Avaliação da tensão e do desequilíbrio em rede de distribuição com carregadores de veículos elétricos

Introdução

A ascensão da mobilidade elétrica impulsiona a sustentabilidade no setor elétrico, mas a conexão não planejada de carregadores residenciais de alta potência introduz desafios técnicos em redes de baixa e média tensão. Regulamentações como o Módulo 8 do PRODIST da ANEEL estabelecem limites operacionais para parâmetros de qualidade de energia elétrica, incluindo variações na magnitude da tensão e no Fator de Desequilíbrio de Tensão (FD%) entre fases. Investigar esses impactos é essencial para garantir a estabilidade do sistema e direcionar estratégias de integração segura dos veículos elétricos à infraestrutura de distribuição.

Objetivo

Avaliar o impacto da inserção de carregadores de veículos elétricos, associados ou não à geração fotovoltaica, nos perfis de tensão e no desequilíbrio de fases de um sistema de distribuição de energia elétrica, tendo como referência o sistema IEEE de 13 barras.

Método

O estudo utilizou simulações computacionais no software OpenDSS baseadas no alimentador trifásico assimétrico IEEE de 13 barras. Foram modelados e analisados 17 cenários experimentais combinando variações na quantidade de veículos elétricos (60 ou 120 unidades), distribuição espacial das cargas (concentrada ou distribuída), períodos de recarga (noturno/pico ou diurno), presença de geração fotovoltaica (capacidade cobrindo 50% da potência de recarga) e atuação de reguladores de tensão por fase. Os parâmetros de tensão, perdas ativas e desequilíbrio de fases foram mensurados ao longo de 24 horas e comparados aos limites do Módulo 8 do PRODIST.

Resultados e discussão

A recarga noturna não coordenada provocou degradação acentuada na magnitude de tensão, atingindo o nível mínimo de 0,9125 p.u. (faixa Precária do PRODIST) no cenário mais severo, além de elevar o pico de perdas ativas. Quanto à alocação espacial, a concentração dos carregadores em poucas barras intensificou localmente as quedas de tensão e as perdas de pico, enquanto a distribuição dos veículos por mais barras suavizou os afundamentos pontuais de tensão, mas ampliou a propagação do desequilíbrio de fases pela rede. O deslocamento do carregamento para o período diurno e a atuação dos reguladores de tensão corrigiram integralmente os níveis de tensão para a faixa adequada. Contudo, o desequilíbrio permaneceu em violação aos limites regulatórios (>2%) na maioria dos casos devido à assimetria nativa do sistema. A geração fotovoltaica mitigou perdas diurnas e auxiliou no desequilíbrio em horários de alta irradiação.

Conclusão

Nenhuma medida isolada é suficiente para assegurar a conformidade regulatória plena em cenários de alta penetração de veículos elétricos. A adequação simultânea de tensão e desequilíbrio só é alcançada combinando regulação de tensão, distribuição de cargas e gestão temporal, indicando a necessidade de estratégias de controle coordenado, como o carregamento inteligente sensível à fase.

Palavras-chave

• Veículos Elétricos
• Qualidade da Energia Elétrica
• Desequilíbrio de Tensão
• OpenDSS