[pt] O objetivo desta dissertação é modelar o consumo mensal de utensílios elétricos para fins residenciais em Juiz de Fora por um modelo linear generalizado e comparar os resultados obtidos com os de um modelo clássico de regressão. Para estimar os parâmetros em ambos os casos, foi o software GLIM (Generalized Linear Interactive Models), desenvolvido. Para esta finalidade foi usada uma matriz de dados extraída de uma pesquisa realizada junto a 593 domicílios no Município de Juiz de Fora, MG. Destes, alguns foram excluídos por apresentarem valores discrepantes o que poderia distorcer os resultados do modelo, levando a conclusões errôneas. O corpo desta dissertação consta de uma introdução sobre os problemas do aumento pela demanda de energia elétrica no Brasil e no mundo e as soluções propostas para contornar os problemas resultantes deste aumento através do gerenciamento pelo lado da demanda. Existe alguma literatura a respeito destes trabalhos, sendo que no Brasil o mais conhecido é um trabalho desenvolvido por LINS, Marcos Estelita Pereira em 1989, realizado com 10818 domicílios em todo o Brasil. Neste trabalho supôs-se que o consumo residencial mensal que é a variável resposta do modelo tem distribuição normal, utilizando-se o método dos mínimos quadrados ordinários para a estimação dos parâmetros. Nesta dissertação, foi utilizado um modelo linear generalizado que, se considerar a variável resposta normalmente equivale a um processo clássico de regressão linear. Os resultados da função desvio e da estatística de Pearson generalizada indicaram que deve-se utilizar a distribuição gama de probabilidades para o consumo uma vez que os dados exibem uma ligeira assimetria positiva. Devido às condições da matriz de dados que apresenta algumas colunas com muitos valores nulos para alguns utensílios, recomenda- se que o processo seja repetido para uma matriz mais completa. As diferenças encontradas para uma distribuição normal e uma distribuição gama somente foram significativas para os valores da função desvio e da estatística generalizada de Pearson. Os coeficientes de explicação nos dois casos, são praticamente iguais em condições semelhantes, provavelmente porque a assimetria positiva na variável resposta seja muito pequena. A dissertação é concluída recomendo o emprego dos modelos lineares generalizados por serem mais flexíveis que os modelos clássicos e o emprego do software GLIM para implementar o processo de estimação dos parâmetros dos mesmos. / [en] The purpose of this study is to estimate model of residential consumption of electrical energy in Juiz de Fora, MG, using the computer program GLIM and to compare such results with the ones obtained when a classical regression model are employed. A data representanting the findings of 593 dweling in the city of Juiz de Fora was used in this study. Some data weren´t yet survey considered outliers and could conduce false results and consequenly sing as they were bias the conclusions. This dissertation has an introduction about the problems related to the consumption of electrical energy in Brazil and the world an the solutions proposed to solve it through demand side management (DSM). The consumption was assumed to have a gamma distribution. The data set was divided into four ranges of consumption and one model for each range was estimated. A generalized linear model in this task which can be consideraded a classical regresssion model when consumption is supposed to have a normal distribution. The results from the error function and the generalized Pearson´statistic pointed towards the use of a Gamma probability function for consumption due to a slight positive skeweness shown by the data. The data matrix presented some null columns values for a number of appliances; the repetition of the process using more dense matrix is recommended. The differences found for a normal function and a Gamma distributions were significant only for the values of the errors function and the generalized Pearson statistic. The coefficients of explanation in both cases were under similar conditions, perhaps due to the very slight positive skewness of this response variable. The dissertation is conclude by recommending the use of Generalized Linear Models for the greater flexibility when compared with classic models; besides, the GLIM software is recommended for this estimation of the model parameters.

