Modelagem e dimensionamento de sistemas híbridos de geração de energia: caso para as Ilhas Galápagos

• Autor(a) principal: Llerena Pizarro, Omar Rosendo
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UNESP
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/11449/204494
• topic: SHGE; PSO-BPSO; otimização multi-objetivo; energia renovável; Galápagos; Energia - Fontes alternativas; Geração distribuída de energia elétrica; Otimização matemática; Modelos matemáticos; HPS sizing; Multi-objective optimization; Renewable energy

O setor elétrico das Ilhas Galápagos é dependente dos combustíveis fósseis para a geração de eletricidade, utilizando apenas 15% das fontes renováveis existentes no arquipélago. Portanto, neste cenário, torna-se importante a realização de estudos que visem a implementação de Sistemas Híbridos de Geração de Energia (SHGE) que incrementem a participação de tais recursos renováveis, de modo a diversificar a sua matriz energética, diminuir a dependência dos combustíveis fósseis, e promover o desenvolvimento sustentável nas Ilhas. O dimensionamento adequado destes SHGE traz benefícios técnicos, econômicos e ambientais. Neste contexto, este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma ferramenta para a modelagem matemática, simulação, e dimensionamento de SHGE. Para tal finalidade, desenvolveu-se um algoritmo de otimização multi-objetivo no MATLAB®. As variáveis de decisão contínuas (número de componentes) e as variáveis de decisão discretas (modelos/tipos dos componentes) envolvidas no projeto do SHGE são tratadas independentemente pelo Particle Swarm Optimizer (PSO) e pelo Binary Particle Swarm Optimizer (BPSO), respectivamente. O objetivo da otimização é minimizar o valor presente líquido dos custos, e maximizar a confiabilidade operacional do sistema. O algoritmo misto proposto (PSO-BPSO) é utilizado para dimensionar sistemas solar-bateria-diesel e solar-bateria-biogás para as Ilhas Galápagos. Os resultados mostram que a técnica proposta apresentou igual, e em alguns casos, melhor desempenho que os outros métodos comparados. Nos resultados, observa-se que os SHGE que combinam painéis fotovoltaicos (PV), baterias (BT) e geradores à diesel (DG) são as configurações ótimas com um custo de US$ 116.681,20 para a Ilha Floreana e um custo de US$ 856.878,46 para a Ilha San Cristóbal. Por outro lado, as configurações PV-BT implicam custos mais elevados devido à necessidade do uso de bancos de baterias maiores. No caso dos sistemas solar-baterias-biogás, estes resultaram ser aproximadamente 30% mais baratos. Finalmente, conclui-se que o PSO-BPSO proposto neste trabalho mostrou ser uma ferramenta simples e eficaz para o dimensionamento de SHGE tanto para abordagens mono-objetivo, quanto para abordagens multi-objetivo.