Este exemplo de projeto é um modelo da usina de aquecimento distrital dinamarquesa na cidade de Ringkøbing.

O modelo energyPRO da usina de aquecimento urbano de Ringkøbing inclui uma cogeração (CHP – Combined Heat and Power) alimentada a gás natural, uma caldeira elétrica, módulos fotovoltaicos, caldeiras alimentadas a gás e um armazenamento térmico. Essas unidades devem sempre atender à demanda de calor da cidade. A energia produzida e consumida é comercializada no mercado spot Day-Ahead, no oeste da Dinamarca.

Como pode ser visto na figura, a rede de aquecimento urbano é dividida em três locais diferentes: “A central de Rindum”, “Rede de aquecimento urbano de Ringkøbing” e “Campo coletor solar”. As setas entre cada local indicam direções e limitações do fluxo de calor.

O energyPRO calcula a operação ideal das unidades no projeto, que neste caso é cobrindo a demanda de calor pelo menor preço possível. Como os módulos fotovoltaicos têm um baixo custo marginal de produção, sua produção é priorizada antes das outras unidades do sistema. Os módulos fotovoltaicos devem, portanto, produzir o máximo de calor possível, suportado pela flexibilidade que o armazenamento de calor fornece. O CHP deve ser operado em horas com altos preços de energia e a caldeira elétrica em horas com baixos preços de energia.

Na figura, uma representação gráfica da operação pode ser vista. A figura é composta por cinco gráficos: O gráfico superior mostra a radiação solar a cada hora para o local determinado. Isso é usado para calcular a produção de calor dos módulos fotovoltaicos. O segundo gráfico mostra o preço da energia no oeste da Dinamarca a cada hora. O terceiro gráfico mostra a produção de calor das diferentes unidades e a demanda total de calor. O quarto gráfico mostra a produção e o consumo de energia, e o último gráfico mostra a capacidade e o conteúdo de armazenamento.

A partir da figura, pode-se observar que o CHP (cor verde) é operado em horas com altos preços da energia e a caldeira elétrica (cor laranja) em horas com baixos preços da energia. Os módulos fotovoltaicos (cor vermelha) produzem o máximo possível e as caldeiras (cor azul) cobrem o restante da demanda de calor.

Além da visão geral gráfica da operação, também é possível gerar vários relatórios técnicos e econômicos. Por exemplo, o relatório “Receita da operação” coleta todos os pagamentos operacionais, ou seja, receitas e despesas da operação de um ano, conforme mostrado na última figura.

Este exemplo inclui um parque eólico de 6 MW, um armazenamento hidrelétrico bombeado e um gerador de backup a óleo. Não há conexão com um mercado de energia, o que significa que a exportação ou importação de eletricidade não é possível. Portanto, diz-se que o modelo está sendo executado em “operação em ilha”.

O energyPRO calcula a operação ideal das unidades no projeto. Nesse caso, o parque eólico deve cobrir o máximo possível da demanda de energia, utilizando o armazenamento hidrelétrico da melhor maneira possível.

Na próxima figura, uma representação gráfica da operação pode ser vista. A figura é composta por quatro gráficos: O gráfico superior mostra a velocidade do vento a cada hora para o local especificado. Isso é usado para calcular a produção de energia do parque eólico. O segundo gráfico mostra a produção de energia do parque eólico (cor vermelha) e do gerador de backup (cor azul) e a demanda total de energia (curva laranja). O terceiro gráfico mostra o carregamento (cor laranja) e o descarregamento (curva azul) da bateria. O último gráfico mostra a capacidade e o conteúdo do armazenamento elétrico.

Como pode ser visto na figura, o excesso de produção de energia eólica é usado para carregar o armazenamento bombeando água para cima no reservatório. Essa energia é economizada até que a produção de energia eólica não atenda à demanda de energia e o armazenamento seja descarregado. A unidade de backup é usada para cobrir o restante da demanda quando o reservatório está vazio.

Este projeto inclui dois CHPs (Cogeração – Combined Heat and Power) a gás, uma bomba de calor elétrica, caldeiras a gás e um armazenamento térmico. Essas diferentes unidades de produção devem sempre cobrir a demanda total de calor, que é dividida em “Venda total de calor” e “Perda de rede”. A energia produzida e consumida é comercializada em um mercado de tarifas fixas, com uma alta tarifa diurna e uma baixa tarifa noturna. O fim de semana também é um período tarifário baixo.

