Avaliação do potencial fotovoltaico flutuante em Portugal

Tese de mestrado integrado, Engenharia da Energia e do Ambiente, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2017Esta dissertação pretende analisar a integração da tecnologia do fotovoltaico (PV) flutuante com a produção hidroelétrica em barragens. O estudo é baseado num projeto-piloto implementado no aproveitamento hidroelétrico do Alto Rabagão, posto em prática pela EDP, o primeiro do género em Portugal. A geração fotovoltaica de energia elétrica é naturalmente complementar à geração hidroelétrica em albufeiras já que o recurso solar é superior no verão, quando o recurso hídrico é menor, permitindo uma melhor utilização da infraestrutura de ligação à rede existente. Por outro lado, a presença da água na albufeira contribui para uma redução da temperatura dos painéis solares, e, portanto, um maior rendimento de conversão fotovoltaica. Acrescem ainda outros benefícios como a ocupação da área disponível em albufeira e a ausência de sombreamentos. Esta análise é generalizada para todas as barragens eletroprodutoras em Portugal continental. Os resultados mostram que a introdução de sistemas fotovoltaicos flutuantes com potências instaladas de até 50% da capacidade do transformador original não interfere significativamente na geração de energia hidroelétrica, levando a uma redução anual de apenas 5% da mesma. Os resultados mostram também que a temperatura de operação dos módulos na plataforma flutuante foi, em média, 5,7 ℃ menor do que seria se estes módulos operassem num sistema fixo em terra. Obteve-se, por essa circunstância, um aumento médio de produção de energia, nos painéis flutuantes, de 8,35% em relação à produção num sistema convencional em terra. O potencial PV flutuante energeticamente viável nas albufeiras de barragens eletroprodutoras em Portugal, partilhando a infraestrutura elétrica, foi avaliado em 2,55 GW. Este potencial é condicionado pela potência hidroelétrica instalada e a área de albufeira disponível. É de realçar que Portugal tem como meta uma instalação acumulada de 670 MW de potência de fotovoltaico em 2020, sendo previsível uma instalação acumulada de 8 GW a 13 GW em 2030. Até 2016, Portugal tinha já um total de 439 MW. Pode ser concluído, portanto, que o PV flutuante tem o potencial de contribuir significativamente para a capacidade fotovoltaica nacional.This dissertation aims to assess the integration of floating photovoltaic (PV) technology with hydroelectric production in dams. The study is based on a pilot project implemented in the hydroelectric development of Alto Rabagão, put into practice by EDP, the first of its kind in Portugal. The photovoltaic generation of electric energy is naturally complementary to hydroelectric generation in reservoirs, since the solar resource is higher in summer when the water resource is smaller, allowing a better use of the existing connection infrastructure to the grid. On the other hand, the presence of water in the reservoir contributes to a reduction of the temperature of the solar panels, and, therefore, a greater efficiency of photovoltaic conversion. There are also other benefits, such as the occupation of available area in the reservoir and the absence of shading. This analysis is generalized to all the hydroelectric dams in continental Portugal. The results show that the introduction of floating photovoltaic systems with installed capacities of up to 50% of the original transformer capacity does not significantly interfere in the generation of hydroelectric energy, leading to an annual reduction of only 5% of the former. The results also show that the modules operating temperature on the floating platform was, on average, 5.7 ℃ lower than it would be if these modules operated in a fixed system, onshore. For this reason, it was obtained an average increase in energy production on the floating panels of 8.35%, in comparison to production in a conventional onshore system. The economically viable floating PV potential in the reservoirs of electroproducing dams in Portugal, with shared electrical infrastructure, was evaluated at 2.55 GW. This potential is conditioned by the hydroelectric power installed and the available reservoir area. It should be considered that Portugal aims at target cumulative installation of 670 MW of photovoltaic power in 2020, and is expected to have a cumulative installation of 8 GW to 13 GW by 2030. In 2016, Portugal already had a total of 439 MW. It can be concluded, therefore, that the floating PV has the potential to contribute significantly to the national photovoltaic capacity