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Authors
Abstract(s)
O estudo incide numa análise técnico-económica de uma instalação fotovoltaica, através do dimensionamento da potência fotovoltaica a instalar em simultâneo com a capacidade ótima de armazenamento de modo a maximizar a rendibilidade do projeto. Os dados utilizados para concretização da dissertação em causa são provenientes de uma instalação fabril real. De modo a concretizar o estudo utiliza-se um algoritmo de gestão de energia previamente desenvolvido. Será criado uma ferramenta de otimização, que irá utilizar os mesmos dados da unidade fabril de modo a comparar e analisar os resultados de ambos os algoritmos. Desenvolveu-se também uma função que forneça a área mínima necessária para a implementação da instalação fotovoltaica. O estudo debruça-se em várias etapas, sendo estas a otimização da solução ótima sem armazenamento e da solução ótima com armazenamento através do algoritmo de gestão de energia. Será aplicado o mesmo método utilizando a ferramenta de otimização. De modo a encontrar-se a solução ótima utiliza-se a ferramenta económica do valor atual líquido. Utilizando o algoritmo de gestão de energia, obteve-se que a solução ótima a instalar não dispõe de capacidade de armazenamento de energia e é apresentada com uma potência a instalar de 500 kW, utilizando 5 inversores de 100 kW e uma quantidade de 960 painéis fotovoltaicos de 550 Wp com uma inclinação de 29º. Relativamente a sua componente económica, apresenta um VAL de 793 323,31€, um ROI de 3,46, um TIR de 32,31% e um pay-back de 7,23 anos. Para a sua implementação é necessário 1 176 m2, sendo que a área disponível abrange um total de 5 328 m2. Através da ferramenta de otimização, obteve-se uma potência a instalar ótima de 525 kW com um VAL associado de 789 326,03 €, sem capacidade de armazenamento de energia. Comparando ambos os algoritmos, em função do algoritmo de otimização, este apresenta uma variação de +4,9% em relação à potência ótima a instalar e uma variação de -0,5% em relação ao valor atual líquido. De salientar que para a determinação da solução ótima pelo método do algoritmo de gestão de energia necessitou-se da simulação de 201 casos de estudo e com o método matemático de otimização de apenas de 7.
The study will focus on sizing the power of the photovoltaic panels and their inverters to be installed simultaneously with the optimum battery capacity to maximize the profitability of the project. In order to carry out the study, will be used a previously developed energy management algorithm. Will be created an optimization tool, validating it with the algorithm in question. A function will also be created to seek the minimum area required to implement the photovoltaic installation. The study will focus on several stages, including finding the optimum solution without storage and solution using storage, through the energy management algorithm. the same method will be used to seek the optimum solution with the usage of the optimization tool. Using the energy management algorithm, the optimal solution to install does not have energy storage capacity and is presented with a power to be installed of 500 kW, using 5 inverters of 100 kW and a quantity of 960 photovoltaic panels with 550 Wp with an inclination of 29º. Regarding its economic component, it has an NPV of € 793 323.31, an ROI of 3.46, an IRR of 32.31% and a pay-back of 7.23 years. For its implementation it is necessary 1 176 m2, and the available area covers a total of 5 328 m2. Using the optimization tool, we obtained an optimal power to install of 525 kW with an associated NPV of 789 326,03 €, without energy storage capacity. Comparing both methods, depending on the optimization algorithm, it presents a variation of +4.9% in relation to the optimal power to be installed and a variation of -0.5% in relation to the net present value. It should be noted that in order to determine the optimum solution using the energy management algorithm method, 201 case studies had to be simulated and only 7 with the mathematical optimization method.
The study will focus on sizing the power of the photovoltaic panels and their inverters to be installed simultaneously with the optimum battery capacity to maximize the profitability of the project. In order to carry out the study, will be used a previously developed energy management algorithm. Will be created an optimization tool, validating it with the algorithm in question. A function will also be created to seek the minimum area required to implement the photovoltaic installation. The study will focus on several stages, including finding the optimum solution without storage and solution using storage, through the energy management algorithm. the same method will be used to seek the optimum solution with the usage of the optimization tool. Using the energy management algorithm, the optimal solution to install does not have energy storage capacity and is presented with a power to be installed of 500 kW, using 5 inverters of 100 kW and a quantity of 960 photovoltaic panels with 550 Wp with an inclination of 29º. Regarding its economic component, it has an NPV of € 793 323.31, an ROI of 3.46, an IRR of 32.31% and a pay-back of 7.23 years. For its implementation it is necessary 1 176 m2, and the available area covers a total of 5 328 m2. Using the optimization tool, we obtained an optimal power to install of 525 kW with an associated NPV of 789 326,03 €, without energy storage capacity. Comparing both methods, depending on the optimization algorithm, it presents a variation of +4.9% in relation to the optimal power to be installed and a variation of -0.5% in relation to the net present value. It should be noted that in order to determine the optimum solution using the energy management algorithm method, 201 case studies had to be simulated and only 7 with the mathematical optimization method.
Description
Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Eletrotécnica – Ramo de Energia
Keywords
Energia renovável Energia Baterias Análise económica Algoritmo de gestão de energia Otimização UPAC Renewable energy Energy Batteries Economic analysis Energy management algorithm Optimization tool Self-consumption plant unit
Citation
MEDEIROS, Manuel Aurora Melo - Aproveitamento fotovoltaico com armazenamento em unidade fabril de laboração contínua: otimização da potência a instalar e da capacidade de armazenamento. Lisboa: Instituto Superior de Engenharia de Lisboa, 2023. Dissertação de Mestrado.