Autoconsumo: análise e caso de estudo

O trabalho apresentado corresponde à dissertação relatório para obtenção do grau de mestre em Engenharia Eletrotécnica e Computadores ao abrigo do programa especial para ser mestre. Pretende-se fazer um enquadramento da nova lei do autoconsumo, implicações e apresentar um caso prático simulado, baseado em valores, sempre que possíveis reais, quer da parte de consumos, quer do estudo das soluções. Os primeiros parágrafos são dedicados ao histórico do autoconsumo, sendo os seguintes destinados à apresentação dos aspetos técnicos da nova legislação, bem como a sua implicação, nomeadamente nos vários setores da atividade económica. Relativamente ao caso prático, identificou-se uma vivenda na região de Lisboa. Partindo dos valores de consumo, mediram-se os valores em standby e valores de consumo médios. Calculou-se o impacto da instalação de um sistema de painéis de potência 200 W. Num segundo cenário, a instalação de um sistema de painéis de potência 480 W e num terceiro cenário a instalação de um conjunto de painéis com potência 1,5 kW, destinado à venda total da energia produzida. Nos cálculos apresentados, teve-se em consideração o custo real dos equipamentos e instalação baseado em valores médios de mercado. Apresenta-se também uma estimativa de retorno do investimento.

Sistema de gestão de energia renovável para autoconsumo

A procura crescente de energia ao longo do tempo, e também o seu custo, tem estimulado a procura de novas formas de geração ou aproveitamento energético, donde se pode destacar a geração de energia eléctrica para autoconsumo. À semelhança de já muitos países aderentes aos sistemas de autoconsumo, Portugal também já tem legislação que permite a utilização deste tipo de sistemas através de Unidades de Produção para Autoconsumo (UPAC). Este tipo de sistemas trazem consigo vantagens tanto para o produtor, que produz a sua própria energia e assim poderá ter algum retorno financeiro, como também para a rede eléctrica nacional (RESP) que, mercê da disponibilidade de mais fontes de energia, tem a possibilidade de ficar menos sobrecarregada em períodos de ponta. Com o intuito de aproveitar ao máximo a energia produzida para autoconsumo e evitar estar a utilizar energia da rede em períodos em que a energia produzida não consegue dar resposta à procura, este trabalho propõe-se a optimizar os níveis de autoconsumo destes sistemas, que no geral apresentam valores entre os 20% e 40% anuais no sector residencial. Deste modo, e de acordo com o que é definido por Demand-Side Management (DSM) será desenvolvido neste trabalho de dissertação um projecto deste tipo, que consiste na monitorização e gestão da energia produzida numa habitação ou indústria. O desenvolvimento deste projecto assenta na criação de um sistema de autoconsumo, constituído por um painel fotovoltaico, sensores, actuadores e uma carga, assim como hardware que permitirá monitorizar, de forma remota, as condições de funcionamento do sistema e fazer a gestão de energia do mesmo, de forma remota, recorrendo para isso às tecnologias de Informação e Comunicação. As aplicações de software responsáveis por essa gestão serão desenvolvidas com recurso à linguagem JAVA e Arduino Programming Language. Será utilizado um módulo Wi-Fi que permitirá a troca de dados entre Cliente (Arduino UNO com Microchip RN-171-XV) e Servidor (Aplicação em JAVA presente num computador). No final serão analisados os levantamentos de energia produzida e avaliado se o controlo de cargas é feito consoante as melhores condições de aproveitamento da energia produzida.

