Comparative analysis of photovoltaic power storage systems by means of batteries and hydrogen in remote areas of the Amazon region of Brazil

Neste trabalho foram feitas análises comparativas entre as formas de armazenamento de energia elétrica fotovoltaica pela forma tradicional, através de baterias de chumbo-ácido, e por meio de hidrogênio eletrolítico para posterior reconversão em eletricidade utilizando células a combustível. Para tanto, foi desenvolvido um modelo matemático para o dimensionamento dos sistemas, implementado numa planilha eletrônica, onde foram consideradas as principais características e eficiências dos equipamentos que compõem os sistemas, bem como o perfil de carga característico das comunidades da Região Amazônica. A seguir, foi realizada uma análise econômica de ambos os sistemas para uso em comunidades isoladas, tendo sido verificado que nas condições estabelecidas o sistema utilizando baterias apresenta uma vantagem de 20%. No entanto, observou-se que uma redução de aproximadamente 35% nos custos do conjunto eletrolisador/reservatório/célula a combustível, tecnologias ainda em processo de grande evolução tecnológica, torna o sistema a hidrogênio bastante competitivo, podendo-se constituir na melhor opção para o armazenamento de energia de origem fotovoltaica, principalmente devido aos riscos ambientais associados ao manejo de grandes bancos de baterias em regiões isoladas.In this work, comparative analyses of photovoltaic power storage were made, first by the traditional means employing lead-acid batteries, and second by means of electrolytic hydrogen which was later reconverted to power in a fuel cell. In order to design the two systems, it was used a load profile of the communities in Amazon region and by means of a mathematical model, implemented in a spreadsheet, that considers the several devices and their efficiencies in order to make it possible to specify the system components. This was followed by an economical analysis of the two systems for use in remote communities. Considering the present conditions, it was verified that the battery system is 20% more advantageous. However, it was also observed that a reduction of about 35% in the cost of the electrolyzers/buffer/fuel cell, technologies still in processes of development, would make the hydrogen system very competitive, becoming the best option for photovoltaic power storage, especially due to the environmental risks associated with the use of large battery banks in remote regions