Da análise da produção clássica de energia, e sistemas com energias renováveis, identificaram-se as possíveis alternativas de produção de energia a alimentar uma estação remota de telecomunicações. Dentro do estudo dos diversos sistemas de produção clássica existentes ou conhecidos, identificou-se a linha eléctrica e o motor diesel (sistema redundante) como os sistemas de transporte e produção mais indicados para a nossa aplicação. Por outro lado, e dentro das inúmeras energias renováveis hoje conhecidas e exploradas, optou-se pelos sistemas de produção fotovoltaicos e eólicos uma vez que são os mais indicados para este tipo de aplicação. Adicionalmente, e de forma a garantir-se o fornecimento ininterrupto de energia à estação, analisaram-se as possíveis soluções de armazenamento conhecidas, tendo-se assim optado por baterias Chumbo Ácido, Estacionárias, na classe das VRLA.
Com base na caracterização do consumo da estação remota, baseada em dados reais, uma vez que é conhecida a implementação física de 4 destas estações remotas (2 repetidores activos, e 2 repetidores passivos) e suas localizações (Norte Oeste), foi possível traçar o perfil de carga e confrontá-lo com os diversos sistemas produtores identificados. Dentro da produção renovável concluiu-se que tecnicamente a melhor solução seria optarmos por um sistema híbrido (fotovoltaico e eólico), uma vez que lidamos com fontes naturais de características aleatórias, mas independentes entre si. De facto, verificámos que a produção de energia eólica é em média superior durante o Inverno, enquanto que no Verão é a fotovoltaica que mais produz, complementado-se portanto. Mais, da análise da produção eólica mensal verificámos que esta é mais regular durante os vários meses do ano, ao contrário da fotovoltaica que é bem mais irregular e com meses muito desfavoráveis do ponto de vista energético.
Da avaliação económica de investimentos, tendo como base um tempo de vida útil de 20 anos, verificou-se que a solução dentro das energias renováveis com menor custo médio unitário actualizado (Ca) é aquela que utiliza apenas aerogeradores (turbinas), mas tecnicamente e como foi referido, há todo o interesse em combinar estas duas fontes de energia, eólica e fotovoltaica; donde, a solução híbrida final que satisfaz as necessidades energéticas da nossa estação de telecomunicações (
E
aConsSist=3,76MWh
), localizada em São Pedro Velho (Mirandela), e com menor custo médio unitário actualizado (250€/MWh), é composta por 2 turbinas Whisper 100, 6 painéis fotovoltaicos PV 185-M, e 4 bateriasSB12/185A que garantem uma autonomia do sistema em 3 dias, a serem substituídas de 5 em
5 anos. Esta combinação de componentes em arquitectura DC-Coupled, uma vez que a carga é alimentada por uma corrente contínua (-48V), corresponde a uma energia fotovoltaica produzida (1,65MWh) que é sensivelmente um quarto da energia eólica produzida (4,59MWh), o que é um bom compromisso do ponto de vista do equilíbrio energético mensal. Economicamente é também uma solução muito interessante, dado que os painéis fotovoltaicos são ainda de custo elevado e produzem muito menos energia do que as turbinas eólicas.
96
O valor actual líquido (VAL) deste empreendimento rondou assim os -19.418€, uma vez que não se consideraram receitas pois toda a energia produzida é consumida pelo nosso sistema. Relativamente à distribuição de custos deste investimento, 27% são dedicados às componentes fotovoltaicas, 16% às componentes eólicas, 16% para encargos de operação e manutenção, e finalmente 41% para o banco de baterias que corresponde de longe à maior fatia do orçamento. Dentro desta solução híbrida, ainda se avaliou economicamente a substituição dos 2 repetidores passivos (espelhos), por 2 repetidores activos, que surpreendentemente concluímos que seria mais rentável a utilização dos repetidores activos alimentados com base no nosso sistema híbrido.
Tendo completado a análise em energia renováveis, avaliou-se a produção clássica na mesma localização (São Pedro Velho) com base na solução de ligação à rede pública eléctrica. Concluiu-se que, a construção de uma linha eléctrica em baixa tensão acima dos 600 metros aproximadamente, torna a solução híbrida mais rentável do que a ligação da estação à rede eléctrica pública (EDP). Avaliou-se também a utilização da linha eléctrica combinada com o sistema híbrido, com objectivo de se reduzir a capacidade do banco de baterias já que este representa a maior fatia do investimento. Os resultados mostram que efectivamente é melhor solução desde que a linha eléctrica esteja junto à estação, caso contrário caímos na situação anterior (rentável apenas acima dos 600m). Quanto à solução Gerador Diesel (ou gasolina), não é de todo aplicável em Portugal dada a fiabilidade da rede eléctrica nacional, uma vez que apenas serve como sistema de backup dada a sua reduzida autonomia (várias horas) e necessidade de manutenção regular. Países como Moçambique, onde o fornecimento eléctrico público é extremamente irregular, a utilização deste sistema redundante assume um papel importante.
Finalizamos, tentando perceber até que ponto seria rentável instalarmos a nossa solução híbrida em nossas casas e aproveitar a legislação em vigor relativa à microgeração. Abdicamos assim do sistema de armazenamento pois toda e qualquer energia produzida é escoada para a rede eléctrica pública, no entanto devemos incluir um conversor DC/AC pois passamos de um sistema off-grid, para um on-grid (ligado a rede pública). Uma vez que a legislação bonifica fortemente as energia renováveis, em particular a fotovoltaica e eólica de forma a incentivar a aposta nestas energias alternativas, concluímos que ao 4 ano de operação atingimos o retorno do investimento (VAL=1.749€), e que ao fim do tempo de vida útil do projecto (20 anos) atingimos uma elevada taxa interna de rentabilidade (TIR=39%).
Para além da viabilidade económica dos projectos relacionados com energias alternativas, é importante reter que estes apresentam vantagens ambientais importantes com a redução de emissões
CO
2, contribuindo assim para um desenvolvimento mais sustentável da sociedade actual e futura.97
8.1 Perspectivas de Trabalho Futuro
O estudo apresentado baseou-se num complexo cálculo concentrado numa folha de Excel com múltiplos parâmetros de entrada, desde características de fabricantes, a potenciais fotovoltaicos e eólicos, tornando assim a aplicação (Excel) difícil de gerir.
Sugere-se assim o desenvolvimento de um programa em Web Based (JAVA) que permita inserir múltiplos equipamentos de fabricantes relacionados com as características fotovoltaicos, eólicas, baterias, etc., possivelmente utilizando ficheiros em XML. Adicionalmente, deverá ser possível inserir o potencial eólico e fotovoltaico da localização desejada, ou ainda melhor, permitir que o programa extraia esses dados de uma forma automática de um qualquer servidor público. O utilizador deverá assim, de uma forma simples, efectuar múltiplas simulações verificando quais os resultados e diferenças entre elas, onde o próprio programa poderá sugerir qual a melhor alternativa para uma determinada aplicação, apoiando assim o utilizador na decisão quando à melhor solução.
Sugere-se então este trabalho, não só na vertente off-grid (sistema isolado) como em on-
grid, aproveitando a legislação de Microgeração em vigor e avaliando assim a rentabilidade do
investimento. Dada a elevada bonificação da Microgeração é esperado uma elevada procura destes sistemas (híbridos), e consequentemente a necessidade de termos uma boa ferramenta de planeamento.
98