Aspectos técnicos, econômicos e ambientais de sistemas híbridos aplicados em edificações familiares e propriedades rurais - Campos, Victor Arruda Ferraz de [UNESP] (2019)
Nesse trabalho são apresentadas propostas de sistemas híbridos de geração de energia (SHGE) para o fornecimento de energia elétrica. O Caso 1 propõe um SHGE conectado à rede elétrica (on-grid) para atender a demanda elétrica de edifícios urbanos. O Caso 2 propõe um SHGE aplicado a áreas rurais com disponibilidade de rede elétrica local. O Caso 3 considera uma propriedade rural sem rede elétrica local, portanto propõe-se um SHGE com armazenamento de energia (off-grid). Os três casos são analisados em termos técnicos, econômicos e ambientais para três cidades brasileiras: Fortaleza (CE), Guaratinguetá (SP) e Florianópolis (SC). Para o dimensionamento do SHGE, desenvolve-se um algoritmo de otimização cuja função objetivo é a minimização do custo de geração de energia elétrica. Utiliza-se o software LINGO para a determinação da solução ótima do arranjo SHGE para cada caso. A análise econômica leva em consideração os custos de investimento, operação e manutenção para determinação do período de retorno (payback) e da receita anual esperada. A análise ambiental é feita através do cálculo da eficiência ecológica dos sistemas de geração de energia estudados. Os resultados mostram que o Caso 2 – SHGE on-grid: Propriedade Rural possui o menor período de retorno de investimento, entre 1 e 2 anos. Para todos os casos, a cidade de Fortaleza é onde evidencia-se o menor custo de investimento dos SHGE e, consequentemente, menor custo de geração de eletricidade dada seus elevados potenciais energéticos solar e eólico. O período de payback do Caso 1 – SHGE on-grid: Edifício Urbano é em torno de 2 e 3 anos. Já na situação off-grid, Caso 3, o sistema de armazenamento encarece significantemente o custo de investimento do SHGE e eleva o período de retorno de investimento para 5 a 7 anos em todos os locais estudados, considerando as taxas de juros mais baixas. Todas as tecnologias analisadas são ecologicamente eficientes, sendo que a geração eólica apresenta eficiência ecológica de aproximadamente 98%, a solar fotovoltaica em torno de 91% e a geração a partir de conjuntos motor a combustão interna e gerador de 85%.