Coppe e TotalEnergies iniciam projetos para geração eólica offshore e hibridização

Os sete projetos desenvolvidos pela Coppe/UFRJ em parceria com a multinacional francesa TotalEnergies reunirão cerca de cinquenta pesquisadores do Programa de Engenharia Elétrica (PEE) e terão financiamento de 31 milhões de reais. Os contratos foram assinados em junho e os projetos de pesquisa e desenvolvimento são de geração eólica offshore, hibridização (combinação de fontes convencionais e renováveis) e armazenamento de energia.

De acordo com o professor Robson Dias, coordenador do Laboratório de Fontes Alternativas de Energia (Lafae) e responsável por cinco dos sete projetos (todos os três voltados para hibridização e dois dos quatro projetos em eólica offshore), a TotalEnergies tem a visão de que o Brasil é um mercado importante para eólica offshore. “Eles têm interesse em investigar o potencial e como transmitir essa energia para o continente e o impacto disso para o Sistema Interligado Nacional (SIN), em contribuir para a transição energética, por meio da descarbonização e investimento em energias renováveis”.

“É importante aproveitar o potencial eólico offshore. Falta ainda ao Brasil essa cadeia produtiva, então é natural que o custo da energia seja maior. Na Europa, já há fábricas de pás próximas aos portos, então a logística está mais consolidada. Uma das questões do sistema elétrico nacional, é que não adianta prever o investimento se o sistema não estiver preparado. Os projetos de pesquisa ajudam a balizar a tomada de decisão, mostram às reguladoras o direcionamento das pesquisas e investimentos futuros das empresas e motivam estudos da Empresa de Pesquisa Energética (EPE), do Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS) etc”, avalia.

Segundo Dias, os sistemas híbridos são uma tendência na descarbonização, na meta de atingir o net zero. “Esses três projetos buscam soluções que permitam trabalhar com diversas fontes renováveis em plantas híbridas, que podem ser conectadas ao sistema e definir modos de operação com objetivo de monetizar essa geração. Por exemplo: ter uma plataforma conectada com eólica, operando junto com turbina a gás, reinjeção de gás, compensando as emissões da produção”.

Sobre os projetos

O projeto “Conexão de parques eólicos offshore ao sistema interligado nacional”, que será realizado no Laboratório de Sistemas de Potência (Laspot), coordenado pelo professor Glauco Taranto, buscará identificar o impacto desta conexão ao SIN, e quais os pontos potenciais para injeção de potência. “Estamos falando da ordem de gigawatts, não pode ser alocado em qualquer ponto, senão o sistema não conseguirá absorver. Uma possibilidade é pulverizar em mais pontos de conexão”, explica Robson Dias

No projeto “Serviço de suporte à rede por turbinas eólicas”, coordenado pelo professor Edson Watanabe, no Laboratório de Eletrônica de Potência (Elepot), “parte de serviços de suporte à rede, é prover soluções para garantir a estabilidade do sistema frente às perturbações. Pegar o controle do conversor e emular uma inércia”, complementa Dias.

Os pesquisadores do Lafae serão responsáveis por três projetos no tema de hibridização e armazenamento: descarbonização de ativos com integração de fontes renováveis de energia às plataformas de óleo e gás; sistemas híbridos de geração de energia com funcionalidade de fornecer serviços; e hibridização de usinas eólicas em escala de megawatts com dispositivo de filtragem e compensação ativa.

Segundo Dias, um serviço possível é prover uma inércia “fictícia” e prover energia quando o sistema precisar, para que ele mantenha a funcionalidade. “Outro é o black start. Vamos supor que haja um apagão. Para recompor o sistema, há uma sequência de eventos que precisam ser acionados, para que vá religando. Algumas usinas são habilitadas para ligar isso do zero. Geram sua ligação e este é o ponto de partida, que vai conectando as demais usinas, é como um boot ligando um computador e este os demais até formar um cluster”.

De acordo com o professor do PEE, quando diversas fontes diferentes são conectadas, a qualidade da energia pode se degradar e cada fonte tem seu próprio controle. “O terceiro projeto, com dispositivo de filtragem e compensação ativa, é voltado a resolver problemas de qualidade de energia que possam surgir como harmônico e ressonância, e mitigar eventuais interações de controle para deixar o sistema mais estável possível”.

Além do projeto de detecção e caracterização de falhas em cabos submarinos e análise de desempenho em tempo real, a equipe do Lafae avaliará a aplicabilidade de sistemas HVDC E MTDC (Multiterminal DC) para conectar sistemas de geração de energia eólica offshore. Conforme explica Robson Dias, high voltage direct current (HVDC) é a transmissão em corrente contínua em alta tensão. “Quando trabalhamos com cabos submarinos, temos uma limitação quando a corrente é alternada. Precisamos fazer compensação, há perdas. A corrente continua elimina esses desafios. Só que é um sistema ponto a ponto, gera, converte e depois converte de novo para corrente alternada, que é o que o SIN entende. O MTDC, por sua vez, é um multiterminal, um sistema com mais de um ponto de conexão tanto do lado onshore como do lado offshore, para controlar a rede para otimizar a injeção de energia, o fluxo de potência. Confere mais flexibilidade para o sistema, e permite coletar energia de vários parques eólicos e injetar em mais de um ponto”, esclarece o professor.

Antecedentes

A parceria entre a TotalEnergies e o Lafae é um desdobramento de um projeto baseado em cossimulação em tempo real, geograficamente distribuída, que visa integrar centros de simulação em locais diferentes, para realizarem simulações sincronizadas e em tempo real. “Nós fizemos um emulador de cloud para emular latências envolvidas nos sistemas. Temos um parque de simulação em tempo real, com dois simuladores Opal e dois Typhoon-Hil. Esse parque vai ser ampliado, pois muitos desses projetos envolvem simulação em tempo real para validar controle, tecnologias, prototipagem rápida.

“No galpão do laboratório ficarão os protótipos que vão se conectar aos simuladores via um amplificador. Simulação chamada power hardware-in-the-loop que permite validar protótipos em escala representativa. É um sonho que está se tornando realidade aos poucos. Começou tudo lá naquele concurso. Quando ganhamos, a minha meta era tornar um centro de simulação em tempo real”, relembra o professor do Programa de Engenharia Elétrica.

Os sete contratos dão seguimento à parceria entre a Coppe e a TotalEnergies e a nova parceria foi celebrada com a assinatura do Convênio de Pesquisa e Desenvolvimento, no dia 30 de junho, que reuniu o reitor da UFRJ, professor Carlos Frederico Leão Rocha, o diretor da Coppe, professor Romildo Toledo, e a Chief Technology Officer (CTO) da TotalEnergies, Marie-Noëlle Semeria. O evento teve ainda a participação da vice-diretora da Coppe, professora Suzana Kahn, e da diretora de Pesquisa e Desenvolvimento da empresa, Isabel Waclawek.