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Brazilian Applied Science Review 
 
Braz. Ap. Sci. Rev, Curitiba, v. 4, n. 6, p. 3888-3906 nov./dez. 2020 ISSN 2595-3621 
 
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Microrredes: Estado da arte, desafios e tendências para geração, distribuição e uso 
sustentável de energia elétrica 
 
Microgrids: State-of-the-art, challenges and trends for the sustainable generation, 
distribution and use of electricity 
 
DOI:10.34115/basrv4n6-045 
 
Recebimento dos originais: 14/11/2020 
Aceitação para publicação: 14/12/2020 
 
Marcus Evandro Teixeira Souza Junior 
Mestre em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Uberlândia 
Instituição: Universidade Federal de Uberlândia 
Av. João Naves de Ávila, 2121 - Bairro Santa Mônica, Uberlândia – MG, Brasil 
E-mail: marcus11jr@hotmail.com 
 
Luiz Carlos Gomes de Freitas 
Doutor em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Uberlândia 
Instituição: Universidade Federal de Uberlândia 
Av. João Naves de Ávila, 2121 - Bairro Santa Mônica, Uberlândia – MG, Brasil 
E-mail: lcgfreitas@yahoo.com.br 
 
 
RESUMO 
O aumento no consumo de energia elétrica, o surgimento e a expansão de tecnologias inovadoras como 
a geração distribuída, a eletrônica de potência e os dispositivos de armazenamento de energia, a falta de 
acesso à eletricidade para milhões de pessoas e as preocupações com o meio ambiente e as mudanças 
climáticas estão mudando radicalmente o sistema elétrico. Estas condições fizeram nascer um forte 
interesse sobre as microrredes elétricas modernas. Unindo produção, distribuição e uso de energia 
elétrica em uma estrutura única, avançada, pequena e local, elas podem resolver grande parte dos 
problemas contemporâneos do setor energético, melhorar a vida das pessoas e tornar suas atividades 
econômicas mais sustentáveis. Todavia, há ainda pouca compreensão profunda sobre o tema. Neste 
contexto, o objetivo deste artigo é elucidar os conceitos fundamentais envolvendo microrredes, 
fornecendo uma visão geral sobre o assunto. Inicialmente, elas são definidas e suas características são 
apresentadas. Em seguida, sua história e sua situação atual de desenvolvimento são analisadas. Seus 
componentes principais, ou seja, os recursos energéticos distribuídos, os conversores estáticos, a 
proteção, a cogeração e as cargas, são investigadas. Por último, as técnicas de controle para microrredes 
são categorizadas e discutidas. 
 
Palavras-chave: Eletrônica de Potência, Energias Renováveis, Geração Distribuída, Microrredes, 
Recursos Energéticos Distribuídos. 
 
ABSTRACT 
The increase in electricity consumption, the emergence and expansion of innovative technologies such 
as distributed generation, power electronics and energy storage devices, the lack of access to electricity 
for millions of people and the preoccupations about the environment and climate change are radically 
changing the power system. These conditions gave rise to a strong interest in modern microgrids. Joining 
power production, distribution and use of electricity in a unique, advanced, small and local structure, 
they can solve great part of the contemporaneous problems of the energy sector, enhancing people’s life 
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and making their economic activities more sustainable. However, there is still little in-depth 
understanding on the topic. In this context, the purpose of this paper is to elucidate the fundamental 
concepts involving microgrids, providing an overview on the subject. Initially, they are defined and their 
characteristics are presented. Then, its history and its current developing situation are analyzed. Their 
main components, that is, distributed energy resources, power converters, protection, cogeneration and 
loads are investigated. Lastly, control techniques for microgrids are categorized and discussed. 
 
Keywords: Distributed Energy Resources, Distributed Generation, Microgrids, Power Electronics, 
Renewable Energy. 
 
