A transição de energia renovável no sul da Austrália

Fora da grade com um milhão de pessoas

Em novembro de 2022, a Austrália do Sul passou por uma forte tempestade que nos desconectou do restante da rede elétrica e derrubou muitas linhas de energia locais. Como uma ilha, não podíamos exportar para a rede nacional maior, portanto, sem essa válvula de segurança, a SA Power Networks (SAPN) estava fadada a fazer todos os esforços para manter a estabilidade.

Eles usaram uma ferramenta muito afiada. Ao executar controles de rede em algumas subestações de até 260 volts, todos os sistemas solares instalados (corretamente) desde 2015 nessas áreas foram inadimplentes.

Apesar de quebrar as regras elétricas nacionais sobre tensão máxima de alimentação, a ferramenta cega funcionou muito bem. O SAPN quebrou alguns ovos para garantir que ainda poderíamos cozinhar a omelete. Muito melhor, eu argumentaria, do que dar qualquer motivo para que o irritante alpendre se apegue às suas pérolas sobre apagões.1.

Lembro-me de quando os trogloditas afirmaram que mais de 5 ou 10% de energias renováveis ​​fariam os fios derreterem e o céu cair.

De fato, a SA produziu mais de 70% de suas renováveis ​​variáveis ​​em 12 meses, e as luzes ainda estão acesas. Infelizmente, a boa notícia é que as cópias de The Awfultiser não vendem.

A Austrália aprendeu com o enorme apagão de 2016 na SA

Em retrospecto, o Black System de 2016 pode ter sido uma bênção. O setor elétrico aprendeu muito. Os geradores de grande escala atualizaram seus procedimentos para serem mais flexíveis, e os geradores de pequena escala se beneficiaram das atualizações resultantes do Padrão Australiano para Inversores Solares: AS 4777.2. Esse padrão foi atualizado em 2020 junto com os requisitos de comunicação do SAPN para tornar nossa rede de energia renovável ainda mais robusta.

Enquanto o mercado à vista é comprado e vendido em intervalos de 5 minutos, a rede elétrica gira 50 vezes por segundo. Ele deve permanecer estável de um milissegundo para o próximo. Tradicionalmente, isso era feito por geradores, toneladas de metal, em grandes usinas movidas a vapor a 3.000 rpm.

A inércia nesses dispositivos fornece o que a indústria chama de Frequency Control and Ancillary Services (FCAS). Este sistema inercial mantém a frequência dentro de alguns pontos de 50 Hz. Isso é importante para manter a bomba em sua máquina de café feliz e fazer o relógio em seu forno.

Capacitores síncronos instalados

A grade moderna na África do Sul agora contém essas toneladas de metal em um bloco menor. Alguns são geradores tradicionais, como os da Pelican Point Power Station, mas os mais novos são quatro capacitores síncronos (AKA syncons) instalados em três pontos diferentes da rede. Agora instalado, o AEMO permite que o sistema opere com apenas 80 megawatts de inércia que o gás convencional alimentado (abaixo dos 300 megawatts). Grandes baterias e parques eólicos agora também podem entrar no mercado FCAS.

Quando os leões do sistema de 2016 aconteceram, os ventos estavam fazendo metade do trabalho e a conexão de Heywood de Victoria estava fazendo os outros 30%.

À medida que as torres caíam e as linhas entravam em curto, a turbulência fazia com que os parques eólicos se separassem. Suas configurações eram tão complicadas que eles pularam para se proteger, deixando a rede sem escolha a não ser sobrecarregar o link, que jogou a toalha 7 segundos depois. Nossa frota de geração de gás era totalmente capaz, mas era basicamente fria como pedra, desligada ou fora de manutenção.

Em um caso, o gerador de gás mais novo foi desligado e os contratos de gás foram vendidos. A AEMO tirou os olhos da bola, e a boa mão do mercado livre falhou.

Tempestade de novembro no sul da Austrália danifica infraestrutura de eletricidade

novembro de 2022, e nenhuma rede na Terra resistirá a esse tipo de ataque. O SAPN lembra às pessoas que você precisa ficar a pelo menos 3 metros de distância de linhas de energia caídas e sempre assume que elas estão vivas.

Portanto, as configurações mudaram e agora as energias eólica e solar devem sobreviver por mais tempo e geralmente são mais resistentes em emergências. Eles passarão pela turbulência e se recuperarão sempre que possível, o que é a melhor coisa sobre um inversor alimentado por bateria. Toneladas de metal giratório não são rápidas e precisas.

Novos padrões de inversor solar de rede

Desde então, a rede serviu como um hub e rede de fala. Grandes usinas térmicas no meio circulam energia para a periferia com perdas bastante previsíveis em cascata por todo o sistema.

Agora que democratizamos a eletricidade, com milhões de minúsculos geradores solares rolando de baixo para cima, pode haver momentos em que é muita energia. Se não for verificada, a tensão e a frequência dispararão, fazendo com que os geradores façam overclock e explodam outras coisas ao longo do caminho.

