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http://hdl.handle.net/1843/37554| Tipo: | Dissertação |
| Título: | Comparação de vida útil entre bancos de baterias de íon-lítio e chumbo-ácido no contexto da compensação de energia com geração distribuída fotovoltaica e tarifa branca |
| Autor(es): | Bárbara Aparecida Lemes Paixão |
| Primeiro Orientador: | Danilo Iglesias Brandão |
| Primeiro Coorientador: | Wadaed Uturbey da Costa |
| Primeiro membro da banca : | Luís Guilherme Monteiro Oliveira |
| Segundo membro da banca: | Igor Amariz Pires |
| Resumo: | As fontes de energia renováveis, como a solar e a eólica, podem ter seu potencial de geração maximizado quando sistemas de armazenamento de energia elétrica são utilizados conjuntamente. Essa associação permite mitigar problemas de qualidade de energia elétrica causados pela intermitência e imprevisibilidade das renováveis. Dentre as tecnologias de armazenadores de energia elétrica, as baterias são uma das formas mais atrativas, tecnicamente devido à sua facilidade de dimensionamento, instalação, modularidade e confiabilidade, em função de sua aplicação, já popular, em outros setores, como o setor automotivo. A aplicação de bateria em sistemas de geração de energia renovável agrega mais benefícios se o seu despacho for coordenado para reduzir o custo da conta de energia elétrica, quando considerado um ambiente de tarifa horária. Todavia, por possuirem preços elevados, os acumuladores de energia eletroquímicos oneram o projeto de geração distribuída com fontes renováveis. Portanto, uma forma de contornar esse problema é optar pela tecnologia de armazenador de energia elétrica em que o compromisso vida útil versus preço seja ampliado. Deste modo, nesta dissertação foram considerados bancos de baterias para aplicação conjunta com geração distribuída fotovoltaica, em um cenário de tarifa horária no contexto da compensação de energia elétrica em vigor no Brasil, com o objetivo principal de estimar a vida útil das tecnologias de baterias chumbo-ácido carbono e íon-lítio ferro-fosfato. Assim, por meio de simulações através do software System Advisor Model, avaliou-se qual tecnologia de armazenador de energia elétrica apresenta o melhor desempenho em termos de vida útil e economia na conta de energia frente às variações de estado de carga e temperatura. Em geral, verificou-se que o estado de carga não tem grande influência na vida útil das baterias de chumbo-ácido carbono. No entanto, o valor de estado de carga elevado representa um fator preponderante para a diminuição da vida útil das baterias de íon-lítio. Tem-se ainda que, para uma mesma profundide de descarga, caso o banco de baterias de íon-lítio ferro-fosfato seja operado com faixas de valores de estado de carga diferentes, a faixa que apresentar os maiores valores de estado de carga irá manifestar a menor vida útil. Porém, essa característica não é verdade para baterias de chumbo-ácido carbono. Para ambas as baterias, ao se aumentar o valor da profundidade de descarga e a temperatura de operação, a vida útil diminui consideravelmente. Também observou-se que, para clientes sob a tarifa branca, com geração distribuída fotovoltaica e armazenador de energia despachado, cujo a intenção é aproveitar os benefícios da arbitragem, as baterias de íon-lítio ferro-fosfato são mais vantajosas em relação às baterias de chumbo-ácido carbono em decorrência da maior vida útil. |
| Abstract: | The renewable energy sources, such as solar and wind power, can have their generation potential maximized when electrical energy storage systems are used together. This association allows mitigating electricity quality problems caused by intermittency and unpredictability of renewables. Among the technologies of electric energy storage, batteries are one of the most technically attractive forms, due to their ease of dimensioning, installation, modularity, and reliability, due to their application, already popular, in other sectors, such as automotive sector. The use of batteries in renewable energy generation systems adds more benefits if their dispatch is coordinated to reduce the cost of the electric bill when considered an hourly rate environment. However, because they have high prices, electrochemical energy accumulators burden the distributed generation project with renewable sources. Therefore, one way to get around this problem is to opt for electric energy storage technology in which the price life versus commitment is extended. Thus, in this dissertation, battery banks were considered for joint application with a distributed photovoltaic generation, in an hourly tariff scenario in the context of electricity compensation in force in Brazil, with the main objective of estimating the useful life of lead-acid carbon and lithium-ion iron phosphate battery technologies. Thus, through simulations through software System Advisor Model, it was evaluated which electric energy storage technology has the best performance in terms of useful life and savings in the energy bill in the face of variations in state of charge and temperature. In general, it was found that state of charge does not have much influence on the lifetime of lead-acid carbon batteries. However, the high state of charge value represents a major factor in reducing the lifetime of lithium-ion batteries. It should also be noted that, for the same depth of discharge, if the lithium-ion iron phosphate battery bank is operated with different state of charge value ranges, the range with the highest state of charge values will manifest the shortest useful life. However, this feature is not true for carbon lead-acid batteries. For both batteries, by increasing the depth of discharge value and the operating temperature, the useful life is reduced considerably. It was also found that, for customers of the white tariff, with a distributed photovoltaic generation and dispatched energy storage, who wish to enjoy the benefits of arbitration, lithium-ion iron phosphate batteries are more advantageous than lead-acid carbon batteries due to longer lifetime. |
| Assunto: | Engenharia elétrica Baterias Energia - Armazenamento Geração de energia fotovoltaica Serviços de eletricidade - Tarifas |
| Idioma: | por |
| País: | Brasil |
| Editor: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Sigla da Instituição: | UFMG |
| Departamento: | ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA |
| Curso: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica |
| Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/37554 |
| Data do documento: | 1-Dez-2020 |
| Aparece nas coleções: | Dissertações de Mestrado |
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