Dimensionamento de um sistema híbrido eólico-fotovoltaico com armazenamento em baterias e/ou hidrogênio para bombeamento de água

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2023
Autor(a) principal: Cruz, Igor Souza
Orientador(a): Carvalho, Paulo Cesar Marques de
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Área do conhecimento CNPq:
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
Link de acesso: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/77931
Resumo: The present study aimed at optimizing the sizing of a hybrid solar-wind system with battery and/or hydrogen storage for water pumping. Two distinct cases were considered, both being pumping stations, one in the metropolitan region of Fortaleza, with a daily demand of 3716 kWh, and another in Pacatuba with a daily demand of 81758 kWh. The state of the art identified the potential of hybrid generation systems and their application possibilities, mainly related to water pumping. The methodology employed included the simulation the hybrid systems in different pumping demand scenarios using HOMER Pro software. Additionally, the influence of wind and solar intermittency was analyzed, as well as the impact of storage on plant reliability. Finally, the study aimed to identify the best technical and financial scenario for the hybrid plant designed for water pumping. The results indicated that, for both studied locations, the optimal system consisted of a hybrid solar-wind generation with battery storage, composed of photovoltaic modules, wind turbines, lithium batteries, and inverters. Meanwhile, green hydrogen as secondary storage did not provide the best financial solution. The optimal costs found per kilowatt-hour (kWh) were 1.32 US$/kWh for EEA Bairro Aldeota and 1.95 US$/kWh for ETA Gavião.
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spelling Cruz, Igor SouzaCarvalho, Paulo Cesar Marques de2024-08-28T12:53:54Z2024-08-28T12:53:54Z2023CRUZ, Igor Souza. Dimensionamento de um sistema híbrido eólico-fotovoltaico com armazenamento em baterias e/ou hidrogênio para bombeamento de água. 2023. 83 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2023.http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/77931The present study aimed at optimizing the sizing of a hybrid solar-wind system with battery and/or hydrogen storage for water pumping. Two distinct cases were considered, both being pumping stations, one in the metropolitan region of Fortaleza, with a daily demand of 3716 kWh, and another in Pacatuba with a daily demand of 81758 kWh. The state of the art identified the potential of hybrid generation systems and their application possibilities, mainly related to water pumping. The methodology employed included the simulation the hybrid systems in different pumping demand scenarios using HOMER Pro software. Additionally, the influence of wind and solar intermittency was analyzed, as well as the impact of storage on plant reliability. Finally, the study aimed to identify the best technical and financial scenario for the hybrid plant designed for water pumping. The results indicated that, for both studied locations, the optimal system consisted of a hybrid solar-wind generation with battery storage, composed of photovoltaic modules, wind turbines, lithium batteries, and inverters. Meanwhile, green hydrogen as secondary storage did not provide the best financial solution. The optimal costs found per kilowatt-hour (kWh) were 1.32 US$/kWh for EEA Bairro Aldeota and 1.95 US$/kWh for ETA Gavião.O presente estudo teve como objetivo o dimensionamento ótimo de um sistema híbrido solar-eólico, com armazenamento em baterias e/ou hidrogênio, para o bombeamento de água. Dois casos distintos foram considerados, sendo ambas estações elevatórias, uma na região metropolitana de Fortaleza, com uma demanda diária de 3.716 kWh e outra em Pacatuba com uma demanda diária de 81.758 kWh. O estado da arte identificou o potencial de sistemas híbridos de geração e suas possibilidades de aplicação, principalmente relacionadas ao bombeamento de água. A metodologia empregada incluiu a simulação dos sistemas híbridos em diferentes cenários de demanda de bombeamento, utilizando o software HOMER Pro. Adicionalmente, foram analisadas a influência da intermitência eólica e solar. Bem como, a influência do armazenamento na confiabilidade da planta. Por fim, o estudo buscou identificar o melhor cenário técnico-financeiro para a planta híbrida destinada ao bombeamento de água. Os resultados obtidos indicam que, para ambas as localidades estudadas, o sistema ideal é composto por geração híbrida solar-eólica com armazenamento em baterias, composta por módulos fotovoltaicos, aerogeradores, baterias de lítio e inversores. Enquanto, que o hidrogênio verde como armazenamento secundário não apresentou a melhor solução financeira. Os custos ótimos encontrados por quilowatt-hora (kWh) foram de 1,32 US$/kWh para a EEA Bairro Aldeota e 1,95 US$/kWh para a ETA Gavião.Este documento está disponível online com base na Portaria nº 348, de 08 de dezembro de 2022, disponível em: https://biblioteca.ufc.br/wp-content/uploads/2022/12/portaria348-2022.pdf, que autoriza a digitalização e a disponibilização no Repositório Institucional (RI) da coleção retrospectiva de TCC, dissertações e teses da UFC, sem o termo de anuência prévia dos autores. Em caso de trabalhos com pedidos de patente e/ou de embargo, cabe, exclusivamente, ao autor(a) solicitar a restrição de acesso ou retirada de seu trabalho do RI, mediante apresentação de documento comprobatório à Direção do Sistema de Bibliotecas.Dimensionamento de um sistema híbrido eólico-fotovoltaico com armazenamento em baterias e/ou hidrogênio para bombeamento de águaSizing a wind-photovoltaic hybrid system with battery and/or hydrogen storage for water pumpinginfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisSistemas de energia híbridoHidrogênio verdeSistemas fotovoltaicosEnergia eólicaHybrid power systemsGreen hydrogenPhotovoltaic systemsWind powerCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICAinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)instname:Universidade Federal do Ceará (UFC)instacron:UFChttps://orcid.org/0000-0002-5687-4933http://lattes.cnpq.br/4522720467332531http://lattes.cnpq.br/09354096540799002023-12-05ORIGINAL2023_dis_iscruz.pdf2023_dis_iscruz.pdfDissertação de Igor Souza Cruzapplication/pdf7354999http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/77931/5/2023_dis_iscruz.pdf38d1b441cd84152df56543b1aec9be40MD55LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/77931/6/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD56riufc/779312024-08-28 09:53:55.411oai:repositorio.ufc.br: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Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufc.br/ri-oai/requestbu@ufc.br || repositorio@ufc.bropendoar:2024-08-28T12:53:55Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) - Universidade Federal do Ceará (UFC)false
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