A necessidade de mitigação dos danos ambientais e preservação do meio ambiente fez com que os países repensassem suas formas de produção e consumo, despontando, dentre outras, a preocupação de estimular a produção e o uso de bens ambientais em detrimento aos convencionais. Diante disso, questões sobre a definição e classificação de bens ambientais emergem nas negociações comerciais e se estendem aos meios acadêmicos, e, mais recentemente, se inserem no âmbito conceitual da Economia Verde. Frente a esse cenário e à evolução da discussão sobre os bens ambientais particularmente na Organização Mundial do Comércio (OMC), é importante debater o papel do Brasil como player nesse mercado. Isto porque o volume de exportação e, principalmente, importação desses bens pelo país é significativo, particularmente para as energias renováveis; e também pelo seu potencial de produção nesse setor, com significativos investimentos previstos para os próximos anos. O objetivo deste trabalho é avaliar a trajetória do saldo comercial brasileiro de energias renováveis, adotando como base a lista proposta pela OCDE para negociação no CTE-SS da OMC, e identificar as variáveis que afetam as importações e exportações desses bens no Brasil. Além disto, pretende-se discutir a questão tarifária para a balança comercial brasileira de bens ambientais, especificamente as energias renováveis. A abordagem metodológica utilizada tem como base Castro e Cavalcanti (1997), e emprega um VEC (Modelo de Autoregressão Vetorial com correção de Erro). O período de análise compreende janeiro de 2005 a dezembro de 2010, utilizando-se dados mensais. Além da análise das estatísticas de comércio internacional, discutiram-se os investimentos e projeções para o setor energético no Brasil e no mundo, com base nos relatórios feitos pela ONU e por consultorias independentes. O Brasil, com exceção do etanol, é um importador líquido de bens ambientais na categoria de energiais renováveis, considerada a lista de bens proposta pela OCDE no CTE-SS, sendo que esta pauta compreende basicamente equipamentos para a produção de energias renováveis. Se se levar em conta os relatórios de expansão da oferta enegética para as próximas décadas, elaboradas pelo Ministério de Minas e Energia, e a própria opção brasileira por depender mais de fontes renováveis, pode-se inferir que a importação desses equipamentos pode aumentar nos próximos anos. Os resultados do modelo proposto apontam que as variáveis explicam pouco mais de 41% dos fluxos comerciais brasileiros de energias renováveis para o modelo de exportação e pouco mais de 35% para o modelo de importação. No modelo de exportação dos bens ambientais, destaca-se o PIB mundial; enquanto o PIB brasileiro se destaca como variável relevante no modelo de importação. Com relação às tarifas, observa-se que a média tarifária incidente sobre os bens exportados pelo Brasil é superior à média tarifária sobre os bens que o Brasil importa, dando destaque à elevada tarifa sobre o etanol. Como principais conclusões observa-se que, primeiro, o Brasil carece em certa medida de uma indústria de equipamentos para produção de energias renováveis que atenda à sua demanda, e que gere capacidade competitiva de exportação. Segundo, as decisões políticas e acordos de redução da emissão de gases de efeito estufa, podem ter influenciado nos resultados do modelo, uma vez que o período proposto para a análise foi marcado por acordos e programas de promoção dos renováveis, tanto no âmbito internacional quanto no nacional. Portanto, para futuros trabalhos de modelagem do comércio de energias renováveis é interessante incorporar variáveis representativas desses acordos. / The need for mitigation of damages and preservation of the environment has led countries to rethink their ways of producing and consuming goods, which in turn, generates concern to encourage the production and use of environmental goods in detriment of conventional ones. Questions about definition and classification of environmental goods emerge in the commercial sector and extend to academic environment and, more recently, to the conceptual framework of the Green Economy. In this scenario and due to discussions over evolution of environmental goods particularly in the World Trade Organization (WTO), it is important to discuss the role of Brazil as a player in this market. This is because the volume of exports and especially imports of these goods throughout the country is significant, particularly for renewable energy. In addition, because Brazil has potential in this sector, with significant investment planned for the upcoming years. The objective of this study is to assess the trajectory of the trade surplus of renewable energy, taking as basis the list proposed by the OECD for negotiation in the CTE-SS WTO, and to identify the variables that affect imports and exports of these goods in Brazil. Moreover, we aim to discuss the issue concerning tariffs to the Brazilian