Modelagem de baterias de chumbo-ácido para sistemas de armazenamento de energia aplicáveis junto ao sistema elétrico de potência
Arquivos
Data
2022-10-11
Autores
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Resumo
Energy storage systems have different forms and configurations, which can be electrical,
thermal, energy resources or natural, which require an adequate mechanism for converting this
stored energy. As it encompasses an extensive area of applications, studies of energy storage
technologies have gained prominence, and their use in conjunction with the electrical system
has intensified by making the supply of electrical energy more reliable, serving consumers more
rationally. The increasing use of battery energy storage systems has driven new research on
mathematical models representing the dynamic behavior of battery charge/discharge operation,
with a focus on optimizing their energy resources. This work aims at the study and
implementation of a mathematical model using computational tools to simulate the behavior of
a lead-acid battery in view of the increasing insertion of energy storage together with distributed
generation in the electrical system. Therefore, focusing on lead-acid batteries, mathematical
models were researched taking into account their computational complexity, level of
representativeness of the dynamic behavior of the battery, and accuracy of results. The Jackey
model was selected because its equation was based on an electrical circuit aiming at the
influence of fundamental parameters such as open circuit voltage, resistance, capacitance,
battery charge state, and electrolyte temperature. From these computational implementations,
as a result, the characteristic curves of the lead-acid battery were obtained, whose comparison
with experimental curves presented an error smaller than 1%, evidencing the effectiveness of
the method developed and implemented.
Descrição
Sistemas de armazenamento de energia apresentam diferentes formas e configurações, podendo
ser da forma elétrica, térmica, de recursos energéticos ou naturais, os quais necessitam de um
mecanismo adequado de conversão dessa energia armazenada. Por englobar uma extensa área
de aplicações, os estudos das tecnologias de armazenamento de energia ganharam destaque, e
seu emprego em conjunto com o sistema elétrico têm se intensificado por tornar o fornecimento
de energia elétrica mais confiável, atendendo de maneira mais racional os consumidores. O
crescente uso de sistemas de armazenamento de energia por baterias tem impulsionado novas
pesquisas por modelos matemáticos representativos do comportamento dinâmico da operação
de carga/descargas de baterias, com foco em otimizar seus recursos energéticos. Este trabalho
objetiva o estudo e implementação de um modelo matemático utilizando ferramentas
computacionais para simular o comportamento de uma bateria de chumbo-ácido tendo em vista
a crescente inserção de armazenamento de energia junto a geração distribuída no sistema
elétrico. Para tanto, focando-se em baterias de chumbo-ácido, foram pesquisados modelos
matemáticos levando em consideração sua complexidade computacional, nível de
representatividade do comportamento dinâmico da bateria, e exatidão de resultados. Foi
selecionado o modelo Jackey por pautar seu equacionamento em um circuito elétrico visando a
influência de parâmetros fundamentais como tensão de circuito aberto, resistência,
capacitância, estado de carga da bateria, e temperatura do eletrólito. A partir destas
implementações computacionais, como resultado foram obtidas as curvas características da
bateria chumbo-ácido, cuja comparação com curvas experimentais apresentou um erro menor
que 1%, evidenciando a eficácia do método desenvolvido e implementado.
Palavras-chave
Armazenamento de energia, Baterias, Otimização, Simulação, Sistema elétrico de potência
Referência
LIMA, Yuri Chaves de. Modelagem de baterias de chumbo-ácido para sistemas de armazenamento de energia aplicáveis junto ao sistema elétrico de potência. 2022. 89 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Elétrica) - Unidade Acadêmica do Cabo de Santo Agostinho, Universidade Federal Rural de Pernambuco, 2022.