 
1 INTRODUÇÃO 
Durante muitos anos, o sistema elétrico passou por poucas modificações. Apesar do crescimento 
contínuo de usuários, do aumento substancial de eletricidade produzida e da expansão de sua estrutura 
física, não houve mudanças radicais, que transformassem seus alicerces. Recentemente, porém, novas 
soluções e tecnologias surgiram e estão sendo incorporadas ao sistema elétrico. Da geração de energia 
elétrica, passando pela transmissão, pela distribuição e chegando até o consumo, conceitos inovadores e 
dispositivos disruptivos estão sendo empregados e indicam que, em um futuro próximo, as redes elétricas 
serão muito distintas daquelas que existem hoje. 
Começando pelo consumo de energia elétrica, pode se dizer que, para a maior parte dos seres 
humanos, é praticamente insustentável a vida contemporânea sem seu uso. São inúmeros os aparelhos e 
equipamentos eletroeletrônicos que podem ser identificados nas ruas, nas residências, nos comércios, 
nos transportes e nas indústrias. Não por acaso, o consumo global final de energia elétrica passou de 
5.268 TWh em 1974 para 22.315 TWh em 2018, em uma taxa média de crescimento de 3,3% ao ano 
[1]. Contraditoriamente, de acordo com o Banco Mundial, cerca de 10% da população mundial carecia 
de qualquer espécie de acesso à eletricidade em 2018. A maior parcela destas pessoas sem eletricidade 
vive na África Subsaariana e nas áreas rurais de outros continentes. Nestes lugares, ou a infraestrutura 
elétrica é de baixa qualidade ou ela simplesmente inexiste [2]. 
Simultaneamente, surgiram tecnologias avançadas no segmento, tais como os recursos 
energéticos distribuídos (REDs), compostos pela geração distribuída (GD) e pelos equipamentos de 
armazenamento de energia, e os conversores de eletrônica de potência, que permitiram o aparecimento 
de uma nova forma de produção de energia elétrica caracterizada por ser de pequeno porte, eficiente, 
renovável, sustentável e próxima ou do lado do consumidor. Foi despertado, assim, um grande interesse 
dos usuários de eletricidade, antes extremamente distantes da produção, pela geração em suas próprias 
edificações, sejam elas residências, comércios ou indústrias. No Brasil, foi a Resolução Normativa 482 
de 2012 da Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) [3] que permitiu o acesso da GD ao sistema 
de distribuição de energia elétrica com a possibilidade de compensação por créditos pelo excedente 
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energético injetado na rede. Desde então, a adesão à GD tem sido cada vez maior. Não só isso, uma 
pesquisa de 2020 mostrou que 90% da população brasileira gostaria de gerar energia elétrica em sua 
própria casa [4]. 
Somam-se a estas transformações tecnológicas as maiores preocupações em relação ao meio 
ambiente. Os diferentes gêneros de poluição e suas consequências prejudiciais, a escassez de 
combustíveis fósseis, a degradação de florestas e rios e os perigos de usinas nucleares e seus resíduos 
estão causando comoção na sociedade, que tem exigido soluções energéticas limpas e verdes. Dentre os 
problemas ambientais, talvez o de maior relevância seja o das mudanças climáticas. O fenômeno do 
aquecimento global decorrente das ações humanas, sobretudo através da emissão de gases do efeito 
estufa, ameaça gravemente a humanidade e diversas espécies da fauna e da flora de todo o planeta. A 
temperatura média global já alcançou 1 °C acima dos níveis pré-industriais, sendo que os maiores 
aumentos foram observados somente nas últimas quatro décadas e há forte tendência de que o 
crescimento acelerado continue nos próximos anos [5], pondo em risco as metas limites de 1,5 °C e 2 °C 
firmadas no Acordo de Paris. O setor energético é responsável por boa parte das emissões e, por esse 
motivo, tem papel fundamentalna reversão da crise climática. 
É neste cenário que se materializaram as microrredes elétricas, sistemas que, basicamente, como 
o próprio nome indica, são redes elétricas relativamente menores, mas que englobam dentro de suas 
fronteiras: produção, distribuição e consumo de eletricidade. Em sua concepção moderna, elas integram 
os múltiplos REDs atrelados à eletrônica de potência com métodos avançados de controle para fornecer 
localmente eletricidade com maiores eficiência, confiabilidade e segurança, e menores custos financeiros 
e impactos ambientais. É preciso, portanto, que engenheiros, cientistas, pesquisadores e estudantes 
entendam minimamente estas tecnologias. Só assim as microrredes poderão ser adotadas maciçamente 
com todo seu potencial, cumprindo seus objetivos de melhorar o bem-estar geral, garantir acesso à 
eletricidade para todos e todas e reduzir drasticamente os efeitos negativos de origem energética na 
natureza. Este artigo busca, deste modo, preencher parte desta lacuna ao elucidar os assuntos capitais 
sobre microrredes de uma maneira simples e direta, dando base para compreensão e aprofundamento do 
tema. 
O artigo é dividido da seguinte forma. Inicialmente, as microrredes são definidas e algumas de 
suas características principais são apontadas. Depois, é apresentado um histórico da tecnologia e o estado 
atual de sua pesquisa e de seu desenvolvimento. A composição das microrredes é, então, descrita, 
explicando-se elementos como os REDs, a eletrônica de potência, os sistemas de proteção, a cogeração 
e as cargas. Por fim, são discutidas as estratégias de controle utilizadas em microrredes, assinalando suas 
classificações e aplicações. Conclusões encerram o artigo. 
 
