Armazenamento de energia associado à produção com origem em fontes renováveis

Palavras-chave: energia renovável,armazenamento de energia,conversores DC-DC,topologia flyback,modelação por largura de pulso,controlo de corrente,barramento DC,unidade inteligente de controlo

Nos últimos anos, o setor elétrico tem vindo a passar por profundas transformações. Estas são devidas aos avanços tecnológicos e alterações do tipo de cargas, maiores exigências ao nível da qualidade de energia, liberalização do mercado em curso, grandes preocupações com as questões ambientais sobretudo ao nível da produção, proliferação da geração distribuída, os clientes passaram a adotar uma postura exigente ao nível dos produtos e serviços, crescimento da procura da energia elétrica. Na tese desenvolve-se uma abordagem baseada na geração distribuída com armazenamento de energia, tendo em consideração as oportunidades que a evolução do setor elétrico pode vir a contemplar. As oportunidades ao nível do consumidor com capacidade de produção que poderá contribuir de forma ativa para o funcionamento mais eficiente de todo o sistema elétrico. Esta contribuição estará ao nível de uma gestão de carga mais flexível que permitirá evitar ou adiar novos investimentos ao nível da produção, transmissão e distribuição de energia. Acrescentando-se o armazenamento de energia nas instalações finais, o sistema energético do cliente vai poder gerir as trocas com a rede, estando disponível para prestar serviços auxiliares à gestão da rede através da resposta a pedidos de auxílio por parte do gestor da rede, no sentido do fornecimento de energia/deslastre de cargas ou para aumento das carga/armazenamento de energia. Passa a atuar aproveitando as oportunidades de negócio em troca do auxílio à rede, ou seja, de uma prestação de serviço. Neste sentido foi desenvolvido nesta tese um modelo de gestão do fluxo de energia entre produção, carga na habitação, armazenamento e rede pública permitindo ao consumidor tirar benefícios económicos do seu sistema produção com armazenamento. Por outro lado, a rede elétrica beneficia com a diminuição das perdas ao nível da transmissão e distribuição, mas sobretudo com a flexibilidade da carga que lhe resolve problema nos períodos de ponta até em períodos em que há excesso de energia para distribuir. Além disso, com a existência deste tipo consumidor com sistema inteligente de gestão de energia, conseguem-se evitar ou adiar investimentos na atualização das redes para satisfazerem a procura. O modelo de gestão de energia que é aqui apresentado permite gerir as correntes das diferentes fontes num barramento DC nas instalações finais de clientes residenciais ou comerciais. A gestão é feita através de conversores DC/DC aplicados entre as diferentes fontes DC e o barramento DC, sendo controlada a corrente que está disponível na saída de cada uma delas em especial dos elementos de armazenamento. A utilização da rede DC permite uma gestão mais eficiente da produção com base em fontes de energia renováveis, evitando-se perdas nas conversões AC/DC e DC/AC nas trocas com a rede AC, além disso facilita a gestão dos fluxos de energia entre os diversos elementos do sistema. Entre o barramento DC e a rede AC existe um inversor que é responsável por promover as trocas nos dois sentidos através da leitura da tensão existente no barramento DC. Assim se a tensão no barramento DC descer um pouco, vai trazer a energia de AC para DC e no caso da tensão no barramento DC subir um pouco, a energia passa do barramento DC para a rede AC. Atualmente no regime português de auto consumidor a injeção de energia para a rede é pouco compensador, ou perde-se a energia quado não há contagem ou existindo contagem é vendida a um preço baixo muito inferior ao da compra de energia. Mas espera-se que constantes mudanças regulatórias e de mercado da energia elétrica, levarão certamente no sentido dos atuais consumidores/produtores poderem vir a prestar serviços à rede elétrica pública e obterem com eles novas formas de remuneração, que contribuirão para reduzir a sua fatura energética.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias