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Tipo: Dissertação
Título: Aplicação de Sistemas de Informação Geográfica para o dimensionamento fotovoltaico urbano: um estudo de caso com o ArcGIS
Autor(es): Freitas, Breno Bezerra
Orientador: Carvalho, Paulo Cesar Marques de
Coorientador: Cavalcante, Antonio Paulo de Hollanda
Palavras-chave: Fotovoltaica;ArcGIS;SIG;Planejamento energético;Planejamento urbano
Data do documento: 2022
Citação: FREITAS, Breno Bezerra. Aplicação de Sistemas de Informação Geográfica para o dimensionamento fotovoltaico urbano: um estudo de caso com o ArcGIS. 2022. 102f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) – Universidade Federal do Ceará, Centro de Tecnologia, Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica, Fortaleza, 2022.
Resumo: O aumento na demanda por energia elétrica e por formas de geração que causem menos impactos ao meio ambiente tem sido assunto cada vez mais recorrente ao redor do planeta. Nesse sentido, um planejamento energético que considera mais precisamente o ambiente em que a fonte e o consumidor estão inseridos vem sendo debatido. Com isso, a busca por estudos energéticos que avaliem a integração entre fontes de energia renováveis, sistemas de geração distribuída e planejamento urbano trouxe o conceito de Sistemas de Energia Inteligentes. Uma das motivações para esta tendência é o forte crescimento da tecnologia fotovoltaica nas cidades, integrando geração e planejamento urbano. Considerando isto, a presente dissertação avalia as funcionalidades de 20 ferramentas computacionais considerando 8 critérios: capacidade de simulação, geração de cenários, bottom-up, licença gratuita ou paga, condicionamento energético, aplicação fotovoltaica urbana, integração com GIS e integração com planos diretores para cidades. Além disso, propõe-se uma metodologia de dimensionamento fotovoltaico e planejamento energético utilizando a ferramenta ArcGIS, a partir de aerofotogrametria. Como forma de validação, desenvolveu-se um estudo de caso para uma região na cidade de Fortaleza (com área de 20.888 m²) e obteve-se uma geração anual de energia elétrica de 5,232 GWh no ArcGIS e de 5,240 GWh com o RETScreen, o que representa uma diferença percentual de 0,15 %. Também como validação, comparou-se a produtividade entre os dimensionamentos no ArcGIS e no RETScreen com os sistemas FV LEA1 e LEA2 em funcionamento no Laboratório de Energias Alternativas da UFC (LEA-UFC), obtendo os valores respectivos de 4,42, 4,41, 4,40 e 4,39 kWh/kWp, obtendo erros percentuais menores que 0,7 %. Além disso, percebeu-se que ArcGIS apresenta a maioria das funcionalidades avaliadas, contemplando capacidade de simulação, bottom-up, aplicação fotovoltaica urbana, integração com GIS e integração com planos diretores para cidades. Apesar de não gerar cenários, requerer licença paga e não aplicar o condicionamento de energia, pode ser considerado uma ferramenta para o planejamento energético e urbano, assim como mostra uma grande precisão no dimensionamento fotovoltaico.
Abstract: The increase in the demand for electric energy and for forms of generation that cause less impact on the environment has been an increasingly recurrent subject around the planet. In this sense, an energy planning that considers more precisely the environment in which the source and the consumer are inserted has been debated. With this, the search for energy studies that evaluate the integration between renewable energy sources, distributed generation systems, and urban planning has brought the concept of Intelligent Energy Systems. One of the motivations for this trend is the strong growth of photovoltaic technology in cities, integrating generation and urban planning. Thus the present dissertation evaluates the functionalities of 20 computational tools considering 8 criteria: simulation capability, scenario generation, bottom-up, free or paid license, energy conditioning, urban PV application, integration with GIS and integration with cities master plans. Furthermore, a methodology for PV sizing and energy planning using the ArcGIS tool from aerophotogrammetry is proposed. As a form of validation, a case study was developed for a region in the city of Fortaleza (with area of 20,888 m²) and an annual electricity generation of 5.232 GWh was obtained in ArcGIS and 5.240 GWh with RETScreen, which represents a percentage difference of 0.15 %. Also as validation, the yield was compared between the sizing in ArcGIS and RETScreen with the LEA1 and LEA2 PV systems operating in Laboratório de Energias Alternativas da UFC (LEAUFC), obtaining the respective values of 4.42, 4.41, 4.40 and 4.39 kWh/kWp, obtaining percentage errors smaller than 0.7 %. Furthermore, it was realized that ArcGIS presents most of the evaluated functionalities, contemplating simulation capability, bottom-up, urban PV application, integration with GIS and integration with master plans for cities. Although it does not generate scenarios, requires paid license and does not apply power conditioning, it can be considered a tool for energy and urban planning, as well as shows great accuracy in PV sizing.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/64254
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