Avaliação do desempenho de um sistema solar fotovoltaico em regime de autoconsumo

Abstract

O aumento dos custos da energia, aliado aos incentivos para a descarbonização global, tem estimulado as empresas a investir em energias renováveis. Em Portugal, a aposta no recurso solar tem-se destacado devido à excelente exposição solar e aos apoios financeiros disponibilizados até um passado recente sob a forma de tarifas subsidiadas conhecidas como FITs (feed-in-tariffs), que promoviam a venda total da eletricidade renovável e o correspondente investimento em Unidades de Pequena Produção (UPP). Os fins dos incentivos, juntamente com a redução dos custos dos equipamentos, tornaram as Unidades de Produção para Autoconsumo (UPAC) mais atrativas em detrimento das UPPs cujo investimento passou a ser inviável. Dessa forma, esta dissertação tem como principal objetivo avaliar projetos solares fotovoltaicos para autoconsumo, assim como analisar os seus benefícios financeiros. Para isso, utilizaram-se dados provenientes de uma instalação real, caracterizada por uma exposição solar limitada face ao perfil de consumo do cliente e conduziu-se uma análise detalhada do seu dimensionamento. De seguida, procedeu-se à comparação da produção real com as simulações realizadas nos programas PVSyst e PVGIS, identificando diferenças nas metodologias de cálculo e os respetivos resultados, tendo o PVGIS apresentado valores mais próximos da realidade. Para confirmar o dimensionamento adequado da instalação, com 2 estruturas direcionadas a Este e Oeste e sombreamento desprezável devido à inclinação reduzida de 15°, estudaram-se outras três configurações com a estrutura direcionada a sul e inclinações de 20°, 25° e 30°, mas potências instaladas menores devido ao sombreamento que limita o número de painéis a instalar. De modo geral, o projeto em funcionamento, ao maximizar a potência instalada com uma configuração próxima da horizontal, revelou-se como a solução mais vantajosa, tanto no que diz respeito à maximização da produção fotovoltaica quanto à sua viabilidade económica, apesar do maior investimento inicial num maior número de painéis, por comparação com a solução Sul a 30°, com maior irradiação solar incidente e próxima da inclinação ótima para o local de cerca de 36°. Para aferir se uma instalação real correspondeu às expetativas delineadas no projeto, serão necessárias simulações baseadas em dados climatológicos reais obtidos durante um ano de funcionamento da instalação, o que requer um sistema de monitorização que inclua a medição contínua da radiação solar.

The rise in energy costs, coupled with incentives for global decarbonization, have encouraged companies to invest in renewable energy. The Portuguese investments in solar resources stood out due to the excellent solar exposure and the financial incentives available until recently in the form of FITs (feed-in-tariffs), which promoted the total grid sale of renewable electricity and the corresponding investment in Small Production Units (UPPs). The end of the incentives, together with the reduction in equipment costs, made Production Units for Self-Consumption (UPACs) more attractive to the detriment of UPPs whose investment became unfeasible. In this regard, the main objective of this dissertation is to evaluate photovoltaic solar projects for self-consumption, as well as analyse their financial benefits. A detailed design analysis of a real installation was made, characterized by a limited solar exposure area given the customer's consumption profile. Next, the real electricity production was compared with the dynamic simulations carried out with the PVSyst and PVGIS programs, identifying differences in the calculation methodologies and the respective results, with PVGIS presenting values closer to reality. To confirm the adequate design of the system, with two solar areas facing East and West and negligible shading due to the reduced inclination of 15°, three other south facing configurations were studied with inclinations of 20°, 25° and 30°, but smaller installed capacities due to panel-to-panel shading. The system in operation, designed for maximum installed capacity with a configuration close to horizontal, proved to be the most advantageous solution, both with regard to the maximisation of the electricity production and its economic viability, despite the greater initial investment on a larger number of panels, compared to the South facing solution at 30º, corresponding to a superior incident solar irradiation and close to the local optimum inclination of about 36°. To assess whether a real system met the expectations outlined in the design phase, dynamic simulations with real climatological data obtained during one year of operation of the system will be necessary, which requires a monitoring system with continuous measurement of the solar radiation.