[pt] Nesta dissertação é apresentado e discutido um modelo hierárquico para dados de medições repetidas. Trata-se de um modelo de dois níveis em que o primeiro nível considera- se as ocasiões e no segundo as medições realizadas da variável de interesse. Os modelos hierárquicos propostos foram testados utilizando-se dados reais do sistema da educação básica do Brasil - SAED/95, para mostrar os modelos hierárquicos simples, e dados de consumo de energia elétrica da área de concessão da LIGHT no Estado do Rio de Janeiro para os modelos de medidas repetidas. / [en] In this dissertation, it was developed a multilevel approach to diagnose hierarchical linear models for repeated measures data. Since these models include multiple source of error, it defined several different types of residuals. The models are a 2-level hierarchy, i.e. that of measurements nested within subject where in the first level it was considered the number of occasions and in the second level the measures of the interested variable. Among other things, the hierarchical linear models were analysed using real data of the Brazilian Basic Education System (SAEB/95) in order to illustrate simple hierarchical models. In the multilevel structures it was used repeated measures of energy consumption data from LIGHT, one of the Electrical Energy Utilities of Rio de Janeiro state.

[pt] O consumo de energia elétrica no Brasil tem sido amplamente discutido nos últimos tempos. A crise do abastecimento de energia em 2001, fez com que o Governo Federal tomasse uma série de medidas para tentar corrigir os erros do modelo em vigência. Hoje, entende-se que a situação do setor energético é delicada, fazendo com que o risco de um novo racionamento volte a ser considerado. Neste contexto, as companhias de energia estão se deparando com o desafio de obter previsões de carga mais precisas. Consequentemente, uma vez que esta demanda encontra-se inserida em um cenário instável de economia, estas estimativas requerem métodos mais eficientes e inovadores. O objetivo principal deste estudo é fornecer uma nova abordagem para o problema de previsão do consumo de eletricidade. A metodologia de lógica fuzzy é proposta com o objetivo de extrair regras das variáveis de entrada e fornecer previsões de longo prazo para a demanda de eletricidade no Brasil. Através da modelagem estatística, a identificação das estruturas de dependência e defasagens entre estas variáveis, fornece suporte para os modelos independentes com previsões anuais. A grande vantagem dos modelos de lógica fuzzy vem da habilidade destes de imitar o pensamento humano em cenários de incerteza e imprecisão. Na literatura recente, a formulação destes tipos de modelo tem se limitado a tratar as variáveis explicativas de maneira univariada, ou então envolvendo somente o PIB. Este trabalho propõe a extensão do modelo desenvolvido na literatura, começando com variáveis como a população do Brasil e o valor adicionado do PIB por estados e setores, juntamente com suas variações. Com isso, o modelo proposto será comparado com a formulação oficial vigente fornecida pela EPE. / [en] The consumption of electricity in Brazil has been widely discussed recently. The energy supply crisis in 2001 forced the Federal Government to take a series of measures trying to fix the actual model. Nowadays, it is understood that the energy sector is going through bad times, making the risk of a new rationg plan be considered. In this context, energy companies are facing the challenge of making more accurate load forecast. Consequently, once this need is inserted into a scenario of unstable economy, these estimates require efficient methods combined with innovative features.The aim of this study is to provide a new approach to this electricity prediction problem. A Fuzzy logic methodology is proposed in order to extract rules from the input variables and provide Brazil s Long-term annual electricity demand forecasts. From a statistical modeling point of view, an identification of dependence and lags structure between the input variables provide support for independent models with annual estimates. The advantage of the fuzzy logic model lies on the ability to mimic the human thinking in an environment of uncertainty and imprecision. In recent literature, the formulation of these types of models has been limited to treating the explanatory variables in the univariate form, or involving only the GDP. This study proposes an extension of this model, starting with the Brazilian population and the additional value of the state GDP by sectors with their variations. Then, the proposed model is compared with the official formulation provided by EPE.

