Parques fotovoltaicos para carregamento de carros elétricos

Na Ref. [31] investigou-se a possibilidade de carregamento de veículos elétricos no local de trabalho (Holanda), usando a energia solar.

Na primeira fase deste estudo, determinou-se a inclinação ótima dos painéis FV para a maximização da produção energética anual. Esta foi estudada recorrendo a um conjunto de dados meteorológicos com resolução de um minuto, como a irradiância solar e temperatura, aplicando as equações da geometria solar, tendo em conta o comportamento das células fotovoltaicas em condições não padrão e desprezando o possível sombreamento provocado pelos edifícios e árvores nas proximidades da estação. Para a melhor orientação (sul), foi calculada a produção de energia FV em função do tempo e a energia média diária e mensal produzida pelo sistema num dado ano. Concluiu-se que a baixa produção FV diária no inverno comprometeria o carregamento das baterias dos VEs, sendo necessário um sistema ligado à rede elétrica que garantisse um fornecimento fiável de energia [31].

Um sistema de seguimento solar (tracking) para aumentar a produção no inverno foi também estudado, tendo os resultados mostrado poucos ganhos solares no inverno e altos ganhos no verão, tornando-o economicamente inviável (Figura 2.1) [31].

Figura 2.1: Variação da produção média mensal para 2013 para uma orientação fixa (a azul) e considerando um sistema de seguimento de um eixo (azimute ou altura solares, a vermelho e a

tracejado, respetivamente) e dois eixos (azimute e altura solares, a verde) [31].

Em seguida, foi estudado o carregamento dinâmico de VEs, que permite um carregamento a potência variável, de modo a aproximar-se do perfil de geração FV, minimizando a dependência da rede [31]. Vários perfis de carregamento baseados no perfil de produção FV foram comparados com esse objetivo.

2. Estado da arte

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A energia trocada com a rede foi estimada para dois cenários: (1) carregamento de VEs nos sete dias da semana (aplicável a centros comerciais, teatros, etc.) e (2) carregamento de VEs apenas nos dias úteis (aplicável a serviços, universidades e fábricas).

Numa última fase, estudou-se a possibilidade de integração de um armazenamento local de energia na forma de um banco de baterias, em particular o impacto da variação da sua capacidade na energia trocada com a rede. Concluiu-se que a troca de energia com a rede diminuía com o aumento da capacidade do armazenamento, mas só até a um certo ponto, não eliminando inteiramente a dependência da rede, devido às grandes variações sazonais da irradiância solar disponível.

Na Ref. [32] apresenta-se um estudo de um projeto de uma estação de carregamento para VEs no campus principal da Universidade de Palermo (Itália).

A partir dos resultados obtidos de questionários aos alunos e trabalhadores da universidade, mas também simulando o desempenho do VE durante as viagens diárias, foi possível obter o perfil de potência elétrica requerida para o seu carregamento.

A simulação do desempenho do VE baseou-se na sua modelação a partir do balanço de forças a que ele está sujeito enquanto se desloca e na utilização de um ciclo simplificado de condução urbana, definido pela EPA (US Environmental Protection Agency) para medir as emissões de escape e o consumo de combustível dos automóveis. Visto que o ciclo de condução utilizado era simplificado, não sendo representativo de todas as deslocações diárias, o modelo teve de ser validado a partir da comparação dos resultados com ele obtidos com aqueles obtidos a partir de medições reais [32].

Concluiu-se que a recuperação da variação de carga ocorrida na bateria causaria um pico de procura na rede elétrica, que poderia causar problemas na sua estabilidade e interrupções do serviço, sendo necessário uma adicional produção local de energia para gerir este pico. As duas soluções estudadas foram a combinação de um sistema FV orientado a sul com um sistema de armazenamento e um sistema FV com orientação a este, sendo que, a partir de uma comparação técnico-económica, a segunda prevaleceu sobre a primeira [32].

Nas Refs. [33] e [34] estudou-se a viabilidade técnico-económica da aplicação do carregamento solar de VEs ao parque de estacionamento exterior da estação de comboios da Fertagus em Almada, analisando diversos cenários com diferentes modelos de negócio.

Primeiramente, obtiveram-se os dados de ocupação horária do parque de estacionamento. Numa segunda fase, foi realizado o dimensionamento, utilizando dados da irradiância solar e temperatura para o local em estudo, tal como na referência [31]. Foram abordadas duas configurações com diferentes orientações dos painéis: aquela que maximizaria a radiação solar incidente por unidade de área (orientação sul) e outra com orientação da maioria dos blocos de estacionamento do parque (sudeste) [34]. Em ambos os casos, determinou-se a melhor inclinação dos painéis para maximizar a captação solar. Concluiu-se que, apesar de a segunda configuração resultar numa menor captação de energia solar por unidade de área, ela permite a instalação de uma maior área de painéis, resultando numa maior produção FV [33].

Numa terceira fase, analisou-se a conjugação do perfil da produção com o perfil do carregamento, analisando-se dois planos de carregamento:

• Carregamento sem controlo – Assume que, quando o veículo chega ao parque, o carregamento é iniciado imediatamente. Os VEs são carregados primariamente pela energia FV e pelo banco de baterias instalado no parque. Quando estes não são suficientes para suprir a carga, a eletricidade é importada da rede [34].

2. Estado da arte

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• Carregamento com controlo – Gere-se os carregamentos de forma a maximizar o aproveitamento da energia solar, evitando o recurso a um banco de baterias do parque ou à rede. Contudo, quando a energia FV não é suficiente para suprir a carga, é importada eletricidade da rede [33][34];

Um plano de carregamento controlado demonstrou ser menos dependente da rede do que o baseado no armazenamento da energia solar para uso posterior num cenário de carregamento sem controlo [34].