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viabilidade de sistemas híbridos

Os sistemas híbridos são formados por dispositivos para conversão de energia a partir de dois ou mais recursos energéticos renováveis diferentes. Os custos iniciais são mais elevados, é verdade, mas a viabilidade do conjunto de componentes pode garantir melhores custos de energia em comparação com sistemas que sejam baseados unicamente em um ou outro desses recursos energéticos.

Atualmente, além dos sistemas híbridos de geração, uma nova categoria de sistemas híbridos vêm concentrando a atenção dos pesquisadores... os sistemas híbridos de armazenamento. Esses sistemas incluem dois ou mais tipos de dispositivos para armazenamento de energia. O interesse é justificado pelo amadurecimento de várias novas tecnologias, como os volantes, os tanques de ar comprimido, entre outros.

viabilidades técnica, econômica e financeira

O conceito de viabilidade pode se tornar relativamente complexo, conforme mais parâmetros sejam necessários para configurar a viabilidade de determinado empreendimento. A viabilidade técnica será sempre uma condição obrigatória.

A viabilidade econômica está relacionada com a viabilização do empreendimento no contexto econômico em que se insere e em comparação com outros empreendimentos equivalentes. A viabilidade financeira está relacionada com a disponibilização de capital para a realização do empreendimento.

De um modo geral, a viabilidade de um empreendimento é obtida quando é possível reunir componentes com custos iniciais que permitam construir um custo final de energia ao consumidor que se encaixe em seu orçamento, oferecendo energia com qualidade compatível com suas necessidades, dentro das disponibilidades energéticas a comunidade na qual esse empreendimento se encontrará inserido.

sistemas híbridos

O termo "sistemas híbridos", nos contextos de energias renováveis e de geração de energia em pequena escala, vinha sendo aplicado a sistemas híbridos de geração. Os sistemas híbridos de geração de energia vêm sendo estudados já há vários anos, em diferentes configurações e em diferentes contextos e sempre ao longo do tempo incluindo novas tecnologias. Em várias possíveis configurações, permitem conceber sistemas mais eficientes do que sistemas baseados em apenas uma fonte de energia.

Recentemente, pela evolução e pelo amadurecimento de novas tecnologias para armazenamento de energia, tais como volantes e ar comprimido, vêm crescendo o interesse pelo estudo de sistemas híbridos que incluam mais de um dispositivo para armazenamento de energia. Desse modo, o termo "sistemas híbridos" também pode estar associado a sistemas híbridos de armazenamento. E é claro que um sistema híbrido de geração também pode ser um sistema híbrido de armazenamento de energia.

sistemas híbridos de geração de energia

Os sistemas híbridos de geração incluem sistemas de geração de energia baseados no aproveitamento de dois ou mais recursos energéticos. Nos anos 70 e 80, quando se intensificaram as pesquisas no sentido de obter energia de modo mais eficiente a partir de recursos renováveis, notadamente (naquele momento) a partir de energia solar fotovoltaica e de energia eólica, logo se percebeu que essas fontes aproveitadas isoladamente apresentariam muitas limitações.

Já no final dos anos 80 surgiram então os primeiros artigos científicos relatando experiências com o uso conjugado de energia eólica e de energia solar fotovoltaica. Também haviam muitos estudos focados em viabilizar o emprego de energia eólica tendo um conjunto de geradores a base de combustíveis fósseis como suporte. A energia eólica seria aproveitada sempre que houvesse velocidade de vento suficiente para impulsionar as turbinas.

Surgiam assim os primeiros sistemas híbridos eólico fotovoltaicos e os primeiros sistemas diesel-eólicos. É claro que já haviam projetos de engenharia envolvendo esses e outros recursos, mas a partir daí começaram a ser pesquisados métodos para projeto desses sistemas, meios para incrementar a eficiência global, critérios para o estabelecimento de pontos ótimos de funcionamento e para o estabelecimento de viabilidade mínima, entre outros.

Atualmente, as pesquisas incluem sistemas híbridos com usinas hidrelétricas de micro e pequeno porte, turbinas eólicas, dispositivos de conversão de energia solar não apenas por meio de módulos fotovoltaicos, dispositivos de conversão de energia de ondas e de correntes marítimas, dispositivos para conversão de energia de marés, plantas térmicas para conversão de energia geotérmica e de energia oceano térmica, entre outras ainda.

sistemas hibridos hidrelétricos fotovoltaicos

Os sistemas híbridos compostos por usinas hidrelétricas e painéis fotovoltaicos vêm recebendo atenção crescente dos pesquisadores nos últimos anos. Por um lado, algumas novas tecnologias permitem aproveitar com mais facilidade alguns potenciais hidrelétricos menos viáveis até pouco tempo atrás. Por outro lado, os custos dos painéis fotovoltaicos vêm caindo e também estão surgindo várias novas alternativas para a inserção dessas energia em sistemas interligados.

Além disso, existe uma tendência de instalação de painéis fotovoltaicos sobre estruturas flutuantes, colocados sobre o espelho d'água de reservatórios. Como consequências positivas, podem ser listadas a ocupação de uma área que não teria outra finalidade, uma contribuição para a redução de perdas do reservatório por evaporação, uma redução na produção de algas por obstrução de parte da radiação incidente, entre outras possíveis vantagens. Essa tendência pode representar uma avanço significativo na geração de energia fotovoltaica.

sistemas híbridos de armazenamento de energia

O amadurecimento de novas tecnologias para armazenamento de energia (como os volantes, os sistemas a ar comprimido e outros) levou naturalmente aos sistemas híbridos de armazenamento. Seguindo o mesmo princípio dos sistemas de geração, um  mesmo sistema contando com dois ou mais dispositivos de armazenamento poderá exigir custos iniciais mais elevados, mas poderá levar a um menor custo e poderá também apresentar melhor desempenho no processo de armazenamento.

estudos de caso

Os sistemas híbridos, tanto os sistemas de geração quanto os de armazenamento, podem facilmente apresentar combinações de componentes que tornem o projeto e a operação tarefas razoavelmente complexas. É muito difícil portanto propor métodos que apresentem uma certa universalidade. Os recursos renováveis empregados podem apresentar intermitências e variabilidades sazonais que precisam ser estudados caso a caso.

referências

Renewable Energy: Conversion, Transmission and Storage, de Bent Sorensen, trata de um modo bastante complexo sobre praticamente todos os temas importantes relacionados com energias renováveis, abordando sistemas híbridos de geração, dispositivos para armazenamento de energia e tecnologia disponíveis para distribuição e transmissão de energia. Uma referência bastante completa!

Renewable Energy Resources, de John Twidell e Tony Weir, é um dos grandes textos clássicos sobre energias renováveis e se encontra já em sua terceira edição. Descreve os principais recursos energéticos renováveis, os dispositivos para armazenamento de energia e as tendências mais modernas para redução de custos de investimento e melhora de performance de sistemas de geração.

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