DO APAGÃO AO RESTABELECIMENTO: ESTÁGIO AVALIA A CAPACIDADE DE BLACK-START DA MICRO REDE-PILOTO DE VALVERDE

Pedro Martins concluiu no R&D Nester a sua dissertação de mestrado do KTH Royal Institute of Technology, dedicada a uma questão cada vez mais atual: será que uma comunidade com painéis solares e baterias consegue voltar a ter energia sozinha, sem esperar pela rede?

O estágio decorreu no âmbito do projeto U2Demo, no piloto português de Valverde, em Évora, e centrou-se no black-start : a capacidade da micro rede se reenergizar autonomamente após um apagão.

Numa rede tradicional esse arranque é assegurado por grandes geradores síncronos; numa micro rede composta apenas por produção fotovoltaica e baterias não existe qualquer máquina rotativa para o fazer, e a referência de tensão e frequência tem de ser criada pelo controlo dos inversores.

O TRABALHO DESENVOLVIDO

O Pedro modelou a micro rede em MATLAB/Simulink com Simscape Electrical, um bairro de 14 habitações, cada uma com 1,5 kWp de fotovoltaico, e um sistema de armazenamento em baterias (BESS) agregado.

O BESS assegurou a referência em modo grid-forming (gerador síncrono virtual, VSG) e o fotovoltaico injetou potência em modo grid-following (controlo PQ).

Foram simulados quatro casos de estudo, cruzando cenários de inverno (carga máxima, produção solar nula) e de verão (produção máxima, carga reduzida) com reposição de carga simultânea ou faseada, avaliados em tensão, frequência e distorção harmónica face às normas EN 50160 e IEEE 519-2022.

FERRAMENTAS E DELIVERABLES

• Modelo Simscape da micro rede-piloto, calibrado com dados reais do local e validado pelo R&D Nester;

• Framework de simulação de black-start: definição de cenários, integração dos perfis de carga e produção e scripts dos quatro casos de estudo;

• Tratamento de um ano de medições reais (junho de 2025 a junho de 2026, em intervalos de 15 minutos) de três habitações de referência, convertidas em impedâncias RL e valores de irradiância;

• Dissertação de mestrado, defendida no KTH.

RESULTADOS E CONTRIBUTO PARA O R&D NESTER

Existe um limiar mínimo de potência do BESS abaixo do qual o black-start simplesmente não acontece: nas condições de inverno mais exigentes, as configurações de 30 kW e 40 kW não recuperaram valores nominais, enquanto a partir de 50 kW o sistema recuperou quase integralmente. A reposição faseada das cargas reduz ainda a severidade dos transitórios de tensão e frequência, sem alterar o ponto de funcionamento final.

Para o R&D Nester, o trabalho deixa orientação quantitativa para o dimensionamento do armazenamento em Valverde e um modelo reutilizável na fase seguinte, já identificada: a ressincronização e a operação ligada à rede.

KNOW-HOW E ASPETOS A DESTACAR

O estágio consolidou competências em modelação de conversores eletrónicos de potência em Simscape Electrical, em estratégias de controlo grid-forming e grid-following, e no tratamento de dados reais de um piloto para efeitos de simulação.

Merece destaque a inversão do sentido da perturbação entre estações: no inverno a micro rede tem de compensar um défice de potência e a tensão cai abaixo do nominal; no verão, com excedente fotovoltaico, acontece o oposto: a tensão sobe e o BESS passa a absorver energia.

O R&D Nester agradece ao Pedro Martins o trabalho desenvolvido e deseja-lhe os maiores sucessos no seu percurso profissional.

Estágio realizado no R&D Nester, no âmbito do projeto U2Demo, com orientação de Gonçalo Gloria e Inoussa Laouali e supervisão académica de Daniel Månsson (KTH). Examinador: Lars Nordström (KTH).