Pesquisadores da Universidade de Estudos Econômicos de Bucareste compararam inversores formadores de rede (GFM) e seguidores de rede (GFL) em um sistema residencial modelado de energia solar com armazenamento. A análise concluiu que a tecnologia GFM teve melhor desempenho nas simulações de perturbações na rede e apresentou resultados financeiros mais favoráveis de acordo com as premissas do estudo.

A equipe modelou um conjunto de painéis solares de 5 kW combinado com uma bateria de fosfato de ferro-lítio de 10 kWh. Os dois tipos de inversor foram testados nas mesmas condições, usando simulações de transitórios eletromagnéticos no MATLAB/Simulink, incluindo um aumento de carga de 1,2 kW e uma queda de tensão de 20% com duração de 200 milissegundos.

Com GFM, a taxa máxima de variação da frequência caiu de 18,99 Hz/s para 6,34 Hz/s em comparação com GFL. O desvio máximo de frequência diminuiu de 0,62 Hz para 0,18 Hz, e o tempo de estabilização da frequência foi reduzido de 7,5 segundos para 3 segundos. As simulações também mostraram que o desvio máximo de tensão caiu de 0,20 para 0,08 por unidade, enquanto o tempo de recuperação da tensão passou de cinco segundos para dois.

Os pesquisadores afirmaram que os sistemas GFL dependem da rede para obter referências de tensão e frequência, enquanto os inversores GFM podem estabelecer essas referências por conta própria. Isso permite que deem suporte à rede e operem em modo ilhado, mantendo potencialmente o fornecimento durante interrupções.

A avaliação financeira considerou uma vida útil do projeto de 15 anos e uma taxa de desconto de 6%. O investimento inicial foi definido em €7.000 para GFL e €8.500 para GFM. O modelo incluiu custos operacionais, economias decorrentes do autoconsumo, receitas das exportações e da arbitragem de energia, além de estimativas para serviços ancilares, custos evitados de interrupções, degradação da bateria e redução do corte da geração de energia renovável.

De acordo com essas premissas, o GFM gerou um fluxo de caixa líquido anual de €1.142, em comparação com €615 para GFL. Seu valor presente líquido foi de €2.591 e sua taxa interna de retorno foi de cerca de 10,4%; os valores correspondentes para GFL foram negativos em €1.027 e de cerca de 3,7%. Embora o custo nivelado de energia convencional tenha sido maior para GFM — €0,206/kWh, contra €0,174/kWh —, o valor ajustado caiu para €0,118/kWh quando foram contabilizados os benefícios de flexibilidade e resiliência. Os pesquisadores estimaram que o investimento adicional de €1.500 seria recuperado em cerca de 2,85 anos.

As análises de sensibilidade do estudo concluíram que o GFM continuou economicamente viável nos cenários considerados de preços de eletricidade, receitas de serviços ancilares e custos de baterias. Os pesquisadores alertaram que a rentabilidade depende do acesso a mercados de flexibilidade e da forma como os serviços à rede são avaliados, e afirmaram que as premissas precisam ser testadas mais a fundo com dados operacionais sazonais.

Os resultados foram publicados no Journal of Energy Storage em um estudo intitulado “Can grid-forming inverters pay off? A techno-economic analysis of photovoltaic and battery systems in low-inertia power systems.”

Fontes: pv magazine.