O projeto “Controle Automático de Chaves Estáticas para Comutação sob Carga de Transformadores Monofásicos de Distribuição de Energia Elétrica”, desenvolvido no Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica (PPGEE) da UFSM, com a colaboração da Fatec e da concessionária Eletrocar, começou em 2013. 

O projeto teve o diretor do Departamento de Engenharia Elétrica, professor Luciano Schuch, como coordenador da primeira fase e, atualmente, está em sua segunda fase, sob a coordenação do professor Tiago Bandeira Marchesan, em processo de desenvolvimento de protótipo para testes em campo. O objetivo do projeto é instalar e acompanhar em campo, na cidade de Carazinho, o sistema eletrônico de comutação, que inicialmente, em sua primeira fase, foi desenvolvido para um transformador de distribuição de energia elétrica monofásico.

Em tempos de crise, o que mais se deseja é racionalizar o uso da energia elétrica aliada a confiabilidade do sistema elétrico e a preservação do meio ambiente. Pensando no futuro, com ações no presente, o professor Tiago Marchesan, juntamente com um grupo de pesquisadores do PPGEE, percebeu o frequente crescimento de conexão ao sistema de fontes complementares de energia (ex. energia solar), que será uma realidade a médio prazo, visto que o investimento, ainda relativamente elevado, tende a melhorar sua relação custo-benefício com o passar dos anos.

Percebendo esta realidade, o projeto dos pesquisadores vem agregar a tecnologia do equipamento desenvolvido na primeira fase, e que se desenvolve na segunda fase com aplicabilidade em campo do equipamento, capaz de regular automaticamente a tensão da rede elétrica, sendo um dos viabilizadores de conexão, por exemplo, dos painéis solares. O presente dispositivo eletrônico associado ao transformador de distribuição será testado na cidade de Carazinho, onde se localiza a concessionária Eletrocar, já em 2016. 

O custo estimado para o financiamento de todo o projeto, nas suas duas fases, gira em torno de R$ 500 mil. “Um valor inestimável, visto pela ótica da inovação e da perspectiva futura. Imaginar que poderemos realizar regulação da tensão de forma automática em nível de distribuição melhorando a qualidade da energia ao consumidor e tornado possível a estabilização da rede mesmo com o consumidor gerando sua própria energia, como por exemplo, através de placas solares”, enfatiza o professor Tiago.

Os transformadores de distribuição são componentes fundamentais para os sistemas elétricos de potência. São peças que possibilitam a adequação dos níveis de tensão. Em sistemas rurais, a regulação de tensão é bastante delicada. Neste contexto, esta fase do projeto considera aspectos relativos ao aperfeiçoamento do protótipo obtido em projeto de P&D anterior, o qual desenvolveu um comutador eletrônico de Taps (baseado na tecnologia de semicondutores). O projeto visa avaliação prática das inovações geradas durante a primeira fase, na direção futura, da inserção no mercado, de um novo produto. Atualmente, os pesquisadores já estão em contato com duas empresas interessadas em futura comercialização do produto gerado neste P&D.

A originalidade do projeto se aplica à proposta de desenvolvimento do mesmo, em suas duas fases, no Manual de P&D da Aneel (2012). Ainda, as soluções dielétricas e de proteção que serão abordadas, bem como a aplicação de conversores de potência, baseados na tecnologia de semicondutores, ao sistema de distribuição, constituem característica inovadora para a regulação de tensão no conceito de geração distribuída e redes inteligentes de energia.

Os transformadores de distribuição monofásicos empregados no sistema de distribuição rural possuem comutador de tensão a vazio, tornando a regulação de tensão em ramos rurais de elevada distância extremamente complexa. O sistema proposto pelo projeto pretende ser capaz de manter a tensão regulada ao cliente final, seguindo os parâmetros de operação e confiabilidade requeridos para o sistema. As melhorias que serão propostas em relação a primeira fase do projeto e a implementação prática do sistema eletrônico, sem precedentes, torna a proposta muito importante e inovadora. O projeto propõe o desenvolvimento de um transformador de distribuição com regulação automática de tensão empregando a tecnologia de estado sólido (conforme supracitado).

Inicialmente, o transformador monofásico com regulação automática de tensão será desenvolvido e testado no laboratório da própria universidade, considerando as características operacionais da Eletrocar. Como resultado final, a instalação em campo, para validação prática, uma unidade oriunda das conclusões dos estudos realizados em laboratório. A unidade instalada em Carazinho, será monitorada no sistema de distribuição da concessionária. As inovações ocorridas poderão ser melhor avaliadas e no futuro tais aspectos poderão integrar novos transformadores de distribuição monofásicos. O produto desenvolvido e testado em Carazinho, também poderá ser aplicado a qualquer outra concessionária de distribuição de energia elétrica. O projeto conta com a colaboração de alunos da graduação, do mestrado e do doutorado da UFSM.

A relevância do projeto está no desenvolvimento de novas tecnologias para contornar o problema de regulação de tensão em redes rurais. Ainda, as tecnologias desenvolvidas com a aplicação da eletrônica de potência em média tensão poderão ser aplicadas em desenvolvimento futuros nos preceitos de redes inteligentes de energia (Smart Grids). Para a Eletrocar existe a possibilidade de agregar inovação a suas redes rurais por meio do intercâmbio científico com a universidade, com a possibilidade de surgimento de um novo produto. 

Para os pesquisadores da UFSM, o projeto permite aplicação dos conhecimentos científicos e ampliação dos meios técnicos, por meio do intercâmbio de informações entre universidade e concessionária.

Os custos do projeto estão bem aquém, se comparados aos benefícios que promete: a formação de mão de obra capacitada, divulgação do conhecimento através de artigos científicos, desenvolvimento de novas tecnologias nas áreas de conversores estáticos e sistemas de distribuição, tudo com o respaldo e com a atenção tão bem prestada da Fundação de Apoio à Tecnologia e a Ciência (Fatec), que tem o grande mérito de cuidar dos projetos propostos pela UFSM.

Texto: Kelly Martini, Assessora de Imprensa da Fatec

Foto de capa: Andressa Motter, acadêmica de Jornalismo, bolsista da Agência de Notícias