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Comparação de diferentes tecnologias de baterias para sistemas solares fotovoltaicos conectados à rede

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Autor Cisco, Lenon Audibert;
Lattes do autor http://lattes.cnpq.br/0942359365988926;
Orientador Wander, Paulo Roberto;
Lattes do orientador http://lattes.cnpq.br/3438508833347823;
Instituição Universidade do Vale do Rio dos Sinos;
Sigla da instituição Unisinos;
País da instituição Brasil;
Instituto/Departamento Escola Politécnica;
Idioma pt_BR;
Título Comparação de diferentes tecnologias de baterias para sistemas solares fotovoltaicos conectados à rede;
Resumo A geração de energia solar fotovoltaica conectada à rede é uma realidade no Brasil, e a crescente expansão da mesma apresenta vantagens e também desafios para a rede elétrica. A fim de minimizar os efeitos da dependência climática e picos de geração durante os horários de sol, a utilização de sistemas de armazenamento de energia se apresenta como solução. Porém a implementação e utilização de baterias representa também um aumento no custo do sistema e de impactos ambientais associados. Neste trabalho foram comparadas três tecnologias de baterias via método de decisão multi-objetivo Vikor: Íon-Lítio, Chumbo-Ácido e Níquel-Cádmio, visando obter uma recomendação de sistema que melhor se adeque aos parâmetros: emissões de carbono e custo de energia, desempenho técnico, vida útil da bateria e aspectos econômicos. O algoritmo de decisão é aplicado para situação em que cada parâmetro tem o mesmo peso, e também em cenários alternativos onde a decisão tenha um viés direcionado ambiental, econômico ou de desempenho elétrico. Para o levantamento dos aspectos ambientais, utiliza-se dados de avaliação do ciclo de vida berço ao portão, sendo o sistema dimensionado para uma residência padrão de baixo consumo. O presente trabalho encontrou que a bateria de íon-lítio apresenta o melhor desempenho dentre os aspectos avaliados, sendo a bateria chumbo ácido a intermediária e a bateria de níquel-cádmio a tecnologia com a maior distância da solução ideal. Em cenários alternativos onde a tomada de decisão favoreça aspectos ambientais e elétricos, a bateria de íon lítio ainda se coloca como a recomendada pelo método. Já em um cenário onde o custo seja priorizado, encontrou-se uma recomendação da utilização de baterias de níquel-cádmio.;
Abstract Grid-connected photovoltaic solar power generation is a reality in Brazil, and its growing expansion presents both advantages and challenges for the electricity grid. In order to minimize the effects of climate dependence and generation peaks during sunny hours, the use of energy storage systems is a solution. However, the implementation and use of batteries also represents an increase in system costs and associated environmental impacts. In this work, three battery technologies were compared via the Vikor multi-objective decision method: Lithium-Ion, Lead-Acid and Nickel-Cadmium, with the aim of obtaining a recommendation for the system that best suits the parameters: carbon emissions and energy costs, technical performance, battery life and economic aspects. The decision algorithm is applied to situations where each parameter has the same weight, and to alternative scenarios where the decision has an environmental, economic, or electrical performance bias. To assess environmental aspects, cradle-to-grave life cycle assessment data is used, and the system is sized for a standard low-consumption home. This study found that the lithium-ion battery had the best performance among the aspects evaluated, with the lead-acid battery being intermediate and the nickel-cadmium battery being the technology furthest from the ideal solution. In alternative scenarios where decision-making favors environmental and electrical aspects, the lithium-ion battery is still recommended by the method. In a scenario where cost is prioritized, nickel-cadmium batteries were recommended.;
Palavras-chave Baterias; Sistemas fotovoltaicos; Avaliação de ciclo de vida; Vikor; Batteries; Photovoltaic systems; Life cycle assessment;
Área(s) do conhecimento ACCNPQ::Engenharias::Engenharia Mecânica;
Tipo Dissertação;
Data de defesa 2023-09-26;
Agência de fomento CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior;
Direitos de acesso openAccess;
URI http://repositorio.jesuita.org.br/handle/UNISINOS/12940;
Programa Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica;


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