Avaliação da inserção da geração fotovoltaica em redes isoladas

Abstract

O Brasil, particularmente na região amazônica, apresenta diversos sistemas isolados de energia (SISOL) cujo fornecimento de eletricidade depende principalmente de fontes não renováveis. Visando contribuir com a transição da geração de energia elétrica proveniente de derivados de petróleo para a geração de energia elétrica a partir de fontes renováveis, em especial, a partir da geração fotovoltaica, este estudo aborda a inserção da energia solar fotovoltaica e de sistemas de armazenamento de energia em baterias no sistema isolado integrante do SISOL, localizado em Terra Santa-PA. Os resultados mostram que no sistema isolado híbrido analisado, composto por geração termelétrica, geração fotovoltaica (com ou sem rastreador solar) e sistema de armazenamento de energia em baterias, a inserção da geração fotovoltaica poderia suprir até 100% da demanda. No sistema isolado híbrido com automação e sem armazenamento de energia em baterias, a inserção da geração fotovoltaica poderia suprir até 38% da demanda. No sistema isolado híbrido, sem automação, sem rastreador e sem armazenamento de energia em baterias, a inserção de geração fotovoltaica poderia suprir aproximadamente 6,5% da demanda, enquanto com rastreador solar poderia suprir aproximadamente 6,9% da demanda. Os resultados mostram ainda que a inserção da geração fotovoltaica (sem automação e sem sistema de armazenamento de energia em baterias) apresentaria atratividade financeira sempre que a viabilidade técnica fosse alcançada. Além disso, constata-se que a inclusão do rastreador solar não traria benefícios financeiros significativos. A inserção do sistema FV com automação e sem sistema de armazenamento de energia em baterias reduziria, em média, 20% do Custo Nivelado de Energia (LCOE) para o horizonte de contratação da energia elétrica de 15 e 25 anos. Para o horizonte de contratação da energia elétrica de 5 anos, a inserção do sistema de armazenamento de energia em baterias no sistema isolado de Terra Santa apresentaria LCOE mais elevado do que o LCOE do sistema diesel, devido principalmente aos altos preços (impostos) ainda em vigor no Brasil para sistemas de armazenamento de energia. No entanto, para horizontes de contratação da energia elétrica de 15 e 25 anos, o sistema apresentaria viabilidade financeira. Para um horizonte de contratação de energia elétrica de 5 anos, a maior redução de emissões de CO2 seria para o sistema com a inserção do sistema FV com automação e sem sistema de armazenamento de energia em baterias, evitando a emissão de 25.192 toneladas de CO2. Para o horizonte de contratação de energia elétrica de 15 anos, a maior redução seria para o sistema composto por geração termelétrica, geração fotovoltaica (com ou sem rastreador solar) e sistema de armazenamento de energia em baterias, com emissão evitada de 78.758 toneladas de CO2. No horizonte de 25 anos, o mesmo sistema alcançaria a maior redução, evitando a emissão de 134.910 toneladas de CO2. A inserção da energia fotovoltaica e de sistemas de armazenamento de energia em redes isoladas a diesel na Amazônia poderá reduzir a dependência dessas redes em relação ao óleo diesel, combustível caro para os habitantes da Amazônia e para todos os brasileiros, visto que seu preço é subsidiado pela conta de consumo de combustíveis (CCC), e reduzir as emissões de CO2 desses sistemas, contribuindo ativamente para combater as mudanças climáticas.

Abstract: Brazil, especially in the Amazon region, presents several isolated energy systems (SISOL) whose electricity supply depends mainly on non-renewable sources. Aiming to contribute to the transition from the generation of electric energy from petroleum derivatives to the generation of electric energy from renewable sources, especially from photovoltaic generation, this study addresses the insertion of solar photovoltaic energy and battery energy storage systems in the isolated system integrating SISOL, located in Terra Santa-PA. The results showed that in the isolated hybrid system analyzed, composed of thermoelectric generation, photovoltaic generation (with or without solar tracker) and energy storage system in batteries, the insertion of photovoltaic generation could supply up to 100% of the demand. In the isolated hybrid system with automation and without energy storage in batteries, the insertion of photovoltaic generation could supply up to 38% of the demand. In the isolated hybrid system without automation, without tracker and without energy storage in batteries, the insertion of photovoltaic generation could supply approximately 6.5% of the demand, while with a solar tracker, it could supply approximately 6.9% of the demand. The results also indicate that the insertion of photovoltaic generation (without automation and without energy storage system in batteries) would present financial attractiveness whenever technical feasibility is achieved. Furthermore, it was found that the inclusion of the solar tracker would not bring significant financial benefits. The insertion of the PV system with automation and without battery energy storage system would reduce, on average, 20% of the Levelized Cost of Energy (LCOE) for the 15 and 25 year electricity contracting horizon. For the 5-year contracting horizon, the insertion of the battery energy storage system in the Terra Santa isolated system would present a higher LCOE than the LCOE of the diesel system, due mainly to the high prices (taxes) still in force in Brazil for energy storage systems. However, for contracting horizons of 15 and 25 years, the system would present financial viability. For a contracting horizon of 5 years, the greatest reduction of CO2 emissions would be for the system with the insertion of the PV system with automation and without an energy storage system in batteries, avoiding the emission of 25,192 tons of CO2. For the 15-year electricity contracting horizon, the greatest reduction would be for the system composed of thermoelectric generation, photovoltaic generation (with or without solar tracker) and energy storage system in batteries, with avoided emissions of 78,758 tons of CO2. 25-year horizon, the same system would achieve the greatest reduction, avoiding the emission of 134,910 tons of CO2. The insertion of photovoltaic energy and energy storage systems in isolated diesel networks in the Amazon can reduce the dependence of these networks on diesel oil, an expensive fuel for the inhabitants of the Amazon and for all Brazilians, since its price is subsidized by the fuel consumption account (CCC), and reduce CO2 emissions from these systems, contributing actively to combat climate change.