialmente via processos analíticos e posteriormente por simulações computacionais em programas baseados no EMTP –Electromagnetics Transients Program.

Palavras-chaves  geração distribuída, capacidade de hospedagem, geração fotovoltaica, geração eólica, qualidade da energia elétrica.

I.INTRODUÇÃO

A geração distribuída (GD) se destaca como alternativa para solução de problemas de suprimento energético através de várias características vantajosas: maior aproveitamento de recursos energéticos regionais com diversificação das fontes primárias, melhor aproveitamento da sazonalidade, uma melhor complementação com relação à geração hidráulica e finalmente, economia em investimentos na transmissão e distribuição de energia elétrica com suprimento local de parte da demanda dos sistemas a que estão conectados [1].

Entretanto, quando há inserção de geração distribuída, alguns desafios surgem, tais como: a modificação considerável da topologia da rede, mudança dos níveis de curto-circuito e nos ajustes necessários à proteção, mudanças nos critérios e ajustes de regulação de tensão, influência em parâmetros de

Tiago Elias Castelo de Oliveira, castelo.tiago@outlook.com, Benedito Donizeti Bonatto, bonatto@unifei.edu.br, José Maria de Carvalho Filho, jmaria@unifei.edu.br, Paulo Fernando Ribeiro, paulo.f.ribeiro.ee@gmail.com, Tel. +55-35-3629-1786; Ivan dos Santos Nunes, ivan.ufu@gmail.com, Tel. +55-34-3239-4732

Este trabalho foi parcialmente financiado pela CAPES, CNPq, FAPEMIG e ao INERGE.

qualidade da energia elétrica e também nos índices de continuidade e confiabilidade da rede, além de possíveis impactos na operação e estabilidade do sistema de potência, em especial em situações de rejeição de carga ou de geração devido a distúrbios ou por incompatibilidade de operação interligada [3].

Este artigo tem por principal objetivo realizar uma análise qualitativa do impacto na Qualidade da Energia Elétrica (QEE) com a instalação de Painéis Fotovoltaicos (PVs) no Campus da UNIFEI – Universidade Federal de Itajubá. As motivações e justificativas deste trabalho fundamentam-se no cenário energético que o país está passando atualmente e, consequentemente, na necessidade de se buscar formas alternativas de geração sustentável de energia. Atualmente, no campus da UNIFEI em Itajubá-MG, Brasil, tem-se uma infraestrutura de pesquisa devido à instalado um sistema de painéis fotovoltaicos com potência de 15 kWp no prédio do Centro de Excelência em Redes Elétricas Inteligentes (CERIn) [7].

Logo, o foco do presente trabalho é prever os impactos na Qualidade da Energia Elétrica, considerando, por exemplo, distorções harmônicas (em função dos inversores eletrônicos), regulação de tensão (devido a sobretensões), continuidade de fornecimento, influências no sistema de proteção, etc., quando da disseminação do uso de PVs no sistema de distribuição da UNIFEI. Neste sentido, o campus universitário da UNIFEI, está se tornando um “Laboratório Vivo”, onde futuramente diversas unidades de geração através de PVs serão conectadas, possibilitando estudos, pesquisas, simulação e experimentos de campo em tempo real nesta microgrid.

Utilizando modelagens e simulação no domínio do tempo, os principais impactos de tal conexão serão enumerados, caracterizados e analisados, apontando soluções técnicas de forma a harmonizar esta interação entre sistemas de geração distribuída e as características reais do sistema elétrico de distribuição do campus universitário da UNIFEI em Itajubá.

II.ENERGIA SOLAR COMO TECNOLOGIA APLICADA EM GERAÇÃO DISTRIBUÍDA E SEUS IMPACTOS

A. Energia Solar – Painéis Fotovoltaicos

células fotovoltaicas. Uma célula fotovoltaica é constituída de materiais semicondutores dopados, formando uma junção P-N. Atualmente 95% das células solares do mundo são constituídas de Silício [2]. Quando a luz solar incide sobre essa junção, forma-se um campo elétrico forçando a circulação de cargas elétricas sob a forma de corrente contínua.

