The Portuguese energy system in 2030
| Autor(a) principal: | |
|---|---|
| Data de Publicação: | 2022 |
| Tipo de documento: | Dissertação |
| Idioma: | eng |
| Título da fonte: | Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) |
| Texto Completo: | http://hdl.handle.net/10451/57372 |
Resumo: | Tese de Mestrado Integrado, Engenharia da Energia e do Ambiente, 2022, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências |
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The Portuguese energy system in 2030Transição energéticaSistemas de energias em 2030Interligação entre sistemasSistema de energia da Península IbéricaTeses de mestrado - 2022Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Engenharia do AmbienteTese de Mestrado Integrado, Engenharia da Energia e do Ambiente, 2022, Universidade de Lisboa, Faculdade de CiênciasCom o objetivo de mitigação das alterações climáticas, os países definiram metas para a diminuição das emissões de gases de efeitos de estuda (GEE). A aprovação do Acordo de Paris em 2015 definiu os objetivos necessários para a limitação do aumento da temperatura global abaixo dos 2 ºC e reunir esforços para que este aumento seja ainda inferior a 1.5 ºC. Por esta razão, as nações signatárias elaboraram estratégias para redução de gases de efeito de estufa a médio e a longo prazo. Estes esforços para redução de emissões com fim à neutralidade carbórnica têm em perspetiva metas mais exequíveis a médio prazo, ou seja para 2030, e que nos levam a um fim estipulado para 2050. Esta dissertação foca-se no estudo dos cenários a médio prazo de 2030, através da simulação dos sistemas de energia destes países com base nos dados estimados, que estão descritos nos documentos dos planos nacionais de energia e clima de Portugal e de Espanha. Utilizou-se uma ferramenta de modelação de sistemas de energia que nos permite simular os vários setores de um sistema de energia e interligações entre diversos modelos de sistemas. O objetivo destes planos é a definição de metas atingíveis a médio prazo que contribuam para a diminuição das emissões dos gases de efeito de estufa (GEE) através de estratégias de descarbonização do setor da energia que passam essencialmente pelo aumento da produção de energia por fontes renováveis, e que vêm a substituir as tecnologias de geração de energia com origem em combustíveis fósseis. Essas mudanças, no entanto, devem garantir a robustez e a flexibilidade dos sistemas de energia, e devem ser um mix de tecnologias que muda progressivamente com a integração de energia renovável e o surgimento de novos vetores de energia, como o hidrogénio, considerados importantes por contribuírem para a descarbonização e diminuição da dependência energética do país. Os resultados obtidos neste estudo evidenciam se as medidas contempladas nos planos de 2030 contribuem para atingir os ambiciosos objetivos definidos para 2050, quais são os maiores desafios para atingir estas metas, e o que poderá ter de ser diferente. A simulação dos sistemas de energia de Portugal e de Espanha tendo em conta as várias tecnologias de energia renovável, tecnologias de armazenamento, consideração de phase-out de centrais de produção utilizando recursos não renováveis, a introdução do hidrogénio e estratégias de otimização da rede, permitem uma visão geral e um pouco mais perto da realidade, de como os vários setores – como a produção de eletricidade, a cogeração, o setor industrial, os transportes, entre outros – se influenciam entre si e como por consequência, influenciam os sistemas exteriores. Os sistemas de energia atuais, nomeadamente os sistemas de Portugal e de Espanha têm uma percentagem relevante de geração de energia renovável quando olhamos para o panorama europeu e mundial. No entanto, observa-se um aumento muito significativo na quantidade de energia renovável produzida a cada ano, prevendo-se penetrações de geração renovável variável muito perto dos 100%, com o objetivo de atingir esse valor absoluto num futuro que podemos considerar bastante próximo. Os sistemas de energia com estas percentagens de produção renovável, apresentam desafios muito diferentes dos sistemas atuais. Por esta razão, este estudo dá ênfase a alguns fatores que achamos relevantes nos sistemas de energia de Portugal e de Espanha neste novo paradigma energético. O grande desafio passa pelo balanço de consumo e produção de energia, quando temos grandes percentagens de produção variável devido aos recursos renováveis como o solar e eólico, apresentarem um pequeno grau de previsibilidade de produção. A complementaridade entre várias tecnologias de produção renovável que utilizam diferentes recursos renováveis, como o conhecido exemplo entre a complementaridade da produção solar com a produção eólica, contribuem para uma menor flutuação das curvas de produção de um sistema. Uma estratégia que se tornará mais relevante no futuro será a própria complementaridade entre sistemas. Diferentes sistemas de energia apresentam diferentes curvas de consumo, tal como diferentes curvas de produção de energia. A diferente disponibilidade de recursos endógenos consequentemente resulta em diferentes perfis de produção. A linha de transmissão aqui ganha um papel na complementaridade entre sistemas de energia criando um balanço entre os sistemas por meio de exportações e importações, onde o consumo de um sistema é suprimido pelo excesso de produção renovável de outro sistema. Neste futuro, a gestão, aumento e até criação da capacidade da