A solução mais inteligente: Controle dinâmico de exportação

Para combater isso, o SAPN lançou novos requisitos para novas conexões para que eles (por meio de proxies de terceiros e conectividade com a Internet) possam assumir o controle em circunstâncias limitadas. A princípio, trata-se de emitir o que chamo de sinal de morcego, um aviso que faz com que grandes fazendas solares e muitos sistemas menores desliguem ou limitem a produção a zero exportações.

O próximo passo será o controle dinâmico, onde seu limite de exportação solar será maior (até 10kW), mas regulado dinamicamente pela rede quando necessário. O Dynamic Exports foi testado com sucesso, com adoção generalizada a partir de julho de 2023.

O desligamento forçado através de altas tensões ainda é necessário

Embora todos os novos sistemas solares de telhado tenham os controles necessários para desligá-los em emergências conectadas à rede, ainda precisaremos da ferramenta afiada acima mencionada de picos de tensão domésticos forçados no futuro previsível – para lidar com todos os sistemas instalados entre 2015 ( Quando a tensão ( o padrão de corte virou lei) e agora.

Anúncio de separação do sistema solar da SA Power Networks

Já tentou desligá-lo e ligá-lo novamente?

Gráfico de Altura da Tensão da Rede - Desconexão Solar

Um monitoramento solar adequado pode mostrar o que realmente aconteceu com esse sistema residencial. A linha verde mostra que o SAPN aumenta repentinamente a tensão da rede no meio do dia. 15v é um impulso muito grande e às 15h era de 258v e o fronius de 3kW já estava farto. A sesta dura até as 16h15.

Ao chutar muitos sistemas solares para fora da rede, há um efeito composto. Eliminar o excesso de geração significa que eles podem simplesmente queimar o gás em usinas convencionais, o que fornece controle convencional (além dos dividendos de gás tradicionais, sem dúvida?). O benefício secundário é que cria mais um fardo porque os clientes solares se tornam consumidores novamente.

Agora, isso incomoda algumas pessoas, mas é uma medida da ideia de que estamos todos juntos nisso. Os clientes solares recebem uma pequena contribuição, em muitos casos voluntariamente, para ajudar a manter as luzes acesas para todos.

Outro exemplo de um gráfico de aumento de tensão da rede e desconexão de sistemas solares

Dois dias depois, temos outro exemplo. Isso pode variar por região, mas a mesma coisa acontece em Lewiston. A tensão do SAPN aumentou das 12h45 às 17h, período durante o qual o sistema de energia solar ficou desligado por pouco mais de uma hora.

Como se isolar de interrupções forçadas de energia solar

Se você gastar muito dinheiro em um sistema solar e de bateria fora da rede muito especial, poderá se isolar da rede e ainda operar com sua própria energia solar.

Eu recomendo o Selectronic SP Pro, mas é uma maneira cara de assumir o controle total. A maioria dos sistemas de rede híbrida não se desconecta quando a tensão da rede sobe muito: eles são programados para parar de gerar e aguardar até que a rede acabe completamente, caso em que operam em um “modo de proteção contra blackout” ou retomam a operação assim que o fornecimento voltou ao normal.

Gráfico de surto de tensão de rede

Uma curva de sino solar quase perfeita é azul, mas desta vez o pico de tensão das 10h às 17h30 não foi suficiente para desarmar o inversor, que usa as configurações AS4777.2015 mais antigas.

Novos padrões solares são bons, mas poderiam ser melhores.

Os novos padrões solares tiveram efeitos interessantes. Questões de conformidade mais rígidas estão começando a afastar algumas moscas da indústria solar, o que só pode ser uma coisa boa. A conectividade Wi-Fi e os problemas de comissionamento para os clientes tornaram-se uma preocupação para muitos eletricistas, então os menos capazes estão voltando para ventiladores de teto e condicionadores de ar.

Pessoalmente, acho que poderia haver melhorias para tornar as conexões de dados das quais agora dependemos mais robustas e fáceis de instalar. Por exemplo, Victoria usa redes em malha de medidores inteligentes que incluem até luzes de rua. Não é um salto perceber que o carregamento de carros elétricos e solares precisa gerenciar, talvez ar condicionado e bombas de piscina também.

Propaganda da SA Power Networks para exportar energia solar

Foi assim que o SAPN resumiu para os jogadores.

É ótimo ver que o sistema funcionou apesar de alguns desafios assustadores. A Austrália Meridional está indiscutivelmente no limite da transição energética mundial, operando uma rede em escala de gigawatts com parcelas maiores de energia renovável por períodos cada vez mais longos. As coisas estão realmente melhorando e o que precisamos agora é mais armazenamento de longo prazo, eletrificação do transporte, o que reduzirá ainda mais o uso de gás.

Desligar sistemas solares mais antigos por algumas horas a cada ano após fortes tempestades é um pequeno preço a pagar. Afinal – seja uma casa individual ou um país inteiro – quando você fica offline, precisa fazer algumas concessões para colocar sua rede novamente online.2.

notas de rodapé

  1. Muitas pessoas ficaram sem energia por dias – mas isso foi devido a uma queda de energia – nada a ver com energia renovável ou falta de energia
  2. Sim – se você gastar dinheiro suficiente em seu sistema fora da rede, poderá sair da rede sem comprometer. Para o resto de nós – temos que observar nosso consumo de energia e energia

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