Autoconsumo fotovoltaico, um elemento de eficiência energética. Caso de estudo: ISEP

Abstract

Mestrado em Energias SustentáveisNo âmbito da disciplina “Dissertação/Projeto/Estágio”, do 2º ano do mestrado em Energias Sustentáveis do Instituto Superior de engenharia do Porto (ISEP) surge o presente documento, uma dissertação. Este trabalho tem como foco de estudo o dimensionamento de uma central de miniprodução fotovoltaica para o próprio instituto do ensino, ISEP, e a análise de viabilidade económica da mesma instalação. A solução pensada numa fase inicial para a instituição passava pela instalação de um sistema de autoconsumo fotovoltaico. Tendo em conta que os consumos do ISEP são muito elevados, em termos de potência, e existe uma limitação da área disponível para a colocação dos painéis fotovoltaicos, a melhor opção a adotar será a miniprodução fotovoltaica. Outro aspeto que fundamenta esta solução é o baixo consumo ou, até mesmo, a não existência de consumo nos períodos de férias escolares e fins-de-semana, que leva à falta de aproveitamento do sistema. Com o crescente aumento do consumo energético a nível mundial e a sobre-exploração dos recursos fósseis existentes surge a necessidade de procurar soluções criativas para a produção de energia. As energias renováveis aparecem como uma solução sustentável, de modo a culminar um dos maiores problemas do século. A utilização deste tipo de fontes de energia tornou-se prioritário na produção de eletricidade, pois a sua obtenção representa um menor custo e os impactes ambientais a elas associados são reduzidos. Esta alternativa também leva à diminuição da exploração dos recursos fósseis. Neste sentido, uma das soluções a adotar é a produção de energia elétrica através de sistemas fotovoltaicos. O principal objetivo desta dissertação sobrevém da contextualização apresentada, ou seja, dimensionar uma unidade de produção de energia através de uma fonte renovável, o Sol, de modo a diminuir a fatura energética, diminuir a exploração de recursos fósseis e diminuir os impactes ambientais adversos da exploração dos mesmos recursos. A central de miniprodução fotovoltaica, com ligação à rede elétrica, apresenta cerca de 250kWp de potência máxima a injetar na Rede Elétrica de Serviço Público (RESP). Outro objetivo é a realização da análise da viabilidade económica da unidade de produção de energia. O dimensionamento foi realizado com recurso a um programa conceituado na área, o PVsyst, respeitando uma certa metodologia. Essa metodologia compreende as etapas seguintes: determinação do local de instalação da central fotovoltaica, análise do mesmo e definição das características do local e do projeto; seleção dos módulos fotovoltaicos; seleção do inversor; configuração do sistema e definição da potência de ligação à rede. A análise de viabilidade económica foi efetuada recorrendo ao regime remuneratório possível, o regime bonificado. Os resultados obtidos da análise realizada forneceram indicadores importantes que servirão de apoio a uma futura decisão, caso o instituto opte pela instalação deste sistema. Conclui-se então que um sistema fixo com módulos fotovoltaicos do tipo monocristalino e com uma potência de pico de 250kW representa um investimento rentável, pois o investimento é amortizado num período de tempo inferior ao tempo de exploração, sendo a remuneração efetiva superior à exigida.The following dissertation is submitted for the 2nd year of the MA in Sustainable Energies at the Instituto Superior de Engenharia do Porto (ISEP). This study focuses on the sizing of a mini photovoltaic plant for the ISEP itself and also presents an economic feasibility analysis for the plant. The solution designed at an early stage for the institution was the implementation of a self-consumption photovoltaic system. Later, it was decided to implement a mini photovoltaic plant, this because the ISEP consumption is very high, in terms of power, and there is a limitation of the area available for placement of photovoltaic panels. Another aspect that supports this solution is the low-power or even the absence of consumption during school holidays and weekends, which leads to lack of system utilization. With the increase in energy consumption worldwide and the overexploitation of existing fossil resources, there is a need to seek creative solutions for energy production. Renewable energies are a sustainable solution for one of the major problems of this century. The use of this type of energy source has become a priority in the production of electricity, since costs are lower and associated environmental impacts are reduced. This alternative also leads to a reduction in the exploitation of fossil fuels. For this reason, one of the solutions to be adopted is electricity production using photovoltaic systems. The main aim of this study is derives from its contextualisation, in other words, how to size a power plant using a renewable source, the Sun, in order to ensure lower energy bills, to diminish the exploitation of fossil resources and to reduce the environmental impacts of exploitation of these fuels. The mini photovoltaic plant, connected to the electricity grid, has approximately 250 kWp of maximum power output to be injected into the Public Service Electricity Grid (RESP). Another aim of the study is to analyse the economic feasibility of the mini power plant. The sizing was carried out using a reputable program in this field, PVsyst, following a specific methodology. This methodology comprised the following steps: determination of the site for the photovoltaic plant, analysis of the site and definition of the characteristics of the site and the project; selection of the photovoltaic modules; selection of the inverter; configuration of the system and definition of the grid connection capacity. The economic feasibility analysis was carried out using the possible remuneration scheme, which is the subsidised scheme. The results of the analysis provided important indicators that can be used to support a future decision, if the institute decided to install this system. It is concluded that a fixed system with monocrystalline photovoltaic modules and peak power of 250 kW represents a cost-effective investment, since it would be amortised over a period of time that is shorter than the operating time, the effective return being greater than the investment required