linha de transmissão que liga os vários sistemas energéticos da Europa ganha uma maior importância. Neste trabalho também se estudou a influência do hidrogénio como vetor energético, de forma a perceber como influência os sistemas de energia, produzido através de eletrólise de água acoplado a centrais solares fotovoltaicos e eólicas. O efeito da introdução do hidrogénio nos sistemas fazse sentir essencialmente no aumento da produção das centrais a gás natural pela realocação de energia solar e eólica para o efeito, e na redução da necessidade de bombagem de água por ser o hidrogénio um vetor energético que proporciona flexibilidade ao sistema. De acordo com a capacidade instalada para 2030 segundo os respetivos planos para Portugal e Espanha, os modelos indicam maiores percentagens de renováveis na eletricidade e na energia primária superiores que nos dados estimados. A conclusão central deste estudo está relacionada com o papel da capacidade da linha de transmissão entre Portugal e Espanha e entre Espanha e França, na prespetiva dos sistemas de energia de 2030. O aumento de produção renovável em ambos os sistemas resultam em maior potencial de exportação, e consequentemente, é necessário um aumento da capacidade da linha de transmissão para transportar todo o excesso de energia. Os modelos criados neste trabalho indicam que a capacidade da linha de transmissão estimada segundo os planos para 2030 no sentido de Portugal para Espanha, está de acordo com os valores obtidos, mas que a capacidade no sentido de Espanha para os sistemas externos (França), está subestimada. O foco é então no reforço acima das expectativas da interligação entre Espanha e França, permitindo o fluxo de exportações em horas de produção solar, típicas do perfil de produção renovável da Península Ibérica. No entanto, devido ao consumo e produção de Portugal e Espanha serem muito semelhantes por se encontrarem em locais geograficamente semelhantes, influenciados pelo mesmo ambiente e condições, estes sistemas apresentam muito pouca complementaridade. Os resultados obtidos remetem também à Peninsula Ibérica com um perfil de consumo e produção próprio relativamente aos sistemas externos (Europa), e à relevância do aumento da interligação no sentido da Europa (França). Portanto, o valor do excedente de eletricidade do ponto de vista interno entre Portugal e Espanha tem pouco valor, mas numa perspetiva de complementaridade de regiões da Europa, vai de encontro à atual conjuntura em que o reforço de interligações é considerado crucial para manter a resiliência dos sistemas energéticos, tornando-os mais independentes de combustíveis fósseis por meio de trocas de energia renovável. Neste trabalho não foram tidos em conta fatores económicos sendo que o foco foi uma análise técnica, mas não desprezando que a visão económica influência diretamente decisões de operação que não estão necessariamente ligadas à opção tecnicamente mais eficiente de produção de energia. Este facto determina diretamente as trocas de energia entre sistemas (importações e exportações) tal como o armazenamento. Por vezes as importações e exportações ocorrem devido a valores de custo de energia superiores ou inferiores aos custos de produção.This dissertation focuses on the study of the national energy and climate plans for 2030 in Portugal and Spain, through a tool for modeling energy systems. These plans define achievable medium-term goals that contribute to the reduction of greenhouse gas (GHG) emissions, through decarbonization strategies in the energy sector that essentially involve increasing energy production from renewable sources that come to replace energy generation technologies based on fossil fuels. The objective of this work is to simulate and analyse the operation of electricity systems of both countries based on the objectives defined in the mentioned plans. The results obtained in this study show whether the measures of the 2030 plans contribute to achieving the ambitious goals defined for 2050, what are the biggest challenges to achieve these goals and which may have to be different. The main conclusions drawn from this study focus on the importance of increasing the capacity of the transmission line in relation to what is estimated in the plans defined for 2030 mainly in Spain. The simulations indicate that for the characteristics of the systems according to estimates made for 2030, the capacity of the transmission line from Portugal to Spain is adequately dimensioned for the energy flows obtained, however, in the direction of Spain for the outside systems (France), it was concluded that the capacity of the line needs to be about double that estimated. This study allowed an analysis not only of the systems in Portugal and Spain individually, but also from the prespective of Iberian Peninsula with a own consumption and production profile in relation to external systems (Europe), emphasizing the importance of increasing interconnection towards Europe (France).Brito, Miguel CentenoBorges, Rui Nogueiro Gomes MoraisRepositório da Universidade de LisboaCosta, Rita Maria da Silva dos Santos2023-05-05T14:47:23Z202220222022-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10451/57372enginfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-11-08T17:05:34Zoai:repositorio.ul.pt:10451/57372Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T22:07:47.744016Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse |
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