Para elevar os níveis de corrente e tensão geradas nas células fotovoltaicas, estas podem ser associadas em série ou em paralelo formando os arranjos dos painéis fotovoltaicos que irão fornecer tensão e corrente de saída da maneira mais adequada. Para o aumento do nível de geração de energia, os painéis, por sua vez, também podem ser associados em série e/ou em paralelo, gerando assim maiores níveis de potência.

A produção dessa energia depende não apenas dos arranjos dos painéis fotovoltaicos, mas também de fatores geográficos e climáticos, tais como: a latitude (posição relativa do Sol), a quantidade de nuvens cobrindo a área dos painéis, a área dos painéis e sua inclinação, temperatura, umidade e velocidade do vento locais, etc. [1].

Ao utilizar-se da GD no sistema elétrico resulta uma série de vantagens e desvantagens, conforme já mencionado. Uma das vantagens está na sua localização próxima aos centros de carga ou consumidores. Outra vantagem é que a utilização de unidades de GD contribui para a redução de perdas elétricas na rede onde está conectada. Todavia deve-se investigar o impacto na operação segura, na confiabilidade do sistema e na qualidade de energia disponibilizada aos consumidores [1]-[2] em cenários interligados e ilhados, quando aplicáveis.

As fontes de geração de energia elétrica a partir da energia solar (no caso da planta elétrica da UNIFEI) têm como principal benefício permitir a aplicação em unidades modulares, de tamanho adequado à área disponível de telhados dos prédios do campus e de instalação menos complexa e ao mesmo tempo trazendo menor impacto ambiental e maior conscientização das tecnologias a favor do cenário energético no qual o país está inserido atualmente, trazendo então benefícios em pesquisa reversível para o bem- estar da sociedade.

Entre as desvantagens da inclusão de GDs em grande escala e de forma não planejada está a dificuldade da previsão de impactos na operação do sistema elétrico por requerer complexos estudos para avaliação de características operacionais como perdas, perfil de tensão, estabilidade, confiabilidade, controle, qualidade de energia elétrica, características de coordenação de proteção em alimentadores radiais e em anel, etc. [3]. Algumas destas características operacionais serão discutidas a seguir.

B. Impactos da Inserção de GD

Dos impactos adversos, existem potenciais distorções no nível de qualidade de uma rede de distribuição incluindo os seguintes itens [1-3]:

 Poderá haver sobrecarga nos alimentadores e transformadores devido à grande quantidade de produção durante os períodos de baixo consumo interno;

 O risco de sobretensões aumenta devido à produção em excesso em partes remotas dos alimentadores;

 A introdução de uma GD pode provocar uma perturbação na qualidade de energia, alterando seus índices além do que é aceitável ao consumidor;

 A possível operação incorreta da proteção devido ao aumento do nível de curto-circuito onde a GD está instalada, fazendo que o sistema descoordenado de proteção opere de forma indesejada, por exemplo, causando ilhamento de uma determinada parcela da rede.

Deve-se atentar não apenas às características operacionais, mas é necessário avaliar o impacto causado através do tipo de interface utilizada na inserção das GDs no sistema de distribuição.

C. Impactos do Tipo de Interface Utilizada na GD em Redes Elétricas

A interface utilizada na tecnologia de geração distribuída para uma determinada rede determina seu impacto sobre o funcionamento do sistema de distribuição e também o impacto de diferentes contingências sobre as fontes de energia utilizadas, como ilustrado na Tabela I. Resumidamente, impactos tecnológicos da interface utilizada em GDs podem ser avaliados por diferentes caminhos:

 Determinação da qualidade de energia fornecida pela fonte de geração. Geralmente, o órgão regulador e operador da rede estabelecem determinados requisitos sobre a questão da qualidade de energia injetada pela GD [4]. É de responsabilidade do proprietário da GD assegurar que a tecnologia utilizada satisfaça os requisitos mínimos do operador da rede;

 Determinação do impacto de diferentes fenômenos de qualidade de energia na fonte de energia, pois diferentes interfaces possuem diferentes sensibilidades a diferentes efeitos da qualidade de energia na rede;

 Determinação da eficiência da fonte de energia, por exemplo, usando módulos avançados de eletrônica de potência para a otimização da interface de geração solar o que pode resultar em maior eficiência do sistema;

 Determinação da disponibilidade da fonte de energia, através da análise de sensibilidade das diferentes interfaces para diferentes fenômenos de qualidade de energia originados na rede elétrica à montante e vice-versa;

 Avaliação do impacto no custo de instalação da GD;  Determinação da complexidade da instalação da GD;

 Determinação da estratégia de controle da fonte de energia no aspecto da potência ativa e reativa injetadas na rede através das interfaces com a eletrônica de potência.

