Análise dos sistemas G2V e V2G no Contexto da Integração de Geração Renovável

Abstract

O consumo de combustíveis fósseis em larga escala e os problemas ambientais resultantes da emissão de gases de efeito estufa para a atmosfera criaram uma necessidade de alteração dos hábitos de mobilidade. Como resposta a estas necessidades tem existido um forte investimento efetuado pelas empresas do setor automóvel no desenvolvimento de veículos elétricos (VEs), bem como nas tecnologias a estes associados.A falta de controlo no carregamento dos VEs pode introduzir maiores picos na rede elétrica. Contudo, utilizando a estratégia Grid-to-Vehicle (G2V), de acordo com preços ou disponibilidade de energia renovável, podem-se gerar benefícios tanto para a rede como para o utilizador. Com tecnologia adequada, além de absorver energia da rede, os veículos também podem usar parte da capacidade de armazenamento para injetar energia na rede, a fim de garantir o equilíbrio entre a geração e a procura, usando o sistema Vehicle-to-Grid (V2G), mas à custa de uma degradação da bateria. Esta dissertação teve como objetivo analisar as diferentes metodologias e tecnologias para implementação de G2V e V2G, assim como os seus potenciais benefícios e limitações para a rede e utilizadores. Para tal, foi feita uma avaliação da autonomia dos VEs, considerando dois diferentes climas, o seu consumo diário, a capacidade das baterias (para locomoção e para V2G), o preço das mesmas e o tempo de carga, considerando três tipos de penetração, 10%, 25% e 50%, em Portugal, em três dias típicos: inverno, primavera e verão. Avaliaram-se assim os benefícios técnicos nas três estratégias de controlo analisadas: sem controlo, com controlo G2V e com controlo V2G.Por fim, avaliaram-se também os benefícios económicos, quer para a rede quer para os proprietários de cada modelo de VE, nas três estratégias analisadas. Para esta avaliação considerou-se a degradação diária das baterias, associada ao uso de V2G, através de um modelo em ambiente Simulink. Verificou-se assim que ambas as estratégias podem gerar grandes benefícios para a rede e para o consumidor.

The large-scale consumption of fossil fuels and the environmental problems arising from the emission of greenhouse gases into the atmosphere have created a need to change mobility habits. As an answer to these needs, there has been a strong investment by automotive companies in the development of electric vehicles, as well as in the associated technologies.The lack of control in electric vehicles charging may introduce higher peaks in the electrical grid. However, by using the Grid-to-Vehicle (G2V) strategy, according to the prices or availability of renewable energy, benefits can be generated for both the grid and the user. With the right technology, in addition to absorbing energy from the grid, the vehicles can also use part of the storage capacity to inject energy into the grid to ensure the matching between renewable generation and demand, using Vehicle-to-Grid (V2G), but at the expense of battery degradation. The goal of this dissertation is to analyze the different methodologies and technologies for the implementation of G2V and V2G, as well as their potential benefits and limitations for the grid and users. To accomplish this, it has been made an evaluation of the autonomy of the electric vehicles considering a wide range of influential factors: two different climates, their daily consumption, the capacity of their batteries (for mobility and for V2G), their price and charging time, three types of penetration (10%, 25% and 50%), in Portugal, and, finally, in three typical days: winter, spring and summer. Thus, the technical benefits of three control strategies (without control, with G2V control and with V2G control) were analyzed.Finally, the economic benefits were also assessed, both for the grid and for the owners of each EV model, in the three analyzed strategies. For this evaluation, the daily degradation of the batteries was considered, associated to the use of V2G, through a model in Simulink environment. It was thus verified that both strategies can generate great benefits for the grid and for the consumer.