O que este setor precisa medir
As energias renováveis são o setor em que os instrumentos mais frequentemente precisam funcionar sem ninguém presente. As usinas são remotas, dispersas e muitas vezes não tripuladas, então a medição precisa ser autônoma, resistente ao tempo e capaz de enviar seu registro por um enlace que pode não ser confiável. Essa única condição pesa mais na especificação do que a própria grandeza física medida.
A segunda característica é que as grandezas são muitas vezes usadas para sustentar uma alegação de desempenho, e não para controlar um processo. Irradiação, velocidade e direção do vento, energia produzida e taxa de desempenho determinam se uma usina está gerando o que se previa, e uma disputa comercial sobre a produção se resolve com evidência de medição. Isso desloca o peso para calibração, intervalo de amostragem e completude do registro, e não para a velocidade de resposta.
A terceira é a diversidade dentro do setor. Uma usina fotovoltaica mede irradiação e a saída dos inversores, um parque eólico mede o vento com uma exigência de disponibilidade que tem consequências comerciais, uma usina hidrelétrica mede vazão e nível, e um sistema de armazenamento mede corrente, tensão e temperatura da bateria. Tratar tudo isso como uma única categoria de instrumentação é um erro: o que eles compartilham é o modelo de operação, não a física.
Onde os instrumentos se encaixam
Solar fotovoltaica
Irradiação, temperatura dos módulos e do ambiente, saída dos inversores e energia entregue. Essas medições definem a taxa de desempenho, por isso a calibração e a completude do registro importam tanto quanto a exatidão dos sensores.
Eólica
Velocidade e direção do vento, condições da nacele, vibração e potência de saída. A disponibilidade da medição tem consequências comerciais, e os instrumentos ficam expostos ao tempo de forma contínua.
Hídrica e biomassa
Vazão, nível, pressão e temperatura do fluido de trabalho, além da instrumentação de processo em torno de uma usina térmica. Os meios são frequentemente abrasivos ou corrosivos, e a usina muitas vezes opera sem supervisão por longos períodos.
Armazenamento de energia e interface com a rede
Corrente, tensão, potência, energia, temperatura e o estado do sistema de baterias. Essas medições são elétricas e térmicas, e muitas vezes alimentam ao mesmo tempo o controle e a proteção.
Instrumentação usada neste setor
| Medição | O que é medido neste setor | Instrumentos comumente especificados |
| Irradiação e clima | Irradiância solar, temperatura ambiente e do módulo, velocidade e direção do vento, chuva e umidade | Piranômetros e células de referência, sensores de temperatura no módulo e no ar, e sensores de vento escolhidos conforme a exposição e o intervalo de manutenção que a usina suporta |
| Vazão | Fluido de trabalho em usinas hídricas e térmicas, fluido de transferência de calor, água de resfriamento e água de processo | Medidores eletromagnéticos e por ultrassom para água e fluidos condutivos, e instalações por vórtice ou de pressão diferencial para vapor e gás em uma usina térmica |
| Nível e pressão | Reservatórios, tanques, circuitos hidráulicos e sistemas de resfriamento | Transmissores hidrostáticos e por radar, transmissores de pressão com vedação adequada ao meio, e chaves para proteção quando um desvio de nível tem um custo |
| Temperatura | Temperatura de módulos e do ambiente, de baterias e inversores, de rolamentos e redutores, e de processo | Termorresistências e termopares para medição de superfície e de processo, e medição sem contato para peças rotativas ou de difícil acesso |
| Elétrica | Tensão, corrente, potência, energia, qualidade da energia e estado de isolamento | Medidores de potência e analisadores para a interface com a rede, medidores de resistência de isolamento para manutenção, e canais de aquisição dimensionados para a tensão e a forma de onda do sistema |
| Vibração e condição | Vibração de turbinas, redutores e máquinas rotativas | Acelerômetros e medição por proximidade, frequentemente conectados a um sistema de monitoramento de condição, porque a usina não é tripulada |
Aqui o modelo de operação importa tanto quanto a física. A alimentação disponível no ponto de medição, o acesso remoto e o intervalo de manutenção devem ser declarados junto com a própria medição.
Como especificar uma usina de energia renovável
- A alimentação disponível no ponto de medição, em primeiro lugar, porque um local sem alimentação muda toda a especificação e impõe a escolha entre baterias, uma pequena fonte local e apenas o registro local.
- Como o registro chega até o operador - visita física, enlace de rádio ou conexão celular - porque um enlace não confiável precisa ser previsto antes da instalação, e não descoberto depois dela.
- Se a medição sustenta uma alegação de desempenho ou um acerto comercial, porque esses casos exigem calibração, completude e um registro auditável, e não apenas um sensor funcionando.
- Exposição: vento, sal, pó, faixa de temperatura e precipitação, que definem o invólucro e a fixação mais do que o próprio sensor.
- O intervalo de manutenção que a usina suporta, que é o limite prático para tudo o que exige limpeza, recalibração ou consumível.
- Intervalo de amostragem e duração do registro, que juntos definem a memória e a exigência de energia, e que costumam ser subestimados na fase de planejamento.
- Se a medição alimenta a proteção além do controle, porque uma função de proteção exige independência e um comportamento definido em caso de falha.
- A tensão do sistema e a forma de onda na medição elétrica, porque a classe do instrumento decorre delas, e não da potência nominal.
Normas e aprovações que podem se aplicar
- Requisitos de conexão à rede e de qualidade da energia aplicados pelo operador da rede, que definem as medições elétricas e o registro.
- Normas de desempenho e de avaliação de recurso citadas no acordo comercial, que fixam o método de medição de irradiação ou de vento.
- Requisitos de segurança elétrica para a tensão de sistema envolvida, incluindo requisitos específicos de sistemas de corrente contínua.
- Obrigações ambientais e de licenciamento, em que monitoramento de ruído, ecológico ou visual pode ser exigido além das medições da usina.
- Descrevemos o que uma instalação pode ter de atender. Não afirmamos que uma aprovação seja detida por um produto, salvo quando o certificado nos foi fornecido, e as páginas de produto seguem a mesma regra.
Aplicações neste setor