balance of trade in environmental goods, specifically renewable energy. The methodological approach is based on Castro and Cavalcanti (1997), and employs a VEC (vector autoregression model with error correction). The analysis period ranges from January 2005 to December 2010, using monthly data. Besides the analysis of international trade statistics, we discussed the investments and projections for the energy sector in Brazil and abroad, based on reports made by the UN and independent consultants. Brazil, with the exception of ethanol, is a net importer of environmental goods in the category of renewable energy, based on the list of goods proposed by the OECD in the CTE-SS, and this agenda basically comprises equipment for the production of renewable energy. Reports of energy supply expansion for the upcoming decades, prepared by the Ministry of Mines and Energy, and the Brazilian option to rely more on renewable sources allow to infer that imports of such equipment may increase in the upcoming years. The results show that the variables of the proposed model explain just over 41% of Brazilian trade flows of renewable energy for the export model and just over 35% for the import model. The export model of environmental goods highlights the world\'s GDP, while Brazil\'s GDP stands out as a relevant variable in the model import. With regard to tariffs, it is observed that the average tariff, levied on goods exported by Brazil, is higher than the average tariff on goods that Brazil imports, where there is focus on high tariffs on ethanol. The main conclusions are that Brazil lacks a certain extent of industrial equipment for renewable energy production that meets its demands and increases export competitiveness. Second, political decisions and agreements to reduce emissions of greenhouse gases may have influenced the results of the model, since the proposed period of analysis was marked by agreements and programs to promote renewable energy, both internationally and nationally. Therefore, it is interesting to incorporate variables representing these agreements for future work on modeling trade of renewable energy.

The aim of this work is to analyze the competitiveness of ethanol, sugar and bioenergy industry installed in the Northeast of Brazil, comparing it to established industry in the Mid-South economic region. The growth occurred since 2004 in production and consumption of ethanol in Brazilian and international markets has encouraged the inflow of new entrants in the Brazilian ethanol, sugar and bioenergy industry and increased competitiveness. However, this expansion occurs disproportionately between the two economic regions in the country, generating a big disproportion related to the industrial units sizes installed in each region. This fact alerts to the economic viability question of businesses in Northeast because its industry is a commodities one, sensitive to prices, production efficiency, and especially the production scale. Therefore, this research sought to understand if Northeast firms are able to compete in the new context of Brazilian sugarcane industry. To achieve the objectives proposed in this study, three concepts of competitiveness were used, based in Kupfer (1992), Kupfer (1996), Kupfer (1998) and Ferraz, Kupfer and Haguenauer (1996): competitiveness as performance, competitiveness as productive efficiency and competitiveness as the ability to adhere to the standards of Brazilian ethanol, sugar and bioenergy industry. / O objetivo deste trabalho é avaliar a competitividade da indústria sucroenergética instalada na região Nordeste, comparando-a com a indústria estabelecida na região Centro-Sul do país. O crescimento ocorrido a partir de 2004 na produção e no consumo de etanol nos mercados brasileiro e internacional tem estimulado o aporte de novos entrantes na indústria sucroenergética brasileira e o aumento na competitividade setorial. Observa-se, entretanto, que esta expansão ocorre de forma desproporcional entre as duas regiões econômicas do país, gerando uma imensa distorção entre o porte das unidades industriais instaladas em cada uma delas. Tal fato coloca em xeque a capacidade de sobrevivência das empresas nordestinas, uma vez que esta é uma indústria de commodities, sensível a preços, à eficiência produtiva e, especialmente, à escala de produção. Neste sentido, esta pesquisa buscou entender se as empresas nordestinas têm capacidade de competir no novo cenário que se desenha para o setor sucroenergético brasileiro. Para alcançar os objetivos propostos neste estudo, fez-se uso dos três conceitos de competitividade analisados por Kupfer (1992), Kupfer (1996), Kupfer (1998) e Ferraz, Kupfer e Haguenauer (1996), que são: competitividade como desempenho, competitividade como eficiência produtiva e competitividade como a capacidade de aderência das empresas nordestinas aos padrões de concorrência da indústria sucroenergética brasileira, conforme proposta destes autores.

