O Programa HOMER®

O HOMER® permite aos seus usuários, uma comparação de diferentes opções de projetos de sistemas (renováveis ou não-renováveis), com base na análise técnica e econômica. Também auxilia na compreensão e quantificação dos efeitos da incerteza ou mudanças sobre o sistema a partir dos dados de entrada. O programa modela o comportamento físico do sistema de energia e seus custos de ciclo de vida, que é o custo total da instalação e operação do sistema ao longo sua vida util. O modelo de otimização foi desenvolvido com o objetivo de prever a configuração de sistemas descentralizados, avaliando várias alternativas possíveis, buscando a solução ótima do sistema (FARRET e SIMÕES, 2006).

O programa pode executar três importantes tarefas: a simulação, a otimização e a análise de sensibilidade. Na simulação, o programa calcula, para cada configuração em particular, o balanço energético para cada uma das 8.760 horas do ano, para determinar a viabilidade técnica e o custo do ciclo de vida do sistema. Uma solução é considerada factível se ela pode atender à carga e, ao mesmo tempo, satisfizer às restrições impostas pelo usuário.

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Na otimização, o programa simula varias configurações diferentes de sistemas em busca daquela que satisfaça às restrições técnicas e possua o menor custo sobre a vida útil do projeto. No processo da análise de sensibilidade, o HOMER® realiza múltiplas otimizações, a partir de uma variação nos dados de entrada, medindo o efeito das incertezas e variações de entrada sobre o projeto. A Figura 4.18 ilustra a relação entre a simulação, otimização e análise de sensibilidade do programa.

Figura 4.18 Relação entre simulação, otimização e análise de sensibilidade.

O processo de simulação determina as configurações possíveis para o SHGD avaliado, pela combinação das capacidades disponíveis dos componentes do SHGD e da estratégia de operação, que define como os componentes operam em conjunto. A cada hora do dia, o programa compara a potência requerida pela carga e a capacidade do sistema em fornecer a energia, decidindo como as fontes definidas pelo usuário são despachadas. A medida que o HOMER® utiliza para representar o custo do sistema durante a vida útil dele é o valor presente liquido (VPL). Esse valor inclui todos os custos de aquisição, reposição, de manutenção e operação durante a vida útil do projeto, considerando os fluxos de caixa futuros no valor presente. O VPL inclui o custo inicial dos componentes do sistema, o custo de substituição que pode ocorrer durante a vida útil do projeto, o custo de manutenção e de combustível, se houver, no projeto.

A otimização determina o valor ótimo das variáveis sobre o qual o usuário tem o controle no sistema, como os diferentes componentes, capacidades e quantidades de cada componente. No HOMER®, a solução ótima é considerada aquela que satisfaz às restrições impostas pelo usuário com menor VPL. No processo de otimização, o programa simula várias configurações diferentes do SHGD, descartando aquelas em que as soluções não são factíveis, criando uma lista das soluções possíveis ordenadas do menor ao maior VPL.

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A análise de sensibilidade ajuda a estimar os efeitos das incertezas ou mudanças nas variáveis sobre as quais o usuário não tem controle, como média da radiação solar ou preço futuro de um combustível ou componente. Nesta análise, o HOMER® executa múltiplos processos de otimização, que dependem do conjunto de variáveis levadas em consideração. A análise de sensibilidade pode ajudar o projetista de SHGD a compreender os efeitos de incertezas inerentes a esse tipo de projeto, auxiliando na tomada de decisões sobre diferentes condições de incertezas, tais como preço de componentes, combustível, taxas de investimentos ou variações climáticas. A Figura 4.19, apresenta o fluxograma básico geral do programa.

Figura 4.19 Fluxograma básico de funcionamento do HOMER®.

Para calcular o VPL, o HOMER® calcula o custo de cada componente para o período de um ano, denominado custo anualizado (Cann). O custo anualizado de um componente é

Sistema Atende à Carga? Altera a configuração a capacidade de geração. do sistema, reduzindo NÃO

Cálculo dos Custos: - VPL; SIM Retorna a configuração SIM - Caracteristicas técnica e; econômicas; Escolha dos FV, CaC, Elet., H2 reserv., componentes do SHGD. Baterias, Conversor, GMGD - Capital; - COE. Há nova do sistema? SIM configuração Houve sistema? NÃO solução do

Não Houve solução Possível SISTEMA OTIMIZADO

do sistema com o menor VPL. NÃO NÃO Há Variação SIM dados de Entrada? nos Altera os valores de definição do usuário. entrada, conforme Retorna as configurações SIM Houve sistema? NÃO solução do

Não Houve solução Possível

SISTEMA OTIMIZADO dos sistema com os menores

VPL para cada variação nos dados de entrada.

FIM 01 01 Entrada de Dados - Radiação solar; - Perfil de carga; Definição do Sistema - FRE, híbrido, não-renovável;

Escolha a partir de: - do maior p/ menor capacidade;

Cálculo do balanço de - Inicia a partir da tecnologia energia do SHGD.

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igual ao seu custo anual de operação, mais o custo do capital e custo de reposição anualizado sobre a vida útil do projeto. O HOMER® soma o valor anualizado de cada componente para encontrar o custo total anualizado (Ctotal_ann). A seguinte equação é

utilizada para o cálculo do valor presente líquido:

sŠŸ =_{H‡(x, ‹)}‡[o[gh¦QQ (4.16)

em que:

Ctotal_ann custo total anualizado;

FRC(t,i) fator de recuperação de capital; t tempo estimado do projeto;

i taxa de juro real.

O fator de recuperação do capital pode ser calculado por (CAMARGO, 1998):

H‡(x, ‹) =_{(1 + ‹)}‹(1 + ‹)_{[− 1}[ (4.17)

O HOMER® define o custo de energia (COE) como a média do custo por kWh de energia elétrica útil produzida pelo sistema. Para o cálculo do COE, HOMER® divide o custo total anualizado de produção de eletricidade pela energia útil consumida pela carga no ano (Etotal).

‡…º = ‡[o[gh_g//_º

[o[gh (4.18)