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2 DEFINIÇÃO E CARACTERÍSTICAS DE MICRORREDES 
Microrredes (ou minirredes) são sistemas elétricos completos, locais, delimitados, pequenos e 
controláveis que podem operar ilhados ou conectados à rede elétrica convencional. Cada uma destas 
características pode ser detalhada individualmente. 
São completos no sentido de abarcarem produção, fornecimento e consumo de energia elétrica 
ligados entre si em uma única entidade [6]. Elas são locais porque a geração é sempre próxima dos 
usuários, sendo particulares a determinado lugar e à vida das pessoas que ali habitam. Esta propriedade 
está diretamente relacionada ao uso dos REDs, fazendo das microrredes meios ativos e participativos 
para sua integração [7]. 
Já ser delimitada requer que uma microrrede não se expanda além de uma área reduzida, seja 
dotada de número restrito de integrantes e tenha fronteiras elétricas bem definidas [8]. Quanto à 
atribuição “pequena”, pode se falar em duas frentes, uma sobre a extensão física e outra em termos 
elétricos, ambas instituídas apenas em relação à rede elétrica convencional. Não há um consenso entre 
os autores na literatura sobre esta condição e as microrredes podem ter tamanhos variados. Elas são 
fisicamente pequenas por não ocuparem, geralmente, espaços com áreas cujo raio exceda as dezenas de 
quilômetros, não alcançando as dimensões dos sistemas elétricos tradicionais, que chegam a ter 
magnitudes nacionais. As microrredes são, por sua vez, eletricamente pequenas por terem, no total, 
potências que não ultrapassam as dezenas de MW e por serem sistemas de baixa e média tensões somente 
[9]. 
Ser controlável significa que todos os seus elementos estão sob domínio próprio ou são 
direcionados por um dispositivo supervisor interno, sendo, portanto, comandados e regulados 
prioritariamente no interior da própria microrrede. Por fim, é pertinente às microrredes a autonomia, 
podendo trabalhar nos modos ilhado ou conectado a uma rede principal. O primeiro se refere ao 
suprimento de energia elétrica feito unicamente pelos próprios REDs da microrrede, cujas capacidades 
de produção são, em regra, suficientes para alimentar as cargas locais, sem recebe-la ou fornecê-la 
através de recursos externos. No segundo caso, a microrrede é sincronizada e interconectada a uma rede 
de uma concessionária e importa e exporta energia dela [10]. De outra maneira, uma microrrede opera 
ilhada quando ela gera suas próprias referências de tensão e de frequência e em paralelo ou conectada à 
rede na situação oposta [11]. 
É importante ressaltar que uma distinção deve ser feita entre microrredes e sistemas isolados. 
Estes últimos são formados por uma única fonte de energia elétrica, que fica, muitas vezes, diretamente 
ligada às suas cargas. Logo, os sistemas isolados não têm uma organização similar à rede elétrica 
tradicional com linhas de distribuição. Em vista disso, são microrredes apenas aqueles sistemas elétricos 
que possuem dois ou mais REDs conectados em paralelo para suprir o consumo local de várias cargas. 
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Esta definição dada para as microrredes sugere outras características que não constituem 
necessariamente sua acepção, mas que são cruciais ou, ao menos, desejáveis para uma operação 
aprimorada. A primeira delas é que, como são sistemas locais, delimitados e pequenos, as microrredes 
são, naturalmente, mais eficientes pelas baixas perdas elétricas em distribuição. 
A segunda é uma das maiores vantagens das microrredes e que as diferencia substancialmente 
das redes elétricas tradicionais. Enquanto estas são invariavelmente estabelecidas por usinas 
termoelétricas, hidroelétricas ou nucleares centralizadas de grande porte, afastadas dos centros de 
consumo e conectadas por linhas quilométricas de transmissão, aquelas podem ter as mais diversas 
arquiteturas. À nível de produção, as tecnologias podem ser as mais variadas, em quantidade e em 
qualidade, devido à abundância de tipos de REDs no mercado, o que permite o aproveitamento da 
geografia da região e dos recursos naturais à disposição, além de serem levadas em conta a capacidade 
econômica e as escolhas sociais dos participantes da microrrede. A construção e a instalação seguem 
premissas análogas, admitindo topologias que podem ser radiais ou em malha [12], dependendo da 
contingência local. 
As microrredes também são assinaladas por terem propriedades elétricas distintas. Não há 
restrições quanto aos níveis de tensão de operação escolhidos para a microrrede e as frequências não 
precisam ser os típicos 50 Hz ou 60 Hz. De forma parecida, as potências instaladas de REDs e de cargas 
não são fixas e podem, até mesmo, mudar ao longo do tempo com a entrada ou a saída de unidades. As 
microrredes podem ser monofásicas ou trifásicas e classificadas em CA, CC ou híbridas, quando 
possuem parcelas das duas primeiras [13]. Deste modo, a arquitetura da microrrede poderá ser 
especialmente desenvolvida para atender as cargas com suas necessidades elétricas específicas. 
Outros aspectos relevantes para microrredes são a flexibilidade e a confiabilidade. Poder transitar 
entre modos ilhado e conectado à rede torna apenas em parte as microrredes sistemas flexíveis. Para que 
elas sejam verdadeiramente flexíveis, deverão ter outras funções. Quando integradas a uma rede externa, 
as microrredes poderão ser importadoras ou exportadores de energia elétrica e prover serviços ancilares 
[14]. Seus componentes, para garantirem ainda mais flexibilidade, devem ter características “ligar-e-
usar” (“plug-and-play”), pela qual REDs podem ser conectados e desconectados da microrrede a 
qualquer momento e em qualquer parte, sem que o controle e a proteção gerais sejam afetados, e “par-
a-par” (“peer-to-peer”), denotando que não exista na microrrede um elemento crítico para seu 
funcionamento [15]. Uma maior confiabilidade se traduz na continuidade da alimentação das cargas da 
microrrede. Ela deve ser capaz de assegurarque o maior número de consumidores esteja recebendo 
energia elétrica no máximo de tempo possível e, de preferência, com os melhores níveis de qualidade da 
energia. 
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Finalmente, é interessante que a microrrede seja inteligente [16]. Sendo assim, ela poderá 
assimilar estratégias de controle para que a operação seja otimizada e totalmente automatizada. Em 
contraste com as redes elétricas convencionais, as microrredes não terão, em sua maioria, supervisão 
humana direta. Para depender menos de operadores externos ou de seus membros, que podem ser leigos 
e não sejam treinados, elas terão que monitorar ininterruptamente suas condições e trabalhar com os 
próprios mecanismos, dados e informações para reverter qualquer situação adversa. As microrredes 
inteligentes serão preparadas para gerenciar o balanço energético e fazer outras atividades benéficas, tão 
díspares como regulação de tensão e frequência, comércio de energia e redução da poluição, sem 
intervenção humana. 
 
