Numa fase final, na integração de ESS parques eólicos e fotovoltaicos, é necessário proceder ao seu dimensionamento, isto é, à determinação da potência e da energia nominais ótimas [7]. Este procedimento deve ser realizado de modo a evitar a instalação de uma capacidade de armazenamento demasiado elevada para a aplicação a que se destina, levando a um dispêndio monetário supérfluo. Além disso, o ESS a considerar deve estar dotado de uma potência nominal suficiente grande e ser capaz de descarregar e carregar a uma taxa adequada [46].
O cálculo pode ser feito recorrendo a estratégias de índole probabilística ou de otimização, tendo já diferentes estratégias sido abordadas na seção 2.4, que agora se completam com a análise do dimensionamento [7].
Em [62], que resulta do trabalho desenvolvido em [18], é apresentada uma metodologia que visa o dimensionamento de ESS em parques eólicos e fotovoltaicos por uma via
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probabilística. Tal é realizado através de uma análise espectral do recurso eólico e solar em junção com perfis de carga diários. O método foi construído para um armazenamento de um dia, podendo ser extensível para outras janelas temporais. Para o caso estudo, foi adotado o cenário em que o ESS seria utilizado em maior quantidade.
O trabalho relatado em [63] pretende demonstrar uma metodologia que permite o cálculo da potência nominal do ESS de um modo igualmente probabilístico, tendo em conta o erro das previsões. De modo a realizá-lo, os autores procedem à construção de funções de densidade do erro da previsão eólica. De seguida, no trabalho desenvolvido em [64], os autores adaptam o trabalho de maneira a otimizar a energia nominal dos sistemas. Os cálculos são realizados tendo em conta a produção que poderá ser deslastrada ou entregue a um preço baixo.
Na metodologia apresentada em [52], na qual existe uma função de custo quadrática associada ao desvio de produção numa base horária , os resultados demonstram que uma BESS com capacidade entre 15% e 25% da capacidade do parque é capaz de responder aos objetivos.
O problema do dimensionamento pode ser resolvido através do cálculo de um equilíbrio entre os benefícios e os custos [65]. A metodologia apresentada [66] visa a maximização de uma função objetivo que mede o benefício obtido pela entrega de energia de um parque eólico ao sistema de uma forma constante em função do custo do ESS. Além disso, considera- se que a tensão aos terminais da BESS deve estar entre limites admissíveis.
A estratégia de [67] para o dimensionamento dos ESS passa pela minimização dos seus custos, de maneira a que seja permitido alcançar um erro de 4% na produção face à prevista, em 90% do tempo. Para tal, foram considerados quatro controladores: simples, difuso, rede neuronal simples e rede neuronal avançada. Os resultados demonstram que para o controlador simples, a capacidade da bateria de fluxo de Zinco-Bromo deveria ser de 40%, tendo sido um valor idêntico para a rede neuronal simples. O pior resultado foi para o controlador difuso, tendo o controlador de rede neuronal avançada obtido o melhor resultado, com uma capacidade de 33%.
Em [16] procede-se à maximização de um parâmetro que depende dos custos de implementação do ESS, da capacidade e do tempo de vida. Desta forma, pretende-se o cálculo da capacidade mais económica para a estratégia referida, que passa por ciclos completos de carregamento e descarregamento. Sem considerar a incerteza do vento, os resultados apontam para uma capacidade de 83% da capacidade do parque eólico. Considerando a incerteza mencionada, o valor referido ascenderá para 90%, o que indica custos avultados.
2.7 - Resumo
A produção de energia eólica e fotovoltaica é responsável pela introdução de desafios técnico-económicos aos ESS. Assim, na seção 2.1 foi realizada uma descrição destes mesmos desafios, onde se verificou que estes correspondem à intermitência do recurso, às elevadas taxas de rampa originadas por esta, bem como a limitação da potência de saída.
Tendo-se constatado que uma maneira eficiente de responder aos desafios mencionados passa pela introdução de ESS, na seção 2.2 foi elaborada uma descrição destas tecnologias, bem como uma comparação entre estas.
Nesta dissertação, o ESS a aplicar serão as baterias de Li-Ion. Assim, procedeu-se a uma descrição destas, tendo-se verificado que se encontram no grupo de tecnologias que possuem
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uma melhor relação custo-eficiência, as BESS, e que, dentro destas, tratam-se aquelas que são dotadas de uma maior densidade de potência e de energia, maior eficiência e maior tempo de vida em ciclos. O seu preço, ainda que relativamente elevado atualmente, é esperado que continue a decrescer.
Os diferentes ESS são dotados de características diferentes, o que lhes pode permitir aplicações distintas. Desta forma, na seção 2.3 foram analisadas as diversas aplicações destes sistemas quando aplicados em parques eólicos e fotovoltaicos, tendo-se verificado que se resumem em cinco, na perspetiva do produtor: deslocamento horário, armazenamento sazonal, mitigação de flutuações, gestão de situações de deslastre de produção e ajuste de produção aos compromissos de mercado.
A legislação em vigor no país em relação ao setor elétrico pode ser bastante penalizadora para os produtores. Consequentemente, a integração de ESS necessita da escolha de objetivos para estes sistemas, bem como as estratégias a implementar de modo a alcançá-los. Assim, na seção 2.4 encontram-se descritas os diversos objetivos, tendo-se verificado que estes correspondem a dois grupos principais: técnicos e económicos. De seguida, na seção 2.5 foi elaborada uma revisão da literatura em relação a estratégias adotadas, bem como foi proposta uma classificação das diferentes estratégias possíveis e a sua relação com os diferentes objetivos referidos na seção 2.4.
Por último, de modo a equilibrar os benefícios da integração de ESS com os custos da sua implementação, é imprescindível a realização do dimensionamento destes. Em consequência, na seção 2.6 é abordado este tema, tendo-se verificado que diferentes objetivos adotados pelo produtor conduzem a capacidades distintas, verificando-se que são necessárias maiores capacidades quando o objetivo a considerar passa por uma maximização do tempo de vida do ESS.