A quantidade de energia produzida por fontes renováveis ​​diminui e diminui. O Instituto Fraunhofer de Matemática Industrial ITWM encontrou uma solução inteligente para essas flutuações. Seus cientistas desenvolveram um sistema de gerenciamento de energia inovador que conecta sistemas fotovoltaicos, baterias, bombas de calor e carros elétricos para abastecer residências individuais ou bairros inteiros com energia renovável produzida localmente.

As casas flutuantes são há muito uma presença constante nas paisagens urbanas da Holanda. Muitos embelezam os canais de Amsterdã, mas um novo bairro na cidade apresenta uma espécie de casa flutuante que não se parece em nada com a tradicional casa flutuante holandesa. Equipado com uma sofisticada fonte de energia renovável, essas 30 casas à base de água são em grande parte autossuficientes. A operadora da rede instalou apenas uma única linha de energia compartilhada para a comunidade do cais. Essa alimentação de banda estreita serve como reserva para fornecer energia remota em dias nublados.

Um sistema de gestão para comunidades de energia

O Instituto Fraunhofer de Matemática Industrial ITWM e seus parceiros em um projeto ERA Net Smart Grids Plus denominado "Grid Friends" desenvolveram o sistema de gerenciamento de energia que permite esse tipo de autonomia. "Nós construímos nosso sistema de gerenciamento de energia para casas individuais para desenvolver um sistema para comunidades inteiras de energia, "diz o gerente de projeto Matthias Klein." Ele controla sistemas fotovoltaicos e bombas de calor, e recarrega baterias domésticas e de carros elétricos, assim, também apoiando o acoplamento do setor. "Fornecendo energia suficiente para todos na vizinhança - o tempo todo, mesmo em dias sombrios e sem sobrecarregar a linha de energia compartilhada com a rede pública - não é uma questão simples.

A estrutura deste sistema de gerenciamento de energia é modular - cada módulo pode ser instalado individualmente. Coletivamente, eles servem como um centro de energia comum. Este hub está sempre analisando a situação para determinar para onde a energia precisa ir. Os 30 sistemas fotovoltaicos, bombas de calor e baterias, cada uma instalada nas casas individuais do bairro de Amsterdã, funcionam como um grande sistema. Um caso em questão:os residentes da Casa A estão de férias, portanto, consome muito pouca eletricidade. O consumo na casa B está aumentando, talvez porque seus moradores estejam dando uma festa.

O sistema de gestão redireciona a energia solar da casa A para cobrir as necessidades da casa B, a ideia é aproveitar ao máximo a energia local e obter a menor quantidade possível de energia remota da rede pública. O sistema aciona a bateria doméstica quando está escuro e a unidade solar não está gerando eletricidade. Ele pode fazer isso de casa em casa.

O módulo de bateria

O sistema de gestão confere a cada módulo uma inteligência discreta. Isso traz vários benefícios. Uma delas é que os controladores inteligentes das baterias domésticas permitem que os sistemas fotovoltaicos operem em sua capacidade total. Isso é incomum. A lei limita a alimentação dos sistemas fotovoltaicos em dias muito ensolarados. De outra forma, a saída dos sistemas instalados sobrecarregaria a rede. É por isso que as unidades fotovoltaicas padrão precisam ser estranguladas apenas quando o sol está mais forte e podem gerar muita eletricidade. O sistema de gestão de energia contorna este problema redirecionando o excedente de eletricidade que os operadores da rede não querem comprar, e armazená-lo na bateria doméstica para uso posterior.

Um modelo de previsão aumenta a eficiência dessas baterias. O modelo considera a previsão do tempo em sua equação preditiva. Primeiro, determina quanta energia os sistemas fotovoltaicos devem produzir nas próximas horas, e quanto calor provavelmente será consumido. Em seguida, ele aplica os resultados desses cálculos para regular o armazenamento. Por exemplo, os sistemas fotovoltaicos funcionam com capacidade inferior à total quando o céu da manhã está nublado. Se espera-se que o tempo melhore até a tarde, de modo que a produção dos sistemas tenha que ser estrangulada, o sistema de gerenciamento de energia não começará a armazenar energia pela manhã, em vez disso, espere até mais tarde para carregar as baterias. Em outras palavras, em vez de seguir a prática padrão de carregar as baterias com o primeiro quilowatt-hora de eletricidade produzida durante o dia, este sistema espera até que mais energia esteja disponível. As baterias ainda estarão totalmente carregadas à noite, mas sem qualquer perda de energia solar.

O módulo de eletromobilidade

As baterias dos carros elétricos também precisam ser carregadas, e o melhor momento para fazer isso é quando os sistemas fotovoltaicos estão gerando bastante eletricidade. Contudo, uma bateria vazia não é uma visão bem-vinda para os motoristas que precisam fazer tarefas urgentes. "Os residentes podem determinar os níveis mínimos de carregamento para seus carros simplesmente clicando em um aplicativo, "diz Klein. Cinquenta por cento pode ser suficiente para alguém que só precisa do carro para uma rápida corrida no mercado. O sistema recarrega a bateria até o nível especificado pelo proprietário quando o carro é conectado. Se necessário, vai depender da eletricidade da rede pública. O sistema continuará carregando além deste nível se estiver ensolarado lá fora. Se não, irá esperar até que a produção de energia recomece para completar a bateria. Os benefícios são duplos. Para um, este “autoconsumo” solar faz baixar a conta de luz. Para o outro, cada watt de energia excedente que é encaminhado para baterias locais em vez de exportada alivia a carga de energia da rede pública.

Uma opção não apenas para grandes comunidades

Esses módulos também podem ser implantados individualmente e ajustados para o aplicativo fornecido. "Já existe uma base instalada permanentemente de 60 a 70 de nossos sistemas, que variam de residências e refeitórios a empresas inteiras e uma estação de tratamento de esgoto. Enquanto o sistema de Amsterdã muda a potência de pico de até 250 quilowatts, as versões da indústria em vigor até agora controlam 150 quilowatts, "diz Klein. Wendeware AG, um spin-off do Fraunhofer ITWM, vende o sistema desde o início de 2019.