Centrais fotovoltaicas consorciadas à centrais geradoras hidrelétricas (CGHS) - um estudo de caso

Autor: Pedro Paulo Nunes Costa
Přispěvatelé: Carlos Barreira Martinez, Edna Maria de Faria Viana, Victor Flores Mendes, Regina Mambeli Barros, Heverton Augusto Pereira
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2022
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UFMG
Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)
instacron:UFMG
Popis: CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico O uso de sistemas fotovoltaicos instalados sobre a água tem algumas vantagens em relação aos sistemas instaladas em terra, telhados, etc., como por exemplo, o resfriamento dos painéis aumentando sua eficiência, custo evitado na aquisição/locação de terrenos, diminuição da evaporação no reservatório e diminuição nas emissões de CO2. Considera-se que a utilização de Centrais Fotovoltaicas Flutuantes (CFVF) consorciadas a Usinas Hidrelétricas (UHEs) também têm como ponto positivo o seu baixo custo de conexão à rede elétrica devido a existência, geralmente, de uma estrutura de conexão das UHEs. O sistema é subdividido em três partes: subsistema gerador, composto pelos painéis e as estruturas de montagem; subsistema condicionador de potência, constituído pelo inversor fotovoltaico e seus controles, e um armazenador de energia, que nesse caso seria o próprio reservatório que retém a água a ser turbinada. Desse modo, o reservatório funciona como um “armazenador de energia” sendo que os geradores hidroelétricos produzirão a energia, por exemplo, nos horários de pico de demanda e/ou quando houver baixa irradiação solar. Para o desenvolvimento desse trabalho propõe-se utilizar planilhas estruturadas em Excel com entradas de dados simples que que permitam simular a geração das CGHs frente às configurações de arranjo básico investigadas e a disponibilidade de energia fotovoltaica frente a disponibilidade local. O estudo de caso apresenta uma proposta referente a instalação de uma Central Fotovoltaica Flutuante (CFVF) de 3,375 MW no reservatório auxiliar de regularização da Central Geradora Hidrelétrica REPI (CGH REPI), situada na cidade de Wenceslau Braz /MG. A usina fornece energia para Indústria de Material Bélico (IMBEL), estando enquadrada na categoria de Autoprodutor de Energia. Os resultados obtidos demonstram que o sistema pode gerar energia com o menor custo, em relação ao ângulo de inclinação, de R$ 588,00/MWh, ocupando apenas 23% do reservatório auxiliar e evitando a evaporação de 46.956,18 m3 de água por ano. Do ponto de vista energético, o ganho médio de energia gerado pela hidrelétrica após a adição da geração FV flutuante seria de 53%. O período de retorno para o investimento foi estimado em 7 anos com custos iniciais de R$ 25.038.499,20 para o preço de venda de energia de 0,78 R$/kWh. As emissões CO2 podem ser compensadas após 3 anos e 10 meses de funcionamento da CFVF. The use of photovoltaic systems installed over water has some advantages over systems installed on land, roofs, etc., such as cooling the panels, increasing their efficiency, avoided cost in land acquisition/leasing, reduced evaporation in the reservoir and decrease in CO2 emissions. It is considered that the use of Floating Photovoltaic Plants (CFVF) in consortium with Hydroelectric Power Plants (UHEs) also has as a positive point its low cost of connection to the electricity grid due to the existence, generally, of a connection structure for the UHEs. The system is subdivided into three parts: generator subsystem, composed of panels and assembly structures; power conditioning subsystem, consisting of the photovoltaic inverter and its controls, and an energy store, which in this case would be the reservoir itself that holds the water to be turbined. In this way, the reservoir works as an “energy store” and the hydroelectric generators will produce the energy, for example, during peak demand hours and/or when there is low solar irradiation. For the development of this work it is proposed to use structured Excel spreadsheets with simple data entries that allow to simulate the generation of CGHs against the investigated basic arrangement configurations and the availability of photovoltaic energy against the local availability. The case study presents a proposal for the installation of a 3.375 MW Floating Photovoltaic Plant (CFVF) in the auxiliary reservoir for regularization of the REPI Hydroelectric Generating Plant (CGH REPI), located in the city of Wenceslau Braz / MG. The plant supplies energy to the Military Material Industry (IMBEL), falling under the category of Self Producer of Energy. The results obtained demonstrate that an inclination of the PV panel of approximately 5° can generate energy with the lowest cost, of R$ 588.00/MWh, occupying only 23% of the auxiliary reservoir and avoiding the evaporation of 46,956.18 m3 of water per year. From an energy point of view, the average energy gain generated by the hydroelectric plant after the addition of floating PV generation would be 53%. The payback period for the investment was estimated in 7 years with initial costs of R$25,038,499.20 for the energy sale price of R$0.78/kWh. And CO2| emissions can be offset after 3 years and 10 months of CFVF operation.
Databáze: OpenAIRE
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