Diversas abordagens têm sido utilizadas como forma de mensurar quantitativa- mente o grau de complementariedade entre diferentes fontes de geração. Estas abor- dagens geralmente são empregadas como forma de se avaliar a interação entre fontes renováveis e a rede convencional. Embora estas abordagens possam dizer muito a res- peito da complementariedade entre fontes de geração, muito pouco se conhece acerca dos seus efeitos sobre microrredes isoladas, principalmente quando se considera uma análise mais detalhada do sistema de armazenamento.
Embora os efeitos da complementariedade entre fontes de geração possa ser refletido em outros aspectos de uma microrrede isolada, este trabalho fez uma investi- gação com foco no sistema de armazenamento e no uso eficiente das fontes de geração. Neste trabalho não apenas foi proposta uma forma conveniente de avaliar a complementariedade entre fontes, mas juntamente com outras formas já disponíveis na literatura, demonstrou de que maneira estes indicadores de complementariedade podem também ser utilizados como indicadores quanto à melhor configuração da ma- triz energética de uma microrrede isolada.
Os diferentes casos avaliados indicaram o grau de complementariedade entre fontes se traduz em ganhos em diversos aspectos técnico-econômicos da microrrede isolada. Isso demonstra que a avaliação sobre a variabilidade da matriz de geração da
Capítulo 5. Fontes Diversificadas na Matriz Energética de Microrredes Isoladas 110
microrrede já pode servir como indicador preliminar do desempenho operacional das microrredes isoladas.
A avaliação do coeficiente de variação pode ser um bom indicador inicial sobre a melhor composição da matriz de geração de uma microrrede, uma vez que necessita apenas de informações sobre as fontes primárias. Além disso, esta se mostrou bastante coerente, quando comparada com outros indicadores, à exemplo da taxa de flutuação relativa.
Outra constatação bastante pertinente diz respeito à utilização da geração hi- drocinética maremotriz em microrredes isolas. Foi constatado que o uso desta fonte de geração, tanto sozinha quanto combinada à outras fontes, tende a ser bastante bené- fica à operação do sistema. Tais benefícios são decorrentes do fato de que as correntes de marés variam de forma muito mais suave do que as demais fontes, principalmente eólica, o que torna a operação do sistema de armazenamento muito menos severo.
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CONCLUSÕES
O desenvolvimento das microrredes foi impulsionado pela necessidade de su- prir aos consumidores com eletricidade de forma mais estável e confiável. Este desen- volvimento demandou o desenvolvimento de tecnologias capazes de integrar local- mente diferentes recursos energéticos a um conjunto de cargas de forma coordenada e eficiente.
Por outro lado, os benefícios decorrentes tanto da inclusão de microrredes em sistemas elétricos convencionais quanto do seu uso para fornecimento de eletricidade em comunidades isoladas também potencializaram a necessidade de investigar proble- mas relacionados ao uso eficiente e racional de cada um dos componentes da micror- rede. Este aspecto é fundamental, uma vez que este pode representar a fronteira entre a viabilidade econômica, ou não, do sistema.
A natureza estocástica das fontes renováveis tende a impor um regime operaci- onal bastante severo às baterias. Considerando que os custos de um banco de baterias representam uma das maiores parcelas sobre o custo total do sistema, estratégias de operação que preserve a vida útil das baterias, ao mesmo tempo que mantenham o fornecimento adequado de energia, são mandatórias.
Diversos estudos já foram realizados no sentido de otimizar a operação de uma microrrede, tendo em vista a obtenção de benefícios econômicos – redução do custo da eletricidade e redução do custo de manutenção, por exemplo. No entanto, as baterias de chumbo-ácido possuem um conjunto muito complexo de relações entre fatores de estresse e processos de envelhecimento, de modo que os modelos matemáticos geral- mente incorporados a estas ferramentas tornam estas relações demasiadamente sim- plificadas. Isso normalmente leva a previsões bastante otimistas quanto à vida útil das baterias, de modo que as análises econômicas de todo o sistema não serão realistas.
Capítulo 6. Conclusões 112
Além das dificuldades quanto à modelagem do envelhecimento das baterias, é importante considerar que em uma microrrede isolada as baterias são solicitadas para diferentes funções e, consequentemente, estas irão operar sob regimes diferentes de carga e descarga. Esta situação torna ainda mais complexo o gerenciamento do banco de baterias, uma vez que um único banco deverá ser condicionado a operar sob dife- rentes regimes.
Diante destes problemas, a presente trabalho apresentou uma alternativa quanto à arquitetura do sistema de armazenando de uma microrrede isolada. Esta alternativa consiste no particionamento do banco de baterias de tal forma que cada um dos sub- sistemas seja dimensionado e operado de acordo com a tarefa que lhe foi especificada. Além disso, um modelo matemático mais acurado das baterias foi utilizado a fim de tornar mais realistas os resultados obtidos.
Os benefícios desta nova arquitetura foram constatados em um estudo de caso baseado em uma microrrede real, onde não apenas a vida útil geral do sistema de armazenamento foi preservada, como também houve reflexos significativos em termo de custos da microrrede.
Embora o estudo-de-caso apresentado tenha demonstrado ganhos financeiros significativos quanto ao uso do SDAB, é importante destacar que a dimensão destes ganhos é específico para cada caso, uma vez que os custos de instalação de cada com- ponente do sistema e a taxa de juros adotada para as análises econômicas variam de um lugar para outro. No entanto, via de regra, as experiências práticas reportadas em vários locais do mundo indicam que os custos associados ao sistema de armazena- mento tendem a ser a maior parcela da composição de custos do sistema. Desta forma, é possível afirmar seguramente que a utilização da estratégia proposta neste trabalho contribuirá fortemente para a viabilização de projetos de microrredes em diferentes locais.
Foi constatado que não apenas a combinação entre diferentes fontes de gera- ção podem resultar em efeitos significativos sobre o desempenho operacional das mi- crorredes, como também foi constatado que a própria vida útil das baterias está forte- mente correlacionada ao grau de variabilidade da geração, de modo que indicadores tais como coeficiente de variação e a taxa de flutuação relativa podem servir de suporte preliminar para a escolha da composição da matriz energética de uma microrrede iso- lada.
Além disso, foi proposta a investigação e desempenho decorrentes da diversifi- cação da matriz energética da microrrede através da inclusão de fontes hidrocinéticas maremotrizes. Estes benefícios devem ser avaliados especialmente quanto ao uso me- lhorado do sistema de armazenamento.
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Os impactos positivos quanto ao uso da geração maremotriz sobre a vida útil das baterias podem lançar bases para a utilização desta fonte na matriz energética de microrrede isoladas.
De forma consolidada e objetiva, esta Tese apresentou as seguintes contribui- ções:
• Uma metodologia para otimizar a operação de uma mono-fonte maremotriz; • Identificação e quantificação dos benefícios da complementariedade entre fontes
diversificadas renováveis em microrredes;
• A proposta de uma arquitetura dual de sistema de armazenamento, que se mos- trou eficiente quanto à preservação do banco de baterias como um todo;
• A integração de várias fontes e o sistema dual de armazenamento proposto con- tribui para a qualidade de serviço provido na microrrede, reduz custos de inves- timentos e de operação e por fim, contribui para a disseminação deste tipo de soluções energéticas para sistemas isolados.
Considera-se que a pesquisa proposta neste trabalho apresenta um significativo espaço de oportunidades de inovação e de contribuição para o estado da arte da ope- ração de microrredes, assim como tem potencial de gerar desdobramentos que podem ser estendidos para a operação “on-grid” das referidas redes.