Metodologia para dimensionamento do sistema de carregamento de veículos elétricos em um estacionamento corporativo com geração fotovoltaica integrada

Abstract

Com o crescimento acelerado da quantidade de veículos elétricos (VEs) no mundo, é importante frisar que a adoção deles pode representar algum risco para os sistemas elétricos de distribuição, uma vez que esses sistemas não foram projetados para fornecer parte de sua energia para o setor de transportes. Grande parte dos VEs comercialmente disponíveis utilizam a energia fornecida pela rede elétrica da concessionária para recarregar suas baterias. Este tipo de VE é chamado de plug-in e necessita de uma quantidade de energia significativa para cada recarga. O aumento da inserção de VEs do tipo plug-in leva ao aumento da carga atendida pela concessionária, podendo causar impactos indesejáveis na operação da rede elétrica, como: queda da magnitude da tensão, sobrecarga em cabos e transformadores, aumento das perdas elétricas, aumento do nível de distorção harmônica da rede, entre outros. Uma das formas de atenuar tais impactos seria a utilização de geração distribuída, particularmente, a energia solar fotovoltaica. A energia solar fotovoltaica é vista como uma das formas centrais de energia pelo fato de ser uma energia limpa, com recurso abundante e de preço baixo. O acoplamento da energia solar fotovoltaica e dos VEs é, portanto, pertinente e pode ser realizado em parques de estacionamento solar. Diante do exposto, esse trabalho tem como objetivo apresentar uma metodologia para dimensionamento do sistema de veículos elétricos em um estacionamento corporativo com geração fotovoltaica integrada. A metodologia contempla a caracterização da carga através de analisador de energia, aplicação do Método de Monte Carlo (MMC) para determinar a potência e o tempo de recarga dos VEs, avaliação do recurso solar local e proposta de um sistema fotovoltaico, além do balanço de energia para determinar a quantidade de energia que será requisitada da rede de distribuição. Ainda, foram estudados alguns cenários até 2050 com variação de alguns parâmetros como crescimento de carga, crescimento econômico e um sistema fotovoltaico com o dobro de potência do inicial. Como estudo de caso, a metodologia foi aplicada na Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), no campus de Araranguá, no sul do estado de Santa Catarina. A curva de carga da edificação se mostrou semelhante à de outro estudo para a mesma classe típica de consumo. Houve variação na irradiação solar local com a correção da inclinação. As diferentes estratégias e critérios de carregamento determinam a quantidade de energia que um VE irá consumir durante a recarga. Em ambientes corporativos, a energia solar fotovoltaica se apresenta como uma solução tecnicamente viável para injeção de potência no sistema, uma vez que o consumo de recarga dos VEs ocorre em horários de maior produção fotovoltaica.

Abstract: The with accelerated growth in the number of electric vehicles (EVs) in the world, it is important to note that their adoption may represent some risk for electrical distribution systems, since these systems were not designed to supply part of their energy to the transport sector. Most part of commercially available EVs use the energy supplied by the concessionaire's electrical network to recharge your batteries. This type of EV is called plug-in and requires a significant amount of power and energy for each recharge. The increased insertion of plug-in EVs leads to an increase in the load supplied by the concessionaire, which may cause undesirable impact on the operation of the electrical network, such as: decrease in the voltage magnitude, overload in cables and transformers, increase in electrical losses, increase the harmonic distortion level of the network, among others. One way to mitigate these impacts would be the use of distributed generation, particularly solar photovoltaic energy. Photovoltaic solar energy is seen as one of the central forms of energy due to the fact that it is a clean energy, with abundant resources and at a low price. The coupling of photovoltaic solar energy and EVs is, therefore, relevant and can be carried out in solar car parks. Thus, this study aims to present a methodology for the sizing of the electric vehicle system in a corporate car with integrated photovoltaic generation. The methodology contemplates the characterization of the charge through an energy analyzer, application of the Monte Carlo Method (MMC) to determine the EV power and recharge time, evaluation of the local solar resource and proposal for a photovoltaic solar system, in addition to the balance to determine the amount of energy that will be required from the distribution network. In addition, some scenarios were studied until 2050 with variation of some parameters such as load growth, economic growth and a photovoltaic system with twice the power of the initial one. As a case study, the methodology was applied at the Federal University of Santa Catarina (UFSC), on the Araranguá campus, in the south of Santa Catarina. The building?s load curve was similar to that of another study for the same typical consumption class. There was variation in local solar irradiation of the slope. The diferente charging strategies and criteria determine the amount of energy that na EV will consume during recharging. In corporate environments, photovoltaic solar energy presents itself as a technically feasible solution for power injection in the system, since the EV recharge consumption occurs during the time of greater photovoltaic production.