O termo Grid Zero (ou Zero Grid, ou Zero Export) em energia solar se refere a uma estratégia de controle em sistemas fotovoltaicos que visa a não exportação ou a limitação da exportação de energia para a rede da distribuidora.
Em outras palavras, a energia solar gerada é primariamente consumida no próprio local onde é produzida. Se houver um excedente, ele não é injetado na rede elétrica pública, ou sua injeção é minimizada.
Neste artigo, vamos explicar o conceito de Grid Zero, como ele funciona e quais são os principais benefícios desse sistema para a geração e consumo de energia solar.
Entenda a diferença entre On-Grid, Off-Grid e Grid Zero
Antes de falarmos sobre Zero Grid, é importante entendermos a diferença entre os sistemas existentes atualmente:
On-Grid (Conectado à Rede): São sistemas que estão conectados à rede elétrica pública. O excedente de energia gerada é injetado na rede e o consumidor recebe créditos que podem ser abatidos na conta de luz. Em momentos de baixa geração (noite, dias nublados), o imóvel consome energia da rede.
Off-Grid (Isolado da Rede): São sistemas totalmente independentes da rede elétrica. A energia gerada é armazenada em baterias para uso quando não há sol. São ideais para locais remotos onde não há acesso à rede.
Grid Zero: É uma estratégia aplicada a sistemas on-grid. Ou seja, ele está conectado à rede, mas o objetivo é não injetar energia nela. Mantém a conexão com a rede para garantir o fornecimento quando a geração solar não é suficiente, mas sem exportar energia.
Como funciona o sistema Grid Zero?
Como citado acima, um projeto fotovoltaico tradicional (On-Grid) faz parte do sistema de compensação de energia (SCEE). Isso quer dizer que, além da geração, também é permitida a injeção do excedente na rede da distribuidora, gerando créditos para uso futuro.
Já o sistema Grid Zero baseia-se na simulação On-Grid padrão, mas sem o mecanismo de compensação de energia. Portanto, mesmo atuando conectado à distribuidora, ele possibilita o autoconsumo junto a carga local sem que haja injeção de qualquer excedente na rede de distribuição.
Consequentemente, todo o potencial de energia a ser produzida pela usina fotovoltaica que não pode ser instantaneamente consumida pela carga da instalação é objeto de curtailment (perda de geração), não sendo contabilizada para fins de economia.
Benefícios do Grid Zero para o setor solar
Para a Geração Distribuída (GD):
- Viabilizar conexões em redes com restrição, permitindo aprovar projetos em locais com inversão de fluxo, transformando uma negativa da distribuidora em uma nova oportunidade de negócio para o integrador.
- Agilizar a aprovação de projetos, dispensando o complexo estudo de inversão de fluxo (Art. 73 da REN 1000), o que acelera drasticamente o processo de conexão do projeto junto à distribuidora.
- Isentar o cliente de custos com obras na rede, para microgeração e minigeração, eliminando uma barreira financeira e tornando o projeto mais previsível e atrativo.
Para o Mercado Livre de Energia (ACL):
- Otimizar custos e reduzir a exposição ao mercado, maximizando o autoconsumo, diminuindo a compra de energia e os custos com TUSD, além de reduzir a exposição do consumidor livre às variações de preço do mercado (PLD).
- Atender a restrições contratuais, evitando penalidades para consumidores do ACL cujos contratos proíbem a injeção de energia, garantindo a conformidade e a segurança operacional do acordo.
O que significa curtailment?
Um sistema Grid Zero geralmente utiliza um sistema de controle inteligente que monitora em tempo real o consumo de energia da unidade consumidora. Esse medidor envia informações para o inversor fotovoltaico, que então ajusta a geração de energia dos painéis solares para que ela corresponda o mais próximo possível do consumo instantâneo do imóvel.
Esse controle inteligente, que visa a redução ou corte intencional da geração de energia, é chamado de curtailment.
O curtailment é uma característica que precisa ser entendida no projeto Grid Zero, e é executada por esse sistema de controle inteligente — geralmente a função “zero-export” do inversor. O processo ocorre da seguinte forma:
- Monitoramento contínuo: o sistema monitora em tempo real a relação entre a potência gerada pela usina fotovoltaica e a potência consumida pela carga da instalação.
- Modulação da geração: quando a geração excede o consumo instantâneo, o controle atua imediatamente, ajustando a potência de saída do inversor para que ela se iguale precisamente à carga. Essa ação impede qualquer injeção de energia na rede da distribuidora.
- Perda de potencial energético: a perda, neste caso, é uma perda de potencial. Por exemplo, se uma usina com capacidade para gerar 10 kW em um determinado momento encontra uma carga de apenas 8 kW, o sistema limita a geração a esses 8 kW para evitar a injeção. O resultado é um curtailment de 20% do potencial da usina naquele instante específico.