Net metering: definição de metodologia e estudo de caso

Face à crise económica e financeira, o setor fotovoltaico português tem sofrido diversas condicionantes, na sua maioria políticas, assistindo-se a uma alteração nos regimes de micro e minigeração. Com as tarifas de referência a sofrerem reduções drásticas nos últimos dois anos, os regimes bonificados deixaram de ser economicamente viáveis e interessantes do ponto de vista do consumidor. Esta situação está a pôr em causa as empresas que atuam no setor, assim como o desenvolvimento do próprio mercado fotovoltaico português. Torna-se assim necessário encontrar alternativas aos regimes bonificados, que relancem o setor e que permitam às empresas continuar a trabalhar. Uma dessas alternativas passa pela regulamentação da instalação de unidades de autoconsumo, nomeadamente com soluções de net metering. Dada a região privilegiada onde se encontra Portugal, e ao facto de já ter atingido a paridade de rede solar, o país depara-se com uma oportunidade única para o desenvolvimento da tecnologia fotovoltaica através da implementação de regimes de autoconsumo que interessa avaliar. Neste contexto, desenvolveu-se uma ferramenta informática, que permite, face a um determinado consumidor, avaliar a viabilidade económica e técnica de implementação de soluções de net metering. Uma vez que os resultados são fortemente dependentes da aplicação visada, este trabalho é baseado em dois estudos de caso – setor comercial e residencial – compreendendo a análise de dados reais já existentes e a recolha de dados no terreno. Nesta dissertação, é ainda feito um levantamento sobre os quadros legislativos atualmente vigentes a nível internacional, que regulam o mecanismo de net metering.

Quadros elétricos inteligentes recorrendo a soluções comerciais

A eficiência energética e a domótica são temas que cada vez mais se relacionam. Ao se instalar uma solução de domótica numa habitação, é natural que a mesma ofereça opções que permitem poupar energia, e assim obter eficiência energética. O principal objetivo deste projeto é a criação de um quadro elétrico que permita a monitorização e controlo de energia numa habitação à distância de um “clique”. Para a concepção do quadro elétrico foram utilizados dispositivos da Schneider Electric, dos quais se destaca o EGX300. Este dispositivo, é comercializado como um produto que representa uma solução de eficiência energética. No entanto as suas funcionalidades de fábrica estão limitadas ao nível de análise da qualidade de energia, não oferecendo um sistema que possibilite controlo remoto. Aproveitando as capacidades do EGX300, foi considerado pertinente criar uma solução onde, além de se poder monitorizar os consumos, também fosse possível controlar os dispositivos através de um computador. À capacidade de controlo da instalação ainda se juntou um modo de funcionamento inteligente, onde o EGX300 controla a instalação elétrica de acordo com a energia produzida por um painel fotovoltaico. A implementação de novas funcionalidades no EGX300 resulta num acréscimo significativo de robustez em relação à solução proposta pela empresa. Conseguiu-se criar uma solução que integra segurança e domótica com a utilização de energias renováveis, tendo como consequência natural a maximização de eficiência energética numa habitação.

Aplicação do novo regime de produção distribuída de eletricidade renovável

A necessidade de reduzir a dependência energética externa de Portugal e contribuir para a mitigação das alterações climáticas, passa por uma aposta na produção de energia elétrica com origem em fontes renováveis. O elevado número de horas de Sol disponíveis e a redução dos custos dos painéis fotovoltaicos, atingindo-se a paridade em relação aos custos de compra de eletricidade pelo consumidor, tornou o aproveitamento doméstico da energia solar particularmente atraente. Nos anos recentes, face ao elevado défice tarifário, o Governo mudou a sua política de tarifas garantidas para produção de eletricidade renovável e a sua injeção na rede, substituindo-a pelo conceito de autoconsumo. Trata-se duma oportunidade estratégica que reduz o transporte de eletricidade e promove uma produção descentralizada, mas que implica um conhecimento detalhado da procura, incentivando o consumidor a gerir melhor a energia em sua casa. O presente estudo avalia a aplicação deste novo regime de produção distribuída de eletricidade renovável segundo duas abordagens. A primeira teve em conta uma amostragem muito simples dos consumos mínimos em moradias e apartamentos no Monte de Caparica, nas horas de maior produção de energia fotovoltaica. A segunda abordagem baseou-se em perfis individualizados de consumo de eletricidade para uma amostra de 19 moradias da cidade de Évora durante o ano de 2014. Foram calculados diversos parâmetros para três potências diferentes de painéis fotovoltaicos (200 Wp, 250 Wp e 500 Wp) tais como a produção fotovoltaica utilizada, poupança, gastos e período de retorno do investimento. O período de retorno teve por base preços de mercado de painéis fotovoltaicos. Os resultados obtidos permitiram identificar a melhor solução em termos de custo para cada moradia. Constatou-se que as potências dos painéis que melhor se adequavam às moradias estudadas são 250 Wp e 500 Wp com percentagens de utilização da eletricidade produzida acima dos 80%. As poupanças potenciais no consumo total de eletricidade situam-se entre os 7% e os 30% e os períodos de retorno do investimento entre os cinco e os doze anos.

