Análise e dimensionamento de sistema autônomo híbrido: integração de geração de energia eólica, solar e combustão em residência

Abstract

Conforme os dados de 2022 do IBGE, constata-se que aproximadamente 400 mil residências brasileiras, representando 2,7% do total de domicílios rurais e 0,3% do total de domicílios urbanos, não possuem acesso à energia elétrica por meio da rede geral de distribuição. Mesmo com programas como o “Luz para Todos” do governo federal diminuindo esse percentual de residências sem energia, este número continua bem elevado para padrões de mundo moderno. Este problema ocorre, entre outros fatores, por causa do alto custo associado a distância de transmissão para as regiões mais remotas, e quando as residências rurais são de baixa renda, o ímpeto para investir na distribuição, se torna ainda menor. Estes fatos, mostram que se deve investir mais na independência da residência em relação à rede geral de distribuição, e apontar os esforços para a rede de geração distribuída e autônoma. Este trabalho tem como objetivo, propor solução para residências isoladas da rede geral de distribuição através da integração de geração de energia, solar, eólica e combustão. Ao longo do trabalho foram analisados métodos de instalação, mercadorias e funcionamento de sistema fotovoltaico, de gerador eólico de pequeno porte, de gerador a combustão, e de banco de baterias. Além disso, foi analisado cuidados associados a qualidade da energia elétrica, para o bom funcionamento de eletrodomésticos e nos resultados, foi feito uma simulação de geração das fontes e constatado valores satisfatórios para o pleno atendimento da carga. E ao final foi comparado o custo de instalação do sistema com o custo de instalação de uma rede da concessionária de energia elétrica local, evidenciando que, em certas situações, é viável investir em sistemas off-grid.

According to the 2022 data from IBGE, it is evident that approximately 400 thousand Brazilian households, representing 2.7% of the total rural households and 0.3% of the total urban households, do not have access to electricity through the general distribution grid. Even with government programs like "Luz para Todos" (Light for All) reducing the percentage of households without electricity, this number remains quite high by modern world standards. This issue occurs due to various factors, including the high transmission costs to remote regions. In cases where rural households are low-income, the incentive to invest in distribution becomes even lower. These facts highlight the need for increased investment in residential independence from the general distribution grid, focusing efforts on distributed and autonomous power generation. This work aims to propose a solution for isolated households from the general distribution grid by integrating solar, wind, and combustion energy generation. Throughout the study, methods of installation, equipment, and operation of photovoltaic systems, small-scale wind turbines, combustion generators, and battery banks were analyzed. Additionally, careful consideration was given to the quality of electric power to ensure the proper functioning of appliances. The results included a simulation of power generation from these sources, indicating satisfactory values for meeting the load demand. Finally, a comparison was made between the installation cost of the proposed system and the installation cost of a local electric utility network, demonstrating that investing in off-grid systems is efficient and cost-effective.