Escalonamento inteligente do consumo de energia elétrica em função de diferentes imposições de conforto térmico e aproveitamento de energia solar

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Autor(a) principal: Fonseca, André Luiz Amorim da
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSCAR
Texto Completo: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/16147
Resumo: From the technological development around the world, new solutions are sought for better use of natural resources, including the resources that serve as a source of electricity generation. One of the most efficient ways to reduce demand in the residential sector in the context of smart grids is using Demand Response methods, which are responsible for directly or indirectly controlling the use of electricity in buildings. However, consumption scheduling modules have only considered air conditioning equipment to achieve thermal comfort or leave aside the concern with maintaining this condition of the occupants. From this, the main objective of this thesis is to build and analyze the application of residential electricity consumption scheduling for demand response programs, considering the tariff modality named as white tariff. The proposal simultaneously considers the maintenance of thermal comfort, the use of photovoltaic and thermal solar energy, the management of the residential battery, and consumption scheduling to minimize the daily electricity costs. Thus, the work considered a residence produced with premises of bioclimatic architecture suitable for the climate of each of the eight Brazilian bioclimatic zones. In a second step, different scenarios of the white hourly tariff were evaluated in comparison to conventional tariffs. To obtain residential consumption parameters, public research data related to equipment ownership and consumption habits in Brazil were used. The approach proposes the use of the Givoni bioclimatic chart for hot developing countries as a decision mechanism between the air conditioning alternatives to be used as an input parameter in a problem of optimization of the scheduling consumption of household appliances throughout the day, as well as the energy exchange of the battery with the grid and the photovoltaic and thermal solar use. The results found in the tests indicate the feasibility of the proposed solution for most of the days analyzed, obtaining up to 100% savings, that is, situations in which a null value of the daily cost is obtained, leaving portions of electricity consumption to be compensated. The use of solar energy within the proposal reinforces the importance of this energy type and indicates which cities and climatic conditions the proposed mechanism is most suitable for.
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One of the most efficient ways to reduce demand in the residential sector in the context of smart grids is using Demand Response methods, which are responsible for directly or indirectly controlling the use of electricity in buildings. However, consumption scheduling modules have only considered air conditioning equipment to achieve thermal comfort or leave aside the concern with maintaining this condition of the occupants. From this, the main objective of this thesis is to build and analyze the application of residential electricity consumption scheduling for demand response programs, considering the tariff modality named as white tariff. The proposal simultaneously considers the maintenance of thermal comfort, the use of photovoltaic and thermal solar energy, the management of the residential battery, and consumption scheduling to minimize the daily electricity costs. Thus, the work considered a residence produced with premises of bioclimatic architecture suitable for the climate of each of the eight Brazilian bioclimatic zones. In a second step, different scenarios of the white hourly tariff were evaluated in comparison to conventional tariffs. To obtain residential consumption parameters, public research data related to equipment ownership and consumption habits in Brazil were used. The approach proposes the use of the Givoni bioclimatic chart for hot developing countries as a decision mechanism between the air conditioning alternatives to be used as an input parameter in a problem of optimization of the scheduling consumption of household appliances throughout the day, as well as the energy exchange of the battery with the grid and the photovoltaic and thermal solar use. The results found in the tests indicate the feasibility of the proposed solution for most of the days analyzed, obtaining up to 100% savings, that is, situations in which a null value of the daily cost is obtained, leaving portions of electricity consumption to be compensated. The use of solar energy within the proposal reinforces the importance of this energy type and indicates which cities and climatic conditions the proposed mechanism is most suitable for.A partir do desenvolvimento tecnológico em todo o mundo, novas soluções são buscadas para um melhor aproveitamento dos recursos naturais, incluindo os recursos que servem como fonte de geração de energia elétrica. Uma das maneiras mais eficientes para reduzir a