Veículos Elétricos como Soluções de Flexibilidade em Comunidades de Energia Renovável

Abstract

A necessidade de reduzir o consumo de energia gerada com recurso a combustíveis fósseis e as emissões associadas aos gases com efeito de estufa leva a uma necessidade crescente do uso de geração renovável. Tal acontece tanto em larga escala, como em edifícios e requer novas ferramentas para se conseguir um elevado ajuste entre a procura de energia e a geração renovável. Simultaneamente, os transportes são responsáveis por elevados consumos de combustíveis fósseis e de emissões, pelo que a utilização de Veículos Elétricos (VEs) é uma opção eficaz para evitar emissões diretas causados pelo seu uso nas áreas urbanas, promover a qualidade do ar e a saúde pública e reduzir o seu impacto ambiental global, especialmente no caso dos veículos serem alimentados por geração de origem renovável. A presente dissertação, visa o estudo dos VEs como soluções de flexibilidade em comunidades de energia renovável, constituídas por grandes edifícios comerciais e públicos com parques de estacionamento. Os VEs nestes edifícios têm um potencial elevado para proporcionar flexibilidade energética através do controlo da carga de VEs e injeção de parte da energia armazenada no edifício, com uso das tecnologias “Building-to-Vehicle” (B2V) e “Vehicle-to-Building” (V2B), assim como para assegurar benefícios económicos para os edifícios e proprietários de VEs. Neste estudo, propôs-se uma formulação para agregar e gerir a partilha de excesso de geração entre edifícios, de modo a minimizar os custos de energia e garantir um aumento no autoconsumo da geração renovável ao nível de cada edifício e da comunidade, com auxílio da flexibilidade introduzida pelos VEs. Para isto, simularam-se três casos distintos, tendo o primeiro como base usado seis VEs por edifício e, o segundo caso com mesmo número de VEs, mas com tempo de estacionamento reduzido e por último, variando os números de VEs até 12. Estes casos foram analisados considerando três cenários, nomeadamente o cenário base (sem VEs), individual (com VEs) e em comunidade (VEs e a comunidade). Os resultados permitiram concluir que o uso das tecnologias B2V e V2B, além de serem opções futuras para compensar os excessos de geração renovável e os déficits de energia em edifícios, têm um maior impacto quando são geridas em comunidades de energias renováveis, assegurando assim, a redução dos custos de eletricidade tanto para os edifícios ou da comunidade, bem como a redução da ponta e injeção de energia para rede. Concluiu-se também sobre a importância da flexibilidade de carregamento associada a um maior tempo de estacionamento e uma maior quantidade de veículos para aumentar os impactos técnicos e económicos alcançados.

The need to reduce the consumption of energy generated from fossil fuels and the associated greenhouse gases leads to an increasing need for the discovery and implementation of renewable energy sources. This happens both on small (such as buildings) and large scales (industrial facilities). This quest requires new tools to achieve the balance between electricity demand and renewable energy generation. Simultaneously, the transportation sector is responsible for a large consumption of fossil fuels and emission of greenhouse gases. The use of electric vehicles (EVs) is therefore an efficient option for the reduction of direct emission caused by the use of fossil fuel-powered vehicles in urban areas, as well as to promote air quality and public health, and reduce their global environmental impact in the event these EVs are powered by renewable energy sources.The objective of this thesis is to study EVs as solutions of energy flexibility in renewable energy communities, constituted by large commercial and public buildings with parking lots. The EVs in these buildings have a high potential to provide energy flexibility by controlling the EV charging and injecting part of the stored energy in the building, using the “Building-to-Vehicle” (B2V) and “Vehicle-to-Building” (V2B) systems, as well as to ensure economic benefits for buildings and EV owners.In this study, a formulation was proposed to aggregate and manage the sharing of renewable generation surplus between buildings, in order to minimize energy costs and to ensure an increase in the self-consumption of renewable generation at the building and at the community level, using as a resource the flexibility introduced by EVs. Three different cases were simulated., The first case is the baseline and considered six EVs by building. The second case has the same number of EVs, but with reduced parking period, and in the third case the number of EVs varied up to 12. These cases were assessed considering three scenarios: the baseline (without EVs), individual (with EVs) and community (EVs and community) scenarios.The results allow concluding that the use of B2V and V2B technologies, in addition to being future options to compensate for renewable generation surplus and deficits in buildings, have a greater impact when managed in renewable energy communities, thus ensuring the reduction of electricity costs for both buildings or the community, as well as reduction of peak load and energy injected into the grid. It was also concluded the role of charging flexibility that is associated with a longer parking period and a greater number of vehicles to increase the achieved technical and economic impacts.