Optimization of hybrid PV/WIND power system for remote telecom station - Paudel, Subodh (2011)
O rápido esgotamento dos recursos fósseis e as preocupações ambientais tem gerado uma consciencialização acrescida sobre as possibilidades de aproveitamento de recursos energéticos renováveis. De entre os vários recursos renováveis, os sistemas híbridos solar/eólicos aparentam resultados promissores no que se refere ao fornecimento fiável de energia, com melhoria da eficiência e redução dos requisitos de armazenagem em sistemas isolados. A presente dissertação apresenta uma nova metodologia para realização da análise de viabilidade de sistemas isolados, a qual inclui a geração artificial de disponibilidade horária de recursos renováveis e a optimização das dimensões da matriz fotovoltaica, da turbina eólica e do painel de baterias para um sistema autónomo híbrido fotovoltaico/eólico (HSWPS). Em qualquer sistema baseado em recursos renováveis, o estudo de viabilidade é considerado como a primeira etapa de análise. Neste trabalho, o estudo de viabilidade é realizado através do modelo híbrido de optimização para as energias renováveis HOMER. A segunda etapa consiste no desenvolvimento de modelos matemáticos para geração de perfis artificiais horários de velocidade do vento, radiação solar e temperatura a partir das médias mensais conhecidas ao longo de um ano. A terceira etapa engloba o desenvolvimento de modelos matemáticos para caracterização do desempenho dos módulos fotovoltaicos, turbina eólica e baterias. Finalmente, a metodologia desenvolvida permite encontrar as configurações ideais para uma determinada carga e para um determinado factor de probabilidade de perda de alimentação (LPSP) a partir de um conjunto de componentes de sistemas com o menor valor da função de custo que é definir, em termos de fiabilidade e de custo de eletricidade nivelado unidade (LUEC). A viabilidade de aplicação desta metodologia foi ensaiada num caso de estudo, composto por um terminal de telecomunicações de pequena abertura (VSAT), por uma estação repetidora e por uma estação transceptora de acesso múltiplo (BTS CDMA 2C10) localizada numa zona remota do Nepal. Os modelos matemáticos foram implementados em ambiente MATLAB e os resultados da simulação foram obtidos quer para a configuração actual quer para a configuração optimizada. Os resultados da simulação mostram que a arquitectura existente, composta por módulos fotovoltaicos KC85T de 6,12 kW, uma turbina eólica H3.1 de 1kW e um banco de baterias de 1600 Ah GFM-800 proporciona cerca de 36,6% de carga não satisfeita durante um ano caracterizando-se esta por potências de 655 W a plena carga e 405 W a meia-carga. Por outro lado, o sistema proposto de configuração optimizada inclui 2 turbinas eólicas de 1 kW H3.1, módulos fotovoltaicos TSM-175DA01 com 8,05 kW e um banco de baterias T-105 de 1125 Ah. Esta configuração apresenta uma fiabilidade de 99,99%, com uma redução significativa dos custos e uma produção energética estável.