O setor eólico é uma das energias renováveis mais competitivas em termos de custos a nível mundial. Num mundo cada vez mais interligado, o setor deve continuar a inovar, por exemplo, através da transformação digital. As tecnologias inteligentes colaboram na resolução dos problemas, devido às suas características e localizações, que os parques eólicos enfrentam no que diz respeito aos sistemas de ligação à terra. Por este motivo, Aplicaciones Tecnológicas S.A. oferece serviços profissionais para estudos geoelétricos e projetos de ligação à terra 4.0. O Smart Earthing Monitoring System permite a monitorização centralizada e sem supervisão dos sistemas de ligação à terra dos aerogeradores e da subestação do parque eólico.
O Global Wind Energy Council (GWEC) no seu Global Wind Report 2023 salienta que estamos perante uma crise energética resultante dos elevados preços da energia que o mundo tem vindo a registar desde a pandemia de COVID-19 e também após a invasão russa da Ucrânia. Segundo a organização, a crise é uma consequência do adiamento da transição energética, que, além disso, está a ser levada a cabo de forma aleatória. Como resultado, os mercados continuam dependentes da volatilidade dos combustíveis fósseis, sujeitos a pressões geopolíticas e a práticas anti concorrenciais.
As energias renováveis são a forma mais eficiente de alcançar a autonomia e a segurança energéticas, reduzir os custos da eletricidade e conseguir a descarbonização dos sistemas energéticos. A procura de energias renováveis está a crescer de forma constante, sendo a maior parte deste crescimento proveniente dos setores eólico e solar fotovoltaico.
Em junho de 2023, o setor da energia eólica alcançou um marco histórico ao atingir a cifra de 1 terawatt (TW) de capacidade global instalada durante os seus mais de quarenta anos de desenvolvimento. Durante estas quatro décadas, demonstrou que é uma tecnologia com um elevado nível de resiliência e maturidade, sendo uma das fontes de energia mais competitivas em termos de custos. Como tal, as previsões do mercado apontam para que desempenhe um papel único na transição energética.
Por outro lado, as previsões atuais apontam para um crescimento exponencial, pelo que, em apenas 7 anos, será instalada a mesma capacidade que foi instalada nos últimos 40 anos.
O Global Wind Report 2023 salienta que o setor eólico deve demonstrar que pode continuar a inovar num mundo cada vez mais interligado.
No relatório do ano passado (Global Wind Report 2022), foi dada grande ênfase à inovação tecnológica como um dos principais motores das reduções de custos subjacentes à sua liderança, juntamente com a energia solar fotovoltaica, no setor das energias renováveis. Neste relatório, é dada especial atenção à digitalização porque converge com a descarbonização na rápida transformação digital do sistema energético.
Na indústria estão a fazer experiências com Big Data para gerir a procura, melhorar a previsibilidade dos padrões climáticos e a resposta das energias renováveis e permitir que os consumidores se tornem prosumidores.
Tanto a digitalização como a IA estão a melhorar o desempenho dos ativos renováveis, reduzindo os custos operacionais e o custo normalizado da eletricidade (LCOE). A IA pode otimizar a produção e detetar algoritmicamente potenciais falhas do equipamento para manutenção preditiva antes de se tornarem problemas graves.
Na Aplicaciones Tecnológicas estamos conscientes de que as tecnologias inteligentes e a digitalização são o futuro e, por isso, incorporámo-las nas nossas áreas de especialização, como é o caso dos sistemas de ligação à terra. Neste artigo, falamos de como as soluções de produtos e serviços do nosso portfólio resolvem os problemas dos sistemas de ligação à terra, otimizando a segurança e a eficiência operativo-financeira dos ativos do setor eólico.
Serviço de estudos geoelétricos para otimizar a conceção do sistema de ligação à terra.
A resistividade elétrica local é um parâmetro crítico para a resistência da ligação à terra das turbinas eólicas. A medição da resistividade do solo é então necessária para conceber um sistema de ligação à terra seguro, porque as turbinas eólicas estão distribuídas por vastas áreas com diferentes tipos e características de solo.
No entanto, devido ao espaçamento entre as turbinas eólicas, as características do terreno entre um local e outro podem ser diferentes. Por conseguinte, a solução num caso pode não satisfazer os requisitos noutro caso.
Nestes domínios, um desenho adequado e individualizado do sistema de ligação à terra é essencial para garantir os níveis de segurança exigidos (tensão de passo e de contacto), bem como o valor da resistência de ligação à terra.
De preferência, a resistividade deve ser medida nos pontos onde está instalado um aerogerador que pode, em caso de avaria, gerar um fluxo de corrente perigoso para o sistema de ligação à terra.
No entanto, a conceção de um sistema de ligação à terra sem valores reais de resistividade pode apresentar um risco de segurança ao utilizar valores tabelados, que podem ser otimistas em alguns casos.
Na Aplicaciones Tecnológicas S.A. desenvolvemos um método próprio que otimiza a realização das medições para o estudo geoelétrico do projeto do parque eólico. O nosso serviço profissional utiliza tecnologia inteligente e comunicações IoT. A informação fornecida pelo estudo é utilizada para determinar a disposição, a profundidade, o número e o tipo de elementos do sistema de ligação à terra. Assim, os requisitos iniciais do projeto, tanto regulamentares como de segurança e funcionais, podem ser cumpridos.
