Integração de Recursos de Energia Distribuídos em edifícios

Abstract

A integração dos Recursos de Energia Distribuídos (RED), tem-se revelado como um grande desafio no controlo dos fluxos de energia dos Sistemas de Energia Elétrica (SEE). Uma integração faseada, bem dimensionada e planeada é essencial para que se possa retirar todas as vantagens que o aumento da penetração dos RED pode trazer aos SEE, uma vez que o seu incorreto dimensionamento e controlo podem levar a grandes perdas monetárias e à perda de fiabilidade e qualidade de energia. Atualmente, o conceito de micro rede é o que mais tem contribuído para a correta integração dos RED, ao proporcionar um controlo local destes recursos, em função de um conjunto de cargas bem definidas. A sua implementação tem vindo a ganhar relevo, à medida que mais estudos e exemplos de aplicações vão surgindo para comprovar a sua eficácia. O estudo e simulação de micro redes, torna-se assim essencial, na medida em que se pretende obter melhores resultados e melhores soluções adaptadas aos problemas de cada caso.O presente trabalho foi desenvolvido no âmbito da Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores, lecionado no Departamento de Engenharia Eletrotécnica e de Computadores (DEEC), da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, no ano letivo 2017/2018, tendo como objetivo a simulação da implementação de uma micro rede no DEEC, com recurso ao software HOMER Pro.O documento encontra-se dividido em três estudos de caso. No primeiro é simulado o aumento da geração fotovoltaica, tendo em conta os limites físicos do edifício, as necessidades da procura e a viabilidade económica do investimento. Também com o intuito de simular a viabilidade económica, é feito o segundo estudo de caso, em que se simula a compra de energia à rede em períodos em que esta é mais barata, para posterior venda, nos períodos em que o seu custo é superior. Por fim, é feito um estudo de caso em que se considera a separação do consumo de energia elétrica do consumo de energia térmica, para que se possa perceber os custos da remodelação do sistema de aquecimento a gás natural e do seu impacto em termos de consumos e custos para o departamento.Os resultados obtidos com este trabalho permitem demonstrar que a implementação de uma micro rede num edifício de serviços é viável, tanto do ponto de vista económico, como do ponto de vista energético. Pretende-se também demonstrar que a Geração Distribuída (GD) tem um grande potencial desde que corretamente dimensionada e aplicada às necessidades da procura, com especial destaque para a geração fotovoltaica que permite fazer reduções significativas dos consumos de energia elétrica durante o dia.Por fim, são notórias as reduções em termos de emissões de CO2, assim como a aproximação do edifício ao conceito de NZEB, mesmo não se considerando nenhuma alteração a nível da sua passividade energética.

The integration of Distributed Energy Resources (DERs) has proven to be a major challenge in controlling the energy flows of the Electric Power Systems (EPSs). A staged and well-planned integration is essential in order to take full advantage of the increased penetration of DERs, which can lead to severe monetary losses and loss of reliability and energy quality.Currently, the concept of micro grid is what has contributed the most to the correct integration of the DERs, by providing a local control of these resources, due to a set of well-defined loads. Its implementation has been gaining ground as more studies and examples of applications emerge to prove its effectiveness. Therefore, the study and simulation of micro grid is essential, since it aims to obtain better results and better solutions adapted to the problems of each individual case.The present work was developed within the framework of the Master's Degree Dissertation in Electrical and Computer Engineering, lecture in the Department of Electrical and Computer Engineering (DEEC), Faculty of Sciences and Technology of the University of Coimbra, in the academic year 2017/2018, with the main goal of simulating the implementation of a micro grid in DEEC, using the software HOMER Pro.This document is divided into three different case studies. In the first one, it is simulated the increase of the photovoltaic generation, taking into account the physical limits of the building, the needs of the demand and the economic viability of the investment. Also, in order to simulate the economic viability, in the second case study, it was performed a simulation of the purchase of energy from the grid in periods when it is cheaper, for subsequent sale in periods when its cost is higher. Finally, in the last case study made, it is considered the separation of the consumption of electric energy from the consumption of thermal energy. Lastly, it can be perceived the costs of the remodeling of the natural gas heating system and its impact in terms of consumption and costs for the department.The results obtained during the course of this work, revealed that the implementation of a micro grid in a service building is a viable choice, both economically and from an energy point of view. It was also demonstrated that Distributed Generation (DG) has great potential since it is correctly dimensioned and applied to the needs of the demand, with particular emphasis on the photovoltaic generation, that allows significant reductions in consumption during the day.Finally, considering our findings, reductions in CO2 emissions, as well as the approximation of the building to the concept of NZEB have proven to be notorious, even if no change in the energy passivity of the building is considered.