Orientadores: Sérgio Valdir Bajay, Moacyr Trindade de Oliveira Andrade / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-21T11:31:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dester_Mauricio_D.pdf: 5389676 bytes, checksum: 7c5e6ad30bbd780ddf1b9300f7cc4317 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: A eletricidade é bem de consumo e também insumo posicionado dentre aqueles considerados essenciais para a sociedade moderna. Neste contexto, o planejamento e a construção de uma matriz de energia elétrica é questão de importância capital não somente para o setor elétrico, como também para o desenvolvimento do Brasil. A constituição desta matriz deve ser pautada, sobretudo, pelo aspecto sustentabilidade. Neste sentido, sua concepção deve, imprescindivelmente, contemplar todas as perspectivas que permeiam o processo estratégico que a origina, a saber: técnica, econômica e sócio-ambiental. Somente balizado por estas óticas é possível proporcionar a expansão da oferta de energia elétrica de forma sustentável e com segurança no que concerne ao atendimento pleno da demanda, um requisito indispensável para que este serviço possa ser um sólido sustentáculo de um processo maior: o desenvolvimento socioeconômico da sociedade brasileira. A participação das fontes renováveis na matriz de energia elétrica é fator desejável e colabora, de forma meritória no que diz respeito aos impactos ambientais decorrentes da produção de eletricidade. Todavia, há algumas questões de ordem econômica e principalmente técnica as quais devem ser tratadas e lapidadas de forma a eliminar as lacunas existentes, permitindo que se possa estabelecer planos de expansão da oferta de eletricidade sustentáveis sob todos os pontos de vista. O objetivo principal deste trabalho é proporcionar e aprofundar o debate sobre estas questões e apresentar uma solução que propicie a integração das fontes renováveis na matriz de energia elétrica brasileira mantendo a confiabilidade no atendimento da carga. Outrossim, não somente os aspectos técnico e econômico foram contemplados na análise, mas, também o socioambiental, possibilitando assim oferecer subsídios para a evolução da oferta com orientação para a sustentabilidade. Para elaboração da proposta foi realizado um estudo abrangente sobre as principais fontes primárias a partir das quais é possível produzir eletricidade, além de uma revisão de todo o extenso e complexo caminho pelo qual passou o setor de planejamento da expansão desde seus primórdios até o modelo atual. São também apresentados vários pontos de vista sobre as dificuldades encontradas pelo planejador, desde os empecilhos de ordem regulatória, passando por aqueles oriundos de uma falta de coordenação dentre os setores do governo envolvidos no problema, até as questões de ordem ambiental. Por fim, no decorrer do trabalho e particularmente ao concluí-lo, propõe-se um conjunto de medidas estratégicas por intermédio das quais se pode construir uma matriz de energia elétrica segura e sustentável e lograr êxito, sob as perspectivas técnica, econômica e socioambiental, ao se realizar o planejamento da expansão da oferta, seja no horizonte de curto, médio ou longo prazos / Abstract: Electricity is not just a consumer good but also an input which commands a place amongst those goods considered essential to modern society. In this context, the planning and construction of an electricity matrix is a question of paramount importance, not just for the electricity sector but also for Brazil's development as a whole. The establishment of this matrix should, above all, be regulated with an emphasis on sustainability. In this regard, its conception must necessarily embrace all the perspectives that imbue the strategic process that gives rise to it: technical, economic and socio-environmental. Delimited by these viewpoints alone, it is possible to provide the sustainable expansion of an electric power supply that is also secure in terms of being able to fully meet demand. This is a fundamental prerequisite to this service becoming a solid base for a larger process, namely the socio-economic development of Brazilian society. The participation of renewable energy sources in the electric energy matrix is a desirable factor and contributes laudably to the mitigation of environmental impacts resulting from the electricity generation. Nevertheless, there are several issues of an economic and mainly technical nature which have to be dealt with and refined in order to close the existing gaps and enable plans to be established, that are sustainable from all points