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PROJETOS

NEXTSTEP – NEXT distribution SubsTation improvEd Platform

Desenvolvimento de um novo protótipo de Posto de Transformação

ENQUADRAMENTO

Neste projeto, pretende-se desenvolver um protótipo que inclua soluções tecnológicas aplicáveis à próxima geração de Postos de Transformação (PT). As atividades e tarefas propostas no âmbito deste projeto compreendem, a especificação, o desenvolvimento, a construção, os testes e a integração das soluções concebidas nas diversas vertentes tecnológicas de um PT.
Este projeto, com início em dezembro de 2016, terá a duração de 36 meses, e envolve duas entidades empresariais e três entidades do Sistema Científico e Tecnológico Nacional (SCTN). Os parceiros Efacec, Eneida, Instituto de Sistemas e Robótica da Universidade de Coimbra, INESC TEC e ITeCons agregam a experiência e a expetativa da indústria, e o conhecimento e a capacidade científica que as entidades do SCTN aportam ao projeto, visando a criação e a aplicação de novo conhecimento científico, com demonstração na rede de distribuição em Baixa Tensão – BT – da EDP Distribuição, entidade parceira.


OBJETIVOS PRINCIPAIS

  • Desenvolver um invólucro modular com elevado desempenho térmico, acústico, físico e mecânico, incluindo: materiais sustentáveis; sensorização ambiental e regulação inteligente da ventilação natural; personalização urbana; cobertura e fachadas verdes, em prol desse desempenho e da captura de CO2;
  • Desenvolver soluções para resiliência de rede: sensorização sem fios de grandezas elétricas e ambientais (energy harvesting, plug and play, intermutáveis/operáveis);
  • Conceber um controlador do PT com: arquitetura modular e distribuída; monitorização e self-healing remoto da rede BT; monitorização da condição dos ativos; gestão de ativos DER e iluminação pública; mapeamento automático e agnóstico de smart meters;
  • Conceber um transformador MT/BT, segundo o Ecodesign, com melhor eficiência energética, menor potência sonora e um novo sensor de descargas parciais – DP;
  • Criar celas MT de menor volume e adaptadas aos novos sensor DP e detetor de defeitos;
  • Desenvolver um dispositivo de aplicação flexível – no PT e na rede BT – para: regulação de tensão; prestação de serviços de rede, e.g. mitigação da distorção harmónica, equilíbrio de fases, compensação de cavas e de fator de potência;
    Desenvolver um sistema de armazenamento de energia, segundo o Ecodesign, para acrescentar dimensão à função do dispositivo anterior; aportar eficiência energética, com suporte de capacidade durante o self-healing.


ATIVIDADES DO PROJETO E RESULTADOS ESPERADOS

  • Estudos Preliminares e Vigilância Científica e Tecnológica;
  • Desempenho do PT do Futuro: Casos de Uso, Requisitos, Arquitetura e Especificações;
  • Desenvolvimento da Solução;
  • Construção de Protótipos, Instalação Experimental e Instalação na Rede-Piloto;
  • Testes e Ensaios;
  • Promoção e Divulgação.

Estudos Preliminares e Vigilância Científica e Tecnológica: Identificar projetos afins, âmbito e potencial do projeto; fazer o levantamento das diretivas vigentes e das orientações para a qualidade de serviço técnica, impacto ambiental, eficiência energética e EcoDesign, aplicáveis ao projeto; fazer a vigilância tecnológica; avaliar o desempenho físico e mecânico de um PT de referência; analisar e definir a rede-piloto do demonstrador na EDP Distribuição.

Desempenho do PT do Futuro: Casos de Uso, Requisitos, Arquitetura e Especificações: definir os casos de uso e os requisitos funcionais, operacionais, ambientais e de segurança; definir a arquitetura funcional do PT do futuro; especificar tecnicamente os materiais e os sistemas construtivos do invólucro do PT; especificar tecnicamente o sistema de ventilação e do respetivo controlo inteligente; especificação tecnicamente os atuadores, detetores e sensores (MT e BT) e a respetiva integração nos equipamentos; especificação tecnicamente a rede de comunicações wireless do PT e a rede BT; especificar tecnicamente o hardware do controlador modular do PT do futuro, de arquitetura distribuída; especificar tecnicamente o software de controlo do PT do futuro; especificar tecnicamente o transformador MT/BT, segundo EcoDesign; especificar tecnicamente os dispositivos de regulação de tensão e de storage.

Desenvolvimento da Solução: Esta atividade inclui a conceção, desenvolvimento e fabrico de sistemas construtivos do invólucro do PT; o desenvolvimento do sistema de ventilação e do respetivo controlo inteligente, o desenvolvimento dos atuadores e dos sensores de grandezas elétricas BT, ambientais e de segurança, wireless; o desenvolvimento do detetor de defeitos MT; o desenvolvimento do acoplamento dos atuadores, detetores e sensores nos equipamentos BT e MT; o desenvolvimento do hardware do controlador modular do PT, de arquitetura distribuída; o desenvolvimento do software de controlo do PT do futuro; o desenvolvimento do transformador MT/BT, segundo EcoDesign; o desenvolvimento de conversores eletrónicos de potência para os sistemas de storage e de regulação de tensão.