[pt] Atualmente pode ser observado um cenário onde a expectativa é de uma enorme pressão sobre a demanda energética futura, as alarmantes consequências das emissões de dióxido de carbono na atmosfera e a realização do abastecimento energético seguro e com certo grau de previsibilidade. Assim torna-se essencial o desenvolvimento de métodos sustentáveis de geração e consumo energético. Baseado neste contexto, o presente estudo visa aprofundar o entendimento da relação entre o consumo de energia renovável e o crescimento econômico para um painel de doze países em desenvolvimento entre o os anos de 2003-2013. O teste de raiz unitária de Levin, Li e Chu bem como o modelo de dados em painel foi utilizado para inferir a relação causal entre as variáveis. O resultado revelou uma relação causal entre o PIB real, consumo de energias renováveis e formação bruta de capital fixo, como consequência dos seus respectivos coeficientes positivos e estatisticamente significativos. Entretanto, não pode ser verificado uma relação causal entre crescimento econômico e a força de trabalho. / [en] Nowadays, a scenario can be observed where the expectation is that there will be enormous pressure on future energy demand, the alarming consequences of carbon dioxide emissions in the atmosphere and the realization of a secure supply of energy with a certain degree of predictability. Thus, the development of sustainable energy generation and consumption methods is essential. Based on this context, this study aims to deepen the understanding of the relationship between renewable energy consumption and economic growth for a panel of twelve developing countries between the years 2003-2013. The Levin, Li and Chu unit root test as well as the panel data model were used to infer the causal relationship between the variables. The result revealed a causal relationship between real GDP, renewable energy consumption and gross fixed capital formation, as a consequence of their respective positive and statistically significant coefficients. However, a causal relationship between economic growth and the labor force can not be verified.

[pt] Desenvolveu-se um modelo termodinâmico para cálculo do consumo energético e do impacto ambiental (LCCP e TEWI) em sistemas de refrigeração de supermercados para três diferentes configurações (expansão direta, fluido secundário e em cascata). O modelo termodinâmico trabalha solidário com o pacote de cálculo de propriedades REFPROP e determina diversos parâmetros de funcionamento do ciclo de refrigeração, tais como o COP e a capacidade de refrigeração. O modelo simula sistemas operando com substâncias puras ou misturas delas, podendo estas ser azeotrópicas ou não-azeotrópicas. Procede-se a uma análise do tipo BIN (Intervalo) a partir de informações climatológicas anuais de cada cidade e ao cálculo do consumo anual de energia para cada intervalo considerando-se o consumo do compressor, das bombas, se for o caso específico da utilização de fluido secundário, e também o consumo energético dos expositores frigoríficos. Realizou-se, também, uma análise da carga total (inventário) do refrigerante no supermercado. Finalmente, conhecidos o consumo energético anual, a massa total de refrigerante contido no sistema e estimativa de seu vazamento anual, e outros fatores ambientais, procedeu-se ao cálculo do LCCP (Life cycle climate performance) e do TEWI (Total equivalent warming impact), em quilogramas equivalentes de CO2. Um programa computacional, com interface baseada na plataforma Visual-Basic 6.0, com aplicações para Excel, foi desenvolvido para a solução dos sistemas de equações resultantes do modelo matémático desenvolvido. Os resultados obtidos com o código computacional foram comparados com dados de campo e de outros modelos. / [en] A thermodynamic model was developed for the evaluation of energy consumption and environmental impact (LCCP and TEWI) of supermarket refrigeration systems operating in three different configurations (direct expansion, secondary fluid and cascade). The model simulates refrigeration systems operating with pure substances or a mixture (azeotropic or non-azeotropic) of them. A BIN analysis is carried out taking into account year-round climate data for each city and the annual energy consumption, in each time interval, of each component: compressor, pumps, freezers and coolers. Refrigerant inventory was also calculated. Finally, with the annual energy consumption, total refrigerant charge, annual leakage estimate, environmental impact indicators LCCP (Life cycle climate performance) and TEWI (Total equivalent warming impact), in kilograms equivalent of CO(2), were calculated. A computational code, with interface based on Visual Basic 6.0 platform, was developed for the solution of the resulting systems of equations that form the mathematical model. Predicted results were compared with field data and with data predicted from other models.

