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Por Ed Ansett, Fundador, i3 Soluções
A discussão sobre microrredes no setor de data centers está ganhando ritmo. Quer se trate de microrredes, recursos de energia distribuída (DERs), cogeração, rede interativa, ilhada ou integrada (desacoplada ou acoplada), há um consenso crescente de que os data centers exigirão energia local ou gerada localmente fornecida por meio de microrredes.
Dizer que as microrredes se tornarão uma característica do projeto futuro de grandes data centers seria ignorar a ideia de que tecnicamente a maioria dos data centers em escala pode ser configurada para operar como microrredes locais.
A participação dos datacenters em esquemas de Demand Response (DR) adiciona uma camada de complexidade. Projetar e construir uma usina de energia ou aumentar um projeto de energia existente usando ativos já existentes não é algo simples para qualquer aplicação industrial, como um grande data center que deseja ser um fornecedor de energia para a rede ou uma comunidade local.
Embora alguns fornecedores estejam oferecendo soluções de microrrede prontas para uso, não é simplesmente um caso de escolher uma microrrede e conectá-la ao seu data center ou conectar seu data center a ela. Para o operador do data center, o ponto de partida requer uma maior familiaridade com a nomenclatura dos sistemas de energia “atrás e à frente do medidor”.
Para começar, primeiro escolha suas definições de microrrede favoritas e modos de microrrede.
modos de microrrede
Os modos típicos de microrrede são descritos como acoplados à rede (conectados/integrados), ilhados (desconectados/desacoplados), integrados, remotos, rurais, comunitários, industriais, etc.
Existem também muitas definições. Para citar um, o NREL diz: “Uma microrrede é um grupo de cargas interconectadas e recursos de energia distribuídos que atuam como uma única entidade controlável em relação à rede. Ele pode se conectar e desconectar da rede para operar no modo conectado à rede ou ilha. As microrredes podem incluir recursos de energia distribuídos, como geradores, dispositivos de armazenamento e cargas controláveis. As microrredes geralmente também devem incluir uma estratégia de controle para manter, de forma instantânea, o equilíbrio de potência real e reativa quando o sistema é ilhado e, por um longo tempo, para determinar como despachar os recursos. O sistema de controle também deve identificar quando e como conectar/desconectar da rede.”
Por exemplo, você pode desejar que seu data center esteja em um cenário de microrrede ilhada. Ou seja, em operação normal, a microrrede não está conectada à rede elétrica principal e depende da geração de energia local. Isso pode ser baseado em motor, para fins de sustentabilidade usando RERs com backup de armazenamento de energia, ou ser uma mistura.
Qualquer separação da rede significa que as redes insulares devem controlar a tensão e a frequência, muitas vezes enquanto gerenciam a demanda de energia para as cargas. Os desafios identificados com as microrredes insulares incluem a manutenção da estabilidade da saída de tensão e frequência. A geração local também deve ser capaz de mudar do ‘modo de acompanhamento de grade’ para o ‘modo de formação de grade’.
Claramente, a resposta à demanda requer alguma forma de conexão de rede flexível. Uma microrrede integrada compartilha muitas características de uma microrrede ilhada, como carga local, recursos de energia distribuídos (DERs) para geração e armazenamento de energia, gerenciamento e controle de distribuição, com a capacidade de operar de forma independente. No entanto, a microrrede integrada possui uma interconexão adicional com uma grande rede elétrica regional ou nacional.
controladores de microrrede
Todas as microrredes requerem um controlador. O padrão IEEE 2030.7 para especificação de controladores de microrredes fornece uma base para o planejamento e especificação de uma microrrede. O IEEE descreve seu padrão, “Um elemento-chave da operação da microrrede é o sistema de gerenciamento de energia da microrrede (MEMS)”.
Os MEMS incluem as funções de controle que definem a microrrede como um sistema que pode gerenciar a si mesmo, operar de forma autônoma ou conectado à rede e conectar-se e desconectar-se perfeitamente da rede principal de distribuição para troca de energia e fornecimento de serviços auxiliares. O escopo desta norma é abordar as funções acima do nível de controle do componente associadas à operação adequada do MEMS que são comuns a todas as microrredes, independentemente da topologia, configuração ou jurisdição.
Diz-se que o padrão IEEE reduz a complexidade da microrrede para dois modos de operação em estado estacionário (SS) e quatro tipos de transições (T). SS1 – Rede Estacionária Conectada, SS2 – Ilha Estável. T1 – Transição de Grid Connected para Steady State Island (Planejado); T2 – Rede Conectada à Steady State Island (Não Planejada); T3 – Steady State Island se reconecta à rede; T4 – Black Start em Steady State Island.
Além do técnico
Construir uma microrrede dedicada a uma instalação ou campus de data center específico que possa fornecer resposta à demanda também implicará em um novo conjunto de considerações de planejamento, navegando em um novo ecossistema de cadeia de suprimentos e outros novos desafios.
Implicará tornar-se ainda mais familiarizado com as estruturas do mercado de energia. Por exemplo, a Revisão dos Acordos de Mercado do Governo do Reino Unido (REMA), que deve ser divulgada em outubro, mudará a forma como a eletricidade é comercializada. E a EUDCA respondeu recentemente às mudanças propostas pela UE para o mercado de energia do bloco. Ele citou preocupações sobre tornar os PPAs mais fáceis de acessar para seus membros.
O argumento para investir em microrredes é forte, apesar dos desafios significativos que existem.
Para data centers que buscam se tornar fornecedores de energia estabelecendo esquemas de resposta à demanda usando energia gerada por microrredes, as recompensas financeiras e os benefícios de sustentabilidade podem ser significativos para aqueles que estão cientes das barreiras a serem superadas.
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