Uso de Sistemas Back-to-Back em Geração Hidráulica com Rotação Variável

Abstract

As principais tecnologias para conexão com a geração hidrelétrica operando com rotação não síncrona são: A conexão HVDC - High Voltage Direct Current e o DFIG - Double Fed Induction Generator. Apesar de estudos realizados sobre o VFT - Variable Frequency Transformer mostrarem ser uma solução, esta solução ainda é utilizada exclusivamente na transmissão de energia. A escolha natural do HVDC para a conexão com o gerador síncrono é aplicada para longas distâncias, como ocorre nas Usinas Santo Antônio e Jirau, no estado de Rondônia. O sistema Back-to-back, apesar de trabalhar com potência nominal da geração, apresentou rendimentos da ordem de 96%. O VFT também se faz necessário conversor de potência nominal, enquanto o DFIG requer conversor na ordem de 20% para operar com 15% de variação de rotação. Outra vantagem da solução estudada é ter maior possibilidade na variação da rotação já que o conversor é nominal, condição importante para as usinas reversíveis, sendo necessário em alguns momentos utilizar o gerador na função motorizada, trabalhando como bomba. Desta maneira, a confiabilidade do sistema é aumentada, principalmente devido a geração eólica e fotovoltaica que são intermitentes. Neste trabalho foi proposto um modelo para recuperar o rendimento perdido devido a redução do reservatório, visto que a matriz energética brasileira é predominantemente hidráulica, apresentando variações sazonais nos níveis de água, fazendo com que as Usinas trabalhem fora das condições nominais, elevando desgastes e custos de manutenção. Os resultados foram bastantes promissores, pois além de recuperar o rendimento perdido, reduziu o desgaste e os problemas devido a cavitação. A maior contribuição deste trabalho é comprovar, experimentalmente, que a eficiência recuperada devido ao ajuste de rotação em situação de deplecionamento do reservatório mostrou-se superior às perdas do sistema de conexão Back-to-back, essencial no cenário tecnológico atual, buscando a otimização da eficiência energética.