[pt] Esta dissertação desenvolveu-se de forma articulada com o projeto de PeD LIGH-ANEEL, coordenado pelo Programa de Pós-Graduação em Metrologia (PósMQI), Projeto Ref. PeD 003/2008, intitulado Racionalização do uso de energia e aplicação da termoacumulação como estratégia para proposição de tarifa diferenciada voltada a clientes comerciais de alto consumo. A dissertação teve como objetivo o desenvolvimento e validação de um algoritmo para identificação de clientes potenciais ao uso da tecnologia de termoacumulação. O trabalho orientou-se no contexto da crescente demanda por energia imposta ao setor elétrico pela expansão da economia, notadamente em horários de alta demanda. A motivação deste trabalho, atendendo aos interesses do PósMQI na área de energia, é oferecer uma ferramenta de auxílio à decisão para o planejamento energético das concessionárias. Como resultado obteve-se o mapeamento das curvas de cargas, obtidas por meio do sistema computacional desenvolvido (SIMCAR). Este sistema (amigável) permite enquadrar os clientes potenciais, segundo características de consumo estruturadas em três categorias indicativas do uso da termoacumulação: muito potencial, potencial e já modula. Dentre as conclusões, o algoritmo desenvolvido mostrou-se ferramenta eficaz de auxílio ao planejamento energético e a termoacumulação uma alternativa sustentável para adequação da matriz energética do país, podendo gerar economias de até 40 porcento. / [en] An algorithm to measure and detect potential thermo-accumulation customers among the clients of a distributing utility was proposed in this work. Such algorithm uses statistical methods for the treatment of missing data and is applied to the measured hourly demands of medium and high voltage customers of the utility. Basically, the thermo-accumulation technique can be defined as a strategy to shift load from peak hours to off-peak hours. The algorithm allows the construction of load curves from the observed load series after the removal of outliers and/or missing values. From the profile of such curves, the algorithm produces the classification of the clients into three possible categories: higly potential, just potential and non potential (i.e. an already modulated client). Also important to mention this dissertation, is part of an R&D project developed for a brazilian southern utility. A friendly computer system named SIMCAR, developed in Visual Basic, implemented the proposed algorithm. As a final word, in surveys conducted with users of this technology, it was mentioned that the savings on energy consumption can be as high as 40 per cent.

[pt] Esta dissertação foi desenvolvida com o objetivo de criar e validar uma metodologia para identificação e classificação do potencial dos grandes clientes de uma concessionária local ao uso da tecnologia de conversão fotovoltaica como alternativa estratégica de racionalização do consumo. O estudo faz uso de dados oficiais de radiação global incidente no Rio de Janeiro, fornecidos pelo Instituto Nacional de Meteorologia do Brasil, e de dados de consumo de grandes clientes fornecidos pela Light. A motivação consiste em oferecer uma ferramenta, à concessionária e ao Regulador, a ser utilizada como subsídio ao planejamento estratégico da empresa, visando ao deslocamento de carga para horários fora da ponta. A metodologia proposta consiste em comparar a curva de energia elétrica consumida pelo cliente com a curva de radiação global incidente no Rio de Janeiro. Assim, utiliza-se uma metodologia fuzzy para identificar e categorizar os usuários de energia elétrica. Os resultados enquadraram os consumidores em cinco diferentes categorias que indicam o nível de potencial para fazer uso da conversão fotovoltaica. Dentre as conclusões, a metodologia desenvolvida mostrou-se eficaz como ferramenta de auxílio e a conversão fotovoltaica uma alternativa interessante, quando se trata da análise do consumo e da radiação global, para pelo menos 85 porcento dos grandes clientes analisados. / [en] This work was developed with the goal of creating and validating a methodology for identification and classification of potential major customers of a local electricity utility to the use of photovoltaic conversion technology as a strategic alternative to rationalize consumption. The study makes use of official data of global radiation incident in Rio de Janeiro, provided by the National Meteorology Institute of Brazil, and consumption data of major customers provided by Light. The motivation is to provide a tool to the electricity utility and the regulator, to be used as input to the strategic planning of the firm seeking to shift load of off-peak times. The proposed methodology consists in comparing the curve of electrical energy consumed by the customer with the curve of global radiation incident in Rio de Janeiro. Thus, the fuzzy methodology is used to identify and categorize the users of electricity. Results framed consumers in five different categories that indicate the level of potential to make use of photovoltaic conversion. Among the conclusions, the methodology was effective as an aid tool and photovoltaic conversion an attractive alternative when it comes to the analysis of consumption and global radiation for at least 85 percent of large customers analyzed.

