Author(s):
MOREIRA, BRUNO MIGUEL SOARES
Date: 2026
Persistent ID: http://hdl.handle.net/10400.22/32726
Origin: Repositório Científico do Instituto Politécnico do Porto
Subject(s): Renewable Energy Communities; Energy Storage Systems; Photovoltaic Systems; Self-Consumption; Optimization; Comunidades de energia; Sistemas de armazenamento de energia; Sistemas fotovoltaicos; Autoconsumo; Otimização
Description
As Comunidades de Energia Renovável (CER) assumem um papel cada vez mais relevante na promoção da transição energética, permitindo aumentar o aproveitamento da produção renovável e incentivar a participação ativa dos consumidores no sistema elétrico. Neste contexto, os sistemas de armazenamento de energia surgem como uma solução capaz de aumentar a flexibilidade operacional das comunidades e reduzir os excedentes de produção fotovoltaica. A presente dissertação tem teve como principal objetivo o desenvolvimento de uma ferramenta de otimização para apoio à integração de sistemas de armazenamento em CER. Para tal, foi desenvolvido um modelo baseado em Programação Linear Inteira Mista (MILP), implementado em MATLAB, capaz de determinar a capacidade ótima de uma bateria e a respetiva estratégia de operação, tendo em consideração parâmetros técnicos, energéticos e económicos. O modelo desenvolvido considera os fluxos energéticos entre a produção fotovoltaica, o cliente âncora, os membros da comunidade, o sistema de armazenamento e a rede elétrica, permitindo representar de forma real a operação da CER. A formulação proposta incorpora ainda restrições técnicas associadas ao funcionamento da bateria, garantindo soluções operacionalmente viáveis e compatíveis com as condições reais de exploração. A metodologia foi aplicada a uma CER existente, localizada no Autódromo Internacional do Algarve, recorrendo a dados reais de consumo e produção fotovoltaica. Foram analisados diferentes cenários de operação, incluindo situações com e sem armazenamento e diferentes condições tarifárias aplicadas na comunidade. Os resultados obtidos demonstraram que a integração de uma bateria com capacidade próxima de 3 MWh permite aumentar significativamente o aproveitamento local da energia fotovoltaica, reduzindo a energia exportada para a rede e praticamente eliminando os cortes de produção. Verificou-se ainda que a viabilidade económica da solução depende fortemente das condições tarifárias da comunidade e do custo de investimento do sistema de armazenamento. Conclui-se que os sistemas de armazenamento apresentam um elevado potencial para apoiar o desenvolvimento das CER, contribuindo para uma gestão mais eficiente da energia produzida localmente. Neste contexto, a metodologia desenvolvida constitui uma ferramenta útil para apoiar o dimensionamento e a operação destes sistemas, permitindo avaliar o seu impacto técnico e económico e apoiar a tomada de decisão na implementação deste tipo de soluções.
Renewable Energy Communities (RECs) are playing an increasingly important role in promoting the energy transition by enhancing the use of renewable energy generation and encouraging the active participation of consumers in the electricity system. In this context, energy storage systems emerge as a solution capable of increasing the operational flexibility of communities and reducing photovoltaic energy surpluses. The main objective of this dissertation was to develop an optimization tool to support the integration of energy storage systems in RECs. To this end, a Mixed-Integer Linear Programming (MILP) model was developed and implemented in MATLAB, capable of determining the optimal battery capacity and its operating strategy while considering technical, energy-related, and economic parameters. The developed model considers the energy flows between photovoltaic generation, the anchor consumer, community members, the energy storage system, and the electrical grid, allowing a realistic representation of REC operation. The proposed formulation also incorporates technical constraints associated with battery operation, ensuring operationally feasible solutions compatible with real operating conditions. The methodology was applied to an existing REC located at the Algarve International Circuit, using real consumption and photovoltaic generation data. Different operating scenarios were analysed, including situations with and without storage, as well as different tariff conditions applied within the community. The results demonstrated that the integration of a battery with a capacity close to 3 MWh significantly increases the local utilization of photovoltaic energy, reducing energy exports to the grid and virtually eliminating production curtailment. It was also found that the economic viability of the solution strongly depends on the community's tariff conditions and on the investment cost of the energy storage system. It is concluded that energy storage systems have significant potential to support the development of RECs by contributing to a more efficient management of locally generated energy. In this context, the proposed methodology constitutes a useful tool for supporting the sizing and operation of these systems, enabling the assessment of their technical and economic impacts and supporting decision-making regarding their implementation.