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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.106.2020.tde-03032021-141430
Document
Author
Full name
Thales Borges Amaral
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2020
Supervisor
Committee
Barros, Virginia Parente de (President)
Cesca, Igor Gimenes
Marques, Fernando Mario Rodrigues
Silva, Luciano José da
Title in Portuguese
Alternativas para o provimento de energia elétrica em regiões isoladas da Amazônia: análise de viabilidade de sistemas híbridos com diesel, solar FV e bateria 
Keywords in Portuguese
HOMER
LCOE
Payback
Sistema Híbrido
Sistemas Isolados
VPL
Abstract in Portuguese
No Brasil, até o fechamento desta dissertação, ainda existiam 271 localidades no Sistema Isolado (SISOL), ou seja, locais não conectadas ao Sistema Interligado Nacional (SIN), muitas as quais com acesso precário à energia elétrica. Estas localidades situam-se, em sua maioria, na região Norte do país, a longas distâncias das capitais, em locais de florestas densas, de forma que sua integração com o SIN não existe. Para cada localidade do SISOL, o órgão regulador setorial, a Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), realiza chamadas para leilões visando atrair investidores interessados em gerar a energia elétrica que será consumida localmente. Para atender à demanda de 4,1 milhões MWh/ ano de energia das 3 milhões de pessoas residentes nas localidades do SISOL são utilizados, em sua grande maioria, sistemas de geração térmica alimentados a óleo diesel. Isto implica em um alto preço final pela energia gerada, a qual chega a ultrapassar 1.000 por R$/MWh. Neste contexto, o objetivo da dissertação é, através de um estudo de caso, analisar a viabilidade técnico-econômica da utilização de um sistema híbrido, composto pela tecnologia fotovoltaica associada ao armazenamento de energia por baterias e complementada com geradores térmicos alimentados a óleo diesel, em substituição ao sistema exclusivamente térmico alimentado a óleo diesel que é comumente utilizado nas localidades do SISOL. O estudo de caso teve por objeto a análise dos parâmetros técnicos e econômicos para a geração de energia nas localidades isoladas do lote BII da 2ª Etapa do Leilão 02/2016 dos Sistemas Isolados do Amazonas. A análise das alternativas de geração de energia elétrica para o provimento nessas localidades isoladas tomou por base a modelagem do Custo Nivelado da Eletricidade (LCOE). Para tanto, foram levantadas características tais como: a demanda de carga; a irradiação global horizontal; e a temperatura anual local. Para respaldar a análise, foram revisadas as literaturas sobre tecnologias para armazenamento de energia por baterias e sobre sistemas fotovoltaicos, com foco na experiência de países nos quais tais tecnologias têm obtido uma maior penetração. Para as simulações das alternativas de arquiteturas dos sistemas de geração foram realizadas simulações computacionais em vinte localidades selecionadas do Sistema Isolado com o auxílio do software Hybrid Optimization of Multiple Energy Resources (HOMER). Os resultados encontrados indicam que 65% das localidades isoladas conseguiram ter um custo nivelado da eletricidade menor, quando comparado com o sistema exclusivamente térmico alimentado a óleo diesel. As localidades que apresentaram menor LCOE representam 97% de toda a demanda energética das 20 localidades que foram objeto deste estudo.
Title in English
ALTERNATIVE TO PROVIDE ELECTRICITY IN ISOLATED REGIONS OF AMAZON STATE: FEASIBILITY ANALYSIS OF HYBRID SYSTEM WITH DIESEL, SOLAR PV AND STORAGE
Keywords in English
HOMER
Hybrid System
Isolated System
LCOE
NVP
Payback.
Abstract in English
In Brazil, until the end of this dissertation at the end of the second decade of this century, there were still 271 locations in the Isolated System (SISOL), that is, places not connected to the National Interconnected System (SIN), many of which had precarious access to electricity. These locations are mostly located in the northern region of the country, long distances from the capitals, in places of dense forests, so that their integration with the SIN does not exist. For each SISOL location, the sectorial regulatory agency, the National Electric Energy Agency (ANEEL), makes calls for auctions to attract investors interested in generating electricity that will be consumed locally. In order to meet the demand of 4.1 million MWh / year of energy from the 3 million people residing in the SISOL locations, the vast majority of thermal generation systems run by diesel oil are used. This implies a high final price for the energy generated, which exceeds 1,000 per R$/ MWh. In this context, the objective of the dissertation is, through a case study, to analyze the technical-economic feasibility of using a hybrid system, composed of photovoltaic technology associated with energy storage by batteries and complemented with thermal generators powered by diesel oil, replacing the exclusively thermal system powered by diesel oil that is commonly used in SISOL locations. The case study aimed to analyze the technical and financial parameters for power generation in isolated locations in lot BII of the 2nd Stage of Auction 02/2016 of the Isolated Systems of Amazonas. The analysis of the alternatives of electric power generation for supply in these isolated locations was based on the modeling of the Levelized Electricity Cost (LCOE). For that, characteristics were raised such as: the demand for cargo; global horizontal radiation; and the local annual temperature. To support the analysis, the literature on technologies for energy storage by batteries and on photovoltaic systems were reviewed, with a focus on the experience of countries where such technologies have achieved greater penetration. For simulations of the alternative architectures of the generation systems, computer simulations were performed in twenty selected locations of the Isolated System with the aid of the Hybrid Optimization of Multiple Energy Resources (HOMER) software. The results found indicate that 65% of the isolated locations managed to have a lower level of electricity cost, when compared to the exclusively thermal system powered by diesel oil. The locations with the lowest LCOE represent 97% of all energy demand in the 20 locations that were the subject of this study.
 
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Publishing Date
2021-03-05
 
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