3 HISTÓRICO, PESQUISA E DESENVOLVIMENTO DE MICRORREDES 
Os primeiros sistemas elétricos, que surgiram na segunda metade do século XIX, eram, 
essencialmente, microrredes. Pequenos geradores eram instalados nas proximidades ou mesmo dentro 
dos edifícios e forneciam eletricidade para as residências e os comércios nos arredores por meio de linhas 
de distribuição curtas. As maiores diferenças para as microrredes modernas são os dispositivos e 
métodos avançados aplicados hoje em dia e serem exclusivamente ilhadas no passado. Por isso e por 
serem as primeiras, a origem, elas podem ser chamadas de microrredes primitivas e alguns exemplos 
históricos podem ser citados. 
O sistema de iluminação de Paris, na França, de 1878, usava dínamos posicionados em porões 
que eram conectados às lâmpadas por cabos subterrâneos [17]. Os primeiros sistemas elétricos públicos, 
de 1881, das cidades inglesas Godalming e Chesterfield eram formados por pequenas hidroelétricas ou 
dínamos para fornecer eletricidade [18]. A estação de energia elétrica de Pearl Street, de 1882, de 
Thomas Edison, entregava energia elétrica CC em até uma milha para edifícios e comércios em um 
distrito financeiro de Nova Iorque, nos Estados Unidos. O modelo desta microrrede primitiva fez grande 
sucesso na época e foi replicado em diversas outras cidades estadunidenses e da Europa [19]. Nos anos 
1890, em Berlim, na Alemanha, em Londres, na Inglaterra, e em Chicago, nos Estados Unidos, foram 
erigidas microrredes primitivas geridas por um grande número de empresas e companhias diferentes 
[20]. 
A disseminação das microrredes primitivas durou pouco e elas logo foram substituídas pelos 
arquétipos de redes elétricas convencionais que perduram até hoje em vários países. Essas mudanças 
têm raízes tecnológicas, políticas, econômicas e sociais que não serão detalhadas aqui, mas que podem 
ser vistas em [19]. O que é interessante notar é que o sistema elétrico quase não evoluiu efetivamente 
durante todo o século XX. Entretanto, nos anos 1970, as intensas crises do petróleo impactaram 
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agudamente todo o mundo [21] e fizeram com que diversas nações buscassem novas soluções para 
garantir a segurança energética [22]. 
Dali em diante, os REDs e a eletrônica de potência progrediram rapidamente e pavimentaram o 
caminho para o nascimento das microrredes modernas. Outra tecnologia crucial para que isso 
acontecesse foram as fontes de energia ininterruptas (UPS - Uninterruptible Power Supply) distribuídas 
[23]. As ideias de paralelismo de conversores, as transições entre modos ilhado e conectado à rede e os 
métodos de controle tiveram origem na pesquisa e aplicação destes aparelhos elétricos nos anos 1980 e 
1990. 
A expressão “microrredes”, conforme empregada no setor de energia elétrica, apareceu 
isoladamente pela primeira vez, ao que tudo indica, em um artigo de 1986, onde se descreve uma 
microrrede desenvolvida para a estação terrestre remota INMARSAT na Antártica [24]. Contudo, o 
conceito, agregando tecnologias e técnicas inovadoras e todas as características anteriormente descritas, 
foi solidificado somente com os trabalhos seminais do Consortium for Electric Reliability Technology 
Solutions (CERTS) no ano 2000 [6], [25]. 
Nos anos seguintes até o presente, a pesquisa e os projetos sobre microrredes prosperaram 
vigorosamente. Por ser uma tecnologia ampla e multifacetada, as investigações científicas são 
igualmente variadas. Existem esforços para entender e desenvolver melhor seus componentes, como os 
REDs e a eletrônica de potência, seus métodos de controle, sua operação geral, o gerenciamento de 
energia, a conexão com a rede, seus instrumentos de proteção, seus meios de comunicação, dentre 
inúmeros outros tópicos [26]. 
A diversidade das microrredes se reflete em suas aplicações. Elas podem ser encontradas em 
segmentos tão vastos como: institucionais, escolares/universitários, da saúde, residenciais, comerciais, 
industriais, militares, comunitários, remotos e das concessionárias [27]. As microrredes também são 
constatadas em todas as regiões do mundo, estando divididas 37% na Ásia-Pacífico, 33% na América 
do Norte, 14% no Oriente Médio e na África, 11% na Europa e 5% na América Latina (em 2019) [28]. 
Neste mesmo ano, globalmente, contava-se com 3,2 GW de capacidade de microrredes, enquanto a 
previsão para 2027 é de aproximadamente 16 GW [29]. 
 
4 COMPOSIÇÃO DAS MICRORREDES 
As estruturas das microrredes são, normalmente, como foi visto, únicas e podem diferir muito 
umas das outras. Todavia, alguns elementos estão presentes em qualquer uma delas, independentemente 
de suas arquiteturas. A seguir são delineados estes elementos fundamentais das microrredes e suas 
particularidades. É claro que elas são formadas por cabos, postes e/ou estruturas subterrâneas e que estes 
artefatos são primordiais para se fazer o fornecimento de energia elétrica. Porém, estes não serão 
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abordados porque não fogem do que já se conhece pelas redes elétricas tradicionais. O que se apresenta 
em seguida são aqueles dispositivos que são essenciais para a realização do funcionamento de uma 
microrrede e as funções que os distinguem do convencional. 
 
