Estudo de sistema de produção fotovoltaica com armazenamento para autoconsumo numa instalação residencial

Abstract

Portugal tem boas condições climatéricas para a integração de energias renováveis na geração de energia elétrica, especialmente a energia solar fotovoltaica, pois é um dos países com maior índice de radiação solar na Europa, podendo assim contribuir para as politicas de redução das emissões de gases de efeito de estufa. Na presente dissertação é elaborado um estudo sobre como controlar a variabilidade que a produção de eletricidade com origem na energia solar apresenta e de como melhorar a integração deste tipo de produção para autoconsumo numa instalação. Assim, para além de um levantamento sobre a legislação que regula a atividade do autoconsumo, foram abordados temas como o armazenamento de energia, produção fotovoltaica e a otimização do dimensionamento dos sistemas de produção com armazenamento.O autoconsumo, atividade regulada pelo Decreto-Lei n.º 153/2014, de 20 de outubro, é um modelo de produção descentralizada de energia, com ou sem ligação à rede elétrica de serviço público, baseada em tecnologias de produção renováveis ou não renováveis em que a energia elétrica produzida é consumida pelo produtor sempre que possível de forma a colmatar as suas necessidades de consumo. Assim, utilizando sistemas de autoconsumo, é possível reduzir o custo de energia para o consumidor final e diminuir os fluxos de potência na rede elétrica de serviço público, com consequente redução de perdas e/ou necessidades de expandir as redes para acompanhar o crescimento do consumo.O objetivo desta dissertação é avaliar se a aplicação de sistemas de autoconsumo fotovoltaicos e o uso de sistemas de armazenamento (baterias) em instalações habitacionais terá impactos na redução da compra de energia elétrica proveniente da rede elétrica e na consequente diminuição do custo de energia para o consumidor. A abordagem implementada passou pelo recurso ao uso de baterias de diferentes capacidades (1,25 kWh, 2,5 kWh, 3,75 kWh, 5 kWh e 6,25 kWh) para diferentes cenários, de capacidade de produção instalada e para diferentes estações do ano, Primavera, Verão, Outono e Inverno.Os resultados obtidos com este trabalho permitem demonstrar que com a ajuda do armazenamento se consegue aumentar a capacidade de potência instalada em produção fotovoltaica com boas taxas de utilização da energia produzida em autoconsumo e assim, minimizar os consumos de energia elétrica fornecida pela rede elétrica de serviço pública e, por consequência, reduzir o custo de energia do consumidor.

Portugal has good climatic conditions for the integration of renewable energies in the generation of electric energy, especially solar photovoltaic energy, because it is one of the countries with the highest solar radiation index in Europe, contributing to the policies of reduction of gas emission with greenhouse effect.In this dissertation the study elaborated is about how to control the variability that the electricity production from solar energy presents and how to improve the integration of this type of production for self-consumption in an installation. So, in addition to a survey on the legislation that regulates the activity of self-consumption, topics such as energy storage, photovoltaic production, optimization of the design of production systems with storage were addressed.Self-consumption, an activity regulated by portuguese legislation, DL n.º 153/2014, is a model of decentralized energy production, with or without connection to the public utility grid, based on renewable or non-renewable technologies, in which the electricity produced is consumed by the producer whenever possible in order to supply their consumption needs. Thus, by using self-consumption systems, it is possible to reduce the cost of energy for the final consumer and reduce the power flows in the public utility grid, with consequent reduction of losses and/or needs to expand the networks to keep pace with consumption growth.The objective of this dissertation is to evaluate if the use of photovoltaic self-consumption systems and the use of storage systems (batteries) in residential habitations will have impacts on the reduction of the purchase of the electric consumption from the public utility grid and on the consequent decrease of the cost for the consumer. The implemented approach was based on the use of different capacity batteries (1,25 kWh, 2,5 kWh, 3,75 kWh, 5 kWh e 6,25 kWh) for different scenarios, of different production capacity installed and for the different seasons, such as spring, summer, autumn and winter.The results obtained with this work permit to prove that with the introducing of storage systems it is possible to increase the capacity of the photovoltaic production installed with good rates of energy used that is produced in self-consumption and so minimize the consumption of electric energy by the public utility grid and, consequently, to reduce the cost of energy for the consumer.