Maximum penetration of microgeneration photovoltaic panels in distribution network

In smart grids context, the distributed generation units based in renewable resources, play an important rule. The photovoltaic solar units are a technology in evolution and their prices decrease significantly in recent years due to the high penetration of this technology in the low voltage and medium voltage networks supported by governmental policies and incentives. This paper proposes a methodology to determine the maximum penetration of photovoltaic units in a distribution network. The paper presents a case study, with four different scenarios, that considers a 32-bus medium voltage distribution network and the inclusion storage units.

The impact of poor power quality in solar photovoltaic microgeneration: technical problems and losses of revenue

This paper presents a critical and quantitative analysis of the influence of the Power Quality in grid connected solar photovoltaic microgeneration installations. First are introduced the main regulations and legislation related with the solar photovoltaic microgeneration, in Portugal and Europe. Next are presented Power Quality monitoring results obtained from two residential solar photovoltaic installations located in the north of Portugal, and is explained how the Power Quality events affect the operation of these installations. Afterwards, it is described a methodology to estimate the energy production losses and the impact in the revenue caused by the abnormal operation of the electrical installation. This is done by comparing the amount of energy that was injected into the power grid with the theoretical value of energy that could be injected in normal conditions. The performed analysis shows that Power Quality severally affects the solar photovoltaic installations operation. The losses of revenue in the two monitored installations M1 and M2 are estimated in about 27% and 22%, respectively.

Microgeneration of electricity with producer gas in dual fuel mode operation

Among the alternatives to meet the increasing of world demand for energy, the use of biomass as energy source is one of the most promising as it contributes to reducing emissions of carbon dioxide in the atmosphere. Gasification is a technological process of biomass energy production of a gaseous biofuel. The fuel gas has a low calorific value that can be used in Diesel engine in dual mode for power generation in isolated communities. This study aimed to evaluate the reduction in the consumption of oil Diesel an engine generator, using gas from gasification of wood. The engine generator brand used was a BRANCO, with direct injection power of 7.36 kW (10 HP) coupled to an electric generator 5.5 kW. Diesel oil mixed with intake air was injected, as the oil was injected via an injector of the engine (dual mode). The fuel gas was produced in a downdraft gasifier. The engine generator was put on load system from 0.5 kW to 3.5 kW through a set of electrical resistances. Diesel oil consumption was measured with a precision scale. It was concluded that the engine converted to dual mode when using the gas for the gasification of wood decreased Diesel consumption by up to 57%.

Multiple-project discount rates for cost-benefit analysis in construction projects: A formal risk model for microgeneration renewable energy technologies

The traditional economic approach for appraising the costs and benefits of construction project Net Present Values involves the calculation of net returns for each investment option under different discount rates. An alternative approach consists of multiple-project discount rates based on risk modelling. The example of a portfolio of microgeneration renewable energy technology (MRET) is presented to demonstrate that risks and future available budget for re-investment can be taken into account when setting discount rates for construction project specifications in presence of uncertainty. A formal demonstration is carried out through a reversed intertemporal approach of applied general equilibrium. It is demonstrated that risk and the estimated available budget for future re-investment can be included in the simultaneous assessment of the costs and benefits of multiple projects.

The impact of installer business models on the uptake of residential microgeneration in the UK: Evidence from a nation-wide survey

This paper arises from a doctoral thesis comparing the impact of alternative installer business models on the rate at which microgeneration is taken up in homes and installation standards across the UK. The paper presents the results of the first large-scale academic survey of businesses certified to install residential microgeneration. The aim is to systematically capture those characteristics which define the business model of each surveyed company, and relate these to the number, location and type of technologies that they install, and the quality of these installations. The methodology comprised a pilot web survey of 235 certified installer businesses, which was carried out in June last year and achieved a response rate of 30%. Following optimisation of the design, the main web survey was emailed to over 2000 businesses between October and December 2011, with 317 valid responses received. The survey is being complemented during summer 2012 by semi-structured interviews with a representative sample of installers who completed the main survey. The survey results are currently being analysed. The early results indicate an emerging and volatile market where solar PV, solar hot water and air source heat pumps are the dominant technologies. Three quarters of respondents are founders of their installer business, while only 22 businesses are owned by another company. Over half of the 317 businesses have five employees or less, while 166 businesses are no more than four years old. In addition, half of the businesses stated that 100% of their employees work on microgeneration-related activities. 85% of the surveyed companies have only one business location in the UK. A third of the businesses are based either in the South West or South East regions of England. This paper outlines the interim results of the survey combined with the outcomes from additional interviews with installers to date. The research identifies some of the business models underpinning microgeneration installers and some of the ways in which installer business models impact on the rate and standards of microgeneration uptake. A tentative conclusion is that installer business models are profoundly dependent on the levels and timing of support from the UK Feed-in Tariffs and Renewable Heat Incentive.