of view, for the expansion of an electric power supply. The main aim of this study is to prompt, and study in greater depth, the debate over these issues and present a solution that delivers the integration of renewable sources into Brazil's electricity matrix while maintaining reliability of load fulfillment. Similarly, not only were the technical and economic aspects covered in the analysis but also the socio-environmental aspects, thereby making it possible to provide support for the evolution of a sustainability-oriented supply. For the purposes of drafting this proposal, a wide-ranging study was conducted of the principal primary sources from which it is possible to generate electricity, as well as a review of the long and complex path which the expansion planning sector has taken, from its outset through to the current model. Various points of view are also put forward about the difficulties encountered by the planner, ranging from the regulatory obstacles to those arising from a lack of coordination between the government sectors involved in the problem and to issues of an environmental nature. Finally, throughout the study and in particular in its conclusion, a set of strategic measures is proposed through which a secure, sustainable electricity matrix can be constructed from a technical, economic and socio-environmental perspective, which is successful in carrying out supply expansion planning in the short, medium and long term / Doutorado / Planejamento de Sistemas Energeticos / Doutor em Planejamento de Sistemas Energéticos

Orientador: Gilberto de Martino Jannuzzi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-20T21:46:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GorensteinDedecca_Joao_M.pdf: 1256225 bytes, checksum: d8985565d3b008d0a9e5f1a65f60c4ea (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Este trabalho utilizou o método de análise hierárquica (AHP, amplamente aplicado ao estudo de questões energéticas) e entrevistas para identificar as principais barreiras ao desenvolvimento eólico na Argentina e no Brasil, segundo a percepção de especialistas de ambos os países, com o desenvolvimento de uma metodologia que pode ser aplicada ao estudo de outras tecnologias emergentes de geração. A metodologia indicou haver grande concordância entre os resultados das entrevistas e da aplicação do AHP, além de cada ferramenta complementar as principais contribuições da outra. Muitas barreiras identificadas resultam da formatação dos setores elétricos, identificando-se, contudo, um maior consenso sobre as barreiras entre especialistas argentinos. Este trabalho identificou também a tendência de manutenção do desenvolvimento da geração eolioelétrica nos dois países, apesar das barreiras levantadas e da percepção de implantação de medidas paliativas no sistema elétrico argentino, com a falta de medidas mais abrangentes / Abstract: This study used the analytic hierarchy process (AHP, largely used in the study of energy matters) and interviews to identify the main barriers to the development of wind power in Argentina and Brazil, according to the perceptions of specialists from both countries, with the development of a methodology that may be applied to the study of other emerging power generation technologies. The methodology indicated a great consistency between results from interviews and the application of the AHP, besides each tool complementing the other's main contributions. Many identified barriers result from the configuration of the power sectors, although a greater consensus on barriers was seen among Argentinean specialists. This study also identified the tendency of maintenance of the development of wind power generation in both countries, in spite of the surveyed barriers and the perception of the implantation of palliative measures to the Argentinean power sections, in detriment of more comprehensive measures / Mestrado / Planejamento de Sistemas Energeticos / Mestre em Planejamento de Sistemas Energéticos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This dissertation presents a project of a integrated system with distinct energy generating modules using a wind generator, photovoltaic generator, fuel cells stack (FCs) and an accumulator of energy formed by a bank of batteries. This system was implemented in the Center of Studies in Energy and Environment-CEEMA-UFSM. The alternative sources of energy were connected in such a way as to inject current to a common DC bus avoiding so current circulation among sources due to individual voltage differences. The bus voltage is controlled