TABELA I.COMPARAÇÃO GERAL DAS TECNOLOGIAS DE INTERFACE APLICADAS À GERAÇÃO DISTRIBUÍDA [1].

Em resumo, cada mudança na geração ou na carga causará um impacto sobre o desempenho do sistema elétrico, seja ele por questões operacionais ou por questões de tecnologia de interface com a rede elétrica de distribuição.

D. Definição da Capacidade de Hospedagem

O impacto da geração distribuída pode ser quantificado utilizando um conjunto de indicadores que acusam seu desempenho. Para alguns casos, o desempenho do sistema irá melhorar após a conexão da GD ou, então, haverá impactos negativos sobre o sistema. Em relação ao último caso citado, existe um índice de desempenho que não deve ser ultrapassado. Na Figura 1 tem-se ilustrado um índice de desempenho genérico da capacidade de hospedagem [5] em função da inserção de GD.

Fig. 1. Capacidade de Hospedagem [5].

O índice de desempenho diminui com o aumento da quantidade de geração distribuída. Para quantidades pequenas de GD, o índice permanece acima do limite mínimo de desempenho do sistema, ou seja, está em um patamar aceitável. Já para grandes quantidades de GD o desempenho se torna inaceitável ultrapassando o limite imposto.

Assim, a “Capacidade de Hospedagem” (em inglês,

“Hosting Capacity”) é definida como a quantidade de geração distribuída onde o desempenho do sistema se torna inaceitável [6]. Esta é uma questão importante, pois na área de qualidade de energia este conceito envolve alguns índices como tensão e/ou corrente desequilibradas, harmônicos, subtensões e sobretensões, etc., sendo que a ultrapassagem destes índices pode restringir a quantidade máxima de geração distribuída que pode ser integrada ao sistema.

A geração solar, por exemplo, faz uso tipicamente de conversores eletrônicos como interface de acoplamento à rede (Tabela I) o que pode ser um agravante na injeção de correntes harmônicas na rede, resultando em uma distorção da tensão com valores não adequados.

Outro ponto de avaliação se dá por níveis de sobretensões permissíveis ao sistema em que se está interligado. Define-se

“margem de sobretensão” como a diferença entre a amplitude máxima de tensão e a sobretensão limite. Neste contexto, a capacidade de hospedagem é a quantidade máxima de geração que resulta em um aumento de tensão igual à

margem de sobretensão.

De um modo simplificado, a abordagem da capacidade de hospedagem pode ser realizada da seguinte forma:

1. Escolhe-se um fenômeno e, consequentemente, um ou mais índices de desempenho para o sistema;

2. Determinam-se limites adequados para o fenômeno escolhido;

3. Calcula-se o índice de desempenho como sendo uma função da quantidade de geração distribuída apresentada;

4. Obtém-se a capacidade de hospedagem através de análises estimadas ou experimentais.

A capacidade de hospedagem torna-se um conceito e uma ferramenta que permite uma discussão leal e aberta entre as diferentes partes interessadas para um equilíbrio transparente de seus interesses, entre outros, a saber:

 Confiabilidade aceitável e um bom nível de qualidade da tensão entregue a todos os clientes, ou no sistema de distribuição em que estará integrado;

 Ausência das barreiras injustas contra as novas fontes de geração de energia;

 Custos aceitáveis para o operador da rede.

III.INSTALAÇÃO DOS PAINÉIS FOTOVOLTAICOS NO CENTRO DE EXCELÊNCIA EM REDES INTELIGENTES (CERIN) NO

CAMPUS DA UNIFEI.