[pt] Este trabalho tem como objetivo avaliar o uso da técnica Análise Condicionada da Demanda, que é uma metodologia que quebra o consumo de energia elétrica (neste trabalho do setor residencial) em suas partes por equipamento e por uso final, via Regressão Robusta em contrapartida à utilização da regressão clássica, na estimação do consumo de energia elétrica por uso final do setor residencial. Para isto foram realizadas análises via regressão linear múltipla e também análises via regressão robusta (estimadores robustos). Serão realizadas as duas análises para efeito de comparação entre o método clássico MQO - Mínimos Quadrados Ordinários, que não é o ideal, pois os dados violam os pressupostos para utilização desta técnica, e o método robusto, menos sensível a desvios de pressupostos / [en] This work has the purpose of evaluating the use of the technique Conditional Demand Analysis - CDA, which is a methodology that segregates the consumption of electric energy (on this work about the residential sector) is its parts per equipment and per final use through the Robust Regression, in counterpart of using the classic regression, in the estimation of the electric energy consumption for final use on the residential sector. For this purpose analyses will be made using the multiple linear regression and also analyses using the robust regression (robust estimators). The two analyses will be made for comparing the classic method Squared Minimums Usual - MQO, which is not the ideal one because the data violates the requirements for using this kind of method, and the robust method, less sensible to detours of the requirements.

[pt] Nos últimos anos, o custo com energia elétrica tem aumentado de forma significativa para os consumidores no Brasil. Grandes consumidores, como indústrias e comércios, atualmente dispõem de alternativas para mitigar estes custos, como a otimização do contrato de demanda, a correção do baixo fator de potência, a utilização de geração própria, renovável ou não renovável, além da possibilidade de migrar para o mercado livre de energia elétrica, com diversas modalidades de contratos, preços e prazos. Já os consumidores residenciais, em função dos custos menores com as faturas de energia e da limitação técnica dos medidores, até agora dispunham de poucos mecanismos para atenuar seus custos. Entretanto, nos últimos anos tem sido cada vez mais comum a utilização de geração distribuída, principalmente com o uso de painéis fotovoltaicos por parte destes consumidores. Além disto, com a redução dos custos dos medidores inteligentes de energia elétrica, estes consumidores também podem monitorar seu consumo em tempo real, promovendo ações de aumento de eficiência energética para reduzir custos. Mais recentemente, foram criadas as bandeiras tarifárias, que propõem identificar as condições sistêmicas por cores verde, amarela e vermelha. As cores amarela e vermelha sinalizam aumentos de custos na produção de energia elétrica e, consequentemente, são repassados para o consumidor na forma de aumento de tarifa, promovendo resposta da demanda. Assim, há uma razão adicional para os consumidores monitorarem seu consumo. Não obstante, em 2018 foi adotada uma nova modalidade tarifária voltada para esta classe de consumidor chamada tarifa branca. Nesta modalidade, o consumidor possui diferentes valores de tarifas para diferentes períodos do dia. Assim, o consumidor que optar por esta modalidade pode reduzir o custo da sua fatura deslocando o consumo de horários de maior valor de tarifa para horários de menor valor de tarifa. Esta dissertação busca analisar em detalhes a viabilidade de um consumidor residencial migrar seu contrato para a chamada tarifa branca. Para isto, é proposto um modelo de otimização linear inteiro misto que busca desagregar o consumo de energia elétrica, medido de forma não invasiva, do consumidor para os diferentes eletrodomésticos da casa. Logo, o consumidor poderá decidir pela mudança contratual avaliando a perda de conforto que terá em mudar seus hábitos de consumo. A aplicação do modelo proposto é interessante não só por apresentar um diagnóstico mais detalhado do consumo de energia elétrica, mas também por identificar o funcionamento de eletrodomésticos como geladeira, ar condicionado e frigobar, que possuem diferentes estados de operação que dificilmente seriam capturados por uma simples inspeção destes eletrodomésticos. Para ilustrar o modelo proposto, nesta dissertação, dados de um consumidor real foram utilizados e a acurácia do modelo pôde ser comprovada com medições diretas de alguns eletrodomésticos. Desta forma, o consumidor tem a sua disposição uma ferramenta de apoio à decisão importante para monitorar o funcionamento dos eletrodomésticos e definir se deve migrar para a nova modalidade tarifária. / [en] In the last years, energy consumption has increased significantly for consumers in