• Designação do Projeto | Ev4Energy - The Electric Vehicle in the center of the electric distribution system.
  • Código do Projeto | CENTRO-01-0247-FEDER-046995
  • Objetivo Principal | Transformar o Veículo Elétrico no centro da distribuição elétrica.
  • Região de Intervenção | Centro
  • Entidade Beneficiária | MAGNUM CAP - Electrical Power Solutions, LDA
  • Data de Aprovação | 07-01-2021
  • Data de Início | 01-07-2021
  • Data de Conclusão | 30-06-2023
  • Custo Elegível | 1.275.412,06 € (Total) / 742.331,73 € (MAGNUM CAP)
  • Apoio Financeiro da União Europeia | FEDER: 932.783,48 € (Total) / 532.973,24 € (MAGNUM CAP)

  • Objetivos, Atividades e Resultados

        O ecossistema V2X proposto no projeto Ev4Energy visa dotar edifícios que possuam geração de energia renovável e carregadores Vehicle-to-Grid de um maior aproveitamento dessa energia, reduzindo custos e assegurando um elevado nível operacional tanto para o edifício como para os veículos. Neste sentido, o projeto Ev4Energy tem como principais objetivos:

    • Habilitar o uso da energia armazenada nas baterias dos automóveis ligados aos carregadores V2X do edifício para suprir as suas necessidades energéticas;
    • Gerir de forma integrada o carregamento das baterias de acordo com os perfis (e agenda) de utilização individual dos veículos e necessidades energéticas antecipadas para o edifício;
    • Integrar a geração de energia “verde” no ecossistema do edifício, optimizando a sua utilização em função dos ciclos característicos de produção;
    • Habilitar o ecossistema de energia do edifício para operar em modo “ilha” perante a ocorrência de falhas de energia na rede de distribuição;
    • Assegurar o suprimento das necessidades energéticas do edifício de forma ininterrupta, mesmo quando ocorrem falhas de energia na rede de distribuição;
    • Dotar os equipamentos desenvolvidos com tecnologias de comunicação padrão que assegurem a sua interoperabilidade com outros equipamentos comerciais atuais e futuros.

        O conceito de ecossistema de energia de edifícios endereçado neste projeto é genérico e extensível a diferentes contextos de aplicação. Tanto pode ser ser instanciado num contexto doméstico, no qual o edifício do agregado familiar possui dois (ou mais) carregadores V2X (e correspondentes veículos elétricos) e geração fotovoltaica de reduzida/moderada potência, como num contexto empresarial, no qual o edifício/campus pode possuir dezenas/centenas/milhares de carregadores V2X e geração mista (fotovoltaica e eólica) de elevada potência.

        A inovação do sistema proposto resulta não só das inovações intrínsecas aos equipamentos que o compõem mas, sobretudo, da combinação e integração única deles resultante. Neste âmbito, são representados vários elementos, a saber:

    • Rede pública de distribuição: fornece energia ao edifício quando necessário;
    • Rede privada de distribuição: rede local ao edifício que interliga os carregadores V2X, inversores locais (solar, de bateria estacionária, ou outros), medidores e cargas.
    • Sistema de Gestão de Energia do Edifício (SGEE): fornece energia ao edifício quando necessário;
    • Sistema de Gestão de Estações de Carregamento (SGEC): fornece energia ao edifício quando necessário;
    • Inversor Solar (IS): Sistema de geração AC fotovoltaico. Incluído como elemento de validação da arquitetura visto não carecer de desenvolvimento no âmbito do projeto;
    • Sistema Bi-direcional de Bateria Estacionária (SBBE): Sistema de carregamento e descarregamento de bateria estacionária (ou de segunda vida) com capacidade de resposta rápida à ocorrência de falha na rede de distribuição;
    • Rede de Comunicações de Tempo-Real: rede de dados de baixa latência (Time Sensitive Network) para interligação entre o SGEE, carregadores V2X e o SBBE.
    • Medidores (solar, edifício, …): equipamentos de medição do consumo de energia ligados ao SGEE através de tecnologias de comunicação diversificadas.

        O sistema proposto endereça um conjunto alargado de desafios dos quais se destacam a capacidade de detectar e reagir instantaneamente à ocorrência do modo de funcionamento em “ilha”, ou seja, quando por algum motivo a rede de distribuição é desligada da rede privada de distribuição do edifício. A detecção do modo “ilha” é particularmente difícil de detectar em cenários nos quais a produção local num dado instante é próxima do consumo agregado das cargas na rede privada. Adicionalmente, o tempo de reação do sistema é vital, pois deve imediatamente isolar a rede privada do exterior (de forma a prevenir o fluxo de energia para o exterior) e assegurar que os parâmetros de qualidade do fornecimento de energia às cargas locais não ultrapassa os limites nominais padrão.


        A Figura seguinte mostra a visão arquitetural da solução proposta.


        Face ao tempo de resposta dos carregadores V2X que pode mesmo ultrapassar os 2 segundos após um comando de setpoint de potência, é necessário um elemento no sistema capaz de reagir rapidamente e gerar o sinal piloto, mantendo o sistema em funcionamento no período de transição até que os carregadores V2X sejam capazes de, eventualmente em conjunto com a geração renovável local , suprir as necessidades energéticas do edifício. Este elemento da rede é o Sistema Bi-direcional de Bateria Estacionária (SBBE).

        Utilizando o Medidor do Edifício, o Sistema de Gestão de Energia do Edifício (SGEE) deteta a ocorrência de eventos de “ilhamento” e activando instantâneamente, através da Rede de Comunicações de Tempo-Real, o SBBE para que este gere o sinal piloto que os restantes elementos fornecedores de energia à rede local (IS e carregadores V2X) usarão como referência. Adicionalmente, utilizando informação sobre o estado de carga das baterias e previsão de consumo dos veículos elétricos disponíveis, o SGEE comanda via Sistema Bi-direcional de Bateria Estacionária (SBBE) a entrada em funcionamento dos carregadores V2X com setpoints adequados à sua operação.

        Após a entrada em funcionamento dos carregadores V2X, face à necessidade de preservar a bateria do SBBE e não sendo necessária a sua contribuição para o sistema, o SGEE comanda a transição do controlo de geração do sinal piloto da rede para um dos carregadores V2X activos através de negociação na rede Rede de Comunicações de Tempo-Real.