Dimensionamento de sistema fotovoltaico com armazenamento para autoconsumo

Abstract

Esta dissertação começa com uma abordagem sobre a dependência atual dos combustíveis fósseis para a produção de energia elétrica e das problemáticas a que os mesmos estão associados, fazendo uma interligação às energias renováveis, destacando as vantagens das mesmas, para o meio ambiente e para a economia. É demonstrado como as energias renováveis têm evoluído em Portugal, mais concretamente a energia solar, destacando que Portugal é um país com benefícios acrescidos em relação aos demais países da Europa, devido ao seu número elevado de horas de sol anuais, em média 2200 a 3000 horas. Posto isto, é abordada a legislação referente à produção distribuída que atualmente vigora em Portugal, a qual incentiva de algum modo o autoconsumo. Segue-se o estado da arte, o qual é dividido em dois capítulos, um correspondente ao autoconsumo fotovoltaico e outro onde é aprofundado o conhecimento das tecnologias de armazenamento as quais permitem o aumento do autoconsumo.Por conseguinte, é feita a caracterização do consumidor usado no estudo de caso, referente essencialmente às caraterísticas do seu consumo energético, o qual apresenta uma forte sazonalidade, com consumo excessivo de eletricidade no inverno em comparação com o consumo no verão. A forte sazonalidade deve-se ao facto de usar energia elétrica tanto para aquecimento ambiente, como para apoio elétrico ao sistema solar térmico para aquecimento de águas sanitárias que é sobretudo usado no inverno. Posteriormente, são descritas duas metodologias para dimensionamento de sistema fotovoltaico residencial com armazenamento para autoconsumo, as quais diferem na quantidade de dados a que têm acesso, uma com dados de consumo e um período temporal longo (um ano) com resolução de 15 min, designada por metodologia 1, e a outra requer simplesmente o acesso a faturas mensais de energia, de um ano, a qual se designa por metodologia 2. A construção destas metodologias baseia-se no cálculo de alguns indicadores específicos, com os quais é possível chegar a soluções de potência de produção e capacidade de armazenamento indicadas para o consumidor em estudo. O que se pretende com este trabalho é que as duas metodologias apresentem resultados semelhantes de modo a validar a segunda metodologia, a mais promissora de poder ser usada devido ao facto de usar dados mais fáceis de obter.Com o uso das duas metodologias, os resultados encontrados foram equivalentes, o que é possível afirmar que a segunda metodologia, a qual pretende ser um método mais simples de análise, é uma boa alternativa à metodologia 1.

This dissertation begins with an approach to the current dependence on fossil fuels to produce electrical energy and the associated problems and, make a link with renewable energies, highlighting their advantages for both the environment and the economy. How renewable energies, more specifically solar energy, have evolved in Portugal is discussed, while noting that Portugal is a country with greater benefits compared to other countries in Europe, due to the high number of annual sun hours, on average 2200 to 3000. This is followed by comment the legislation regarding distributed production of energy that currently operates in Portugal, which in some ways encourages self-consumption.Then the state of the art is described, which is divided into two chapters, one corresponds to self-consumption of photovoltaic energy and the other, where a more profound discussion of the knowledge relating to storage technologies occurs and which has allowed an increase in self-consumption. Following this, the consumer used in the case study is characterised, referring essentially to the characteristics of its energy consumption, which presents a strong seasonality with excessive consumption of electricity in the winter compared to the summer. This significant seasonality is due to the fact of using electrical energy for both ambient heating and for electrical support to the solar thermal system for heating sanitary waters, mainly used in winter. Afterwards, two methodologies for designing a residential photovoltaic system with storage for self-consumption are described, which differ in the amount of data used, one with consumption data and over a long time period (one year) with 15 minutes resolution, designated as methodology 1, and the other simply requires access to monthly energy bills over one year, which is designated as methodology 2. The construction of these methodologies is based on the calculation of some specific indicators, with which it is possible to arrive at solutions for the amount of energy produced and the storage capacity indicated for the consumer under study. The goal of this work is to demonstrate that the two methodologies present similar results in order to validate the second methodology, which is the more promising, as it is easier to obtain the necessary data. With the use of these two methodologies, the results were essentially equivalent, which make it possible to affirm that the second methodology, which is pretends a simpler method of analysis, is a good alternative to methodology 1.