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Bélgica integra usina de energia eólica à rede europeia

Opequeno país europeu chamado Bélgica é conhecido por oferecer diversos produtos, além dos seus famosos chocolates.

Uma grande quantidade de enormes turbinas eólicas ao largo da costa do país gera energia não só para seu país, mas também para o Reino Unido, localizado a mais de 120 quilômetros além do Mar do Norte.

Com um prazo restrito, o ambicioso projeto de integração eólica da operadora belga, Elia, entrou em operação no início de 2019 sem nenhum problema. Consequentemente, a energia renovável gerada pela energia eólica está beneficiando milhões de residências e empresas na Bélgica e em outros países.

“A integração da nossa usina eólica à rede europeia melhorou a segurança no fornecimento futuro de energia para uma ampla região", disse o Gerente de Projetos Elia Rodolphe Hanuise, com sede em Bruxelas.

O projeto foi concretizado com a ajuda da Schweitzer Engineering Laboratories (SEL), cujos engenheiros, técnicos e outros funcionários trabalharam até tarde em vários países para cumprir uma data limite bem apertada para a entrega.

Como a nova rede integrada não poderia estar on-line até que a SEL implementasse um esquema de proteção especial (SPS) para garantir a entrega estável de energia, “era definitivamente um prazo que colocou todos sob pressão”, disse Hanuise. “Muitas pessoas estavam contando com isso.”

Ele lembrou que, na época, durante a reunião de lançamento do projeto na Bélgica, ficava imaginando se a SEL poderia concluir o SPS em tão pouco tempo, especialmente com as altas exigências de trabalho técnico.

“É difícil acreditar agora, mas eu realmente não achei que seria possível”, disse ele.

A Elia é a operadora do sistema de transmissão de alta tensão da Bélgica e um dos principais players no mercado de energia europeu.

Ventos de mudança

Cerca de 11,6 milhões de pessoas vivem na Bélgica, em uma área de 30.528 quilômetros quadrados, tornando-a um dos países mais densamente povoados da Europa. Nesse país, há três línguas oficiais: holandês, francês e alemão. Na capital Bruxelas, estão a sede da OTAN e o Parlamento Europeu.

Vales fluviais sinuosos, colinas ondulantes e florestas verdejantes compõem a paisagem belga. Nas áreas urbanas, não é incomum ver arquitetura medieval e canais intercalados com cafeterias modernas, galerias de arte e cervejarias.

A energia eólica coletada no Mar do Norte está beneficiando milhões de residências e empresas na Bélgica.

Galeria de Fotos

Apesar do seu pequeno tamanho, a Bélgica é um grande exportador de produtos, desde automóveis e computadores até chocolates finos e cerveja, que contribuem para a sua economia altamente desenvolvida.

Não há muito tempo, a nação enfrentava um enorme desafio. Fortemente dependente da energia nuclear por mais de meio século, o governo federal ordenou que os sete antiquados reatores do país fossem extintos gradualmente até 2025. As autoridades também estabeleceram uma meta para obter independência energética e reduzir as emissões de carbono, reduzindo as importações de combustíveis fósseis e implantando fontes renováveis.

“Foi parte de um movimento mais amplo para passarmos a utilizar a energia renovável em toda a União Europeia”, disse Hanuise, da Elia, que é proprietário e opera a rede de transmissão belga, sendo responsável pela importação e exportação de energia para/de os países vizinhos.

Como garantir à Bélgica um futuro com energia limpa e confiável?

A resposta foi aproveitar os ventos fortes e constantes que sopram ao longo de sua costa.

Boom alimentado por uma nova tecnologia, com custos mais baixos

Hoje, 318 turbinas eólicas estão instaladas na costa belga, tornando a Bélgica o quarto maior produtor mundial de energia eólica, de acordo com a organização da indústria WindEurope. Com uma altura de até 58 andares acima da superfície do Mar do Norte, as turbinas são capazes de gerar 8.000 gigawatts-hora de energia a cada ano, o suficiente para alimentar 2 milhões de casas.

Essas poderosas estruturas semelhantes a ventiladores coletam os ventos abundantes e consistentes que sopram sobre o mar, permitindo que as turbinas gerem energia contínua. Além disso, como as turbinas operam em um trecho que se encontra a uma distância de 22 a 53 quilômetros da costa, a vista para o mar permanece desobstruída para os belgas e turistas.

Esses fatores, combinados com avanços técnicos que reduzem significativamente os custos da energia eólica, contribuem para a crescente popularidade do setor na Europa, disse Hanuise.

“O vento está gradualmente se tornando uma das principais fontes de energia aqui”, disse ele.

A Elia, em nome da Bélgica, está empenhada em atingir as metas de energia renovável, diz o Gerente de Projetos Rodolphe Hanuise, da Elia.