demanda no setor residencial no contexto de redes elétricas inteligentes é por meio do uso de métodos de Resposta à Demanda, os quais são responsáveis por controlar direta ou indiretamente o uso da energia elétrica nas edificações. Entretanto, os módulos de escalonamento de consumo têm considerado apenas os equipamentos de ar-condicionado para alcançar o conforto térmico ou deixam de lado a preocupação com a manutenção desta condição dos ocupantes. A partir disso, o objetivo principal desta tese é construir e analisar a aplicação de escalonamento residencial de consumo de eletricidade do programa de resposta à demanda da modalidade tarifária denominada tarifa horária branca. A proposta considera simultaneamente a manutenção do conforto térmico, o aproveitamento de energia solar fotovoltaica e térmica, a gestão de bateria residencial e o escalonamento do consumo para minimização da fatura diária de energia elétrica. Assim, foi considerada uma residência produzida com premissas de arquitetura bioclimática adequada ao clima de cada uma das oito zonas bioclimáticas brasileiras. Em um segundo momento, foram avaliados diferentes cenários de tarifa horária branca em comparação à tarifação convencional. Para a obtenção de parâmetros de consumo das residências foram usados dados de pesquisa pública relacionada à posse de equipamentos e hábitos de consumo no Brasil. A abordagem propõe o uso da carta bioclimática de Givoni a países em desenvolvimento e de clima quente como mecanismo de decisão entre as alternativas de climatização a serem utilizadas como parâmetro de entrada em um problema de otimização de escalonamento do consumo dos eletrodomésticos ao longo do dia, bem como o intercâmbio energético da bateria com a rede e o aproveitamento solar fotovoltaico e térmico. Os resultados encontrados nos testes indicam a viabilidade da solução proposta para a maioria dos dias analisados, obtendo até 100% de economia, ou seja, situações em que um valor nulo de fatura diária é obtido, deixando parcelas de consumo de eletricidade a serem compensadas. O aproveitamento solar dentro da proposta reforça a importância dessa matriz energética e indica para quais cidades e condições climáticas o mecanismo proposto é mais adequado.Não recebi financiamentoporUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Urbana - PPGEUUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessCidades inteligentesResposta à demandaAutomação residencialSistemas inteligentesSustentabilidade urbanaSmart citiesDemand responseHome automationSmart systemsUrban sustainabilityENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVILEscalonamento inteligente do consumo de energia elétrica em função de diferentes imposições de conforto térmico e aproveitamento de energia solarSmart scheduling of electricity consumption due to different thermal comfort impositions and solar energy useinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis600600bb8d173a-edce-4320-a3d9-7d30ffae1cf9reponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16147/4/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD54ORIGINALTESE_ALAF__PPGEU__2022-FINAL_COMPLETA.pdfTESE_ALAF__PPGEU__2022-FINAL_COMPLETA.pdfTese de doutoradoapplication/pdf4913524https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16147/1/TESE_ALAF__PPGEU__2022-FINAL_COMPLETA.pdfb999eaab4afa6e3c0bf311717f4938a4MD51Termo_de_Concordancia_da_Versao_Final_da_Tese_assinado.pdfTermo_de_Concordancia_da_Versao_Final_da_Tese_assinado.pdfCarta Comprovante Assinada pelo Orientador por grafia e pelo gov.brapplication/pdf198921https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16147/3/Termo_de_Concordancia_da_Versao_Final_da_Tese_assinado.pdfe81d978597183bbf2a47f68c6574aad4MD53TEXTTESE_ALAF__PPGEU__2022-FINAL_COMPLETA.pdf.txtTESE_ALAF__PPGEU__2022-FINAL_COMPLETA.pdf.txtExtracted texttext/plain357126https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16147/5/TESE_ALAF__PPGEU__2022-FINAL_COMPLETA.pdf.txt0a8ee08ba0561cbcd3bff1f4afecb750MD55Termo_de_Concordancia_da_Versao_Final_da_Tese_assinado.pdf.txtTermo_de_Concordancia_da_Versao_Final_da_Tese_assinado.pdf.txtExtracted texttext/plain1273https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16147/7/Termo_de_Concordancia_da_Versao_Final_da_Tese_assinado.pdf.txtbe648146aadb300d084f1b9022a68de9MD57THUMBNAILTESE_ALAF__PPGEU__2022-FINAL_COMPLETA.pdf.jpgTESE_ALAF__PPGEU__2022-FINAL_COMPLETA.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg7277https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16147/6/TESE_ALAF__PPGEU__2022-FINAL_COMPLETA.pdf.jpg8f20f6fca2f0c556013c5224b449bffeMD56Termo_de_Concordancia_da_Versao_Final_da_Tese_assinado.pdf.jpgTermo_de_Concordancia_da_Versao_Final_da_Tese_assinado.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg13016https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16147/8/Termo_de_Concordancia_da_Versao_Final_da_Tese_assinado.pdf.jpg90a5799b452b586f21a42862d82517c9MD58ufscar/161472023-09-18 18:32:31.415oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/16147Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-09-18T18:32:31Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
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