A. O Campus da Universidade Federal de Itajubá em Itajubá

A Universidade Federal de Itajubá (UNIFEI) localizada em Itajubá-MG é uma conceituada universidade principalmente nas áreas de Engenharia, tais como mecânica, elétrica, produção, etc. Diversos projetos estão sendo desenvolvidos dentro do espaço físico da universidade visando, sobretudo, que a rede elétrica local de distribuição desta se torne uma microrede de energia e, posteriormente, um “laboratório vivo” com relação à produção de energias limpas e sustentáveis.

O primeiro projeto implantado está localizado no CERIn (Centro de Excelência em Redes Inteligentes), projeto destinado à instalação de painéis fotovoltaicos para conexão em baixa tensão (220/127V). O CERIn está instalado em um edifício de três andares com sistema elétrico conectado à média tensão (13,8kV).

B. Os Painéis Fotovoltaicos Instalados no CERIn

O sistema instalado é composto de 62 painéis fotovoltaicos, 2 inversores, 1 autotransformador (440/230 – 220/127 V), estruturas metálicas, sensores e equipamentos de monitoramento. O sistema em pleno funcionamento tem capacidade de geração em torno de 22,2 MWh/ano [6]. A Figura 2 mostra um conjunto de 31 painéis fotovoltaicos instalado no telhado do CERIn.

Tecnologia de Interface Controabilidade Robustez Eficiência Custo

Gerador de Indução – – + –

Gerador Síncrono + + + + +

Eletrônica de Potência

parcial + + – + + +

Eletronica de Potência

Total + + + – – + + +

Eletrônica de Potência

Fig. 2. Conjunto de 31 painéis fotovoltaicos instalados no telhado do CERIn, de um total de 62.

Na Figura 3 têm-se os resultados estimados da irradiação solar (kWh/m²) incidente no local e a temperatura média mensal (°C) referente ao ano de 2013 [6].

Fig. 3. Irradiação solar média em Itajubá e temperatura média mensal ao longo do ano.

Com base nos dados de irradiação solar previstos, a estimativa de produção energética anual do sistema fotovoltaico é de 1.480 kWh para cada k_𝑊𝑝 instalado. Para o sistema de 15 k𝑊𝑝 de potência instalada, a produção anual de energia será de 22,2 MWh/ano, correspondendo à média mensal será de 1.850 kWh/mês. Através da Figura 4 apresenta-se a produção mensal estimada do sistema descrito.

Fig. 4. Produção mensal em kWh do sistema de geração fotovoltaica.

Através de uma análise do local por meio de fotos de satélite e referências do projeto, existe no local uma disponibilidade para instalação de 60 k𝑊𝑝 de potência apenas na área útil do telhado do CERIn [7]. A Figura 5 ilustra os dois conjuntos inversores CC/CA da instalação, sendo um para cada conjunto de 31 placas fotovoltaicas. Um medidor de energia digital bidirecional registra os fluxos eventualmente injetados no sistema de 13,8 kV da UNIFEI, quando houver excedente de geração em relação ao consumo interno do CERIn.

Fig. 5. Dois conjuntos inversores CC/CA da instalação, sendo um para cada conjunto de 31 placas fotovoltaicas e um medidor de energia digital

bidirecional.

C. O Sistema Elétrico de Distribuição da UNIFEI

Para futuras análises do comportamento da inserção de novas fontes de energia no campus da UNIFEI, efetuou-se um levantamento dos dados referentes à totalidade de carga instalada no campus universitário. Os dados referentes ao sistema encontram-se na Tabela II e os dados referente às cargas instaladas no campus estão na Tabela III.

TABELA II.DADOS DO SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO DA UNIFEI[8]

TABELA III.DADOS DE CARGA ELÉTRICA DA UNIFEI[8]

Atualmente a UNIFEI possui 25 transformadores de potência (13,8 kV–0,22/0,127 kV) em seus edifícios. Uma demanda de 800 kW foi contratada da CEMIG para eventuais atualizações de cargas na planta elétrica [8].