Do mar para a Bélgica e para o Reino Unido

Como a energia produzida pelas turbinas eólicas percorre quilômetros para chegar aonde é necessária? Primeiro, ela é transportada através de cabos enterrados no fundo do oceano para uma plataforma de distribuição marítima de propriedade da Elia. De lá, ela viaja através de outra rede de cabos submersos para uma subestação na costa belga.

Daí, o novo corredor de transmissão de 380 kV da Elia transporta a energia para o solo belga. Em um segundo papel importante, o corredor facilita a troca de até 1.000 MW de energia entre a Bélgica e o Reino Unido através de uma conexão de corrente contínua de alta tensão (HVcc). O projeto conjunto da Elia e da National Grid do Reino Unido inclui um cabo submerso que percorre 130 quilômetros ao longo do mar.

Mas, apesar da conexão ter sido concluída e testada no final do ano passado, os engenheiros não a colocaram em atividade até que o SPS estivesse implantado.

“A quantidade de energia capaz de ser transportada através do corredor de transmissão – tanto dos parques eólicos quanto da ligação HVcc – é equivalente a até três reatores nucleares”, explicou Hanuise.

Isso significava que, se uma tempestade severa provocasse uma falta, a estabilidade da energia poderia ser comprometida.

Para evitar apagões, era necessário um SPS para detectar condições anormais ao longo do corredor e reagir rapidamente. A Elia acabou selecionando como fornecedor uma empresa de fora da Europa.

“Escolhemos a Schweitzer Engineering por duas razões principais”, disse Hanuise. “Eles propuseram a melhor solução com relés realmente avançados tecnologicamente. Também levamos em consideração que eles tinham realizado projetos de SPS similares em outros países, como Geórgia e Uruguai, com resultados muito bons.”

Contra o relógio

O projeto SPS não só exigia um alinhamento perfeito de conhecimento e tecnologia, ele tinha pressa. Em parceria com a Elia, a divisão de Engenharia de Serviços da SEL enfrentou uma data de término de menos de 10 meses.

“Normalmente, um projeto como este provavelmente levaria um ano e meio ou até mais”, disse Milind Malichkar, da SEL, líder técnico do projeto SPS. “Então, um grupo de membros de nossa equipe sentou-se em uma sala, olhou para o cronograma e foi analisando-o por partes, semana a semana, dia a dia. Analisamos cada etapa para ver como poderíamos economizar tempo sem reduzir a qualidade, com o objetivo de empregar métodos rápidos e inovadores para a entrega da solução.”

Dentro da central nacional de operação do sistema de transmissão da Elia, ou sala de controle, Rodolphe Hanuise e Milind Malichkar da SEL examinam um gráfico de previsão de geração eólica. A rede elétrica da Bélgica é iluminada à sua direita.

O prazo apertado era necessário para proteger a rede belga da instabilidade, após a conexão HVcc ter entrado em funcionamento no final de janeiro de 2019. Mas também era necessário evitar um possível déficit de energia durante a época mais fria do ano na Bélgica. Com vários reatores nucleares desligados para manutenção, “era fundamental que nosso país tivesse a capacidade adicional de importação de energia no caso de um período de frio prolongado”, disse Hanuise.

Nas filiais da SEL na Espanha, México e Estados Unidos, os trabalhadores da SEL se esforçaram para concluir suas tarefas de SPS no prazo, dentro do orçamento e com alta qualidade. Para cumprir o prazo de 31 de janeiro, Malichkar e a equipe de engenharia passaram semanas na Bélgica colocando o SPS em operação.

“Havia muita coisa em jogo nesse projeto”, disse Malichkar. “Havia um senso de urgência, e todos nós entendemos isso.”

Avançando para o próximo nível

Trabalhando longas horas, os funcionários da filial da SEL no México construíram vários painéis de grande porte, cada um montado com hardware SEL que incluía o Sistema de Proteção, Automação e Controle do Bay SEL-451, o Controlador de Automação em Tempo Real (RTAC) SEL-3555 e o SEL-2240 Axion para controle lógico.

Especialistas também instalaram um dispositivo com tecnologia que diferenciaria o sistema de proteção da Elia dos outros: o Switch de Rede Definido por Software SEL-2740S. O switch e seu software de suporte forneceriam redes definidas por software (SDN) para permitir a troca segura de dados entre as redes das subestações.

Em 2016, a SEL foi a primeira empresa a lançar uma solução SDN projetada para subestações de energia elétrica. Três anos depois, seus engenheiros estavam aplicando a solução de uma nova maneira para a Elia.

“Esta foi a primeira vez que usamos as comunicações SDN em um projeto SPS”, disse Derek DeWald, gerente de projetos da SEL. “Ele exigiu uma integração de hardware e software de uma maneira que não tínhamos feito antes.”