A operação ideal é calculada no energyPRO, que neste caso é alcançado minimizando o custo líquido de produção de calor. Para isso, os dois CHPs devem operar em horas com altos preços de eletricidade (tarifa diurna) e a bomba de calor em horas com baixos preços de eletricidade (tarifa noturna e finais de semana). O tanque de armazenamento será usado para apoiar essa estratégia, armazenando o excesso de calor dos CHPs e da bomba de calor a serem usados ​​posteriormente.

Na figura, uma representação gráfica da operação pode ser vista. A figura é composta por três gráficos: O gráfico superior mostra a produção de calor das diferentes unidades e a demanda total de calor. O gráfico do meio mostra a produção e o consumo de energia e o último gráfico mostra a capacidade e o conteúdo de armazenamento.

A partir da figura, pode-se observar que os dois CHPs (cores vermelho e verde) estão produzindo durante o dia durante a semana, enquanto a bomba de calor (cor azul) é operada durante a noite e nos finais de semana. As caldeiras a gás são operadas quando a bomba de calor não pode atender à demanda de calor e o tanque de armazenamento está vazio.

Este projeto inclui dois CHPs (Cogeração – Combined Heat and Power) a gás, um chiller elétrico, um chiller de absorção, caldeiras a gás e um armazenamento térmico. Essas unidades de produção devem sempre cobrir a demanda de resfriamento e a demanda total de calor, que são divididas em “Venda total de calor” e “Perda de rede”. A energia produzida e consumida é comercializada no mercado EPEX no dia seguinte.

O energyPRO calcula a operação ideal das unidades no projeto, que neste modelo é alcançada minimizando o custo líquido de produção de calor e resfriamento. Os dois CHPs devem, portanto, ser operados em horas com altos preços de energia e o resfriador elétrico em horas com baixos preços de energia. O chiller de absorção deve ser fornecido com calor para funcionar, mas esse calor deve ser produzido pelo menor preço possível. Por esse motivo, o chiller de absorção deve produzir resfriamento quando o excesso de calor barato estiver disponível nos CHPs em horas de altos preços da energia. O tanque de armazenamento será usado para apoiar essa estratégia, armazenando o excesso de calor dos CHPs para serem usados ​​posteriormente.

Na figura, uma representação gráfica da operação pode ser vista. A figura é composta por cinco janelas gráficas: O gráfico superior mostra o preço da energia EPEX a cada hora. O segundo gráfico mostra a produção de calor das diferentes unidades e a demanda total de calor, incluindo o calor consumido pelo chiller de absorção. No terceiro gráfico, pode-se ver a produção e o consumo de energia. O quarto gráfico mostra a demanda de resfriamento e a produção de resfriamento dos dois chillers. O quinto e último gráfico mostra a capacidade de armazenamento e seu conteúdo.

A partir da figura, pode-se observar que os dois CHPs (cores vermelho e verde) estão produzindo em horas com altos preços de energia. Quando o excesso de calor estiver disponível e, ao mesmo tempo, houver uma demanda por resfriamento, o chiller de absorção (cor azul escuro) consumirá calor e produzirá resfriamento. Como não há armazenamento a frio no modelo, o resfriamento deve ser produzido conforme necessário e o chiller elétrico (cor azul claro) cobrirá o restante da demanda de resfriamento. As caldeiras a gás são operadas apenas quando a demanda de calor não pode ser atendida pelos CHPs e o tanque de armazenamento está vazio.

Este projeto inclui energia fotovoltaica de 500 kW, bateria (5 MWh), demanda de energia e mercado de tarifa fixa.

Nesse modelo, a operação ideal é simplesmente cobrir a demanda de energia através dos módulos fotovoltaicos. Se a demanda não puder ser atendida pelos módulos fotovoltaicos e pela bateria, a energia é importada do mercado de tarifa fixa. Por outro lado, se mais energia é produzida do que pode ser consumida ou armazenada na bateria, a energia é exportada.

Na próxima figura, uma representação gráfica da operação pode ser vista. A figura é composta por quatro gráficos: O gráfico superior mostra a radiação solar a cada hora para o local determinado. Isso é usado para calcular a produção de energia a partir dos módulos fotovoltaicos. O segundo gráfico mostra a produção de energia a partir dos módulos fotovoltaicos (cor vermelha) e a demanda total de energia (curva laranja). O terceiro gráfico mostra o carregamento (cor laranja) e o descarregamento (curva azul) da bateria. O último gráfico mostra a capacidade de armazenamento elétrico e seu conteúdo.

Como pode ser visto na figura, a bateria é carregada quando a produção de energia dos módulos fotovoltaicos excede a demanda. Em horas com pouca ou nenhuma produção de eletricidade a partir dos módulos fotovoltaicos, a bateria é descarregada, suprindo a demanda.