4.1 RECURSOS ENERGÉTICOS DISTRIBUÍDOS 
As tecnologias basilares de uma microrrede, juntamente com as linhas de distribuição e as cargas, 
são os REDs. Sem eles, definitivamente não se teriam microrredes. De fato, como se discutiu 
previamente, um dos objetivos na adoção de microrredes é justamente integrar e aproveitar todos os 
benefícios dos REDs. Eles são divididos em GD e armazenamento de energia. 
Uma fonte de GD pode ser definida genericamente como um equipamento para produção de 
energia elétrica que pode ser instalado e operar sem grandes restrições de localização geográfica, física 
ou de ponto de conexão elétrica (transmissão, distribuição, lado do consumo ou isolada) e de capacidade 
de potência [30]. Por estes atributos, as unidades de GD são, comumente, de menor porte, 
descentralizadas e mais próximos dos consumidores do que as grandes usinas tradicionais [31], [32]. 
As tecnologias de GD para microrredes incluem os sistemas fotovoltaicos, as células a 
combustível, as turbinas eólicas, as pequenas hidroelétricas, os pequenos geradores térmicos e a 
bioenergia [33], [34]. Suas saídas podem ser CC, como acontece para as duas primeiras, ou CA, para o 
restante. Elas podem ainda ser classificadas em despacháveis ou não. Ou seja, a produção pode acontecer 
continua e constantemente de acordo com as necessidadesou podem ser variáveis e intermitentes. Este 
último caso, que é o da energia solar fotovoltaica, eólica e das pequenas hidroelétricas, está ligado à 
forte dependência das forças da natureza para geração primária de energia. As fontes ainda podem ser 
categorizadas como renováveis ou não. Isto é, os recursos energéticos são renováveis se podem ser 
reabastecidos dentro de um período de tempo curto através dos ciclos naturais em relação às atividades 
humanas, provindo direta ou indiretamente da energia solar [35]. Com exceção dos pequenos geradores 
térmicos alimentados a combustíveis fósseis, como o diesel, as outras fontes enumeradas são todas 
renováveis. A GD é menos rígida que suas semelhantes tradicionais e pode fazer mais que a produção 
de potência ativa. Alguns exemplos nesse sentido são: aprimorar os níveis de qualidade da energia e do 
serviço, corrigir o fator de potência, diminuir a distorção harmônica, fazer regulação da tensão, dar 
suporte à rede com serviços ancilares, reduzir perdas nas linhas e evitar custos futuros de expansão da 
rede [36], [37]. 
Como a energia elétrica deve ser consumida no mesmo instante em que é produzida, aparelhos 
foram elaborados para que se adiasse sua aplicação para quando desejado. Os equipamentos de 
armazenamento transformam esta energia elétrica em outra forma de energia que pode ser poupada para 
uso posterior, quando é restaurada como eletricidade. São dispositivos desta categoria para emprego em 
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microrredes as baterias, os supercapacitores, flywheels, o armazenamento por ar comprimido e por usinas 
hidroelétricas reversíveis ou de bombeamento [38]. Afora sua tarefa original, os dispositivos de 
armazenamento de energia auxiliam os sistemas nos quais são interligados ao melhorar qualidade da 
energia, dar suportes de tensão e de frequência, compensar desequilíbrios e atuar no balanço energético 
[39]. Neste quesito, o armazenamento soluciona parcialmente os problemas de variabilidade e 
intermitência de algumas fontes de GD, permitindo uma operação mais previsível e próxima da 
despachável e aumentando a confiabilidade geral da microrrede [40]. 
Como se vê, os REDs são o núcleo das microrredes. Além da produção e do armazenamento de 
energia elétrica, eles concretizam todo o potencial positivo das microrredes. É o enorme leque de opções 
de REDs que proporciona a grande diversidade e flexibilidade das configurações de microrredes. Com 
isso, elas podem ser projetadas e edificadas não mais como os sistemas elétricos convencionais que 
dependem de circunstâncias severamente restritas, são alinhados em organizações verticais e afetam 
negativamente o meio ambiente. Os REDs permitem que as microrredes não sejam meros aglomerados 
de dispositivos para suprimento de eletricidade e, sim, tecnologias que aumentam consideravelmente a 
qualidade e a confiabilidade no fornecimento de energia elétrica em estruturas que são adaptadas às 
necessidades de seus usuários, aproveitem as condições locais e criem espaços mais sustentáveis. 
 
