Simulação de micro-redes de energia elétrica com geração fotovoltaica e armazenamento de energia

Abstract

No presente trabalho foi simulado e avaliado o uso de energia solar fotovoltaica e seu armazenamento em baterias em sistemas chamados micro-redes. No modelo de micro-rede proposto, consumidores residenciais proprietários de sistemas fotovoltaicos se unem a outros consumidores sem geração própria, de forma que seja possível a comercialização do excedente gerado. Foram estudadas diferentes topologias de micro-redes e analisado o retorno do investimento em diferentes situações.Os dados de radiação simulados estocasticamente, considerando o comportamento estatístico de uma série de 20 anos dos dados de radiação para a cidade de Viçosa, MG para o período de um ano. Com os dados simulados e a modelagem dos geradores fotovoltaicos foi calculada a potência elétrica de saída dos painéis solares. As cargas das residências foram estimadas determinando-se primeiramente os equipamentos elétricos instalados e a seguir foi utilizada uma metodologia para traçar a curva de carga também de maneira estocástica, a fim de simular o mais fielmente possível a curva de carga. Sabendo-se a carga e a quantidade de energia gerada e considerando as baterias completamente carregadas no início das simulações, foi possível realizar o balanço de energia do sistema. Calculando-se a quantidade de energia excedente a cada instante, foram calculados o fluxo de caixa da micro-rede e feitas as análises econômicas para estudar a viabilidade econômica do sistema. As análises mostraram que os preços praticados atualmente no Brasil inviabilizam a utilização da energia solar fotovoltaica. Foram feitas análises de sensibilidade variando alguns parâmetros econômicos para saber em qual situação o investimento será viável. Foram também analisados aspectos estratégicos, ecológicos e de enquadramento tarifário e de legislação que podem vir a colaborar para que sistemas fotovoltaicos de micro redes se tornem viáveis.

In the present work it was simulated and evaluated the use of photovoltaicsolar energy and itsinbattery storage in systems called micro-grids. In the proposed micro-grid model, residential consumers owners of photovoltaic systems unite to other consumers without their owns generations units, so it is possible to trade the surplus generated energy. Different topologies of micro-gridswere studied and analyzed the return on investment in different situations. Stochastic data of radiation were simulated for the city of Viçosa/MG for the period of one year, that is considering the statistic behavior of a series of 20 of years. With simulated data and modeling of photovoltaic generators were calculated the output power of the solar panels. The loads of residentialconsumers were estimated by determining the electrical equipment installed and then was used a methodology for plotting the load stochastically as well, this was done in order to simulate with fidelity the load curve. Knowing the load and the amount of energy generated and considering the batteries fully charged at the beginning of the simulations, it was possible to perform the energy balance of the system. Knowing the amount ofthe excess energy at every moment, was calculated the cash flow of the microgrids and the economic analysis was done to study the feasibility of the system. The analysis showed that currentprices in Brazilprevent the use of solar photovoltaic energy. Analyzis were performed byvarying some economic parameters to determine when the investment becomesfeasible. Different aspects such as: strategic, tariff and legislation were analysed to check the possibility of such aspects to collaborate that photovoltaic systems in micro-grids become feasible.