Sistema de suporte à decisão no sector eléctrico com Indicadores de desempenho: o caso português

Os consumidores exercem influência no comportamento do sector eléctrico pela variação da procura de electricidade à rede. A teoria económica e as estatísticas dos últimos anos sugerem que os consumidores reagem aos preços da electricidade, seja através dos usos que fazem da electricidade e na selecção de energias alternativas, seja pela tomada de decisão de investimento em eficiência energética e em autoconsumo. Indirectamente, a procura de electricidade à rede dos consumidores afecta o preço da venda da electricidade através das actualizações da tarifa para o ano seguinte. Apesar disso, raramente as políticas energéticas ou as previsões da procura são informadas com modelos de desempenho económico de procura dinâmica. Os objectivos da tese são desenvolver conceptualmente um modelo de simulação do sistema eléctrico considerando explicitamente a reacção e decisão dos consumidores face ao preço da electricidade; desenvolver informaticamente um Sistema de Suporte à Decisão (SSD) sobre o modelo de simulação e explorá-lo com o caso estudo do sistema eléctrico português. O modelo tem uma abordagem de simulação dinâmica. Conceptualmente, o modelo de simulação e o SSD são desenhados para permitir dois modos de aplicação: a) um modo interactivo, equivalente a um jogo entre os vários agentes (Estado como legislador/regulador; sector da produção, transporte e distribuição; e sector do consumo final com enfoque na indústria, famílias e serviços) ou b) um modo parametrizado assumindo comportamentos prédefinidos e tomadas de decisão de certos agentes para ensaiar opções de um utilizador. No âmbito da tese o modelo foi explorado apenas no modo parametrizado para ensaiar opções de políticas públicas no sector energético, em especial sistemas de incentivos, pré-definindo comportamentos dos agentes com tomada de decisão dos produtores e consumidores. Os cenários testados para o caso de estudo português sugerem que devem existir mais incentivos ao investimento em eficiência energética e menos subsidiação de preço de venda da electricidade: em todos os domínios, a redução do desperdício energético é melhor do que existirem preços artificialmente baixos. É este tipo de opções de política que melhor cumprem objectivos de uso racional de energia, protecção ambiental e redução de custos globais para os consumidores e para os contribuintes. A análise dos cenários sugere também que existe um potencial aliciante de poupança energética no sector do consumo final, que está longe de ser aproveitado. Verifica-se também que a tomada de decisão em autoconsumo reduz os investimentos em eficiência energética, obtendo-se menor redução do desperdício energético. O papel dos consumidores é importante. Um preço claro pode ajudar a consumir, a preservar e a investir.

Automatização e optimização de projecto fotovoltaico para o sector residencial

Com o passar dos anos, os custos das tecnologias fotovoltaica são cada vez menores, ainda que, para muitas pessoas, seja algo dispendioso, tendo em conta a crise económica vivida nos últimos anos. Contudo, em Portugal, o sector fotovoltaico tem sofrido uma estagnação. O Decreto-Lei n.º 34/2011, não obteve a adesão esperada, uma vez que os apoios foram drasticamente reduzidos. Este aspecto tornou menos rentável o sector fotovoltaico, ainda que o país se encontre numa posição geográfica privilegiada para a produção de energia solar. Para tentar reverter a situação, o governo português aprovou uma nova legislação para o sector fotovoltaico, apresenta alterações significativas face a anterior. A mais significativa prende-se com a capacidade do sistema fotovoltaico poder injectar o excesso de energia da sua produção na rede, quando esta ultrapassa o consumo, obtendo-se, desta forma, uma remuneração de acordo com a quantidade de energia injectada. O objectivo deste trabalho é implementar uma ferramenta informática que permite avaliar a rentabilidade dos projectos fotovoltaicos, face a um determinado consumidor, de acordo com a legislação portuguesa em vigor. Neste sentido, a referida ferramenta vai analisar os dados do consumo de uma habitação familiar. Após o uso da referida ferramenta informática, concluiu-se ser financeiramente rentável a instalação de um sistema voltaico na habitação. Este resultado irá ser comparado com uma aplicação financeira e com outro software de análise de projectos, existentes no mercado.