4.2 ELETRÔNICA DE POTÊNCIA 
Dispositivos de eletrônica de potência, nomeados conversores estáticos, alteram e controlam 
eficientemente as características elétricas de fontes de energia por meio do chaveamento de elementos 
semicondutores. Entradas CC fixas podem ser convertidas em saídas CC variáveis ou CA diversas. 
Entradas CA, por sua vez, em saídas CC distintas ou CA de amplitudes de tensão e frequências diferentes 
[41]. A eletrônica de potência é, habitualmente, interface dos REDs [42], estando presente entre eles e 
seu ponto de acoplamento na microrrede. Por um lado, ela adequa a saída das unidades em magnitude 
de tensão, em corrente (CA ou CC) e em frequência para as condições em que funciona a microrrede na 
respectiva área de conexão. Por outro lado, ela aprimora a operação das tecnologias de GD e 
armazenamento ao, por exemplo, fazer o melhor aproveitamento de energia via técnicas de rastreamento 
de ponto de máxima potência (MPPT – Maximum Power Point Tracking) em sistemas fotovoltaicos [43] 
e eólicos, além de aumentar o controle da velocidade para este último [44], assegurar a estabilidade de 
pequenas hidroelétricas [46], regular a tensão em células a combustível [45], regular a frequência de 
saída de microturbinas com elevada rotação [47], fazer o controle de carga em dispositivos de 
armazenamento de energia [48], entre várias outras vantagens [49]. 
Especificamente para as microrredes modernas, a eletrônica de potência é de suma importância 
em todos os seus processos. Uma vez que os REDs estão, em quase sua totalidade, associados a ela, a 
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operação básica das microrredes é apoiada no paralelismo de conversores. A eles são dadas as 
incumbências do compartilhamento adequado de potências e da criação e seguimento de referências de 
tensão e de frequência [50]. Mais ainda, todas as estratégias de controle são conduzidas e executadas 
através destes conversores estáticos. Também é deles a missão de implementar a transição entre modos 
ilhado e conectado à rede, incluindo aí a sincronização entre as microrredes e um sistema elétrico 
principal [51]. Enquanto os REDs expandem as possibilidades de construção das microrredes, é a 
eletrônica de potência que diversifica e flexibiliza seus alicerces puramente elétrico e operacional. 
 
4.3 PROTEÇÃO 
A arquitetura, o funcionamento e os componentes das microrredes, que são divergentes do 
tradicional, resultam em esquemas especiais de proteção. Sendo sistemas mais dinâmicos, técnicas 
inovadoras precisam ser adotadas. Algumas das condições que se pode deparar em microrredes são: 
fluxos bidirecionais de potência, alta quantidade de conversores estáticos no lado da produção que 
limitam a magnitude das correntes de curto-circuito, REDs variáveis e intermitentes, topologias 
amplamente flexíveis, alteração nas correntes de falta dependendo se o modo é ilhado ou conectado à 
rede e a transição entre estes modos, fora as especificidades de cada microrrede [52]. 
A abordagem de atuação dos dispositivos de proteção deve, portanto, considerar todas essas 
exigências. Adicionalmente, as microrredes precisam se desconectar imediatamente da rede principal 
quando uma falha for detectada externamente e isolar a parcela com defeito se o problema for interno 
[53]. Estes fenômenos mostram que os elementos de proteção devem ser instalados em pontos 
estratégicos da microrrede, como na saída de REDs, entre ela e o sistema elétrico externo e, algumas 
vezes, em barramentos de carga. Outros requisitos a serem observados quanto à proteção de microrredes 
são: ressincronização com a rede, separação espúria de componentes, a velocidade de resposta e a 
sensibilidade dos equipamentos e o monitoramento e a comunicação entre os dispositivos. Estas 
dificuldades podem ser contornadas por novos esquemas de proteção, como os métodos centralizados, 
diferenciais, de distância, de reconhecimento de padrões e adaptativo [54]. De todos, esta última solução 
tem se destacado por atenuar os efeitos da maioria das complexidades de proteção em microrredes. 
 
4.4 COGERAÇÃO 
Uma microrrede também pode ser uma rede de fornecimento de calor para seus integrantes. A 
produção de energia térmica, aqui, é realizada pelo processo de cogeração. Nele, o calor residual de 
fontes de energia elétrica, como células a combustível e pequenos geradores térmicos, é aproveitado de 
forma útil no próprio sistema ou em outras atividades locais [15]. Os projetistas de microrredes devem 
se atentar a alguns pontos sobre a cogeração. As perdas térmicas são maiores que as elétricas em relação 
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à distância de transmissão. Sendo assim, para cogeração mais eficiente, a proximidade dos focos de 
consumo de calor às unidades de GD precisa ser preferencialmente menor do que a das cargas elétricas 
na disposição dos componentes da microrrede. Outra questão a ser apontada é que a demanda por calor 
não está sujeita à mesma dinâmica que a sua análoga por eletricidade. A cogeração, contudo, tem uma 
fonte de calor como consequência do uso de uma para produção de energia elétrica e, por isso, a 
distribuição desta última deve ser priorizada. Observa-se que, quando há reaproveitamento nos 
geradores, a eficiência térmica passa de aproximadamente 40% para 70% a 90% [34]. Logo, se a 
cogeração é bem aplicada, ela não só proporciona mais serviços disponíveis para os membros das 
microrredes, como aumenta significativamente sua eficiência total. 
 
