Nadeem ALKURDI

Atualmente, a escassez de eletricidade é um grande problema global devido à crescente demanda por eletricidade, razão pela qual a implementação de energia renovável é uma importante solução alternativa para atender às nossas necessidades de eletricidade, reduzindo as emissões de gases de efeito estufa (GEE) para combater as mudanças climáticas e mitigar a dependência de recursos de combustíveis fósseis. Portanto, planejar a transição para a energia renovável é uma estratégia contínua essencial para atender às nossas necessidades de demanda, independentemente de a rede elétrica estar conectada à rede nacional ou fora da rede em áreas rurais. A maioria dos países já começou a reforçar suas infraestruturas de energia para abastecê-las com recursos sustentáveis de energia renovável, mas os recursos potenciais limitados podem interromper essa implantação.

Atualmente, a integração de diferentes recursos de energia renovável na rede elétrica é um grande desafio para garantir a estabilidade da rede. Em segundo lugar, a implementação de sistemas de energia renovável de alta eficiência requer um apoio decisório significativo para incentivar as várias partes a investir mais. O planejamento de energia renovável precisa ser avaliado com base em critérios técnicos, econômicos e socioambientais. O planejamento energético não pode ser realizado sem referência a modelos de energia. Os modelos de sistemas de energia renovável são considerados uma solução importante para resolver muitos problemas complexos de planejamento de energia no mundo em diferentes períodos em que a intermitência de alguns recursos (PV, eólico...) poderia ser substituída por outros recursos contínuos (biomassa, hidrelétrica...) para atender à demanda de energia e garantir a estabilidade da rede. Uma grande variedade de modelos de energia é usada para atender a diferentes objetivos de energia, especialmente eletricidade. Além disso, esses modelos de energia podem seguir a abordagem determinística, usando modelos robustos para lidar com a incerteza dos dados, ou a abordagem estocástica, que usa probabilidades sob incerteza. Ambas as abordagens têm sido amplamente usadas e recomendadas para o planejamento de energia renovável.

O principal objetivo desta tese é desenvolver um modelo multicritério de apoio à decisão para o planejamento da transição de energia renovável, combinando diferentes recursos de energia renovável, garantindo a produção máxima a custos mínimos. Esta tese destacará o conceito principal da transição de energia renovável de 100 % até o final de 2030 na Guiana Francesa, pois é um território ultramarino onde há um desafio no desenvolvimento do cenário energético até 2030 e as atuais instalações de geração de energia não podem alimentar a crescente demanda de eletricidade com recursos limitados, mas também são necessárias outras instalações de energia renovável para substituir as usinas de combustível fóssil até o final de 2030. Em resumo, esta tese responderá à seguinte pergunta de pesquisa: Quais são os modelos de matriz energética (solar fotovoltaica e biomassa, no nosso caso) que poderiam ser definidos como um plano inicial de linha de base para os setores de energia em qualquer região ou, em outro conceito, como otimizar diferentes cenários de produção de energia combinando diferentes recursos de energia renovável para produção máxima a custos mínimos para satisfazer as necessidades de energia, levando em conta as dimensões espaço-temporais do problema e dos dados?

Na primeira parte desta tese, desenvolvemos uma estrutura integrada (GIS-Robust Optimization) como uma excelente ferramenta de apoio à decisão para determinar os melhores locais ideais para usinas de energia solar fotovoltaica e seu uso otimizado de superfícies em escala de serviços públicos na Guiana Francesa, misturados com dados heterogêneos de geografia (restrições espaciais), custos associados e restrições temporais. Essa estrutura é uma abordagem de TI eficiente para gerenciar dados espaço-temporais em grande escala. Além disso, uma versão atualizada da primeira abordagem (modelo de parque), chamada de abordagem de modelo de anel, foi desenvolvida para fornecer melhores soluções ideais de um anel fotovoltaico composto de várias usinas solares fotovoltaicas com produção máxima e custos mínimos, bem como menos riscos para a rede elétrica em caso de desconexão urgente ou bloqueio de grandes parques devido a incidentes que não afetam toda a produção de eletricidade em comparação com a abordagem de parque.

Na segunda parte, esta tese se concentrará na aplicação de nossa estrutura desenvolvida (GIS-RO) para biomassa, que é um recurso contínuo de energia renovável, complementando nossos estudos anteriores sobre o recurso solar intermitente. Essa estrutura também selecionará locais ideais de biomassa em potencial que garantam produção máxima e custos mínimos sob diferentes restrições. Além disso, outros trabalhos futuros e melhorias no nosso modelo desenvolvido para cada recurso de planejamento de energia renovável também são discutidos e abordados nesta seção.

Por fim, nossa metodologia desenvolvida é uma excelente ferramenta de apoio à decisão para selecionar os melhores locais potenciais para a implementação de usinas de energia renovável. Os resultados foram confirmados para recursos de energia renovável intermitentes (solar) e não intermitentes (biomassa) integrados à rede elétrica.