Brazil. Large consumers, such as industrial and commercial customers, are currently subject to cost-mitigation alternatives such as demand contract optimization, power factor reduction, self-generation, renewable or non-renewable generation, and the possibility of migrating to the free market of electric energy, with various modes of purchase, prices and deadlines. The consumer, in which the means of the upper costs with the fat means of the data of the meters, is in function of minor engines to reduce their costs. However, on a constant basis, with the use of photovoltaic panels, by these consumers. In addition, with the help of the costs of smart electric power meters, these profits are potentially higher, in real time, the ability to generate weaker sound profits for the cost image. More recently, they were created as tariff plates, which identify the systemic conditions by the green, yellow and red nuclei. The yellow and red samples are generated from the temperature of electric energy production and, consequently, are passed on to the consumer in the form of temperature increase. Thus, there is a large difference in consumption levels of your consumption. Nevertheless, in 2015 a new tariff modality was implemented for this class of energy consumption called the white tariff. In this mode, the buyer has different rate values for different periods of the day. Thus, consumers who have this option can reduce the cost of their invoice in relation to the consumption of schedules of higher tariff value for the hours of lower tariff value. This dissertation looks at the analysis on a feasibility of a residential ad migrating its contract to a so-called white tariff. To this end, it is necessary a linear model that makes the difference in consumption of electric energy, measured non-invasively, from consumer to the different units of household appliances of the house. Therefore, the consumer is also evaluated by contracting a service that improves their consumption capacity. The application of the model is more interesting, but no longer presents the power of electric power, but also has the same standard of electricity as the refrigerator, air conditioning and minibar, which have different states of operation that are hardly captured by a simple inspection of each appliance. To illustrate the proposed model, this dissertation, data from a real consumer were used and an accuracy of the model can be proven with the direct measurements of some home appliances. The way in which the consumer has a migration support tool for the operation of the equipment and defines whether to migrate to a new tariff modality.

[pt] Configurações novas e tradicionais de sistemas de refrigeração comerciais foram comparadas considerando sua operação com fluidos refrigerantes alternativos. Primeiramente, desenvolveram-se modelos termodinâmicos para o ciclo transcrítico de dois estágios com refrigerante CO2 (CO2 booster) e para o sistema indireto com CO2 bifásico operando como fluido secundário (pumped CO2). Tais tecnologias foram, em seguida, comparadas com o ciclo de expansão direta (DX) por meio do COP e do consumo anual de energia. Nessa análise, R404A, CO2, e misturas não-azeotrópicas de baixo GWP foram utilizados como fluidos refrigerantes. Em segundo lugar, desenvolveu-se modelo de parâmetros concentrados para simular a operação em regime permanente do sistema de expansão direta com múltiplos compressores e evaporadores. O método multizona foi utilizado na modelagem dos trocadores de calor tubo-e-aleta, com a consideração de diferentes tipos de aletas e superfícies internas para os tubos. Resultados da simulação foram comparados com dados experimentais e, em seguida, calculou-se o impacto ambiental do sistema operando com diferentes refrigerantes de baixo GWP, por meio da metodologia LCCP. / [en] Comparison of new and conventional commercial refrigeration systems, operating with typical and alternative refrigerants, was performed. First, thermodynamic models for the pumped CO2 and the CO2 booster cycles were developed. The COP and the annual energy consumption of these novel designs were compared to those of the traditional direct expansion system in different geographic locations, to take into account year-round climate data. Refrigerant R404A, CO2 and new low-GWP non-azeotropic blends were considered as working uids in this analysis. Second, a component-based lumped parameter model to simulate the steady-state operation of a multicompressor multi-evaporator direct expansion system was developed. The modeling effort considered a multizone approach for the tube-and-fin heat exchangers, as well as addressing enhanced internal surfaces and different fin patterns. Predicted results were compared with experimental data, and a life cycle climate performance (LCCP) analysis was performed to compare the environmental impact of new low-GWP refrigerants.