Sistema fotovoltaico e eólico para produção de energia elétrica numa vivenda - Carrilho, João Filipe Varela (2021)
Este trabalho tem como foco de estudo o dimensionamento de um sistema fotovoltaico e de um sistema eólico de produção de energia elétrica para autoconsumo numa vivenda e foi desenvolvido no âmbito da unidade curricular de Projeto do 2º Ano do Mestrado em Engenharia Mecânica, área especialização em Projeto, Instalação e Manutenção de Sistemas Térmicos. A vivenda situa-se na zona da Tapada das Caldas de Alferrarede, mais concretamente na freguesia de Abrantes, tem três pisos e uma área de 770 m2 aproximadamente, integrando 4 quartos, 2 salas, 6 casas de banho, 2 cozinhas, sótão e garagem e tem já instalados todos os equipamentos necessários, nomeadamente, iluminação, produção de AQS, climatização ambiente etc. Numa fase inicial foi efetuado o levantamento de todos os equipamentos existentes na vivenda alimentados a energia elétrica e respetivo período de funcionamento de forma a facilitar a interpretação dos Diagramas De Carga (DDC) da instalação. Nesta fase foram ainda obtidos os diagramas de carga da instalação dos 365 dias do ano, uma vez que é essencial conhecer o perfil de consumo ao longo das 24 horas da instalação consumidora de eletricidade para ser comparado com o perfil de produção de energia dos sistemas fotovoltaico e eólico, a fim de proceder ao seu correto dimensionamento. De seguida foi efetuado o dimensionamento de um sistema de produção de energia elétrica fotovoltaico, dimensionado com base nos dados de consumo de eletricidade de 2018, considerando um consumo médio diário na vivenda de 33 kWh. Foram analisadas várias soluções com e sem armazenamento, para diferentes valores de potência fotovoltaica a instalar, variando o número de coletores solares. O estudo destas soluções foi efetuado utilizando principalmente o Software SMA Sunny Design. Foi também analisado um sistema de produção de energia elétrica por via eólica, recorrendo a uma micro turbina de eixo horizontal. A seleção do aerogerador foi efetuada recorrendo à plataforma do fabricante ENAIR, tendo como objetivo a seleção de um aerogerador que possa fornecer uma quantidade de energia elétrica semelhante à fornecida pelas soluções fotovoltaicas menos dispendiosas. Após a fase de seleção e dimensionamento foi efetuada a análise económica das soluções propostas, tendo-se concluído que a solução microeólica não alcança a taxa mínima de rentabilidade admissível e é claramente pior que as soluções fotovoltaicas analisadas. Isto deve-se, principalmente, ao facto das velocidades médias do vento na zona da vivenda serem muito baixas. A solução mais adequada para a vivenda apresentada neste caso de estudo é com base na tecnologia fotovoltaica. Dependendo do capital disponível, o utilizador poderá optar por um sistema FV sem ou com armazenamento, mas com valores de potência FV diferente. As soluções recomendadas para a vivenda são as seguintes: Cenário A – Potência FV de 4,05 kWp sem armazenamento: Quota Autoconsumo - 50,6 %; PayBack Simples - 8 anos; TIR-13,52%; Cenário B - Potência FV de 4,59 kWp com armazenamento: Quota Autoconsumo - 69,2%; PayBack Simples - 11 anos; TIR - 8,79%.