O SDN, pré-programado para atender às necessidades da Elia, forneceria comunicações de subestação para subestação e monitoramento de status por meio de mensagens GOOSE de alta velocidade. O protocolo GOOSE está se tornando cada vez mais comum à medida que mais concessionárias de energia elétrica aderem ao IEC 61850, o padrão internacional baseado em Ethernet para redes de comunicações em subestações.

A solução SDN da SEL é baseada em Ethernet, com melhor segurança, controle e desempenho do que a rede tradicional.

Saiba mais sobre a solução SDN

As redes definidas por software (SDN) foram integradas ao projeto SPS para aumentar a segurança cibernética.

Resultados surpreendentes

Enquanto as folhas das árvores adquiriam as cores vermelhas e douradas do outono em toda a Bélgica, os painéis eram finalizados na filial da SEL no México e, em seguida, testados quanto à qualidade. Em seguida, eles foram enviados para a sede em Pullman, Washington, para duas semanas de testes rigorosos de hardware-in-the-loop.

“É aqui que colocamos todos os equipamentos em cenários de simulação para verificar como a SPS reagiria como se estivesse em um ambiente de campo real”, disse Malichkar. Por exemplo, a simulação digital em tempo real foi usada para modelar os parques eólicos, o link HVcc e o corredor de transmissão para que os engenheiros pudessem ver a rapidez com que o SPS responderia durante as diferentes contingências do sistema de energia.

Durante o teste, esperava-se que o SPS detectasse condições anormais e iniciasse a ação corretiva em 40 milissegundos, conforme exigido pela Elia.

Mas o resultado não poderia ter sido melhor. Ele levou apenas 20 milissegundos.

“Foi mais rápido do que a Elia esperava – mais rápido do que esperávamos”, disse Malichkar. “Os testes comprovaram seu funcionamento e renovaram nossa confiança para avançar com o projeto.”

Agora, com a certeza de que o SPS havia passado nos testes, podia ser implantado e realizado dentro do orçamento, cada painel totalmente equipado foi cuidadosamente embalado no Centro de Entrega de Soluções da SEL para seu transporte aéreo até a Bélgica.

Hanuise e Malichkar examinam o gabinete seccionador isolado a gás dentro de uma subestação. Abaixo, é exibida a parte de trás e, em seguida, a frente de um painel equipado com dispositivos SEL que compõem o SPS.

Galeria de Fotos

Enquanto isso, não demoraria muito para que os primeiros flocos de neve da temporada caíssem sobre as altas colinas da região belga de Ardenas. O inverno se aproximava, assim como o prazo final de janeiro.

Após a instalação e os testes adicionais na Bélgica, o sistema de proteção foi energizado com sucesso em 25 de janeiro. Quando o relógio bateu a meia-noite de 31 de janeiro, o link HVcc iniciou a operação comercial.

No dia seguinte, a agência internacional de notícias Reuters publicou uma história sobre a conquista. John Pettigrew, diretor executivo da National Grid do Reino Unido, foi citado: “Interconectores como o link HVcc são a ferramenta perfeita para transportar a energia renovável de onde é produzida para onde é mais necessária.”

Ascensão das turbinas eólicas

Hoje, quando alguém liga um interruptor de luz em Bruges, na Bélgica, ou em Kent, na Inglaterra, a eletricidade que alimenta a lâmpada, provavelmente, foi canalizada através do corredor de transmissão da Elia. Com o SPS implantado, a Elia é capaz de rastrear sinais de distúrbios e responder rapidamente antes que um problema se transforme em uma falta de energia.

Vários dispositivos SEL estão trabalhando juntos para manter o sistema de energia estável e seguro, disse DeWald, da SEL.

“Ajudamos a integrar e estabilizar a entrega de uma nova fonte de energia renovável que foi acrescentada à rede europeia”, disse ele. “Isso é algo que nos dá muito orgulho.”

Quando dois parques eólicos adicionais entrarem em operação até 2020, a energia eólica representará mais de 10% da combinação total da energia belga, disse Hanuise.

“Este é apenas um primeiro passo”, disse ele. “O SPS nos permitiu sonhos maiores, abrindo o caminho para uma integração de energia ainda mais verde no futuro.” Com a adição de mais turbinas até 2024, os parques eólicos serão capazes de gerar 14 terawatts-hora a cada ano, “o suficiente para alimentar 85% de todas as famílias belgas”, explicou.

Da próxima vez que houver uma forte tempestade, o SPS poderá garantir que os clientes finais – seja um fabricante de chocolates, de automóveis ou um produtor de batatas – percebam somente um piscar das luzes, ao invés de um apagão.

—Fim—


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