Estratégia para a integração de energia eólica na rede elétrica: uma aplicação ao sistema elétrico de Cabo Verde – Ilha de Santiago

• Autor(a) principal: Tavares, Jorge Mendes
• Data de Publicação: 2022
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10773/36250
• topic: Energia eólica; Clima; Adequação; Geração; Armazenamento; Emissões; Sustentabilidade; Rede; Estabilidade; ARIMA; PowerFactory; RETScreen

O presente trabalho propõe-se delinear estratégias para a máxima integração de energia proveniente de uma fonte eólica na rede elétrica sem comprometer a sua estabilidade, particularmente nas redes das regiões insulares, adotando como caso de estudo a ilha de Santiago em Cabo Verde. Para o efeito, procedeu-se à análise das infraestruturas energéticas e das tecnologias necessárias à adequação da geração de sistemas, com vista a propor o modelo eficiente que permite maximizar a integração deste recurso. Vários cenários de integração de energia eólica foram testados, considerando uma rede genérica com estrutura tipológica em anel e com exploração radial, usando simulação estática e dinâmica com auxílio do software PowerFactory. Foram utilizados como critérios técnicos de análise das estratégias a probabilidade de perda da carga e a demanda esperada não suprida. O objetivo de otimização da solução técnica compreendeu ainda a realização da análise de contingência e da análise da estabilidade transitória do modelo com os melhores índices atrás referenciados. Foram ainda efetuadas as análises de fluxo de carga e de adequação da geração para velocidades de ventos variáveis e níveis diferentes de integração eólica com vista a determinar os limites da integração eólica na rede elétrica. A análise técnica foi complementada com as análises de viabilidade económica e das emissões que permitiram aferir os impactos económicos e ambientais decorrentes das estratégias adotadas. Os resultados mostram que o modelo mais adequado à integração de energia eólica na rede é o que tem como tipologia da rede a geração eólica descentralizada com armazenamento em baterias e geração termoelétrica (ou equivalente) centralizada. Para sistemas com capacidade instalada global de até 50MW, a integração de 50%, 75% e 100% de energia eólica implica associar sistemas de armazenamento com capacidades mínimas de 18,8%, 47,5% e 56,0% do total da capacidade eólica instalada, respetivamente. Por sua vez, sistemas com capacidade compreendida entre 50MW e 100MW, para as mesmas percentagens de integração eólica, requerem sistemas de armazenamento com capacidades mínimas de 26,5%, 49,2% e 58,8%, respetivamente. Os acréscimos exigidos comprovam que a instabilidade no sistema de energia elétrica aumenta com o aumento da contribuição eólica e que o uso das baterias contribui para atenuar este efeito. Para alcançar a meta política (54% de integração renovável até 2030), se se considerar como fonte renovável apenas o recurso eólico, seria preciso um sistema de armazenamento com capacidade próximo a 30% do total da capacidade de geração eólica instalada. Para 100% de integração eólica a viabilidade económica só será assegurada se o custo das baterias cair para valores inferiores a 17,05€/kWh. A conclusão deste trabalho realçou a importância da descentralização da geração eólica e da necessidade da mesma ser combinada com armazenamento por baterias na adequação de sistemas com alta taxa de integração eólica. Se os custos associados ao armazenamento forem reduzidos, esta será uma das melhores estratégias para a descarbonização do setor elétrico das regiões insulares.