Análise de viabilidade técnico-econômica de ações de eficiência energética em consumidores residenciais em um cenário de redes elétricas inteligentes

• Main Author: Klinguelfus, Gustavo
• Other Authors: Universidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: 2017
• Subjects: Engenharia elétrica
• Online Access: http://hdl.handle.net/1884/46015

Orientador : Prof. Dr. Alexandre Rasi Aoki === Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Defesa: Curitiba, 20/05/2016 === Inclui referências : f. 120-122 === Área de concentração: Sistemas ede energia === Resumo: Ações de gerenciamento pelo lado da demanda (GLD) são objeto de estudo desde meados da década de 1980. Com o advento das redes elétricas inteligentes, esperase um grande avanço na disseminação de ações de GLD, uma vez que a "inteligência" da rede elétrica permite um volume de informações para o consumidor final sem precedentes, permitindo uma efetiva gestão do consumo de energia elétrica. Dentro deste contexto de gestão do consumo de energia elétrica, destaca-se o Programa de Eficiência Energética (PEE), no qual as distribuidoras de energia elétrica são obrigadas a aportar recursos em ações essencialmente de GLD. O PEE caracterizase como uma importante fonte de recursos para o aumento da eficiência energética do sistema elétrico, de forma que o presente trabalho objetiva definir e analisar uma metodologia para aplicação de tecnologias de redes elétricas inteligentes em consumidores residenciais, visando a execução de ações de eficiência energética. Para tanto foi levantado o arcabouço regulatório e das tecnologias com potencial de aplicação envolvendo o tema eficiência energética em redes elétricas inteligentes. Também foi realizada uma revisão da literatura, de modo a analisar publicações com grande relevância de forma a definir o estado da arte do tema. Partindo da metodologia padrão de cálculo de relação custo-benefício (RCB) definida para o PEE, foi desenvolvida uma metodologia para inserção de tecnologias relacionadas com redes elétricas inteligentes, consistindo de tomadas inteligentes e geração distribuída. De posse da metodologia para cálculo da RCB foram realizadas diversas simulações de modo a verificar a viabilidade destas ações em quatro tipos diferentes de consumidor: um representando a média dos consumidores de uma distribuidora (resultado de uma pesquisa de usos e posses de equipamentos), um perfil de baixo, médio e alto consumo. Através destes parâmetros foram realizadas simulações e foi delineado um cenário de viabilidade para aplicação destas tecnologias em consumidores residenciais. Ao variar os custos envolvidos nestas ações, pode-se observar uma sensível melhora na viabilidade com a redução de custos das tomadas inteligentes e da geração distribuída, uma vez que estas tecnologias estão em processo de amadurecimento, possuindo potencial para redução de preços no mercado. Mesmo com essa redução de custos não se chegou à viabilidade destas ações em termos de relação custo-benefício. A viabilidade das ações propostas somente foi atingida quando foram utilizadas outras fontes de recursos. Mesmo sendo o PEE a maior fonte nacional de recursos para eficiência energética, demonstra-se que somente estes recursos não são suficientes em termo de viabilidade técnicoeconômica, sendo necessários aportes financeiros dos consumidores que serão beneficiados. Por fim, verifica-se que a viabilidade destas ações é maior em consumidores com perfil de alta elasticidade, apresentando um tempo de retorno desta contrapartida em um tempo menor. Palavras-chave: Eficiência energética. Energia economizada. Gerenciamento pelo lado da demanda. Redes elétricas inteligentes. Redução de demanda na ponta. === Abstract: Demand-side management (DSM) actions are object of study since the mid-1980s. With the advent of smart grids, we expect a breakthrough in the application of DSM actions, since the "intelligence" of grid allows a wide range of information to be directed to the final energy consumer, enabling effective management of electricity consumption. Within this context of managing electricity consumption, there is the Energy Efficiency Program (EEP), in which the electricity utilities are obliged to apply part of their financial resources in GLD. The EEP is characterized as an important source of funds for increasing the energy efficiency of the electrical system, so that the present study aims to define and analyze a methodology for the implementation of smart grid technologies in residential consumers, aiming the execution of energy efficiency actions. For that it was studied the regulatory framework and technologies with potential application involving the energy efficiency theme in smart grids. Also a literature review was conducted to analyze publications with great importance in order to define the state of the art. Starting from the standard calculation of cost- benefit ratio methodology (CBR) set to EEP, a methodology to insert the technologies related to smart grids, consisting of smart outlets and distributed generation was developed. With the methodology for calculation of CRB, several simulations were performed to verify the feasibility of these actions on four different types of consumer: one representing the average consumer of an energy utility (based on a survey of uses and equipment possessions), a profile with low, medium and high electrical energy consumption. With these parameters some simulations were performed and was designed a feasibility stage for applying these technologies to residential customers. Varying the costs of these actions, it is possible to note a better viability when the costs of smart plug and distributed generation are lower, as far as these technologies are becoming common, so it is possible to reach lower prices at market. Even with these costs reduction it is not possible to reach a good CBR, and it was necessary to add another sources of financial investment. The EPP is the major source of investment to energy efficiency, but the resources of this Program are not enough to achieve a good CBR, so it is necessary a customer's investment. Finally, it is shown that the viability of these actions is better when these technologies were applied in customer with a higher elasticity, because the payback is lower. Keywords: Energy efficiency. Energy saving. Demand-side management. Smart grid. Peak shaving.