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Monitorização e gestão de energia em sistemas de armazenamento com baterias: desenvolvimento de um Gateway ESP32
| Summary: | A transição energética trouxe uma transformação significativa ao setor, marcada pelo aumento das fontes de energia renovável, principalmente da energia solar e eólica, que se vieram juntar à energia hídrica. Este crescimento repentino trouxe novos desafios e dificuldades, nomeadamente a intermitência da produção, que exige soluções para garantir a estabilidade das redes elétricas. Nesse contexto, os sistemas de armazenamento de energia em baterias (BESS) foram desenvolvidos e assumem atualmente um papel fundamental na estabilização e otimização das redes elétricas, permitindo a introdução de técnicas de gestão de energia, nomeadamente, o aproveitamento da energia gerada em períodos de menor consumo e o seu uso em momentos de maior procura ou preços elevados. No entanto, o rápido crescimento dos BESS tornou cada vez mais relevante a monitorização e gestão remota destes sistemas. Esta dissertação propõe o desenvolvimento de um gateway com capacidade de recolha e manipulação de registos internos em diferentes protocolos de comunicação, nomeadamente Modbus RTU e Modbus TCP/IP, bem como o seu envio para um broker MQTT, de forma a facilitar a troca de informação e o acompanhamento remoto do desempenho dos diversos equipamentos. Neste contexto, vão ser apresentados os processos de desenvolvimento, construção e testes deste gateway. O dispositivo desenvolvido baseia-se num microcontrolador ESP32 de baixo custo, podendo ser utilizado com sistemas compatíveis com um dos protocolos de comunicação Modbus RTU ou Modbus TCP/IP. Este é configurável por software necessitando apenas de realizar pequenos ajustes na programação. Por fim, são explicados os motivos das escolhas das tecnologias, tanto a nível de hardware como de software, bem como a escolha dos testes realizados de forma a validar as ferramentas deste dispositivo desenvolvido. Apesar dos resultados positivos dos testes, foi possível identificar algumas limitações do sistema, no entanto também surgiram ideias para trabalhos futuros, de forma a dar continuidade a este projeto. |
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| Main Authors: | Moreira, Pedro André Bexiga |
| Subject: | Transição energética BESS Modbus RTU Modbus TCP ESP32 Monitorização remota Energy transition Remote monitoring |
| Year: | 2025 |
| Country: | Portugal |
| Document type: | master thesis |
| Access type: | open access |
| Associated institution: | Instituto Politécnico de Setúbal |
| Language: | Portuguese |
| Origin: | Instituto Politécnico de Setúbal |
| Summary: | A transição energética trouxe uma transformação significativa ao setor, marcada pelo aumento das fontes de energia renovável, principalmente da energia solar e eólica, que se vieram juntar à energia hídrica. Este crescimento repentino trouxe novos desafios e dificuldades, nomeadamente a intermitência da produção, que exige soluções para garantir a estabilidade das redes elétricas. Nesse contexto, os sistemas de armazenamento de energia em baterias (BESS) foram desenvolvidos e assumem atualmente um papel fundamental na estabilização e otimização das redes elétricas, permitindo a introdução de técnicas de gestão de energia, nomeadamente, o aproveitamento da energia gerada em períodos de menor consumo e o seu uso em momentos de maior procura ou preços elevados. No entanto, o rápido crescimento dos BESS tornou cada vez mais relevante a monitorização e gestão remota destes sistemas. Esta dissertação propõe o desenvolvimento de um gateway com capacidade de recolha e manipulação de registos internos em diferentes protocolos de comunicação, nomeadamente Modbus RTU e Modbus TCP/IP, bem como o seu envio para um broker MQTT, de forma a facilitar a troca de informação e o acompanhamento remoto do desempenho dos diversos equipamentos. Neste contexto, vão ser apresentados os processos de desenvolvimento, construção e testes deste gateway. O dispositivo desenvolvido baseia-se num microcontrolador ESP32 de baixo custo, podendo ser utilizado com sistemas compatíveis com um dos protocolos de comunicação Modbus RTU ou Modbus TCP/IP. Este é configurável por software necessitando apenas de realizar pequenos ajustes na programação. Por fim, são explicados os motivos das escolhas das tecnologias, tanto a nível de hardware como de software, bem como a escolha dos testes realizados de forma a validar as ferramentas deste dispositivo desenvolvido. Apesar dos resultados positivos dos testes, foi possível identificar algumas limitações do sistema, no entanto também surgiram ideias para trabalhos futuros, de forma a dar continuidade a este projeto. |
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