Uma ferramenta que fornece dados ao consumidor para que ele possa economizar na conta de energia elétrica: este foi o resultado do projeto desenvolvido no Câmpus Cornélio Procópio pelo aluno de Engenharia Elétrica Vinicius de Souza, com orientação do professor Sérgio Augusto Oliveira da Silva. O trabalho “Desenvolvimento de uma ferramenta de análise de gestão de energia para residências que integra produção fotovoltaica e um sistema de armazenamento de energia” foi apresentado no XXII Seminário de Iniciação Científica e Tecnológica da UTFPR (Sicite 2017) e escolhido o melhor na categoria pôster da área Engenharias IV.
A pesquisa realizou uma análise dos benefícios econômicos que podem ser obtidos pelo consumidor por meio da utilização de um sistema de geração distribuída (GD) em residências, que pode ser composto por painéis fotovoltaicos (FV) associados ou não a um sistema de armazenamento de energia (banco de baterias). A análise levou em consideração duas tarifas de energia elétrica: a adotada atualmente, denominada tarifa convencional (na qual a energia elétrica não sofre variações de custo ao longo do dia), e a tarifa branca, prevista para entrar em vigor em 2018. Com a tarifa branca, haverá variações do custo da energia durante o dia.
Quando a tarifa branca entrar em vigor, os consumidores poderão optar por qual tarifa irão adotar em suas residências. Assim, a ferramenta criada ajuda na escolha da tarifa mais econômica.
Para isso, foram definidos vários casos de estudo, levando-se em conta diferentes configurações dos equipamentos utilizados, que envolvem painéis FV, num primeiro cenário usados sozinhos e num segundo cenário associados a um banco de baterias. Também foram considerados os dois tipos de tarifa de energia.
Os dados de radiação solar e temperatura foram coletados do Instituto Nacional de Meteorologia (Inmet) e serviram como base para cálculo da potência gerada pelos painéis FV. Além disso, foi estimado o consumo de energia de uma determinada residência. Cada caso de estudo foi simulado considerando uma semana do verão e outra do inverno de 2017 na região norte do Paraná.
Os resultados do estudo mostraram que residências que utilizam a tarifa branca e possuem geração fotovoltaica em conjunto com banco de baterias têm maior economia de energia, na comparação com sistemas de GD que utilizam apenas painéis FV operando com tarifa convencional ou branca. No caso de uma residência que possui um sistema de GD composto apenas por geração FV, a análise dos dados indicou que é mais vantajoso economicamente o uso da tarifa convencional.
Também foi desenvolvido um algoritmo que auxilia na tomada de decisão sobre os momentos mais adequados de carga e descarga das baterias em um sistema de GD. Além disso, o algoritmo gerencia os momentos de compra e venda de energia à concessionária, para que o consumidor possa obter um menor faturamento de energia ao final do mês. Tal algoritmo foi modelado como um problema de programação linear inteira mista, no qual foram consideradas as perdas do sistema de GD com o objetivo de obter resultados mais próximos aos reais.
Segundo o professor Sérgio, a análise global apresentada pelo trabalho é capaz de disponibilizar informações confiáveis que permitam que o consumidor residencial opte por qual tipo de configuração de sistema de GD utilizar. “Ou seja, o consumidor poderá utilizar, dependendo da tarifa adotada, a geração fotovoltaica com ou sem bancos de baterias”, esclarece o pesquisador. Com isso, o consumidor poderá ter um menor faturamento de energia elétrica e, consequentemente, maior economia financeira. O estudo também prevê o tempo de retorno financeiro do investimento realizado em um sistema de GD.
O projeto premiado está vinculado às linhas de pesquisa do Laboratório de Eletrônica de Potência, Qualidade de Energia e Energias Renováveis (LEPQER) do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica (PPGEE) do Câmpus Cornélio Procópio. A pesquisa foi desenvolvida junto ao Programa de Voluntariado em Iniciação Científica da UTFPR e terá continuidade com a implementação do sistema de gestão de energia via hardware.