Análise e projeto de uma topologia de rede CC com fonte de alimentação ininterrupta para cargas CC com contribuição de energia solar fotovoltaica

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Leite, Gelon de Freitas
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Energia elétrica; Energia; Redes elétricas; Geração de energia fotovoltaica; Energia solar
• Link de acesso: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/219250

O recente estímulo em direção às tecnologias verdes, juntamente com o aumento atual das cargas eletrônicas com alimentação em Corrente Contínua (CC), trazem vantagens potenciais no uso de topologias de Microrrede em CC (MRCC).Entre as vantagens, pode-se citar a possibilidade de uma melhor eficiência energética, de um menor número de conversões e de uma maior atratividade econômica na alimentação de cargas CC com fontes de geração de energia elétrica em CC como, por exemplo, Módulos Fotovoltaicos (MF). No entanto, estas topologias, quando operadas no modo isolado, podem trazer desvantagens como, por exemplo, variações de tensão no barramento de distribuição em momentos de falta do recurso solar. Este problema pode ser contornado ao utilizar-se uma fonte complementar de energia. Ao adicionar a este cenário cargas CC que necessitem de alta disponibilidade, surgem possibilidades para o estudo e desenvolvimento de uma fonte de alimentação interrupta (UPS, do inglês Uninterruptible Power Supply) como uma alternativa de alta eficiência e de menor custo para disponibilizar energia proveniente de fonte de energia renovável (RES, do inglês Renewable Energy Sources) a cargas eletrônicas. Estas cargas, segundo projeções, estarão cada vez mais presentes nas edificações comerciais, cujo setor normalmente apresenta o consumo congruente com a geração fotovoltaica. Neste trabalho, serão apresentados o projeto e os resultados experimentais de dois cenários de uma Topologia de Microrrede Híbrida (TMH) para a alimentação de cargas com necessidade de UPS. Estes cenários foram implementados em uma edificação na qual funciona um Ofício de Registro de Imóveis, localizado no sul de Santa Catarina, e a alimentação utiliza MF. A análise dos resultados experimentais de um dos cenários demonstra que a carga pode ser alimentada 80% do tempo com energia proveniente dos MFs. O estudo verificou que a topologia proposta pode obter uma eficiência de até 91% ao alimentar as cargas CC com energia proveniente dos MFs e possibilitar um aumento na eficiência de até 55% em relação a adoção de uma topologia de Microrredes CA com UPS. A análise financeira indicou que o custo da topologia proposta nesta dissertação possui uma redução de até 54% em comparação ao de uma UPS tradicional em Corrente Alternada (CA). Esta análise considerou 8 horas diárias de utilização, com 245 dias por ano e durante 25 anos. Com essas premissas, os equipamentos e o consumo de energia da topologia proposta apresentaram uma estimativa de custo de R$ 7.813,40, enquanto que da UPS CA foi de R$ 14.897,92. A análise financeira também indicou que a TMH possui uma taxa interna de retorno de 5,6%, um retorno simples de 20,5 anos e de capital próprio de 14,8 anos.