IV.AVALIAÇÃO DA CAPACIDADE DE HOSPEDAGEM ATRAVÉS DOS ÍNDICES DE QUALIDADE DE ENERGIA

A. Método de Avaliação da Capacidade de Hospedagem com relação à margem de Sobretensão

No método de avaliação da capacidade de hospedagem através da margem de sobretensões permitidas, determina-se o aumento da tensão máxima admissível, através da conexão de GDs. Neste contexto, a capacidade de hospedagem foi definida como a quantidade máxima de geração que resulta em um aumento de tensão igual à margem de sobretensão permitida.

A conexão de um gerador em um alimentador de uma rede de distribuição produz um mesmo aumento relativo de tensão para cada localização à jusante do gerador conectado naquele ponto. Assim, o que importa é o valor mais baixo da margem de sobretensão à jusante do local onde o gerador é instalado.

T ensão Nominal 13,8 kV

Nível de curto-circuito trifásico 2602 A

Carga Instalada 1391,43 kVA

Impedância % dos transformadores (Valor aproximado) 4%

Demanda calculada 878,96 kW

Demanda contratada 800 kW

Dados do Sistema

Descrição Quantidade Potência

Unit. (kW)

Potência T otal (kW)

Micro-computadores 965 0,15 144,75

Impressoras 334 0,1 33,4

Geladeiras e bebedouros 63 0,2 12,6

Ilmunição Externa 99

Ar condicionado 92 203

Iluminação Interna 1100 0,1 110

Motor 1/2 cv 2 0,57 1,14

Motor 1/4 cv 3 0,33 0,99

Motor 1 cv 5 1,13 5,65

Motor 2 cv 4 1,94 7,76

Motor 3 cv 6 2,97 17,82

Motor4 cv 1 3,82 3,82

Motor 5 cv 6 4,78 28,68

Motor 7,5 cv 2 6,9 13,8

Motor 10 cv 6 9,6 57,6

Motor 15 cv 1 13,63 13,63

Motor 20 cv 1 18,4 18,4

Motor 30 cv 23 26,93 619,39

A capacidade de hospedagem de GD neste caso pode ser calculada através de (2) [1].

𝑃𝑚𝑎𝑥 =𝑉 2

𝑅 𝑥 𝛿𝑉𝑚𝑎𝑥 (2)

onde, 𝛿𝑉𝑚𝑎𝑥 = ∆𝑚𝑎𝑥 𝑉⁄ é a margem de tensão relativa percentual e ∆𝑚𝑎𝑥 é a margem de tensão absoluta (V).

Para uma análise qualitativa dos impactos da capacidade de hospedagem, usa-se a relação (3):

𝑅 = 𝜌(𝑙 𝐴⁄ ) (3)

onde, R é a resistividade em [Ω.m], 𝑙 é o comprimento de um cabo condutor em [m] e A a área de sua seção transversal em [mm²]. Através da combinação de (2) e (3), pode-se fazer as seguintes inferências:

1. A capacidade de hospedagem é proporcional ao quadrado do nível de tensão;

2. A capacidade de hospedagem é linear à margem de

sobretensão;

3. A capacidade de hospedagem é inversamente

proporcional à distância entre o transformador e o gerador distribuído.

Na Tabela IV, apresentam-se exemplos de cálculo da capacidade de hospedagem para uma tensão de 400 V com diferentes comprimentos e diferentes secções transversais de cabos de alimentação. Foi considerada uma margem de sobretensão relativa de 1% e condutividade do cobre de

1,62. 10−8 _[Ω 𝑚].

TABELA IV.CAPACIDADE DE HOSPEDAGEM POR FASE PARA TENSÃO DE 400V COM 1% DE MARGEM DE SOBRETENSÃO [1].

Quando não houver medições disponíveis, a margem de sobretensão pode ser estimada em função do local. É recomendada a realização de medições mesmo depois de estimadas as capacidades de hospedagem teóricas [1]. O método utilizado pode ser definido pelas seguintes etapas:

1. A partir de uma faixa adequada no nível de tensão (faixa de precisão dentro de uma tensão de referência para uma máxima variação de tensão na carga) utiliza-se o limite superior dessa faixa como sendo a maior tensão na barra principal de média tensão.