by modulation of a secondary load in parallel with the main load. Along all tests, it was used the algorithm "Hill Climbing Control" (HCC) to maximize the generated power in the wind generator and in the photovoltaic generator. The FC operating principles are shown in more details with respect to their static and dynamic characteristics. In this MSc dissertation a FC simulator was used connected to real electric loads. A DC-DC Boost-type converter connects each primary source to the DC bus, and a Buck-Boost DC-DC converter with an integrated to control the charge and discharge states of the storage system (bank of batteries). Finally, numerical results were presented for all electric simulations so completing the hybrid system. After discussion of these results, a practical implementation was made to verify the numerical simulations with variable loads fed by the maximized generated powers from the sources. / Esta dissertação refere-se ao desenvolvimento de um sistema de integração entre uma pilha de células a combustível (CaCs), e outros módulos geradores de energia alternativa utilizando gerador eólico, gerador fotovoltaico e um acumulador de energia formado por um banco de baterias. Este sistema foi implementado no Centro de Estudos em Energia e Meio Ambiente-CEEMA, no Centro de Tecnologia da UFSM. As fontes alternativas de energia foram conectadas de forma a injetarem corrente CC em um barramento comum de forma a evitar a circulação de corrente entre as fontes devido à diferença de tensão das mesmas. A tensão no barramento é controlada pelo chaveamento de uma carga secundária em paralelo com a carga principal. É utilizado o algoritmo "Hill Climbing Control" (HCC) para maximizar a potência gerada pela associação do gerador eólico com o gerador fotovoltaico. Evidencia-se neste estudo o princípio de funcionamento das CaCs, suas características elétricas estáticas e dinâmicas quando associada a outras fontes de energia. No desenvolvimento dos trabalhos usou-se um simulador de CaC com cargas elétricas reais. Um conversor CC-CC do tipo Boost conecta cada fonte primária ao barramento CC e para o banco de baterias utiliza-se um conversor CCCC do tipo Buck-Boost para controle do estado de carga e descarga. Os resultados obtidos nas simulações do sistema híbrido e em seguida os resultados dos ensaios de laboratório foram obtidos com a implementação prática de um protótipo que permite variações de cargas e variação da potência gerada nas fontes.

Orientador: José Antônio Siqueira Dias / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-26T20:20:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tavares_MauricioLopes_D.pdf: 1729620 bytes, checksum: bd266f4180967d2a0b7dc91a0e56b872 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Bens econômicos são classificados como rivais, não-rivais e anti-rivais. É proposta uma nova categoria: bens de rivalidade extrema (RE) para adequada classificação da eletricidade. A RE se manifesta quando o consumidor marginal demanda do sistema a última unidade de eletricidade disponível na rede o que implica no completo desligamento do sistema, mesmo que essa unidade não disponível seja infinitesimal em relação à capacidade plena, o que é uma característica única. Governos coordenam investimentos em capacidade excedente para lidar com esse fenômeno, porém essa tal capacidade extra prejudica a concorrência, a inovação e investimentos em eficiência energética e fontes alternativas. O Gerenciamento da Rivalidade Extrema (GRE) propõe tratar de maneira diferente o fenômeno da RE através de capacidades de rede inteligente para promover de maneira individualizada e organizada a desconexão de consumidores quando ocorrem situações críticas de suprimento, seguindo uma ordem que desconecta prioritariamente os consumidores menos sensíveis a interrupções. A política de Valor de Segurança do Suprimento (VSS) se baseia em declarações dos consumidores a respeito de quanto estão dispostos a pagar em eventos críticos para evitar serem desconectados. Essa política inicia desconexões individualizadas de consumidores que declararam VSS = 0 procedendo em ordem crescente de valores de VSS até que seja equilibrada a demanda e a oferta e assegurado o equilíbrio do sistema. Todos consumidores que forem preservados devem pagar o VSS declarado, cuja receita pode ser usada para remunerar consumidores que foram desconectados ou financiar investimentos em expansão de capacidade / Abstract: Economic goods are classified as rival, non-rival and anti-rivals goods. We propose a new category: extreme rivalry goods (ER) for