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Tesis Doctoral
DOI
Documento
Autor
Nombre completo
Cesar Oswaldo Peralta Piernagorda
Dirección Electrónica
Instituto/Escuela/Facultad
Área de Conocimiento
Fecha de Defensa
Publicación
São Paulo, 2019
Director
Tribunal
Salles, Maurício Barbosa de Camargo (Presidente)
Gimenes, André Luiz Veiga
Rosas, Pedro André Carvalho
Silva, Luiz Carlos Pereira da
Zilles, Roberto
Título en inglés
Reduction of CO2 emissions in isolated power systems using energy storage.
Palabras clave en inglés
CO2 emissions
Energy storage systems
Isolated systems
Ship systems
Solar energy
Wind energy
Resumen en inglés
Today, the vast majority of energy used in isolated systems is generated from fossil fuels. This paper assesses the potential for reducing CO2 emissions in two test systems, the Fernando de Noronha system and the platform supply vessel system using Energy storage. In addition, as a major contribution, a methodology is proposed to find the ideal and lowest cost combination of renewable energy generation to meet one of the project-specific criteria: renewable penetration level, percentage reduction of CO2 emissions and a combination of the two. The analysis in isolated island systems is performed using solar and wind energy, these renewable sources contribute to the reduction of fossil fuel dependence of these systems. The variability of these sources is attenuated with the use of energy storage systems, allowing the increase of the participation of renewable energies. The methodology applied to island power systems is based on the consideration of multiple scenarios with different rated photovoltaic power, wind turbines and energy storage systems. These scenarios are analyzed using the HOMER software. The results showed that the same level of renewable energy penetration can be achieved by multiple combinations of solar energy, wind energy and the energy stored in batteries. In addition, an economical assessment of the isolated system is shown, allowing to choose the most cost-effective combination that meets the desired penetration level, considering fuel price, renewables equipment, batteries, CO2 emissions tax and aging batteries. The methodology proposed in this paper allows the selection of a combination of renewable energy and batteries that can be made independently of the preliminary analysis, in which the solutions that meet the requirements are selected. Finally, it is shown that the use of batteries in diesel-powered ship power systems promotes a reduction in CO2 emissions. This analysis also shows the impact of varying different battery parameters and different Li-ion battery technologies such as Lithium Iron Phosphate and Lithium Titanate.
Título en portugués
Redução de emissões de CO2 em sistemas elétricos isolados utilizando armazenamento de energia.
Palabras clave en portugués
Dióxido de carbono (Emissão; Redução)
Energia (Armazenagem; Sistemas)
Energia eólica
Energia solar
Resumen en portugués
Atualmente, a grande maioria da energia utilizada em sistemas isolados é gerada por meio de combustíveis fósseis. Este trabalho faz a avaliação do potencial de redução das emissões de CO2 em dois sistemas escolhidos como teste, o sistema de Fernando de Noronha e o sistema de um navio de suprimentos para plataformas de petróleo (do inglês, Platform Supply Vessesl), utilizando sistemas de armazenamento de energia. Além disso, como contribuição principal, propõe-se uma metodogia para encontrar a combinação ideal e de menor custo de geração de energia renovável para se atender um dos critérios específicos de projeto: nível de penetração de renovável, percentual de redução das emissões de CO2 e uma combinação dos dois. A análise em sistemas isolados é realizada usando energia solar e energia eólica, estas fontes renováveis contribuem para a diminuição da dependência de combustíveis fósseis desses sistemas. A variabilidade dessas fontes é atenuada com o uso de sistemas de armazenamento de energia, permitindo o aumento do nível de participação das energias renováveis. A metodologia aplicada aos sistemas de energia insulares é baseada na consideração de múltiplos cenários com diferentes potências nominais de geração fotovoltaica, turbinas eólicas e sistemas de armazenamento de energia. Esses cenários são analisados usando o software HOMER. Os resultados mostraram que um mesmo nível de penetração das energias renováveis pode ser alcançado por múltiplas combinações de energia solar, energia eólica e a energia armazenada nas baterias. Além disso é mostrada uma avaliação econômica do sistema isolado permitindo escolher a combinação com o melhor custo benefício, que atenda o nível de penetração desejado, considerando preço de combustível, dos equipamentos para renováveis, das baterias, imposto sobre as emissões de CO2 e envelhecimento das baterias. A metodologia proposta neste trabalho permite que a seleção da combinação entre energia renovável e baterias seja feita de forma independente da análise preliminar, na qual as soluções que atendem os requisitos são selecionadas. Por fim, é mostrado que o uso de baterias em sistemas de potência de navios, movidos a geradores a diesel, promove uma diminuição das emissões de CO2. Essa análise também mostra o impacto da variação de diferentes parâmetros de bateria e diferentes tecnologias de baterias de Li-ion como Lithium Iron Phosphate e Litium Titanate.
 
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Fecha de Publicación
2019-11-19
 
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