2. Estima-se a queda de tensão ao longo do

alimentador de média tensão durante a menor carga; 3. Se necessário, a queda de tensão ao longo do transformador de distribuição e ao longo do alimentador de distribuição durante a baixa carga podem ser estimadas;

4. A variação de tensão devido a transformadores é adicionada (até 5%) e isso dará a maior tensão no lado de baixa tensão dos transformadores de distribuição.

5. A margem de sobretensão será a diferença entre este valor e a sobretensão limite.

Durante os meses de Março e Abril, houve a instalação e início do funcionamento dos painéis fotovoltaicos do CERIn, proporcionando as devidas medições através da utilização do medidor de qualidade de energia DRANETZ. A seguir os valores de sobretensões permitidas foram calculados e analisados conforme o método proposto.

V.ESTIMATIVA DA CAPACIDADE DE HOSPEDAGEM DE SOBRETENSÕES PERMITIDAS ATRAVÉS DEMEDIÇÃO

A Figura 6 apresenta o diagrama unifilar simplificado da instalação do sistema PV no edifício do CERIn. Com as medições feitas, é estimado se a capacidade de hospedagem em comparação à potência atual instalada de PVs e potência futura dentro dos limites impostos pela área útil disponível no telhado do edifício.

As medições foram feitas segundo referências do módulo 8 do PRODIST que estabelece um conjunto de medições de tensão compreendido de 1008 leituras válidas obtidas em intervalos regulares de 10 minutos, possibilitando o cálculo dos indicadores de transgressão de tensão [13].

PV – 15 kWp + Inversores

~18 m 3Fx6 mm²

Autotransformador 380/230 – 220/127 V

Z=1,2%

150 kVA 13,8 kV – 220/127 V

Z=4% CEMIG 13,8kV

220 V

Fig. 6. Diagrama unifilar simplificado da instalação do sistema PV no edifício do CERIn - UNIFEI.

Estas medições ocorreram durante o período de 1 (uma) semana que ficou compreendida entre os dias 08/04/2015 e 15/04/2015 totalizando um total de 1008 leituras válidas para o perfil de tensão na barra de 220 V do edifício. Os medidores foram instalados dentro da subestação local

As Figuras 7 e 8 mostram o comportamento da tensão entre fases e da tensão fase-neutro, respectivamente, ambas em seus valores máximos durante o período citado. A tensão nominal da rede é de 220 V entre fases e 127 entre fase e neutro.

Ressalta-se que através do Módulo 8 do PRODIST é recomendada uma tensão nominal de operação, para a redes com tensão inferior a 1 kV, que fique entre 95% e 105% da tensão nominal do terminal de derivação [13].

50 200 500 2000 Capacidade

10 6 KW 2 KW 1 KW 159 W 10 kW 25 16 KW 4 KW 2 KW 397 W 33 kW

50 32 KW 8 KW 3 KW 1 KW 47 kW 120 76 KW 19 KW 8 KW 2 KW 80 kW

240 152 KW 38 KW 15 KW 4 KW 120 kW

Fig. 7. Perfil de tensão entre fases, em pu, com valor máximo no período compreendido.

Fig. 8. Perfil de tensão entre fase e neutro, em pu,com valor máximo no período compreendido.

Através das Figuras 7 e 8, respectivamente, o valor médio da margem de sobretensão é de 2,22%. Para cenários de carga leve e máxima geração, a margem de sobretensão máxima pode chegar a 4,21% conforme análise dos resultados obtidos. Considerando os dados da Tabela V, as equações (1) e (2) e o comprimento do alimentador mostrado na Figura 8, para 1% de margem de sobretensão a potência máxima de GD é de 9,6 kW. Para que o nível de tensão atinja o valor de sobretensão médio medido, a capacidade de hospedagem seria de aproximadamente 21,703 kW, o que representa uma folga de aproximadamente 44% considerando a produção de pico da potência instalada de 15 kWp.

Segundo o levantamento feito, a geração solar estimada considerando toda a área útil do telhado do prédio seria de 60 kWp o que traria uma sobretensão de 6,3%. Seguindo as recomendação do PRODIST, uma margem de 5% de sobretensão limitaria a capacidade de hospedagem em um total de 48 kWp. A Figura 9 apresenta o perfil da capacidade de hospedagem com relação à sobretensão permitida, segundo o conceito ilustrado na Figura 1.

