Avaliação técnico-econômica de um sistema híbrido de geração distribuída para o atendimento a comunidades isoladas da Amazônia

Abstract

Esta tese, que trata do problema de suprimento elétrico a comunidades isoladas da Amazônia por meio de geração distribuída, apresenta uma avaliação técnico-econômica do sistema híbrido de geração distribuída (SHGD) instalado no Centro de Pesquisas Canguçu (CPC), gerido pela Universidade Federal do Tocantins (UFT). Esse sistema utiliza a geração fotovoltaica para alimentar diretamente as cargas elétricas existentes e para carregar sistemas de armazenamento energético, na forma de hidrogênio e de baterias, que são utilizados como fonte de energia para a geração elétrica que alimenta as cargas existentes nos momentos de insuficiência ou de inexistência da radiação solar. Para a consecução desse objetivo, o trabalho apresenta discussão abrangente a respeito do tema geração distribuída; descrição detalhada acerca de geração fotovoltaica e de células a combustível; descrição minuciosa do CPC, do Projeto CPC e do SHGD; e descrição da metodologia utilizada. A avaliação técnico-econômica, realizada por meio de discussões conceituais, de experimentos de campo e de simulação computacional considerando incertezas, permitiu a verificação do desempenho técnico do sistema, o cálculo dos custos de implantação do SHGD e da energia gerada por ele e a comparação econômica dele com outras soluções de geração para o atendimento a comunidades isoladas: solar térmica e fotovoltaica, célula a combustível, eólica, biomassa de bagaço de cana e de gás de lixo, pequena central hidrelétrica, rede convencional e grupo motor gerador a dísel. Todos os resultados obtidos foram analisados, e as principais conclusões apresentadas. Os diversos resultados obtidos permitiram concluir que a metodologia utilizada foi adequada ao objetivo do trabalho e que as planilhas eletrônicas construídas possuem características muito favoráveis à utilização e são ferramentas poderosas para a simulação do SHGD em outras condições ou de outros sistemas com características similares. A avaliação técnico-econômica permitiu concluir que, do ponto de vista convencional, não há estímulo, ao menos no curto prazo, à replicação do SHGD em outras localidades, em razão do custo bastante elevado em comparação ao apresentado por outras possíveis soluções de geração, mas indicam também a viabilidade técnica do sistema. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT

This thesis, concerned with electrical supplying of Amazonian isolated communities through distributed generation, presents a technical and economical evaluation of the distributed generation hybrid system (SHGD) installed in Canguçu Research Centre (CPC), managed by Federal University of Tocantins (UFT). The system uses photovoltaic generation to directly supply existing electric loads and to charge energetic storage systems, under the form of hydrogen and batteries, which represents energy source for electric generation for supplying existing loads in periods of insufficiency or inexistence of solar radiation. This work widely discusses the subject distributed generation and presents detailed description of photovoltaic generation and fuel cells; detailed description of CPC, CPC Project and SHGD; and description of the methodology used. Technical and economical evaluation, realized through conceptual discussions, practical experiments and computational simulations considering uncertainties, allowed verifying the system’s technical performance, calculating SHGD installation and it’s generated energy costs and comparing economically the SHGD with other generation solutions for supplying isolated communities: solar thermal and photovoltaic, fuel cell, wind, sugar cane and waste gas biomass, small hydroelectric plant, conventional grid, and diesel generation. All results were analyzed and the main conclusions were presented. Several results obtained allowed concluding that the adopted methodology was adequate to the work’s objective and that the electronic spreadsheets have very favorable characteristics for usage and are powerful instruments for simulating SHGD under other conditions or other similar systems. Technical and economical evaluation results guide to the conclusions that, on a conventional point of view, discourage, at least in the short term, SHGD replication in other localities, due to the very high cost in comparison to other possible generation solutions, but also indicate the system’s technical viability.