Problemática dos projetos de sistemas de rede de terras em parques eólicos
Os sistemas de ligação à terra dos parques eólicos, tal como os de qualquer sistema elétrico, devem assegurar o funcionamento eficaz dos dispositivos de proteção e evitar gradientes de tensão em caso de avaria que possam causar danos nos equipamentos ou pôr em risco a vida das pessoas.
A instalação de sistemas de ligação à terra para parques eólicos é frequentemente limitada por fatores topográficos. Estes fatores dificultam o dimensionamento do sistema de ligação à terra para atingir a baixa resistência do solo de cada turbina eólica e a resistência global do parque eólico. O principal desafio enfrentado pelos gabinetes de engenharia e arquitetura é encontrar o melhor compromisso entre as propriedades técnicas e os custos, em função da aplicação específica do sistema num determinado terreno.
Por isso, é necessário um conhecimento especializado na realização do projeto de ligação à terra para garantir a eficiência, a segurança e a fiabilidade dos sistemas de ligação à terra. Um projeto e uma execução corretos evitam as consequências graves acima mencionadas. Além disso, qualquer adaptação posterior é complicada quando a instalação está enterrada.
Aplicaciones Tecnológicas S.A. oferece um serviço profissional de desenho de redes de terra 4.0. O nosso serviço diferencia-se pelo valor acrescentado da tecnologia inteligente na monitorização da ligação à terra. A tecnologia SEMS (Smart Earthing Monitoring System), que explicaremos na secção seguinte, permite a transformação digital dos sistemas de ligação à terra para a segurança e continuidade do serviço.
O serviço profissional de projeto de rede de terras 4.0 fundamenta-se na equipa técnica de peritos juntamente com as ferramentas informáticas de última geração.
Smart Earthing Monitoring System para rede de terras 4.0
A monitorização do sistema de ligação à terra permite otimizar a segurança e os custos de verificação da ligação à terra da estrutura. Isto inclui a verificação periódica regulamentar, a identificação de ligações incorretas, a continuidade das blindagens dos cabos de alimentação, a verificação da continuidade do cabo de terra (avaliação de ruturas, vandalismo, etc.). Além disso, a verificação da ligação à terra dos equipamentos elétricos facilita a verificação dos condutores de terra dos quadros elétricos e das estruturas.
Smart Earthing Monitoring System, desenvolvido por Aplicaciones Tecnológicas S.A., é o sistema de processamento distribuído e monitorização centralizada de redes de terra. Funciona através da recolha de dados com sensorização distribuída. Esta informação é transmitida através da conetividade IoT para o centro de dados seguro. O algoritmo avançado de inteligência artificial processa-o para fornecer diagnósticos precisos que o utilizador recebe como alertas multicanais objetivos.
Em resumo, Smart Earthing Monitoring System converte o sistema de ligação à terra num grande sensor para alertar, de forma remota, sobre o funcionamento da instalação. Além disso, a nossa tecnologia SEMS é aplicável tanto a parques eólicos em projeto como em funcionamento.
O SEMS pode determinar a distribuição de corrente nos diferentes nós da rede, discriminar com precisão a resistência à terra do ativo monitorizado e avaliar o estado das blindagens dos cabos de alimentação.
A indústria eólica está em plena fase de crescimento. Este crescimento será acelerado para cumprir o Acordo de Paris, bem como para alcançar a autonomia energética sem a dependência da geopolítica dos combustíveis fósseis. No seu processo de inovação contínua, as tecnologias inteligentes são aliadas para resolver os problemas específicos deste setor.
As soluções da Aplicaciones Tecnológicas S.A. colaboram na resolução de dificuldades relacionadas com os sistemas de ligação à terra dos parques eólicos, com o objetivo de conseguir a máxima segurança e eficiência operativa-financeira para garantir o cumprimento do retorno do investimento (ROI).
Se quiser saber mais sobre os problemas de ligação à terra que a indústria enfrenta e como as tecnologias inteligentes os podem resolver, pode contactar os nossos especialistas através da seguinte ligação.
Referências
Deshagoni, R. G. Design and Analysis of Earthing System for Wind Turbine Generators from Lightning Discharge Currents. (Victoria University of Wellington, 2020). doi:10.26686/WGTN.17143826.V1
Esmaeilian, Shayegani Akmal, y Salay Naderi, «Wind Farm Grounding Systems Design Regarding the Maximum Permissible Touch & Step Voltage». 2012 11th International Conference on Environment and Electrical Engineering (2012), p. 74-79
Hansen, Østergaard, y Christiansen, «System Grounding of Wind Farm Medium Voltage Cable Grids». In Nordic Wind Power Conference (NWPC) 2007
Kontargyri, Gonos, y Stathopulos, «Study on Wind Farm Grounding System». IEEE Transactions on Industry Applications (2015), 51 (6), p. 4969-4977
Lorentzou, Hatziargyriou, y Papadias, «Analysis of wind turbine grounding systems». Electrotechnical Conference. MELECON 2000. 10th Mediterranean (2000), 3, p. 936-939
