A integração dos sistemas de armazenamento de energia nos sistemas fotovoltaicos: estudo de caso da gestão da energia na utfpr

• Autor(a) principal: Mariano, Juliana D Angela
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/26660
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::CONSTRUCAO CIVIL; Sistemas de energia fotovoltaica; Energia elétrica - Armazenamento; Energia elétrica - Consumo; Irradiação; Edifícios inteligentes; Sistemas fotovoltaicos integrados em edifícios; Baterias elétricas; Photovoltaic power systems; Storage - Electric power; Electric power consumption; Irradiation; Intelligent buildings; Building-integrated photovoltaic system; Electric batteries; Engenharia Civil

Sistemas fotovoltaicos (FV) estão cada vez mais presentes nos centros urbanos, instalados em edifícios e são capazes de gerar sua própria energia elétrica. No entanto, a maioria dos consumidores residenciais e comerciais podem apresentar seus picos de demanda no período noturno, momento em que não há geração FV. Picos de demanda podem ocasionar aumento de custos causando multas por ultrapassagem de demanda contratada em consumidores do grupo A. Uma forma de resolver estes problemas elencados e obter maior aproveitamento da geração FV é a aplicação de sistemas de armazenamento, o que já está sendo realizado em alguns países. Além do mais, essa integração pode reduzir os custos de eletricidade e fornece flexibilidade e confiabilidade, diminuindo as flutuações de energia renovável. Neste sentido, este estudo teve por objetivo propor estratégias de gestão de energia elétrica por meio dessa integração, visando melhorar o perfil de demanda de um consumidor comercial universitário para compensação nos horários de ponta. Para atingir os objetivos dessa pesquisa, houve a instalação de um projeto piloto que contemplou um Sistema Fotovoltaico Conectado à Rede (SFVCR) de 10 kWp, inversores bidirecionais e banco de baterias, sendo parte de um projeto de Pesquisa e Desenvolvimento (P&D) implantado na Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR) – campus Curitiba na sede Neoville. A metodologia consistiu na análise de variáveis que interferem a operação desse sistema como: perfil detalhado de demanda e consumo do local estudado, tarifação de energia local, perfil de geração FV, bem como a interação entre gerador FV e o sistema de armazenamento de energia, e a variação das flutuações de potência ao longo do ano. Adicionalmente, por meio do software Homer Grid, identificou-se o tamanho ótimo elaborado para tal consumidor, contemplando um estudo de viabilidade técnica. Os resultados obtidos com a elaboração do perfil de demanda resultaram em valores de pico superiores a 80 kW, para os dias úteis letivos. Além do mais, a análise diária o perfil de geração FV confirmou que apesar da fonte FV ser bastante variável, a operação de despacho programado não sofre interferência pela variabilidade e intermitência da fonte solar, pois o sistema foi projetado e programado para operar em paralelo com a rede elétrica. Com relação à energia consumida na universidade, foram obtidos valores bastante significativos, em que o mês de julho se apresentou com maior consumo para o ano base de 2019, sendo o valor total mensal de 48.670 kWh. A estratégia de operação estabelecida para o banco de bateria com uma profundidade de descarga de 10% resultou em um ciclo de vida de 2500 ciclos podendo estender a sua vida útil em aproximadamente 9,5 anos. Os resultados obtidos pela simulação apresentam diferentes níveis de contribuição energética com percentuais de 60,0%, 33,6 % e 2,7% respectivamente.