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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE SANTA CATARINA
SISTEMAS DE ENERGIA ELÉTRICA (41011015075P8)
CENTRAIS GERADORAS ASSOCIADAS: análise de viabilidade técnico-econômica de uma usina fotovoltaica associada a um parque eólico na região sul do Brasil
LUIS FELIPE POZZATTI
DISSERTAÇÃO
14/03/2023

O emprego de fontes renováveis para geração de energia elétrica ao redor do mundo vem crescendo a cada ano. No entanto, os equipamentos e redes, que atendem às usinas, passam por períodos de ociosidade quando o recurso energético não está disponível, haja vista que a variabilidade é uma característica intrínseca dessas fontes. Uma alternativa para melhorar a utilização do sistema elétrico nesses casos é a associação de usinas cujas fontes primárias sejam complementares temporalmente, como é o caso para empreendimentos eólicos e fotovoltaicos em algumas regiões do Brasil. Assim, esta dissertação tem por objetivo apresentar uma metodologia de avaliação da viabilidade de usinas fotovoltaicas, assumindo a possibilidade de sua operação combinada com um parque eólico na modalidade de Central Geradora Associada (CGA), à luz da Resolução Normativa no 954 da Agência Nacional de Energia Elétrica, homologada no fim de 2021. Busca-se encontrar para quais condições o empreendimento fotovoltaico apresenta melhor viabilidade econômica, sendo utilizada como métrica de avaliação o Custo Nivelado de Energia (LCOE). A metodologia de análise empregada neste estudo consiste na simulação da geração de energia pelas usinas eólica e fotovoltaica, com base nos dados de medição dos recursos primários com resolução temporal horária. Para a composição dos custos de instalação e operação são adotados valores de mercado e uma vida útil da usina de 25 anos. São calculados os valores de LCOE para quatro alternativas do projeto fotovoltaico, combinando o modo de operação – conectado diretamente à rede ou associado ao parque eólico – e a característica construtiva – de estruturas fixas ou com seguidor solar de um eixo. Para validação dos procedimentos propostos, é utilizado como estudo de caso a análise de um empreendimento fotovoltaico na região Sul do Brasil, com alternativa de associação a um parque eólico de 300 MW, atualmente em construção. Como última análise, é feito um exame de sensibilidade para identificar como o custo de energia se comporta a variações nas premissas energéticas e financeiras assumidas inicialmente. Ao fim, a metodologia proposta se mostrou adequada, eficiente e flexível para a avaliação da viabilidade de usinas fotovoltaicas, trazendo resultados satisfatórios para uma diversidade de alternativas construtivas e operativas do empreendimento. Dentre os resultados obtidos para o estudo de caso, destaca-se que a alternativa do empreendimento fotovoltaico que retornou o menor LCOE foi a de estrutura fixa operando associada ao parque eólico, com potência instalada de 72 MW (aproximadamente 24% da capacidade do parque eólico). Além disso, alterações nas premissas iniciais modificaram o custo de energia das mais diversas maneiras, sendo que a taxa de desconto do empreendimento foi o parâmetro que induz maior volatilidade aos resultados.

Centrais geradoras associadas;Geração eólica;Geração fotovoltaica;Usinas híbridas;Complementaridade
The use of renewable sources for electricity generation has been growing every year around the world. Due to the variable characteristics of these sources though, equipment and grids, which serve the power plants, go through periods of idleness when the energy resource is not available. One alternative to improve the use of the power system in these scenarios is the association of power plants whose primary sources are complementary in time, which is the case for wind and photovoltaic power plants in some regions in Brazil. Thus, this dissertation aims to present a methodology for assessing the feasibility of photovoltaic power plants, assuming the possibility of their association with a wind farm, based on the Normative Resolution n. 954, ratified by the Brazilian Electricity Regulatory Agency (ANEEL) in 2021. The goal is to find under which conditions the photovoltaic project presents better economic viability, using the Leveled Cost of Energy (LCOE) as the evaluation metric. The methodology applied in this study consists of simulating the electricity generated by the wind and the photovoltaic power plants, based on the primary resources data, with a resolution of one hour. Installation and operation costs are based on market values and a 25- year life-span of the power plant was adopted. The LCOE values are calculated for four alternatives of the photovoltaic project, combining operation mode – directly connect to the grid or associated to the wind complex – and constructive characteristics – fixed structures or one-axis tracker. To validate the proposed procedures, the analysis of a photovoltaic project in southern Brazil is used as a case study, with the possibility of association to a 300 MW wind farm, currently under construction. As the final analysis, a sensitivity test is carried out to identify how the cost of energy behaves to variations in the energy and financial propositions initially assumed. In the end, the proposed methodology proved to be adequate, efficient and flexible for assessing the feasibility of photovoltaic power plants, bringing satisfactory results for a variety of constructive and operational alternatives. Among the results obtained for the case study, it can be highlighted that the photovoltaic alternative that returned the lowest LCOE was a power plant of 72 MW (approximately 24% of the wind complex capacity) with fixed structures operating associated to the wind complex. Moreover, it was observed that modifications in the initial assumptions affect the energy cost in diverse ways, where the discount rate of the project was the parameter that causes greater volatility to the results.
Associated power plants;Wind complex;Photovoltaic power plant;Hybrid system;Complementarity
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PORTUGUES
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE SANTA CATARINA
O trabalho possui divulgação autorizada
Luis Felipe Pozzatti - Dissertação (Mestrado) - Centrais geradoras associadas.pdf

Contexto

Sistemas de Energia Elétrica
PLANEJAMENTO E OPERAÇÃO DE SISTEMAS DE ENERGIA ELÉTRICA
-

Banca Examinadora

EDISON ANTONIO CARDOSO ARANHA NETO
DOCENTE - PERMANENTE
Sim
Nome Categoria
EDISON ANTONIO CARDOSO ARANHA NETO Docente - PERMANENTE
DANIEL TENFEN Docente - PERMANENTE
RICARDO RUTHER Participante Externo
RONALDO DOS SANTOS CUSTODIO Participante Externo
MURILO REOLON SCUZZIATO Docente - PERMANENTE

Vínculo

CLT
Empresa Privada
Empresas
Sim

Produções Intelectuais Associadas

Nome Tipo da Produção Subtipo da Produção
AVALIAÇÃO DE UMA CENTRAL GERADORA ASSOCIADA, FORMADA PELA INTEGRAÇÃO DE UMA USINA FOTOVOLTAICA A UM PARQUE EÓLICO, NA REGIÃO SUL DO BRASIL BIBLIOGRÁFICA ARTIGO EM PERIÓDICO
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