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Publicação
Estudo de um sistema de energia sustentável na Ilha do Pico
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Resumo(s)
Os territórios insulares são tradicionalmente muito dependentes de combustíveis fósseis importados para satisfazer as suas necessidades energéticas. Devido aos custos associados à dependência de combustível, mais altos numa ilha por via da sua insularidade, a economia local é condicionada negativamente, com custos ao nível do desenvolvimento da região. Por outro lado, a queima de combustíveis fósseis gera poluição nesses locais e implica a emissão de gases de efeito de estufa. À semelhança da generalidade das regiões insulares, ilha do Pico, inserida na Região Autónoma dos Açores, sofre de uma forte dependência energética ao recorrer a centrais termoeléctricas para a produção de energia (86,5%), à gasolina e gasóleo para o abastecimento de quase a totalidade dos seus veículos e ao gás butano engarrafado para usos domésticos. Estes três sectores em conjunto são responsáveis por uma emissão de 57 mil toneladas de dióxido de carbono e por uma despesa de combustível, sem taxas, na ordem dos 11 milhões de euros anualmente. Com o intuito de promover uma transição energética sustentável nesta ilha, de forma a eliminar as emissões de dióxido de carbono nestes sectores e reduzir a dependência de combustível fóssil importado, esta tese estuda a conversão do seu sistema electroprodutor para energias renováveis, a dos veículos a combustão para eléctricos, e a substituição do gás de butano engarrafado por electricidade. São simulados seis cenários, construídos de forma progressiva, que prevêem a adopção de novas fontes de energia renovável (fotovoltaica, biomassa florestal residual e ondas) e reforço da capacidade já instalada (eólica) consoante o aumento projectado do consumo. São ainda utilizados o armazenamento hídrico com bombagem reversível de água salgada e os veículos eléctricos com ligação bidireccional para regularização do diagrama de carga e estabilização da rede eléctrica, permitindo ainda uma resposta inteligente às variações do consumo e produção, e armazenamento de excesso de energia produzida. Os cenários propostos são analisados em termos energéticos, ambientais, comparando a redução progressiva das emissões de dióxido de carbono, e económicos, com a comparação do custo de energia normalizado para o tempo de vida útil das tecnologias. Conclui-se que é possível evitar a totalidade das emissões de dióxido de carbono e poluentes, e, ao mesmo tempo, o custo de energia diminuir dos 12,6 para 12,4 c€/kWh, diminuição condicionada pelos elevados custos de instalação e operação e manutenção da energia das ondas. Por este motivo, foi simulado um cenário adicional sem esta tecnologia, que apresenta um custo de energia de 8,0 c€/kWh, o que perfaz uma poupança anual em combustíveis fósseis de 6,11 milhões de euros.
Insular regions are traditionally heavily dependent on imported fossil fuels in order to satisfy their local energy needs. Due to this, which implies high costs, the local economy is impacted on its development. On the other hand, the burning of fossil fuels pollutes these regions and emits greenhouse gases. The Pico island, inserted in the Autonomous Region of Azores, is no exception, having a strong energy dependency and resorting to thermal power plants to produce most of its electricity (86,5%), to gasoline and diesel to fuel vehicles and to bottled butane gas for domestic uses. These three sectors together are responsible for the emission of 57 thousand tons of carbon dioxide, costing, before taxes, around 11 million euros annually. With the intent to promote an energy transition towards clean sustainable energy sources, eliminating carbon dioxide emissions from these sectors and reducing dependency on imported fuels, this thesis studies the conversion of the present power system towards renewable energies, of internal combustion vehicles to electric ones, and replacing of bottled butane gas by electricity. Six incremental scenarios are simulated, which include the introduction of new renewable technologies (photovoltaics, biomass from forest waste and wave energy) and the increase of the wind capacity presently installed. To store energy and stabilize the grid, it is also considered a seawater pumped hydro storage system and electric vehicles, vehicle-to-grid enabled. The proposed scenarios are examined in terms of energetic, environmental (comparing the carbon dioxide emissions) and economic (comparing the levelized cost of energy) impacts. It is concluded that it is possible within these sectors to entirely avoid carbon dioxide and pollutants emissions in Pico and, at the same time, reduce the cost of energy from 12,6 to 12,4 c€/kWh, a difference limited by the high costs of wave energy. For this reason, it was simulated an additional scenario disregarding this technology, where energy costs 8,0 c€/kWh, allowing for 6,11 million euros in annual savings.
Insular regions are traditionally heavily dependent on imported fossil fuels in order to satisfy their local energy needs. Due to this, which implies high costs, the local economy is impacted on its development. On the other hand, the burning of fossil fuels pollutes these regions and emits greenhouse gases. The Pico island, inserted in the Autonomous Region of Azores, is no exception, having a strong energy dependency and resorting to thermal power plants to produce most of its electricity (86,5%), to gasoline and diesel to fuel vehicles and to bottled butane gas for domestic uses. These three sectors together are responsible for the emission of 57 thousand tons of carbon dioxide, costing, before taxes, around 11 million euros annually. With the intent to promote an energy transition towards clean sustainable energy sources, eliminating carbon dioxide emissions from these sectors and reducing dependency on imported fuels, this thesis studies the conversion of the present power system towards renewable energies, of internal combustion vehicles to electric ones, and replacing of bottled butane gas by electricity. Six incremental scenarios are simulated, which include the introduction of new renewable technologies (photovoltaics, biomass from forest waste and wave energy) and the increase of the wind capacity presently installed. To store energy and stabilize the grid, it is also considered a seawater pumped hydro storage system and electric vehicles, vehicle-to-grid enabled. The proposed scenarios are examined in terms of energetic, environmental (comparing the carbon dioxide emissions) and economic (comparing the levelized cost of energy) impacts. It is concluded that it is possible within these sectors to entirely avoid carbon dioxide and pollutants emissions in Pico and, at the same time, reduce the cost of energy from 12,6 to 12,4 c€/kWh, a difference limited by the high costs of wave energy. For this reason, it was simulated an additional scenario disregarding this technology, where energy costs 8,0 c€/kWh, allowing for 6,11 million euros in annual savings.
Descrição
Tese de mestrado integrado, Engenharia da Energia e do Ambiente, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2019
Palavras-chave
Ilha do Pico Sistemas de energia renovável EnergyPLAN Hídrica reversível com bombagem Carros eléctricos Planeamento energético Teses de mestrado - 2019