Análise de um sistema fotovoltaico de geração distribuída com bateria integrada de alto desempenho

Abstract

A demanda de energia elétrica é uma variável em crescimento mundial, devido à expansão populacional e a urbanização. O Brasil apresenta o maior índice de crescimento no consumo e geração de energia da América Latina. A energia solar fotovoltaica tem maturidade tecnológica e a produção em escala permitiu a redução de custos para o consumidor. Desde abril de 2012, o Brasil segue a regulamentação para o processo de geração distribuída pela ANEEL, para conexão de sistemas fotovoltaicos à rede. Na nota técnica n° 0056 da ANEEL, publicada em 25 de maio de 2017, é apresentado um crescimento de potência instalada de 407% até maio de 2017, onde a classe residencial representa 79,5% dos consumidores de geração distribuída. A partir desse cenário, foi estudado um modelo de curva de carga residencial, o qual foi utilizado para montar um perfil de consumo de uma semana que foi replicado durante um ano para ser utilizado nas simulações do sistema fotovoltaico de geração distribuída. Este sistema possui potência de 4 kWP e apresenta bancos de baterias Li-íon e Pb-ácido, com armazenamento de energia variando entre 2, 4 e 10 kWh. A energia das baterias é consumida para verificar seu efeito no consumo de energia nos horários de ponta. Após a análise desse sistema, verificou-se que um banco de baterias de 2 kWh, com as características do produto apresentado, não consegue suprir toda a demanda da carga nos horários de maior consumo desse sistema simulado, visto que foi mantida a potência do sistema para manter o fator de dimensionamento do inversor em 0,97. Para as baterias de 4 e 10 kWh, o consumo nos horários de ponta é suprido pelos acumuladores, sendo que a última, há energia excedente para ser consumida em horários fora de ponta, mas por conta da configuração do software o excedente será injetado na rede.

The demand for electric power is a variable in world growth due to population expansion and urbanization. Brazil has the highest growth rate in consumption and generation of energy in Latin America. Photovoltaic solar energy has technological maturity and the scale production allowed the reduction of costs for the consumer. Since April 2012, Brazil has followed the regulations for the generation process distributed by ANEEL, for the connection of photovoltaic systems to the grid. ANEEL technical note n° 0056, published on May 25, 2017, presents an installed power growth of 407% until May 2017, where the residential class represents 79.5% of the consumers of distributed generation. From this scenario, a residential load curve model was studied, which was used to build a consumption profile of one week that was replicated for one year to be used in the distributed generation photovoltaic system simulations. This system has a power of 4 kWP and features banks of Li-ion and Pb-acid batteries, with energy storage ranging from 2, 4 and 10 kWh. Battery power is consumed to check its effect on peak power consumption. After analyzing this system, it was verified that a battery bank of 2 kWh, with the characteristics of the presented product, cannot supply all the demand of the load in the times of greater consumption of this simulated system, since the power of the system was maintained to keep the inverter sizing factor at 0.97. For batteries of 4 and 10 kWh, consumption at peak times is supplied by the accumulators, and the latter, there is excess energy to be consumed at off-peak times, but due to the configuration of the software the surplus will be injected in the grid.