Capacity credit of microgeneration and microgrids

The recent development of the concept of microgrid (μGrid), associated to the emergent interest in microgeneration (μGen), has raised a number of challenges regarding the evaluation of the technical, economical and regulatory impacts of a high penetration of this kind of solutions in the power systems. In this paper, the topic of security of supply is addressed, aiming at evaluating the influence of μGen and μGrids in the medium- and long-term availability of generation to serve the forecasted load. A Monte-Carlo based methodology is used to evaluate this influence and to assess the capacity credit of those entities.

Avoided losses on LV networks as a result of microgeneration

In the scope of the discussions about microgeneration (and microgrids), the avoided electrical losses are often pointed out as an important value to be credited to those entities. Therefore, methods to assess the impact of microgeneration on losses must be developed in order to support the definition of a suitable regulatory framework for the economic integration of microgeneration on distribution networks. This paper presents an analytical method to quantify the value of avoided losses that microgeneration may produce on LV networks. Intervals of expected avoided losses are used to account for the variation of avoided losses due to the number, size and location of microgenerators, as well as for the kind of load distribution on LV networks.

Regulation of microgeneration and microgrids

The concept of microgrid (μGrid) has been emerging as a way to integrate microgeneration (μG) in low-voltage (LV) networks and simultaneously improve its potential benefits. Technical requirements to connect μgrids to LV networks have been studied in order to make this concept technologically feasible and safe to operate. However, the regulatory framework for economic integration of μG and μGrids on distribution systems, despite being crucial, is still an open issue. The main purpose of this paper is to contribute for the development of an appropriate economic regulation framework that removes the barriers to μG and μGrid development. To do so, the relevant costs and benefits resulting from the establishment of μG and μGrid are identified and a methodology for sharing those costs and benefits among the involved economic agents is presented. The only pre-requisite of such a methodology is the existence of a net benefit to all economic agents.

Efeito do sombreamento nos painéis fotovoltaicos

Trabalho Final para obtenção do grau Mestre em Engenharia Electrotécnica

Reabilitação de edifícios: enquadramento e estudo da reabilitação num grupo empresarial

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização em Edificações

Bancada didáctica para simulação de uma Unidade de Microgeração

Neste trabalho é desenvolvida uma bancada didáctica que permite simular o funcionamento de um sistema de microgeração. A bancada inclui uma máquina síncrona responsável pela geração de energia eléctrica acoplada a uma máquina de indução que simula a máquina primária. A máquina de indução é controlada por um sistema electrónico de controlo de potência (variador de velocidade) que permite manter constante a velocidade de rotação e consequentemente a frequência da tensão gerada pela máquina síncrona. Por sua vez, a excitação da máquina síncrona é controla por uma fonte de tensão externa. A parametrização e controlo do variador de velocidade, assim como o controlo da fonte de tensão externa, são feitos a partir dum software que corre num PC, que também monitoriza a tensão gerada pela máquina síncrona. Este software é ainda responsável pela interface com o utilizador. O software desenvolvido permite manter as características da tensão gerada pela máquina síncrona independentemente da carga imposta.

Projeto e implementação de um protótipo para microprodução de energia elétrica destinado a alimentar um sistema de iluminação decorativa exterior

Com o presente trabalho é pretendido demonstrar a possibilidade de alimentação de um sistema de iluminação decorativa com recurso a soluções alternativas renováveis. O estudo é focado essencialmente na produção local de energia solar fotovoltaica e eólica. Inicialmente é efetuado o estudo técnico-económico da implementação de um sistema fotovoltaico. Posteriormente é efetuado o estudo da viabilidade técnico-económica da implementação do sistema hibrido, composto por um sistema fotovoltaico e um sistema eólico, optando pelo que mais se adequa à alimentação do sistema de iluminação decorativa exterior. Esta dissertação descreve a metodologia que procura melhorar a eficiência do sistema de led com o auxílio de ensaios em laboratório e simulação em software, com o objetivo de adaptar os sistemas de led instalados pela empresa ao sistema hibrido dimensionado. Finalmente, é efetuada a análise comparativa entre o atual sistema de iluminação decorativa e o sistema renovável dimensionado mais favorável para alimentar sistemas de iluminação decorativa. Procura-se assim com este projeto para além de apresentar um estudo teórico, proporcionar uma orientação à implementação de sistemas de microprodução destinados a alimentar sistemas de iluminação decorativa exterior.

