Estudo de soluções integradas de geração distribuída, armazenamento de energia e veículos elétricos no âmbito da tarifa branca

Abstract

O consumo de energia elétrica e de combustíveis fósseis está em constante crescimento, causando danos ambientais. Desse modo, para alcançar um desenvolvimento sustentável novas soluções devem ser buscadas. Nessa dissertação foi proposta a integração de sistemas fotovoltaicos de geração distribuída, armazenamento de energia e veículos elétricos como uma alternativa para reduzir o consumo de energia da rede elétrica. Os objetivos da pesquisa foram simular e analisar a variação do fluxo e balanço energético, como também, do consumo e faturamento de energia elétrica para 40 unidades consumidoras (UCs) residenciais no âmbito da tarifa branca e convencional. Assim, quatro cenários foram considerados, o primeiro conteve a implementação de 30, 50 e 70% de sistemas fotovoltaicos conectados à rede (SFCR) nas unidades consumidoras. O segundo, além da implementação de SFCR, a adição de baterias de 2, 4 e 10 kWh nos mesmos. O terceiro, a adição da penetração de 30, 50 e 70% de veículos elétricos. O quarto, o veículo elétrico como mecanismo de armazenamento e de gerador de energia nos horários de ponta, como proposto na tecnologia vehicle-to-grid. Após as análises de fluxo e balanço de energia realizadas nos cenários, foi aplicada a tarifa branca e convencional. As simulações foram realizadas com o programa System Advisor Model, em que foram consideradas distintas configurações de sistemas fotovoltaicos. Os resultados mostraram que quanto maior a quantidade de unidades consumidoras com SFCR, maior o autoconsumo fotovoltaico. A inserção apenas de SFCR, trouxe valores de fatura de energia menores com a tarifa convencional. Portanto, no primeiro e segundo cenário com bateria de 2 kWh, a escolha da tarifa convencional foi mais vantajosa para as UCs com SFCR. Enquanto, que no segundo cenário com bateria de 4 e 10 kWh, para algumas UCs com SFCR a tarifa branca se tornou favorável. Por fim, somente no terceiro e quarto cenário, a tarifa branca foi viável para a grande maioria das UCs. Verifica-se que o aumento do consumo nos horários fora de ponta, causado pela recarga dos veículos elétricos e a descarga de energia à noite, possibilitaram a viabilidade da tarifa branca.

Abstract: The consumption of electricity and fossil fuels is constantly growing, causing environmental damage. Thus, to achieve sustainable development, new solutions must be sought. In this dissertation, the integration of distributed generation photovoltaic systems, energy storage and electric vehicles was proposed as an alternative to reduce the energy consumption of the electrical grid. The objectives of the research were to simulate and analyze the variation in the energy flow and balance, as well as in the consumption and billing of electric energy for 40 residential consumer units (CUs) under the white and conventional tariff. Thus, four scenarios were considered, the first contained the implementation of 30, 50 and 70% of photovoltaic systems connected to the grid (GC-PVS) in the consumer units. The second, in addition to the implementation of GC-PVS, the addition of 2, 4 and 10 kWh batteries. The third, the addition of 30, 50 and 70% penetration of electric vehicles. The fourth, the electric vehicle as a storage mechanism and energy generator at peak times, as proposed in the vehicle-to-grid technology. After the flow and energy balance analyzes carried out in the scenarios, the white and conventional tariffs were applied. The simulations were carried out with the System Advisor Model program, in which different configurations of photovoltaic systems were considered. The results showed that the greater the number of consumer units with GC-PVS, the greater the photovoltaic self-consumption. The inclusion of GC-PVS only, brought lower energy bill values with the conventional rate. Therefore, in the first and second scenarios with a 2 kWh battery, choosing the conventional tariff was more advantageous for the CUs with GC-PVS. While, in the second scenario with a 4 and 10 kWh battery, for some CUs with GC-PVS the white tariff became favorable. Finally, only in the third and fourth scenario was the white tariff feasible for the vast majority of CUs. It appears that the increase in consumption at off-peak hours, caused by the charging of electric vehicles and the discharge of energy at night, made the white tariff viable.