Dissertação

{en_GB=A simple MILP optimization model for the economic assessment of a solar photo-voltaic system to feed a university campus and a set of surrounding residential complexes} {} EVALUATED

{pt=O Instituto Superior Técnico (IST) tem um campus no centro de Lisboa e o seu consumo de energia elétrica constitui uma parte substancial do orçamento anual. Rodeado por muitos complexos residenciais com área de telhado disponı́vel, há um elevado potencial para a produção de energia solar. O objetivo deste trabalho é encontrar a configuração ótima, isto é, o número e o tipo de equipamentos, que o IST teria que instalar nos telhados dos edifı́cios circundantes para que tanto o campus como os residentes pudessem reduzir os custos anuais relativos à energia elétrica. Um modelo MILP é construido de forma a encontrar a configuração ótima do sistema: o campus é caracterizado por uma curva de consumo elétrico e duas tecnologias: módulos photo-voltaicos (PV) e coletores solares térmicos (ST) com armazenamento térmico; quatro edifı́cios são considerados, cada um caracterizado pela sua área de superfı́cie disponı́vel e o seu perfil de consumo elétrico e térmico. O modelo foi implementado durante quatro dias tı́picos, cada um representando uma época do ano. Os resultados mostram que os requisitos de energia térmica de uma habitação não são suficientemente significativos para justificar um investimento em ST. No cenário de base, toda a área disponı́vel é utilizada para implementar módulos PV Finalmente, a análise da sensibilidade nos custos unitários dos módulos PV mostra que a poupança do IST decresce fortemente com o aumento do custo, enquanto que a dos residentes permanece constante até o custo ser de tal forma alto que não permita o uso total da superfície., en=The Instituto Superior Técnico (IST) university has a campus located in the center of Lisbon and its electrical consumption represent a relevant share of the yearly budget. Being surrounded by plenty of residential complexes with available roof surface, there is a high potential for solar energy production. The goal of this work is to find an optimal configuration, i.e. the number and type of equipment, that IST should install on the roofs of the surrounding buildings so that both the campus and the residents can reduce their yearly electrical energy related costs. A MILP model is built to find the optimal configuration of the system: the campus is characterized by an electric consumption curve and two technologies – photo-voltaic modules (PV) and solar-thermal collectors (ST) with thermal storage; four buildings are considered, each one characterized by an amount of available surface and an electric and a thermal load consumption profiles. The model has been run over four days, each representative of one season. Results show that the households’ thermal energy requirements are not significant enough to justify an investment in ST. In the base scenario all of the available surfaces are filled with PV modules. Finally a sensitivity analysis on the PV modules’ unitary cost shows that IST savings strongly decrease with the increase of this cost, while the residents’ are affected only as if the specific cost is high enough not to cover completely the available surfaces.}
{pt=MILP, otimização, energias renováveis, energia solar, energia solar foto-voltaica, geração distribuı́da, en=MILP, optimization, renewable energy, solar energy, photo-voltaic, distributed generation}

Novembro 16, 2018, 9:0

Orientação

ORIENTADOR

Andrea Lazzaretto

Universidade de Pádoa, Itália

Andrea Lazzaretto, Professore associato confermato

ORIENTADOR

Carlos Augusto Santos Silva

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar