Contribuições ao estudo de sistemas híbridos de geração e armazenamento de energia

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Teixeira, Luis Emerson
• Orientador(a): Beluco, Alexandre
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Energia elétrica : Geração; Armazenamento de energia; Sistema híbrido de energia; Energia renovável; HOMER (Programa de Computador); Barragens de abastecimento de agua; Energia hidráulica; Energia solar fotovoltaica
• Palavras-chave em Inglês: Photovoltaic hydroelectric hybrid system; Hybrid system; Supply dam; Homer software; Renewables; Hybrid storage
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/253943

Barragens para abastecimento de água geralmente representam um potencial hidrelétrico inexplorado. É um pequeno potencial energético, na maioria das situações, exigindo uma solução particular para ser viável. O uso de bombas como turbinas, muitas vezes representa uma alternativa que permite a geração de energia em estruturas hidráulicas já em operação. Esse potencial pode ser explorado em conjunto com a utilização módulos fotovoltaicos na superfície da água, instalados em estruturas flutuantes, contribuindo para reduzir a evaporação e disponibilizando um acréscimo de energia, operando um sistema híbrido hidrelétrico fotovoltaico. A viabilidade do aproveitamento pode ser melhorada com a adoção de sistemas de armazenamento de energia. Este trabalho apresenta um estudo de pré-viabilidade para a implementação de uma usina hidrelétrica com módulos fotovoltaicos em estruturas flutuantes no reservatório formado pela barragem de Val de Serra, no sul do Brasil. A barragem é operada para fornecer água potável a cerca de 60% da população da cidade de Santa Maria, no estado do Rio Grande do Sul, no sul do Brasil. O estudo de préviabilidade realizado com o software Homer Legacy, indicou que uma usina hidrelétrica com capacidade de 227 kW pode operar em conjunto com 60 kWp de módulos fotovoltaicos, atendendo uma demanda média anual de 7 000 kWh por dia. Este combinação resultará (em uma das configurações consideradas), em um custo de energia de US$ 0,080 por kWh. O estudo avalia a variação do custo de energia em função das várias configurações estudadas. Adicionalmente, buscando suprimentos 100% renováveis, uma combinação de 370 kWp em painéis fotovoltaicos e 227 kW para a usina hidrelétrica, com armazenamento de energia no reservatório de Val de Serra, permitirá a operação independente do sistema interligado. A configuração com 537 kWp em painéis fotovoltaicos e 227 kW para a usina hidrelétrica permitirá elevar a carga média anual atendida para 7 500 kWh por dia, e com 745 kWp em painéis fotovoltaicos e 227 kW para a hidrelétrica, com armazenamento híbrido no reservatório e em hidrogênio, permitirão atender 7.900 kWh por dia.