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Publicação
Análise do plano de ação do sector de energia 2023–2027 para produção de energia fotovoltaica: O caso da central fotovoltaica de Caraculo, Namibe, Angola
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Orientador(es)
Resumo(s)
A presente dissertação desenvolve uma análise técnico-económica, de integração elétrica e de resiliência operacional integrada sobre o Plano de Ação do Sector de Energia 2023–2027 em Angola, tomando como objeto central de estudo o projeto de expansão (Fase II) do Parque Foto-voltaico (PFV) de Caraculo, na província do Namibe. Através de uma metodologia assente no estudo de caso único e em simulações computacionais avançadas, validou-se o dimensionamento de um sistema de 25.000,26 kWp de potência instalada incremental, elevando a capacidade nominal agregada do ativo para 50 MWp. A otimização geométrica computacional demonstrou que a configuração ideal para a latitude da região se fixa numa inclinação de 17◦ com orientação estrita a Norte. Esta geometria não só maximiza a captação da irradiância anual, mas também incrementa a produção energética dos 40.323 módulos bifaciais Jinko Solar N-Type através do aproveitamento do albedo do solo arenoso da Bibala.Os resultados das simulações computacio-nais finais projetam uma injeção líquida anual na rede de 48.996.229 kWh, operando com um Performance Ratio (PR) anual de 84,18%. Sob a perspetiva da engenharia elétrica, a modelação analítica real evidenciou restrições severas de escoamento elétrico na infraestrutura atual de 60 kV, comprovando que o pico de injeção gerará um défice térmico de 5 MVA perante a capacidade firme das linhas existentes (433 A / 45 MVA), validando a necessidade estrutural de reconfi-guração topológica do sistema através do seccionamento da Linha de Transporte de 220 kV Giraul–Lubango. Do ponto de vista macroeconómico e de engenharia financeira, o investimento incremental de 15.000.000 C provou ser altamente atrativo, assegurando uma Taxa Interna de Rentabilidade (TIR) de 19,40%, um período de retorno (Payback descontado) de 5 anos e um Custo Nivelado da Energia (LCOE) altamente competitivo de 0,0238 C/kWh. Conclui-se que a expansão de Caraculo cumpre um papel crítico na descarbonização da matriz energética do Sul do país, mitigando a dependência histórica de combustíveis fósseis e consolidando a segurança e soberania do Sistema Interligado Nacional.
This dissertation develops a comprehensive techno-economic, grid integration, and operational resilience analysis of the Action Plan for the Energy Sector 2023–2027 in Angola, focusing on the expansion project (Phase II) of the Caraculo Photovoltaic Power Plant (PFV) in the Namibe province. Based on a single-case study methodology and advanced computational simulations, the sizing of an incremental installed capacity of 25,000.26 kWp was validated, raising the asset’s total aggregate nominal capacity to 50 MWp. Computational geometric optimization demonstrated that the ideal configuration for the local latitude is fixed at a 17◦ tilt angle with strict North orientation. This geometry not only maximizes annual irradiance capture but also increases the energy yield of the 40,323 Jinko Solar N-Type bifacial modules by capitalizing on the albedo of Bibala’s sandy soil. The final computational simulation results project an annual net grid injection of 48,996,229 kWh, operating with an annual Performance Ratio (PR) of 84.18%. From an electrical engineering perspective, real analytical modeling evidenced severe power evacuation constraints within the existing 60 kV infrastructure, proving that the peak injection will generate a 5 MVA thermal deficit relative to the firm capacity of the current transmission lines (433 A / 45 MVA). This validates the structural necessity for a system topological reconfiguration through the sectioning of the 220 kV Giraul–Lubango transmission line. From a macroeconomic and financial engineering standpoint, the incremental investment of C 15,000,000 proved to be highly attractive, ensuring an Internal Rate of Return (IRR) of 19.40%, a discounted payback period of 5 years, and a highly competitive Levelized Cost of Energy (LCOE) of 0.0238 C/kWh. It is concluded that the Caraculo expansion plays a critical role in decarbonizing the Southern region’s energy matrix, mitigating historical dependence on fossil fuels while consolidating the security and sovereignty of the National Interconnected System.
This dissertation develops a comprehensive techno-economic, grid integration, and operational resilience analysis of the Action Plan for the Energy Sector 2023–2027 in Angola, focusing on the expansion project (Phase II) of the Caraculo Photovoltaic Power Plant (PFV) in the Namibe province. Based on a single-case study methodology and advanced computational simulations, the sizing of an incremental installed capacity of 25,000.26 kWp was validated, raising the asset’s total aggregate nominal capacity to 50 MWp. Computational geometric optimization demonstrated that the ideal configuration for the local latitude is fixed at a 17◦ tilt angle with strict North orientation. This geometry not only maximizes annual irradiance capture but also increases the energy yield of the 40,323 Jinko Solar N-Type bifacial modules by capitalizing on the albedo of Bibala’s sandy soil. The final computational simulation results project an annual net grid injection of 48,996,229 kWh, operating with an annual Performance Ratio (PR) of 84.18%. From an electrical engineering perspective, real analytical modeling evidenced severe power evacuation constraints within the existing 60 kV infrastructure, proving that the peak injection will generate a 5 MVA thermal deficit relative to the firm capacity of the current transmission lines (433 A / 45 MVA). This validates the structural necessity for a system topological reconfiguration through the sectioning of the 220 kV Giraul–Lubango transmission line. From a macroeconomic and financial engineering standpoint, the incremental investment of C 15,000,000 proved to be highly attractive, ensuring an Internal Rate of Return (IRR) of 19.40%, a discounted payback period of 5 years, and a highly competitive Levelized Cost of Energy (LCOE) of 0.0238 C/kWh. It is concluded that the Caraculo expansion plays a critical role in decarbonizing the Southern region’s energy matrix, mitigating historical dependence on fossil fuels while consolidating the security and sovereignty of the National Interconnected System.
Descrição
Palavras-chave
Energia solar fotovoltaica Plano de ação 2023–2027 Central fotovoltaica de caraculo Otimização geométrica Integração elétrica na RNT Viabilidade económica