4.5 CARGAS 
As cargas são todos os objetos de consumo de energia elétrica que compõem as microrredes. Elas 
são os mesmos aparelhos, máquinas e equipamentos eletroeletrônicos que primordialmente absorvem 
potência ativa e que as pessoas utilizam corriqueiramente nas redes elétricas convencionais. Aliás, as 
microrredes devem estar aptas a suprir em suas dependências quaisquer tipos de cargas para as quais 
foram planejadas e que nelas forem conectadas. No entanto, o que não é igual para elas nas microrredes 
é o modo em que são usadas. 
Tentando manter o elevado nível de confiabilidade das microrredes ilhadas, que podem 
fortuitamente sofrer perdas de unidades de REDs, graus de sensibilidade podem ser definidos para as 
cargas. Como, para se ter qualidade e estabilidade, o equilíbrio energético deve ser mantido, as cargas 
são divididas em sensíveis (ou críticas), controláveis e não-sensíveis (não-críticas) [25], [9]. As primeiras 
são aquelas que não podem parar de ser alimentadas em qualquer circunstância e que têm prioridade na 
potência disponível em modo ilhado. É o caso de equipamentos hospitalares, alguns processos fabris e 
aparelhos de emergência. Na segunda categoria estão aquelas cargas que podem variar o consumo diante 
de situação anormal sem afetar gravemente os usuários, tais como determinados sistemas de iluminação 
e ventilação. Por fim, as últimas são as cargas de menor relevância que podem ser desligadas quando da 
falta de energia elétrica suficiente gerada na microrrede ilhada ou as que foram programadas para 
funcionar apenas no modo conectado à rede. 
Ainda visando o balanço energético, outra proposta sobre as cargas é aplicar técnicas de 
gerenciamento do lado da demanda (DSM – Demand Side Management) [26]. Alguns destes métodos 
podem ser registrados. Os membros da microrrede podem receber incentivos financeiros ou os preços 
da eletricidade podem ser flutuantes para reduzir o consumo em determinados horários do dia ou em 
ocasiões adversas. As cargas podem ser monitoradas e controladas em tempo real. Mesmo a educação 
dos participantes sobre o uso consciente de energia elétrica e as decisões favoráveis à aquisição de 
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equipamentos mais eficientes são avaliadas como boas práticas de DSM e podem ser facilmente 
cumpridas em microrredes. 
 
5 SISTEMAS DE CONTROLE PARA MICRORREDES 
Os métodos de controle regem toda a operação das microrredes. Implementados nos conversores 
estáticos e em outros dispositivos, eles desempenham o gerenciamento de toda a complexidade destes 
sistemas imensamente dinâmicos e versáteis. Ora, a começar pelos múltiplos REDs que são 
acompanhados de conversores estáticos. As técnicas de controle devem ser capazes de, no mínimo, 
empreender o paralelismo entre estas unidades e exercer o compartilhamento de potências ativa e reativa 
[55]. Como previamente relatado, do outro lado, o do consumo, mesmo as cargas, antes elementos 
predominantemente passivos, agora são ativas e trabalham sob controle. É ainda encargo das estratégias 
de controle efetuar a transição entre modos ilhado e conectado à rede, preparando a sincronização entre 
os dois sistemas e coordenando o fluxo energético entre eles e os serviços ancilares [56]. Estas são as 
atribuições, pode se dizer, vitais dos controles em microrredes. 
Os sistemas de controles para microrredes, que tem como variáveis principais o nível de tensão, 
a frequência e as potências, podem ser classificados em dois grupos principais: centralizado e 
descentralizado (ou distribuídos), sendo comum uma combinação de competências de um e de outro 
[57]. Na estratégia de controle completamente centralizada, os elementos da microrrede são comandados 
por um único dispositivo supervisório central que troca informações com eles e delibera quanto será 
produzido por cada um e como se configurarão suas saídas em tensão e frequência. Esta organização 
depende, assim, de linhas de comunicação robustas. Em [58] é reportado um caso no qual um 
componente central administra o funcionamento de todos os REDs e as cargas, controlando o fluxo de 
potências interno e externo com a rede. Quando se tem um controle totalmente descentralizado, são os 
próprios REDs que empenham a direção de suas saídas elétricas, fazendo monitoramentos e cálculos 
internos, sem qualquer comunicação entre unidades. Um caso popular desta categoria é o método de 
controle droop convencional [59]. Nele, os conversores fazem medições locais de tensão e corrente para 
determinar as potências ativa e reativa geradas por eles. A referência de tensão da unidade é, então, 
criada obtendo-se valores de frequência e de tensão pela aplicação de equações de droop nos dados de 
potências, o que permite o paralelismo entre os REDs e o compartilhamento adequado das cargas entre 
eles automaticamente e sem comunicação. 
Uma outra tendência amplamente difundida é o controle hierárquico [7]. Sob esta perspectiva, os 
controles são segmentados em quatro níveis hierárquicos. As malhas internas dos conversores são 
consideradas como controle zero ou interno. O controle primário estabelece a operação básica no modo 
ilhado, abordando o compartilhamento de potências, o paralelismo das unidades e a geração de 
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referências de tensão e de frequência. O método de controle droop é uma solução regularmente 
empregada neste plano. O controle secundário é responsável por corrigir os desvios do controle primário 
em tensão e em frequência que ocasionalmente possam ocorrer para seus valores nominais. No topo da 
pirâmide hierárquica se encontra o controle terciário, que é dedicado a sincronizar e conectar a 
microrrede com uma rede externa e governar o fluxo de potências entre elas. 
Os controles específicos dos REDs podem, por seu turno, ser divididos em formadores de rede 
(“grid-forming”) e seguidores de rede (“grid-following”) [10]. Os primeiros regulam e definem as 
referências de tensão e de frequência em uma microrrede. É exatamente o que faz o método de controle 
droop acima descrito. Os REDs que cumprem este posto devem ser despacháveis, já que a operação do 
restante da microrrede, ao menos em modo ilhado, será condicionada por estes controles. Os seguidores 
de rede (“grid-following”), por outro lado, são voltados para o provimento de potência, acompanhando 
os sinais de tensão e de frequência produzidos pelos formadores de rede (“grid-forming”). Os REDs 
deste conjunto usualmente são aqueles que integram técnicas de MPPT e têm regimes variáveis e 
intermitentes de produção, como os sistemas fotovoltaicos e as turbinas eólicas. 
Em um futuro próximo, quando as redes elétricas inteligentes (smart grids) forem o padrão, os 
controles também precisarão fornecer os instrumentos paraque as várias microrredes inteligentes sejam 
conectadas entre si [60]. Elas trocarão potências e informações com suas vizinhas e poderão 
comercializar a energia excedente. Os métodos de controle precisam garantir que tais operações sejam 
seguras e confiáveis, sem que a falha em uma microrrede afete as adjacentes. 
 