Otimização energética na empresa Simoldes Plásticos S.A.

Mestrado em Engenharia Química - Ramo Optimização Energética na Indústria Química

Elaboração de um projeto de uma central fotovoltaica de miniprodução e estudo de viabilidade técnica, económica e financeira

Desde o final do século XVIII, quando se iniciou a revolução industrial, o crescimento económico tem sido assente num consumo elevado de combustíveis fósseis que libertam gases com efeito de estufa. A emissão destes gases e a escassez dos combustíveis fósseis são temas que, desde as últimas duas décadas do século XX, ocupam um lugar de destaque nas agendas de política mundial. A produção de energia através de fontes renováveis surge como alternativa e poderá ser a solução para países com escassos recursos de origem fóssil, como é o caso de Portugal, minimizando também a sua dependência energética do exterior. Uma das medidas de incentivo lançada pelo Governo Português em 2007, foi a criação de um regime simplificado aplicável à microprodução descentralizada de eletricidade através de fontes de energia renováveis e de cogeração. À semelhança da maioria dos países europeus, o principal meio de promoção destes sistemas em Portugal foram as Feed-in-Tariffs, que consistem numa tarifa de venda de energia elétrica de origem renovável acima da tarifa de mercado. Estas tarifas permitiram, sobretudo, o crescimento do setor fotovoltaico em Portugal. Atualmente, o amadurecimento da tecnologia fotovoltaica, associado ao constante aumento das tarifas de energia elétrica, permite que se torne vantajosa a instalação de sistemas fotovoltaicos para autoconsumo. Neste contexto, o atual Governo Português, criou recentemente um regime jurídico aplicável à produção de eletricidade para autoconsumo. O objetivo deste trabalho é demonstrar, com base na minha experiência profissional, a metodologia de dimensionamento de uma central fotovoltaica ligada à Rede Elétrica de Serviço Público. Será utilizado como objeto de estudo um projeto constituído por 28 centrais fotovoltaicas de Miniprodução de 100 kW, dispersas por Portugal Continental, para o qual será efetuada a análise financeira do investimento. Pretende-se ainda apresentar o novo enquadramento legislativo para o Autoconsumo e Pequena Produção distribuída, detalhar as suas principais caraterísticas e efetuar um estudo económico para cada um destes regimes.

Viabilidade Técnica e Económica das Diferentes Tecnologias de Microprodução

Sabendo que as energias de origem fóssil não são inesgotáveis e que afetam a qualidade do ambiente, nos últimos anos, o interesse pelas energias renováveis mereceu a atenção de ambientalistas e de governantes. Para diminuir a importação de energia, o próprio governo de Portugal incentivou, através de medidas legislativas diversas, a instalação de sistemas alternativos de produção elétrica. Face à pertinência desta matéria, a dissertação, Viabilidade Técnica e Económica das Diferentes Tecnologias de Microprodução, aborda o aproveitamento de energias renováveis através de tecnologias de Microprodução ligadas à rede elétrica. Nesta dissertação, numa primeira fase, apresentam-se os sistemas de microprodução existentes no mercado, descrevem-se os componentes que os constituem e destacam-se os aspetos legislativos aplicáveis. Numa segunda fase, com o objetivo de suportar a elaboração de uma ferramenta informática para apoio na escolha de equipamentos de microprodução, procede-se à análise financeira de tecnologias de microprodução, indicando os modelos matemáticos necessários. Um dos objetivos da dissertação, consiste na construção de uma ferramenta informática de cálculo e na sua aplicação a dois estudos de caso. Esse programa informático foi elaborado em Excel e é capaz de fornecer uma estimativa da produção de energia anual e da avaliação da viabilidade técnico-económica de cada tecnologia e pretende apoiar a decisão do investidor em tecnologias de microprodução. Tendo sido realizados dois estudos de caso - um edifício habitacional unifamiliar e um edifício Industrial – foi possível verificar o funcionamento da aplicação e a sua utilidade na determinação da solução mais vantajosa na escolha de uma tecnologia de microprodução, uma vez que, introduzidos os dados adequados, são gerados os cálculos que permitem fornecer uma visão de conjunto, possibilitando a comparação das diferentes propostas.