Palavras-chave:

Planejamento de energia renovável, escala espaço-temporal, GIS, otimização robusta, seleção de locais, Guiana Francesa

Atualmente, a falta de eletricidade é um grande problema global em todo o mundo devido ao aumento da demanda de energia. Por isso, a implementação da energia renovável é uma solução alternativa importante para suprir nossas necessidades de eletricidade, reduzindo as emissões de gases de efeito estufa (GEE) para combater as mudanças climáticas e mitigar a dependência dos recursos de combustíveis fósseis. Portanto, o planejamento da transição para a energia renovável é uma estratégia contínua essencial para alimentar nossas necessidades de demanda, seja a rede conectada à rede ou fora da rede em áreas rurais. A maioria dos países já começou a reforçar sua infraestrutura de energia para ser alimentada por recursos sustentáveis de energia renovável, mas os recursos potenciais limitados podem interromper essa implantação.

Atualmente, a integração de diferentes recursos de energia renovável à rede elétrica é um grande desafio para garantir a estabilidade da rede. Assim, a implementação de sistemas de energia renovável altamente eficientes exige um forte apoio à tomada de decisões para incentivar diferentes partes a investir mais. Na verdade, o planejamento de energia renovável deve ser avaliado com base nos critérios técnico-econômicos-sócio-ambientais. Portanto, o planejamento energético não pode ser feito sem depender de modelos de energia. Portanto, os modelos de sistemas de energia renovável são considerados uma solução importante para resolver muitos problemas complexos de planejamento energético em todo o mundo em diferentes períodos de tempo, nos quais a intermitência de alguns recursos (PV, eólico...) poderia ser substituída por outros recursos contínuos (biomassa, hidrelétrica...) para atender à demanda de energia e garantir a estabilidade da rede. Uma grande variedade de modelos de energia é usada para satisfazer diferentes metas de energia, especialmente eletricidade. Além disso, esses modelos de energia podem seguir a abordagem determinística usando modelos robustos para lidar com a incerteza nos dados ou a abordagem estocástica que usa probabilidades dentro da incerteza. Ambas as abordagens têm sido amplamente usadas e recomendadas para o planejamento de energia renovável.

O principal objetivo desta tese é desenvolver um modelo multicritério de apoio à decisão para o planejamento da transição de energia renovável, combinando diferentes recursos de energia renovável, garantindo a produção máxima a custos mínimos. Esta tese destaca o conceito principal de transição de energia renovável de 100 % até o final de 2030 na Guiana Francesa, pois é um território francês ultramarino onde há um desafio no desenvolvimento do cenário energético até 2030 e as atuais instalações de produção de energia não podem alimentar o aumento da demanda de energia com recursos limitados, mas também são necessárias outras instalações de energia a partir de recursos de energias renováveis para substituir as usinas de combustíveis fósseis até o final de 2030. Em resumo, esta tese responderá à seguinte pergunta de pesquisa: Quais são os modelos de matriz energética (Solar PV e Biomassa, no nosso caso) que poderiam ser definidos como um plano básico inicial para os setores de energia em qualquer região ou, em outro conceito, como otimizar diferentes cenários de produção de energia combinando diferentes recursos de energia renovável de produção máxima a custos mínimos para satisfazer as necessidades de energia, levando em conta as dimensões espaço-temporais do problema e dos dados?

Na primeira parte desta tese, desenvolvemos uma estrutura integrada (GIS-Robust Optimization) como uma excelente ferramenta de apoio à decisão para determinar os melhores locais ideais de usinas solares fotovoltaicas e seu uso otimizado da terra em escala de serviços públicos na Guiana Francesa, misturando os seguintes dados heterogêneos de restrições geográficas (espaciais), custos relacionados e restrições temporais. Essa estrutura é uma abordagem computacional eficiente que lida com grande escala de dados espaço-temporais. Além disso, uma versão atualizada da primeira abordagem (modelo de parque), chamada de modelo de abordagem de anel, foi desenvolvida para oferecer melhores soluções ideais de um anel fotovoltaico composto de várias usinas solares fotovoltaicas com produção máxima e custos mínimos, bem como menos riscos para a rede de energia em caso de desconexão urgente ou bloqueio de grandes parques devido a incidentes que não afetam toda a produção de energia em comparação com a abordagem de parque. Na segunda parte, esta tese se concentra na aplicação de nossa estrutura desenvolvida (GIS-RO) para biomassa, que é um recurso despachável de energia renovável, como complemento de nossos estudos anteriores sobre recursos solares intermitentes. Essa estrutura também selecionará os locais ideais de potencial de biomassa que garantem a produção máxima e os custos mínimos que estão sujeitos a diferentes restrições. Além disso, outros trabalhos futuros e aprimoramentos de nossa estrutura desenvolvida para cada recurso de planejamento de energia renovável também são discutidos e tratados nesta parte.

Por fim, nossa metodologia desenvolvida é uma excelente ferramenta de apoio à decisão para selecionar os melhores locais potenciais de usinas de energia renovável a serem implementadas. Os resultados foram confirmados para recursos de energia renovável intermitentes (solar) e não intermitentes (biomassa) integrados à rede elétrica.

Palavras-chave: Planejamento de energia renovável, escala espaço-temporal, GIS, otimização robusta, seleção de locais, Guiana Francesa