É por essa razão que o conhecimento preciso da curva de carga se torna tão relevante. Ele permite dimensionar um sistema cuja curva de geração se alinhe ao máximo com o perfil de consumo, minimizando as perdas e, consequentemente, maximizando o aproveitamento energético do projeto.
Curva de carga: o perfil de consumo do cliente e a simultaneidade
Para a correta utilização da ferramenta de simulação, é imprescindível que o engenheiro ou projetista tenha conhecimento da curva de carga para definir corretamente a simultaneidade da instalação.
A curva de carga representa a variação do consumo de potência (kW) ao longo de um período, tipicamente 24 horas.
Já a simultaneidade é o percentual de consumo da unidade (carga), localizado dentro do período de geração, que poderá ser suprido pelo sistema fotovoltaico, ou seja, o consumo que pode ser abatido simultaneamente à geração.
Em um sistema Grid Zero, este fator determina diretamente o aproveitamento energético da usina e, por consequência, a economia financeira obtida pelo consumidor, pois determina o quanto de energia ainda necessita ser comprada para suprir o consumo.
A meta de um projeto bem dimensionado é maximizar o fator de simultaneidade, alinhando a capacidade de geração às necessidades reais de consumo da unidade.
É a análise deste perfil de consumo que permite estipular um fator de simultaneidade preciso para a simulação, garantindo a exatidão dos resultados. Por exemplo:
- Instalações comerciais ou industriais com operação diurna (ex: 8h às 18h) tendem a apresentar um fator de simultaneidade elevado.
- Instalações com picos de consumo noturno (ex: residências) apresentarão um fator de simultaneidade naturalmente reduzido, exigindo um dimensionamento mais criterioso.
A seguir, mostraremos alguns exemplos de análise de curva de carga a partir da definição do percentual de simultaneidade.
Geração maior que a carga com simultaneidade de 80% (ocorre o curtailment):
Veja, nesse exemplo, a análise da curva de carga, onde foi simulado um sistema com 80% de simultaneidade, com geração é maior que a potência consumida.
Este gráfico é uma demonstração visual do comportamento e do real aproveitamento do sistema ao cliente final.
Veja que nessa análise gráfica da simulação é possível comparar a curva de geração potencial (cor amarela) da usina — que representa a produção máxima em condições ideais — com a curva de carga (cor azul) do cliente.
A energia efetivamente aproveitada (cor verde) corresponde à área onde a curva de carga é superior ou igual à de geração.
Já a área onde a curva de geração excede a curva de carga representa a energia perdida por curtailment.
As áreas em cinza indicam os períodos em que há consumo por parte do cliente, mas não há geração de energia. Como nesses momentos não há injeção na rede nem acúmulo de créditos de energia por meio do sistema de compensação, a energia consumida é adquirida diretamente da rede elétrica (ou seja, ocorre a compra de energia pelo cliente).
Observação: o fato da simultaneidade estar definida em 80%, como no exemplo acima, não pressupõe que em todos os casos a compra de energia será de 20%.
Grande parte dos projetos Grid Zero são dimensionados com potência de geração inferior ao consumo total da unidade consumidora, onde teremos um ótimo aproveitamento da energia gerada, mas ainda haverá compra de uma grande parcela de energia. Veja o exemplo abaixo.
Geração menor que a carga com 100% de simultaneidade (aproveitamento de toda a geração)
Neste outro exemplo, a análise da curva de carga, onde foi simulado um sistema com 100% de simultaneidade, com geração menor que a potência consumida.
Nesta simulação, você consegue observar que em toda a janela de geração, a carga da unidade consumidora (cor azul escuro) se mantém superior, o que leva a um aproveitamento (cor verde) de 100% da geração solar. Ou seja, não existe curtailment e o autoconsumo foi otimizado.
Note também que em todo momento há compra de energia (cor azul claro), pois o sistema dimensionado foi projetado com uma potência inferior à necessária para suprir toda a carga. Otimizando desta maneira o retorno financeiro para o cliente.
Isso nos leva a conclusão de que, por não injetar excedentes na rede, o grande objetivo do dimensionamento de sistemas grid zero é maximizar o autoconsumo remoto para evitar o curtailment (perdas). O estudo desse tipo de projeto deve ser estratégico, analisando diferentes cenários, pois quanto maior for o aproveitamento instantâneo da energia gerada, maior será o retorno do investimento.
Como simular um sistema Grid Zero no Luvik
O Luvik permite realizar o dimensionamento de sistemas conectados à rede na modalidade Grid Zero, baseado na análise da simultaneidade entre a geração fotovoltaica e o perfil de consumo da carga.
Ao simular um sistema Grid Zero, o sistema oferece simulações sobre o desempenho do sistema e sua viabilidade econômica, considerando fatores como a variação da radiação solar e eficiência dos equipamentos. Essa análise proporciona maior segurança na implementação, evitando surpresas no futuro.
Para entender como a ferramenta funciona na prática, assista ao vídeo:
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