Analysis of the potential of the photovoltaic energy generation to reduce peaks of demand and energy contribution in the UTFPR buildings in Curitiba

The concern of achieving sustainable development is increasingly present in civil construction, which is the sector that shows the highest levels of greenhouse gas emissions due to its high consumption of energy and natural resources. Buildings use a large amount of energy in their day-to-day use, and in many countries this energy comes from non-renewable sources, causing dependence on fossil fuels and consequently increasing CO2 emissions."Sustainable transitions" make change possible through the application of new renewable energy systems, which present reduced emissions, e.g. solar photovoltaic energy. This energy source is increasingly present in the global energy matrix, both in large-scale photovoltaic plants and smalland micro-generation incorporated into buildings, acting as distributed generation in urban environments. The objective of this thesis is to contribute to a reduction in demand, with energy efficiency and to the quantification of equivalent CO2 emissions that could be avoided with energy generated through the use of photovoltaic energy at UTFPR’s Curitiba campus. The methodology consists of the analysis of horizontal and inclined local irradiation parameters collected through the INMET portal, the Brazilian Solar Energy Atlas and the piranometer at UTFPR, and in the application of the software Radiasol. The study of the load profile of the institution was carried out in order to identify periods of greater consumption and demand for electric energy, through the selection of typical days during the year. The analysis of the coverages allowed the survey of available areas and a shading analysis. Through the data generated by the existing grid-connected photovoltaic system, scenarios were elaborated to model the energy contribution of the three campus. Finally, the energy penetration levels and the effectiveness factor of the load capacity were calculated quantifying the increase of the available capacity of the electricity grid, attributed to the photovoltaic generation, as well as the respective emissions avoided. The results show that the Curitiba campus of UTFPR have a vast potential for the generation of photovoltaic energy, and the institution could allocate a system with a total installed power of 3.25 MW, generating an annual total of 4.37 GWh of energy. The calculated total energy penetration level of 489.97% was obtained, which implies the injection of a surplus of photo-generated energy into the electric system. It can be concluded that besides the possibility of reducing electricity costs, there would be a significant reduction in GHG emissions calculated at 284.43 tCO2 per year.CAPESA preocupação em alcançar o desenvolvimento sustentável está cada vez mais presente na construção civil, sendo este o setor que mais contribui com os maiores níveis de emissões de gases de efeito estufa, devido ao grande consumo de energia e recursos naturais. Adicionalmente, os edifícios despendem de uma grande quantidade energética para aplicações cotidianas e em muitos países, as fontes são provenientes de fontes não-renováveis, causando dependência de combustíveis fósseis e consequentemente elevação nos índices de emissões de CO2. Portanto, as “transições de sustentabilidade” mediante a aplicação de novos sistemas de energia renováveis, os quais apresentam emissões reduzidas, como por exemplo, a energia solar fotovoltaica, viabilizam essa mudança. Essa fonte de energia está cada vez mais presente na matriz energética mundial, seja pela aplicação de usinas fotovoltaicas de grande porte ou por meio de usinas geradoras de mini e microgeração incorporada às edificações, atuando como geração distribuída inserida no meio urbano. Neste sentido, este trabalho tem por objetivo contribuir com redução da demanda, com a eficiência energética e a quantificação das emissões de CO2 equivalente que podem ser evitadas com a energia gerada, por meio da utilização da energia fotovoltaica na UTFPR – câmpus Curitiba. A metodologia consiste na análise dos parâmetros de irradiação local horizontal e inclinada coletados por meio do portal do INMET, do Atlas Brasileiro de Energia Solar e do Piranômetro da UTFPR para aplicação do software Radiasol. Por sua vez, efetuouse o estudo do perfil de cargas da instituição, a fim de identificar os momentos de maiores consumo e demanda por energia elétrica, através da seleção de dias típicos elencados no decorrer do ano. A análise das coberturas possibilitou o levantamento de áreas disponíveis e análise de sombreamento, e através dos dados gerados pelos Sistemas Fotovoltaicos Conectados à Rede existentes foram elaborados cenários, objetivando a contribuição energética do câmpus. Por fim, foram calculados os níveis de penetração energéticos, bem como o fator efetivo de capacidade de carga, quantificando o aumento da capacidade disponível da rede elétrica atribuída à geração fotovoltaica e as respectivas emissões evitadas. Os resultados obtidos mostram que a UTFPR - câmpus Curitiba apresenta um vasto potencial para a geração de energia fotovoltaica, sendo que a instituição poderia alocar um sistema com potência instalada total de 3,25 MW, e gerar um total anual de energia de 4,37 GWh. Com relação ao nível de penetração energético total calculado, obteve-se 489,97%, o que significa a ocorrência de injeção do excedente de energia fotogerada no sistema elétrico. Pode-se concluir que além da possibilidade de redução de custos com energia elétrica, existiria uma redução significativa nas emissões de GEE’s referentes ao cálculo de CO2 podendo evitar a emissão de 284,43 tCO2 ao ano