6 CONCLUSÕES 
Existe um gigantesco potencial na adoção das microrredes elétricas. Neste trabalho foi possível 
entender como elas podem transformar o setor elétrico convencional em seus vários níveis para torna-lo 
mais moderno, confiável, controlável, seguro, eficiente, de maior qualidade, flexível, econômico, 
renovável, sustentável, limpo e acessível. O elevado número de vantagens fica claro ao se compreender 
como a tecnologia das microrredes funciona, seus componentes, quais suas origens e seus propósitos. 
Futuramente, espera-se que elas estejam densamente espalhadas por todo o planeta, sendo bem utilizadas 
no cotidiano das pessoas e que sirvam em benefício da humanidade e da natureza. Para que isso aconteça 
efetivamente e as microrredes passem de meros objetos de estudo teórico e pesquisa experimental para 
uma aplicação corriqueira da sociedade, é preciso que um grande número de engenheiros, cientistas, 
pesquisadores e estudantes ampliem seus conhecimentos sobre este tópico a fim de poderem contribuir 
com o desenvolvimento tecnológico requerido neste setor. Este artigo buscou trazer uma visão geral 
sobre microrredes que auxiliasse nesse desígnio. 
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O campo de pesquisa das microrredes é extremamente vasto, espelhando suas características 
intrínsecas. Assim, algumas poucas, mas relevantes conclusões gerais sugerindo estudos e ações 
posteriores podem ser citadas. Em primeiro lugar, devem ser aprimoradas as técnicas e as tecnologias 
empregadas nas microrredes para que elas sejam aproveitadas ao máximo, viabilizando todas as suas 
capacidades, com níveis altos de confiabilidade e qualidade da energia, de flexibilidade e inteligência. 
Segundo, qualquer componente da microrrede deve ser dos tipos “ligar-e-usar” (“plug-and-play”) e “par-
a-par” (“peer-to-peer”), além de expressivamente eficientes e com mínimo impacto negativo ambiental. 
Terceiro, as arquiteturas de microrredes não podem ter restrições construtivas, a menos da segurança, 
pois a diversidade permite que as instalações se baseiem nas necessidades sociais locais e nos recursos 
disponíveis. Quarto, os métodos de controle precisam evoluir substancialmente para que as microrredes 
sejam plenamente automatizadas, otimizando processos, dando segurança aos seus participantes e 
prescindindo de constantes manutenções. Quinto, é urgente a transferência de tecnologias de microrredes 
de países desenvolvidos para os menos desenvolvidos, pois estes últimos são, ao mesmo tempo, os mais 
afetados pela falta de tecnologias inovadoras e de acesso à eletricidade. Sexto, debates entre especialistas 
e o público leigo precisam ser fomentados para determinar as estruturas legislativas, de negócios e 
ambientais que apoiarão as microrredes em cada região. Afinal, é preciso lembrar que, por definição, as 
microrredes são sistemas elétricos mais democráticos que os tradicionais. Por fim, aconselha-se que mais 
informações sobre o tema sejam disseminadas, não só entre os conhecedores da área, mas também a toda 
a população para que haja educação, conscientização e aceitação antes da implementação generalizada. 
Enfim, seguindo essas direções e tendo em mente que a finalidade de qualquer tecnologia é tornar 
melhor a vida individual e em sociedade, preservando e conservando os recursos naturais, utilizar as 
microrredes terá apenas consequências positivas. Pessoas que usufruem diariamente de seus vários 
aparelhos e equipamentos eletroeletrônicos e pessoas que nunca sequer puderam ter contato com nenhum 
dos bens e serviços provenientes da eletricidade poderão igualmente elevar a qualidade e a dignidade de 
suas vidas com as microrredes. Tudo isso promovendo o desenvolvimento sustentável. As microrredes 
podem, de fato, mudar profundamente como os seres humanos lidam com a produção, o fornecimento e 
o uso da energia elétrica. 
 
AGRADECIMENTOS 
Este estudo foi financiado em parte pela Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior 
(CAPES) - Código Financeiro 001. Além disso, os autores gostariam de agradecer à Universidade 
Federal de Uberlândia (UFU), Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica - FEELT, ao CNPq 
(Processo: 303350/2019-9) e à FAPEMIG (Processo PPM-00485-17). 
 
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