Otimização do projeto de um sistema híbrido Diesel-Ciclo Orgânico Rankine (ORC) / fotovoltaico.

Abstract

Atualmente nas comunidades isoladas no Brasil, o suprimento de energia elétrica é efetuado mediante unidades geradoras a diesel, os quais apresentam um elevado custo de energia gerada, pois são dependentes dos altos preços dos combustíveis fósseis, além de causarem sérios problemas para o meio ambiente. Assim, a implementação de outras fontes de geração de energia baseados em fontes renováveis, como sistema complementar ao sistema tradicionais de geração permite gerar energia elétrica a menor custo, maior confiabilidade, além de benefícios ambientais. Esta tese enfoca no dimensionamento ótimo e operação de um sistema híbrido, composto por geradores a diesel, ciclo orgânico Rankine (ORC), fotovoltaica e banco de baterias. A implementação do ORC permite a recuperação do calor residual dos gases de exaustão dos grupos geradores a diesel para produzir energia elétrica. O método proposto permite dimensionar o sistema considerando aspectos econômicos e de confiabilidade, e incorporar cinco estratégias de operação, que visam otimizar o despacho de energia do sistema. Para a otimização foi desenvolvido o algoritmo de otimização por nuvem de partículas, técnica metaheurística, que permite determinar a melhor configuração do sistema, para isso os componentes do sistema foram modelados e simulados para um período de 8760 horas (um ano). Para a simulação e otimização do sistema híbrido foi utilizada a ferramenta computacional Matlab. Simulações e estudos comparativos são apresentados para diferentes configurações possíveis para atendimento de comunidades isoladas. Os resultados mostram que a melhor configuração ótima Diesel-ORC-Fotovoltaica-Baterias leva à redução no custo médio de geração em aproximadamente 38,15%, em relação ao sistema puramente diesel.