Painéis fotovoltaicos flutuantes - Estudo de viabilidade no Alto Tâmega

Data
2021-03-04
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Projetos de investigação
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Resumo
— De acordo com a situação ambiental do planeta, é-se direcionado a diminuir gradualmente o consumo dos combustíveis de energia fóssil tendo em conta o seu efeito negativo para o meio ambiente. Por outro lado, a energia fóssil tem tendência a ter custos de produção mais reduzidos, desincentivando economicamente em parte a mudança para as fontes de produção de energia renovável. Tendo em conta as imposições legais e sociais, vão surgindo estudos nos quais se verifica que a produção fotovoltaica de energia, como por exemplo, numa barragem, acaba por ter custos mais reduzidos devido ao reaproveitamento de recursos já utilizados pela barragem entre outros pontos a favor. Portugal é um país com elevado potencial fotovoltaico, dado o elevado número de horas anuais de exposição solar a que estamos sujeitos. O aumento do consumo de energia pela sociedade, leva a que a produção de energia tenha de ser mais elevada, podendo assim satisfazer as necessidades. O recurso a painéis fotovoltaicos para produção de energia requer espaços com área elevada, com isso, os espaços terrestres começam a ficar saturados. Deste modo, as barragens, pedreiras desativadas e até outros planos de água são áreas adequadas para a produção de energia devido ao reaproveitamento do espaço já ocupado por cada um dos planos de água, sendo os painéis assentes em estruturas flutuantes adequadas sobre as águas em causa. Esta solução tem inúmeras vantagens como por exemplo o aumento da eficiência devido às temperaturas mais reduzidas, embora também tenha desvantagens como alguns cuidados adicionais relativamente à proteção contra humidades devido ao local da instalação. Esta dissertação pretende fazer a estudo da viabilidade técnica e económica da instalação de painéis fotovoltaicos flutuantes em pedreiras desativadas, barragens e outros planos de água existentes na zona do Alto Tâmega, tendo estes de obedecer a determinados requisitos importantes para o estudo. Inicialmente foi feita a identificação e caraterização dos planos de água existentes na zona do Alto Tâmega usando o Google Earth e o Autocad Map 3D respetivamente. Podendo assim passar-se para o dimensionamento do sistema fotovoltaico flutuante. Foram selecionados 2 módulos fotovoltaicos distintos, de modo a que se possam retirar conclusões técnicas relativas à sua eficiência e tecnologia. Para além da escolha dos módulos fotovoltaicos, foram feitas mais algumas escolhas relativamente a alguns constituintes essenciais à instalação fotovoltaica, como inversores e tipos de cabos a utilizar. No dimensionamento dos cabos é essencial definir que dependendo do fim a que se destina a energia produzida pelo sistema FV, injeção na rede elétrica ou autoconsumo, algumas das suas caraterísticas alteram, como por exemplo, a secção e número de cabos necessários. Depois de todo o sistema FV dimensionado usou-se o PVSyst, que para além de ajudar no fornecimento de dados para o dimensionamento, serviu também como termo de comparação, sendo também utilizado para fazer um outro dimensionamento com os constituintes semelhantes que tinha disponíveis. A fim de obter conclusões relativamente à parte da viabilidade económica deste projeto, como o preço a pagar pelo kWh quando a energia produzida se destina ao autoconsumo na própria instalação é mais elevado do que o preço quando a energia produzida se destina a injeção na rede elétrica, usaram-se alguns indicadores financeiros mais relevantes como a TIR, VAL, IL e o PRI de modo a se poderem retirar conclusões.
According to the environmental situation of the planet, we are directed to gradually reduce the consumption of fossil energy fuels due to its negative effects on the environment. On the other hand, fossil energy tends to have lower production costs, economically discouraging the switch to renewable energy sources. Considering the legal and social requirements, some studies are start to show that photovoltaic energy production has lower costs, for instance, in a dam, among other advantages, there´s the reuse of the resources already used by the dam. Portugal is a country with high photovoltaic potential, given the high number of annual hours of sun exposure we are subjected to. The increase in energy consumption by society, indicates that energy production must be higher, to satisfy the needs. The use of photovoltaic panels for energy production requires spaces with a high area, and, as a consequence, the terrestrial spaces start are becoming saturated. In this way, dams, quarries that are deactivated and even other water plans are suitable areas for the energy production due to the reuse of the space already used by each of the water plans, being the panels based on suitable floating structures on the water in question. This solution has lots of advantages, such as, increased efficiency because of the lower temperatures, although it also has disadvantages, such a, additional care relatively the protection against humidity due of the installation site. This dissertation intends to study the technical and economic viability of floating photovoltaic panels installation in deactivated quarries, dams and other water plans in the Alto Tˆamega area, which must follow certain requirements for the study. Initially,the identification and characterization of the existing water plans in the Alto Tˆamega area was made using Google Earth and Autocad Map 3D respectively. Thus, it is possible to proceed to the dimensioning of the floating photovoltaic system. Were selected two distinct photovoltaic modules, so that technical conclusions can be drawn regarding their efficiency and technology. In addiction to the choice of photovoltaic modules, a few more choices were made regarding some essential components of the photovoltaic installation, such as inverters and types of cables to be used. In cable dimensioning, it is essential to define that depending oh the purpose for which the energy produced by PV system, injection into the electrical network or self-consumption is intended, some of this characteristics change, such as, for example, the section and number of cables required. After the entire dimensioned PV system, PVSyst was used, which in addition to helping to provide data for the dimensioning, also served as a comparation term, being also used to make another dimensioning with the similar constituents that had available. In order to draw conclusions regarding the part of the economic viability of this project, such as the price to be paid for kWh when the energy produced is intended for self-consumption in the installation itself is higher than the price when the energy produced is intended for injection into the electricity grid, some more relevant financial indicators such as TIR, VAL, IL and PRI were used in order to draw conclusions.
Descrição
Dissertação submetida à UNIVERSIDADE DE TRAS-OS-MONTES E ALTO DOURO para obtenção do grau de MESTRE
Palavras-chave
Painel fotovoltaico , Energia produzida
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