Centrais Renováveis Híbridas: estudo e caracterização da complementaridade dos recursos

• Autor(a) principal: Romão, Inês Delgado
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10362/159980
• topic: Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Outras Engenharias e Tecnologias

Chama-se central renovável híbrida ou virtual à agregação de várias tecnologias renováveis, usualmente recorrendo a fontes energéticas variáveis no tempo e, eventualmente, a unidades de armazenamento de energia. Sendo as fontes, individualmente e por norma, não despacháveis, o recorrer à complementaridade natural entre os recursos primários renováveis mais abundantes (recursos solar fotovoltaico, eólico e hídrico) pode resultar numa otimização dos recursos. O desenvolvimento e a exploração prática do conceito de central virtual (ou híbrida) pode ter valências muito relevantes para o planeamento e futura operação do sistema elétrico nacional num cenário tendencialmente 100% renovável. Nesta dissertação pretende-se caracterizar a complementaridade dos recursos eólico e solar fotovoltaico nas escalas temporais horária, semanal e sazonal e corelacionar essa informação com o potencial de controlo (despachabilidade) de centrais hídricas a fio de água, de modo a potenciar o seu funcionamento integrado e sinergético. A concretização deste conceito passa por recorrer a uma central hídrica a fio de água para compensar a variabilidade conjunta eólica e solar. Para tal, recolheu e caracterizou-se a disponibilidade de recurso primário eólico/solar/hídrico que, munido com a eficiência de cada uma das tecnologias, permitiu caracterizar a produção de três centrais, numa região conceptual do país. Posteriormente, calculou-se a combinação ótima solar fotovoltaica + eólica, bem como a necessidade de armazenamento (em volume de água) para compensar a cava de produção solar que se observa ao fim do dia e durante a noite. Seguiu-se uma abordagem de balanço energético para diversos intervalos de integração. A abordagem foi determinística, escolhendo-se cenários médios (mais prováveis) e extremos e caracterizou-se a operação da central renovável híbrida a operar nessas circunstâncias. Os resultados simulados, nos três cenários de abundância hídrica, corroboram a sinergia existente entre as três fontes de energia renovável e a influência que juntas podem ter num futuro energético 100 % renovável. A confirmação disso reside no facto da central hídrica a fio de água proporcionar uma maior estabilidade e flexibilidade, i.e. despachabilidade, à central renovável virtual uma vez que, sempre dentro dos seus limites de funcionamento, consegue fornecer ou armazenar energia consoante as necessidades da central renovável virtual. Isto é, no caso de superavit de energia proveniente das fontes de energia renovável variável, relativamente à demanda de energia elétrica, a central possui armazenamento suficiente para armazenar esse excesso, e no caso de défice de energia proveniente das fontes eólica e sola fotovoltaica, a central encontra-se disponível para fornecer a energia que falta para suprir o consumo. Apesar de o equilíbrio energético não ter sido atingido em todas as horas diárias, em nenhuma das discretizações temporais, é de notar que esses momentos nada têm a ver com a capacidade da central hídrica (e consequentemente da central renovável virtual) em fornecer ou armazenar energia no açude, mas sim porque os valores de carga líquida eram demasiado pequenos comparativamente aos limites técnicos de funcionamento da central hídrica a fio de água. Conclui-se então que a central hídrica é mais do que qualificada para corresponder às necessidades da central renovável virtual — constituída por uma central eólica e solar fotovoltaica e por uma central hídrica a fio de água, situados na região Norte de Portugal — e consegue cumprir o seu objetivo, i.e., homogeneizar a produção energética. Estudos futuros poderiam avaliar os impactos ambientais ao subir limitadamente o nível máximo de exploração da central hídrica, de modo a conseguir-se quer armazenar quer turbinar mais quantidade de água e, assim, solucionarem, ou pelo menos mitigarem, os desafios inerentes a esta central renovável virtual.