Aumento da capacidade de Integração de Energia Solar Fotovoltaica em Edifícios Residenciais com Recurso ao Armazenamento de Energia e à gestão do consumo (HEMS)

Abstract

The integration of renewable energies, especially photovoltaic solar energy, hasbeen a major concern of the energy sector. In this sense, in a residential environment, wehave been looking for ways to maximize self-consumption and self-sufficiency,particularly through the use of solar energy using Solar PV and Batteries systems.Portugal is considered to be one of the European countries with the greatestpotential for the exploitation of renewable energy from a solar source, so it has beenhighly explored in recent years.This dissertation begins with the introduction of the state of the art on photovoltaicproduction in Portugal, and takes an approach to self-consumption and the legislation thatconcerns it (Decreto-Lei No. 162/2019). In addition, a study is done on HEMS, in whichits strategies and characteristics are explored.Next, we prepared a case study, in view of the feasibility of applying solarphotovoltaic systems for self-consumption at residential level in order to understand howwe can increase self-sufficiency and self-consumption. A discussion of the results ismade, through the formulation of some scenarios, where several storage capacities arecombined (2kWh, 4kWh, 6kWh, 8kWh and 10kWh) with various production capacities(750W, 1000W, 1250W and 1500W). The analysis was possible based on energyindicators, such as the state of charge of the batteries, number of hours in which they are:minimum and maximum battery load, amount of energy injected, and coming from thepublic service electricity network, among others. Taking these indicators into account,we conducted a monthly, annual as well as seasonal study.Finally, the results obtained show that a good energy dimensioning of the producersystem and the storage system can bring numerous advantages both for the consumer andfor the electric public service network., leading to a reduction in energy charges andincreased self-sufficiency.

A integração de energias renováveis, especialmente a energia solar fotovoltaica,tem sido uma das principais preocupações do sector energético. Nesse sentido, emambiente residencial, tem-se procurado formas de maximizar o autoconsumo e aautossuficiência, particularmente através do aproveitamento de energia solar com recursoa sistemas Solar PV e Baterias.Portugal é considerado dos países Europeus com maior potencial de exploração deenergia renovável de fonte solar, e por isso tem vindo a apostar neste recurso nos últimosanos.Esta dissertação, começa pela introdução do estado da arte sobre a produçãofotovoltaica em Portugal, e faz uma abordagem ao autoconsumo e à legislação que lhediz respeito (Decreto-Lei nº162/2019). Além disso, é feito um estudo sobre o HEMS, noqual as suas estratégias e características são exploradas.De seguida elaboramos um estudo de caso, tendo em vista a viabilidade daaplicação de sistemas solares fotovoltaicos para autoconsumo a nível residencial porforma a entendermos como podemos aumentar a autossuficiência e o autoconsumo. Éfeita uma discussão dos resultados, através da formulação de alguns cenários, onde sãocombinadas várias capacidades de armazenamento (2kWh, 4kWh, 6kWh, 8kWh e10kWh) com várias capacidades de produção (750W, 1000W, 1250W e 1500W). Aanálise foi feita com base em certos indicadores energéticos, tais como: estado de cargadas baterias, número de horas em que estão à carga mínima e máxima, quantidade deenergia injetada, e proveniente da rede elétrica de serviço público, entre outros. Tendoem conta estes indicadores, fizemos um estudo mensal, anual assim como sazonal.Por fim, os resultados obtidos demonstram que um bom dimensionamentoenergético do sistema produtor e do sistema de armazenamento, pode trazer inúmerasvantagens quer para o consumidor quer para a rede elétrica de serviço público, levandoa uma diminuição dos encargos energéticos e o aumento da autossuficiência.