The U.S. electrical grid has been in place for decades, and by and large has been a dependable electricity distribution network. But as a result of decarbonization of production, electrification of transportation, and extreme weather events, centralized production and distribution is no longer as reliable as it once was.
With grid dependability waning, many government institutions, businesses, and communities are turning to microgrids to keep the power on.
A microgrid is an interconnected electrical system of multiple generation sources and controllable loads that can operate in parallel or independently from the utility grid to keep the power flowing during an outage. It provides a reliable solution for unexpected power loss and energy management by balancing energy demand, optimizing energy usage, and reducing operating costs and carbon emissions. The generation sources are often referred to as distributed energy resources (DERs) that are decentralized assets controlled as an integrated system.
A microgrid is a DER system than can operate autonomously or “islanded” from the grid for maximum system resilience. Ultimately, microgrids are a grid within the grid designed to provide uninterrupted, reliable power in the event of a utility grid outage to keep the power on, no matter what.
As microrredes usam eletricidade com maior eficiência. No centro de uma microrrede está uma série de dispositivos IoT interconectados que dependem de software e sensores incorporados para coletar e trocar dados. Esses dispositivos são instalados em áreas importantes, como inversores, unidades de armazenamento por baterias e geradores de energia, para medir e registrar vários usos de energia e outros pontos de dados em frações de segundo. As tecnologias da Eaton unem esses dispositivos conectados por meio de um conjunto de ferramentas independentes de plataforma.
Atuando como a inteligência – o próprio pensamento que torna os dados acionáveis – os controladores de energia independentes de produto e plataforma, os dispositivos de conectividade de subestações e as ferramentas de monitoramento da Eaton ajudam as organizações a alcançar seu maior potencial de eficiência energética, otimizando onde, quando e como a eletricidade é consumida.
Uma microrrede é um grupo de ativos de geração de energia que pode trabalhar com uma concessionária ou trabalhar de forma independente para alimentar cargas críticas. Conectadas a uma concessionária e a geradores de combustíveis fósseis tradicionais, bem como a fontes renováveis, como eólica e solar, as microrredes trabalham para coletar, armazenar e otimizar a energia para fornecer soluções de eletricidade confiáveis e eficientes no caso de perda de energia.
Aqui está um cenário típico de microrrede que demonstra como a Eaton reduz a dependência de uma concessionária usando dados para determinar a fonte de energia:
Intelligent microgrid control systems are used to enable the various microgrid components and DER assets to operate in a coordinated way. You can think of the microgrid controller as the conductor of the DER orchestra.
Uma microrrede é tão exclusiva quanto a empresa, comunidade ou instituição governamental que a implanta. A solução nunca é "única"; ao entender as necessidades e desejos de uma organização, os desenvolvedores de microrredes podem identificar as aplicações e ativos necessários para projetar uma solução apropriada.
As organizações normalmente se enquadram no espectro de três objetivos: confiabilidade, acessibilidade e sustentabilidade. É claro que todo cliente gostaria de construir uma microrrede que "faça tudo isso." No entanto, embora os benefícios às vezes se sobreponham, construir uma solução que satisfaça totalmente a todos os três objetivos pode ser inviável em termos de custo.
A necessidade de energia consistente e sempre ativa é uma grande preocupação para muitas empresas e comunidades residenciais. Após a super tempestade Sandy em 2012, e mais recentemente, os furacões Irma e Maria, muitos estados, como Nova York, Connecticut e Massachusetts, concederam subsídios e aprovaram a legislação de resposta a desastres para reduzir ou eliminar a perda de energia. A regulação de frequência também é um fator. À medida que mais usinas de carvão e petróleo são desativadas e seus inversores ficam off-line, muitos estados dos EUA experimentam flutuações de controle de tensão e frequência.
Além disso, comunidades remotas e insulares e nações africanas em desenvolvimento estão explorando microrredes em busca de energia resiliente para diminuir a dependência de combustíveis fósseis, especialmente petróleo e diesel.
Muitos governos, grandes corporações e instituições procuram microrredes para obter benefícios financeiros. À medida que os preços do gás natural continuam a cair, as empresas querem capturar o calor do gerador a gás que já produzem por meio da combinação de calor e energia: a captura de calor no local que, de outra forma, seria desperdiçado para produzir vapor ou água quente usados para aquecimento, resfriamento e outros processos industriais.
Em alguns casos, organizações maiores geram a mesma produção que uma concessionária e, até mesmo, criam excedentes de energia que elas podem vender para suas concessionárias. Essa abordagem de retorno sobre o investimento é especialmente atraente para organizações maiores com vários geradores.
Os clientes de microrredes têm uma coisa em comum: a necessidade de energia confiável. Mas confiabilidade significa coisas diferentes para clientes diferentes. A Eaton ajuda os clientes a entender os prós e contras das alternativas de energia por meio de sua microrrede de 5MW no Centro de Experiência da Eaton, uma instalação de primeira linha para demonstrações e testes. Aqui, os clientes exploram maneiras de acessar energia renovável, lucrar com o excesso de oferta e, até mesmo, operar com 100% de energia interna… sem nenhum suporte da rede.
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