Construção de Protótipos, Instalação Experimental e Instalação na Rede-Piloto: preparar a instalação experimental; construir o invólucro do PT do futuro; construir os protótipos dos atuadores, detetores e sensores (MT, BT) e integrar os mesmos na instalação experimental; construir o protótipo do controlador modular do PT, com inclusão das componentes de software e integração na instalação experimental; construir os protótipos para a rede BT (QGBT e Armários de Distribuição) e integração na instalação experimental; construir os protótipos dos transformadores MT/BT e integrar na instalação experimental; construir as celas MT (aparelhagem) com adaptação para acoplamento da sensorização e integrar na instalação experimental; construir o protótipo do regulador de tensão e integrar na instalação experimental; construir o protótipo do controlador, do conversor e do dashboard para o sistema de storage e integrar na instalação experimental; integrar todos os protótipos (do PT do futuro e da rede BT) no demonstrador da rede-piloto.

Testes e Ensaios: realizar testes de condições ambientais no PT de referência; realizar testes de condições ambientais no PT do demonstrador; realizar testes funcionais e de desempenho do controlador do PT e dos sensores com tecnologia wireless; realizar testes funcionais e de desempenho dos equipamentos primários e secundários do PT e da rede BT; realizar testes funcionais e de desempenho do sistema de regulação; realizar testes funcionais e de desempenho do sistema de storage; realizar testes de integração sistémica.

Promoção e Divulgação: preparar o plano de comunicação; divulgar o projeto piloto; publicar artigos científicos em conferências e workshops; preparar o plano de exploração de resultados; demonstrar resultados; realizar a sessão de encerramento – evento “NEXTSTEP".


PRINCIPAIS RESULTADOS ALCANÇADOS

Estudos Preliminares e Vigilância Científica e Tecnológica: Definiu-se o conceito de Smart Secondary Substation, identificando as potenciais funcionalidades para o PST no futuro. Abordaram-se os diferentes domínios a desenvolver no âmbito do projeto NEXTSTEP, nomeadamente: ativos do PT, Invólucro e sistema de ventilação, soluções de medição e sensorização e por último o sistema de controlo e gestão do PT e rede BT. Identificaram-se as soluções e tendências de mercado e de I&D. Apresentaram-se as principais conclusões e indicadores para a avaliação de desempenho das soluções desenvolvidas. Fez-se o levantamento dos principais documentos regulamentares e normativos a serem seguidos de forma a fixar critérios de segurança e de durabilidade e ainda de sustentabilidade. Especificaram-se os requisitos mais importantes e os respetivos ensaios experimentais necessários ao desenvolvimento de um novo posto de transformação com elevado desempenho térmico, acústico e ambiental. Realizaram-se estudos preliminares que permitiram ter uma perspetiva clara das características das soluções existentes atualmente referentes a Postos de Transformação. Definiu-se um PT de referência, que reúne as caraterísticas físicas (em termos de volumetria e soluções construtivas), de modo a ser representativo dos PTs existentes na rede. Foi instalado um PT no ITeCons com as características físicas de um PT de referência, a partir do qual foi definida a abordagem experimental a realizar na Tarefa 6.1, e que permitiu a realização de estudos teóricos e o desenvolvimento de modelos de simulação numérica para avaliação do comportamento higrotérmico do PT.

Desempenho do PT do Futuro: Casos de Uso, Requisitos, Arquitetura e Especificações: Definiu-se o conceito de Smart Secondary Substation, identificando as potenciais funcionalidades para o PST no futuro. Definiram-se os Casos de Uso e os requisitos essenciais à definição da arquitetura funcional do PT e à especificação técnica de cada módulo do demonstrador. Apresentaram-se as especificações técnicas de um conjunto de soluções construtivas passíveis de se aplicarem na requalificação do invólucro de postos de transformação (PTs), bem como na construção de novos PTs. As soluções construtivas foram definidas de modo a garantir níveis adequados de desempenho mecânico, térmico e acústico, privilegiando a utilização de materiais sustentáveis. Desta forma, as soluções definidas consideram o uso de coberturas verdes e sistemas multicamada para as paredes através do revestimento das mesmas com aglomerado de cortiça expandida (ICB) aplicado pelo exterior. Estas especificações compreendem ainda a hipótese de acabamentos personalizáveis, que permitam uma adequada integração paisagística dos PTs.

Promoção e Divulgação: Fez-se um plano de comunicação que define a estratégia de comunicação a implementar para a divulgação, quer a nível nacional como internacional, do projeto NEXTSTEP. Com o objetivo de fomentar um processo de divulgação e comunicação coordenado entre todas as entidades parceiras do projeto, resultando numa ação contínua ao longo de todo o período de execução, foram identificados os principais meios e suportes de divulgação, o público-alvo, as tarefas a executar e um conjunto de regras de comunicação a cumprir.


LISTA DE COMUNICAÇÕES

  • António J., Nascimento J., Neves A. 2018 - “Influência do revestimento de um posto de transformação com materiais sustentáveis na redução do ruído ambiente”. CLBMCS 2018, Coimbra, Portugal. 14-16 fevereiro 2018.
  • Beatriz F., Julieta A., José A.B., Nuno S. 2018 - "Compósitos cimentícios reforçados com fibras vegetais: estado da arte”. CLBMCS 2018, Coimbra, Portugal. 14-16 fevereiro 2018.
  • Nuno S., Joana P. e António T. 2018 - “Comportamento térmico dinâmico de pontes térmicas lineares: comparação entre resultados numéricos e experimentais” Construção 2018, Porto, Portugal. 21-23 novembro 2018.
  • Nuno S., Rosário F. e António T. 2018 – “Avaliação do aglomerado de cortiça expandida aplicado pelo exterior sem qualquer; revestimentos adicionais”. Construção 2018, Porto, Portugal. 21-23 novembro 2018.