Fig. 9. Capacidade de Hospedagem com relação ao índice de sobretensões.

Tem-se também uma análise em que se dobra a bitola do cabo, ou seja 12 mm². Neste caso, se fosse instalado o valor máximo de 60 k𝑊𝑝, haveria uma margem de sobretensão em torno de 3%.

VI.CONCLUSÕES

Este artigo apresentou uma proposta de estudo e análise da capacidade de hospedagem de fontes de geração distribuída no sistema de distribuição de energia elétrica de um campus universitário. Nesta rede, há previsão de novas instalações de painéis fotovoltaicos (PVs) ou, até mesmo, gerações eólicas, que serão objeto de pesquisas e estudos para conscientização e incentivo a tecnologias de geração de energia sustentáveis. Uma metodologia para estimativa da capacidade de hospedagem foi apresentada considerando as sobretensões permitidas segundo o módulo 8 do PRODIST. Futuramente pretende-se a metodologia proposta de forma mais ampla quanto a outros indicadores, levando-se em conta também resultados de medições reais e simulações computacionais através de programas baseados no EMTP.

VII.REFERÊNCIAS

[1] M. H. J. Bollen, and F. Hassan, “Integration of Distributed Generation in the Power System”.IEEE Press Series on Power Engineering, New York: Wiley-Blackwell, 2011.

[3] L. F. Gonçalves, “Contribuições para o Estudo Teórico e Experimental de Sistemas de Geração Distribuída”, Dissertação de Mestrado da Escola de Engenharia - Departamento de Engenharia Elétrica da Universidade Federal do Rio Grande do Sul: Porto Alegre, 2004.

[3] C. C. da C. Tenente, “Projecto de Instalação de Sistemas Fotovoltáicos Integrados em Edifícios”, Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto FEUP: Lisboa, Portugal, 2010. [4] ANEEL, “Resolução Nomativa nº 482, de 17 de abril de 2012”

Disponível em : <<http://www.aneel.gov.br/cedoc/bren2012482.pdf>>. Acesso em 28/02/2015.

[5] I. N. Santos e L. E. Issa, “Calculando a Capacidade de Hospedagem da Rede com vistas à Inserção de Geração Distribuída no Tocante às

Distorções Harmônicas,” em XII CEEL – ISSN 2178-8308, Uberlândia-MG, 2014.

[6] I. N. Santos, V. Cuk, P. M Almeida, M. H. J. Bollen, P. F Ribeiro. “Considerations on hosting capacity for harmonic distortions on transmission and distribution systems.” Electric Power Systems Research (Print), v. 119, p. 199-206, 2015.

[7] RENOVA ENERGIA, “Proposta Técnica-Comercial de Fornecimento de Usina Fotovoltáica”,. Itajubá-MG, 2014.

[8] UNIFEI/CEMIG, “Projeto Elétrico para Aumento da Demanda de 650 kW para 800 kW Conforme ND5.3”. Itajubá-MG, 2014.

[9] C. R. Dugan; F. M. McGranagham; S. Santoso; W. H. Beaty. “Electrical Power Systems Quality”. Second Edition. Ed. McGraw-Hill:2004

[10] IEA-PVPS – International Energy Agency – Photovoltaic Power Systems Programme, “Grid-connected photovoltaic power systems: Survey of inverter and related protection equipments.” Task V – Report IEA-PVPS T5-05:2002. Disponível em <www.iea-pvps.org>

[11] R. A. Shayani, “Método para a Determinação do Limite de Penetração da Geração Distribuída Fotovoltaica em Redes Radiais de Distribuição” Tese de Doutorado, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica. Brasília-DF, Agosto de 2010. [12] R. A. Shayani, “Método para a Determinação do Limite de Penetração

da Geração Distribuída Fotovoltaica em Redes Radiais de Distribuição” Tese de Doutorado, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica. Brasília-DF, Agosto de 2010. [13] Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), Procedimento de