Overview of energy storage technologies for PV systems

Tese de mestrado integrado, Engenharia da Energia e do Ambiente, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2015Devido ao desenvolvimento tecnológico e às exigências da sociedade, o consumo de energia elétrica tem vindo a aumentar. Com esta procura, foi necessário desenvolver novas formas de produzir energia limpa, promovendo a diminuição de emissões de gases promotores de efeito de estufa e da utilização de combustíveis fósseis. Uma vez que as energias renováveis são variáveis no tempo e não despacháveis, é impossível ter-se apenas produção de energia a partir de fontes renováveis. Para suprimir este problema, pode-se recorrer ao armazenamento de energia. Esta dissertação teve como objetivo identificar e analisar as várias tecnologias de armazenamento de energia existentes. Foi feita uma comparação entre elas e identificada qual a tecnologia que se adapta melhor a um sistema fotovoltaico. Posteriormente foi feito um enquadramento das várias tecnologias em vários tipos de aplicações, tais como, em aplicações comerciais e residenciais, aplicações em transportes, em aplicações off-grid e na aplicação para integração com energias renováveis. Foi feita também uma análise do mercado existente e onde estão presentes as oportunidades de mercado (autoconsumo, retificação da rede e off-grid). Por fim foi feito um estudo para três casos distintos, incluindo o dimensionamento de um banco de baterias. A escolha das baterias foi feita através da análise das suas características e custos.Due to a development in technology and society’s requirements, the consumption of electrical energy has been increasing. With this demand, it was necessary to develop new forms of producing cleaner energy. This would consequently help promote a decrease in gas emissions, related to the greenhouse effect and to the utilization of fossil fuels. Renewable energy is known to be variable in time and not dispatchable. For these reasons, it is impossible to obtain production of energy only from renewable sources. To suppress this problem, storing energy can be a resolution. The purpose of this dissertation was to identify and analyze various existent technologies used in storing energy. They were also compared with each other. With the obtained information, one technology was identified as the most suitable for a photovoltaic system. An outline of various technologies in various types of applications was elaborated. This includes commercial and residential applications, applications in transports, off-grid applications and applications to integrate in renewable energies. An analysis of the existing market and the location of market opportunities was also done (auto-consumption, grid rectification and off-grid). Finally, a case study for three different cases was developed including the sizing of a battery bank. The choice of the batteries was done taking into account its characteristics and costs