Projeto e simulação de um sistema de microgeração híbrido alimentado por energia hídrica e solar fotovoltaica

Abstract

Fontes energéticas sustentáveis têm sido amplamente difundidas ao redor do mundo. Porém, devido às oscilações do clima, faz-se necessário o uso de armazenadores de energia para suprir momentos de ausência dessas fontes. O reservatório de uma hidrelétrica é um exemplo de armazenamento de energia que proporciona uma geração despachável mesmo com variações climáticas, mas para obter energia hídrica são necessárias uma topologia adequada do terreno e o alagamento do reservatório. O presente trabalho propõe a microgeração híbrida da energia solar fotovoltaica e hídrica complementarmente com intuito de estabilizar a disponibilidade energética do sistema durante as flutuações de irradiância diária, a demanda diurna será suprida principalmente pela energia solar e a demanda noturna, pela energia hídrica. São apresentadas as metodologias utilizadas na modelagem das fontes primárias e dos conversores, a topologia com uso de apenas um inversor, para ambas as fontes, e a proposta de controle complementar do reservatório, que apresenta um ganho de geração em cenários chuvosos. Ao fim, os resultados de simulações em tempo real evidenciam a viabilidade da proposta em determinados cenários, possibilitando o uso dessa em sistemas off-grid sem necessidade de acumuladores eletroquímicos que supram a indisponibilidade do recurso solar.

Abstract: Energy sources have been widely disseminated around the world. However, due to weather fluctuations, forms of energy storage are needed, to supply moments of absence of these sources. The hydroelectric reservoir is an example of energy storage to provide a dispatchable generation even with climatic variations, but to obtain hydropower, is necessary an adequate topology of the land and the flooding of the reservoir. The present work proposes a hybrid microgeneration of solar photovoltaic and hydropower in a complementary way with purpose of establishing the availability of energy resources even during the daily irradiance fluctuations, the daytime demand will be supplied mainly by solar energy, and the nighttime demand by hydroelectric energy. The methodologies used in the modeling of primary sources and converters, the topology with the use of only one inverter for both sources and the proposal for complementary control of the reservoir, which presents a generation gain in rainy scenario, will be presented. At the end, the real time simulation results show the feasibility of the proposal in certain scenarios, enabling to off-grid systems without electrochemical storage that supplied the absence of sun energy.