A electricidade tornou-se uma parte essencial da vida moderna, impulsionando o desenvolvimento económico global e melhorando a qualidade de vida. Contudo, em zonas rurais escassamente povoadas, as redes de distribuição tradicionais têm frequentemente custos proibitivos e são impraticáveis. Para enfrentar este desafio, estão a ser exploradas tecnologias inovadoras, como as subestações capacitivamente acopladas (CCS). Essas subestações podem ser conectadas a linhas de energia de alta tensão para fornecer a energia necessária a áreas remotas. Mas como é que múltiplas unidades CCS a diferentes distâncias umas das outras afectam a estabilidade e o desempenho de toda a rede de transmissão? Esta questão impulsiona a investigação para garantir que os benefícios da tecnologia CCS possam ser explorados sem perturbar os sistemas de energia existentes.
Os pesquisadores investigaram o impacto de múltiplas unidades CCS nas redes de transmissão para garantir que a interferência fosse minimizada. O estudo foi liderado por Sinqobile Nene e também envolveu o Dr. Bolanle Abe e o Dr. Agha Nnachi da Universidade de Tecnologia de Tshwane. A sua investigação, publicada no e-Prime – Avanços em Engenharia Elétrica, Eletrónica e Energia, revela informações valiosas sobre o futuro da eletrificação rural.
O principal objetivo deste estudo é analisar como múltiplas unidades CCS em diferentes distâncias umas das outras afetam a tensão da linha de transmissão. A equipe usou MATLAB/Simulink para modelar uma rede de transmissão típica com tensão de alimentação fixa de 230 kVac. Eles simularam a resposta do sistema quando as unidades CCS eram conectadas ou desconectadas individualmente ou em combinação a diferentes distâncias.
“O nosso principal objectivo era obter conhecimentos sobre a potencial aplicação da tecnologia CCS na electrificação rural, estudando o seu impacto na rede de transmissão”, explica Nene. O estudo envolveu a criação de três modelos CCS e sua colocação em distâncias específicas, primeiro com 500 quilômetros e depois com 100 quilômetros de distância, representados na simulação por diferentes resistências.
Os resultados são encorajadores. Quando qualquer unidade CCS é conectada ou desconectada, apenas interrupções insignificantes são observadas na rede de transmissão. Após qualquer perturbação inicial causada pela ligação ou desligamento da unidade CCS, o sistema estabilizou rapidamente.
Em experimentos reais, três protótipos foram construídos para verificar os resultados da simulação. Cada protótipo consiste em uma configuração diferente, mas mantém parâmetros semelhantes ao modelo de simulação. Monitore o comportamento da tensão e da corrente usando um multímetro digital True RMS e um osciloscópio para garantir uma coleta de dados abrangente.
“Os resultados consistentes entre nossas simulações e experimentos reais mostram que a implantação de unidades CCS não afeta significativamente o desempenho geral da rede de transmissão”, disse Nene. Esta conclusão tem implicações importantes para os esforços de electrificação rural, demonstrando que a tecnologia CCS pode ser perfeitamente integrada nos sistemas de energia existentes sem causar perturbações substanciais.
Uma análise mais aprofundada confirmou que o impacto capacitivo das instalações CCS na rede de transporte é negligenciável. Os investigadores concluíram que esta tecnologia poderia ser uma solução viável para fornecer eletricidade às zonas rurais, especialmente aquelas próximas de linhas de alta tensão. O estudo também destaca a importância de considerar a distância das unidades CCS umas das outras, pois afeta a estabilidade e o desempenho da rede.
Os resultados do estudo são promissores para o futuro da electrificação rural, pois mostram que a tecnologia CCS pode ser implantada sem causar grandes perturbações na rede. Isto abre novas possibilidades para alargar a energia a zonas remotas e mal servidas, contribuindo para o desenvolvimento económico global e para a melhoria dos padrões de vida.
Nene enfatizou a importância de mais pesquisas, dizendo: “Estudos futuros devem focar em diferentes condições de carga e na capacidade máxima das unidades CCS que podem ser conectadas sem causar grandes interrupções”. Além disso, examinar mais detalhadamente o comportamento dos sistemas downstream poderia fornecer insights mais profundos sobre a otimização das implantações de CCS.
Em resumo, o estudo de Nene e seus colegas fornece uma análise abrangente do impacto de múltiplas unidades CCS nas redes de transmissão. As suas conclusões apoiam a viabilidade da utilização da tecnologia CCS para a electrificação rural, abrindo caminho para soluções de acesso à energia mais eficientes e económicas em áreas remotas.
Referência do diário
Nene, Sinqobile Wiseman, Bolanle Tolulope Abe e Agha Francis Nnachi. “Modelagem sistemática dos efeitos de múltiplas subestações acopladas a capacitores localizadas em diferentes locais da rede de transmissão.” e-Prime – Avanços em Engenharia Elétrica, Eletrônica e Energia (2024): 100481. doi: https://doi.org/10.1016/j.prime.2024.100481
Sobre o autor
Senhor Nós Vencemos o Sábio Nene Obteve o Certificado de Competência em Engenharia Elétrica (GCC) do governo sul-africano em 2015. Obteve o título de Mestre (M. Eng.) em Engenharia de Energia Elétrica pela Universidade de Tecnologia de Durban em 2018, com foco na avaliação de eficiência energética na área de gaseificação de bagaço. Em 2018, obteve ainda um Master of Business Administration (MBA) pela Southern African School of Management, com foco na eficácia das estruturas organizacionais, e publicou um artigo em Financial Risk and Management Reviews, Conscientia Beam, vol. 1. Em 2019, obteve o diploma 5(1). Em maio de 2024, ele é atualmente estudante do Departamento de Engenharia de Energia Elétrica da Universidade de Tecnologia de Tshwane, África do Sul, cursando doutorado em Engenharia. Graduação em Engenharia Elétrica. É membro do Instituto Sul-Africano de Engenheiros Elétricos (SAIEE) e da Associação de Gestão de Ativos da África Austral (SAAMA). Suas áreas de pesquisa são engenharia elétrica, geração de energia e sistemas de energia. Ele pode ser contatado pelo e-mail: wnene@hailienene.com