proper classification of electricity. ER manifests itself when the marginal consumer demands the last unit of electricity available on the grid implying in a complete shutdown of the system, even though by an infinitesimal amount compared to the total capacity, which is a unique feature. Governments coordinate investments in overcapacity to deal with this with the downside of preventing competition, innovation and undermining investments in energy efficiency and alternative energy. Management of Extreme Rivalry (MER) uses a different approach to ER relying in smart grid features to promote individualized and ordered disconnection of consumers when there is a critical supply situation, following a queue that begins with consumers less sensitive to disconnections. A policy of "Value of Supply Maintenance" (VSM) is based on declarations from consumers about how much they are willing to pay during critical supply events to prevent being disconnected. The VSM method begins disconnecting consumers who informed VSM = 0 proceeding in order of increasing VSM values until the balance between generation and consumption is ensured to balance the system. All preserved consumers must pay the VSM / Doutorado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Doutor em Engenharia Elétrica

The aim of this Graduation Thesis is to devise a system of energy supply intended to provide supply of electric and heat energy to a vacation property. The main feature of this energy supply project stands for a shift from mains power supply to alternative energy supply using renewable resources. The reason for this change is the fustiness of power lines and their negative effect on the surrounding landscape. Due to the fact that authorities did not permit renovation of these power lines, the only way to preserve the functionality of the vacation property is to secure its power supply by employing renewable resources. The vacation property (a mountain cottage) is located in Hrubý Jeseník Mountains, approximately 15 kilometers from the town of Šumperk. The thesis also contains a description of the way outlying settlements are currently supplied with energy, including the possibility of accumulation and a brief description of each electrical appliance’s power consumption. In the design itself, I calculated the necessary collector surface and analyzed the most effective collector placement. As for the wind energy system, I had to found the best spot to place the turbine. Last but not least, the thesis contains the technical-economical comparison of the proposed alternatives.

Access to credit in the changing environment is the primary challenge to survival for many small and medium-sized enterprise (SME) owners. The purpose of this multicase study was to understand how seasoned small business leaders in wholesaling and manufacturing in Northwest Arkansas strategically adapted to obtaining access to credit in an environment of bank mergers and acquisitions, disruptive information technology, federal and state regulations, and globalization. The conceptual framework that grounded this study was adaptive leadership and change management. Although, small business leaders prefer to obtain credit from community banks through relationship financing, leaders of SMEs can adapt to the challenges of the changing environment. The data collection process involved face-to-face, onsite, semistructured interviews of 5 participant SME owners selected via purposive sampling throughout the Northwest Arkansas region. Analysis of the transcripts involved coding data into groups using keyword identification and regrouping the data into themes. Themes that emerged from the study included the importance of formalizing a capital strategy, utilizing alternative forms of financing, and responding and adapting to change. Also, small business owners use financial software to provide technical, financial reports, and pro forma statements with variance analysis. Positive social change from the findings of this study may develop through SMEs' potential to increase job provision thereby benefiting workers' families with better employment opportunities, enhancing public infrastructure through greater tax revenues, and generating a long-term, viable, sustainable future to the region's public education through an increased tax base.

Esta tese de doutorado visa o estudo e o desenvolvimento de topologias e técnicas de controle para a integração de fontes alternativas tais como, solar e eólica acopladas a um barramento comum em corrente continua (CC) e conectá-las à rede de distribuição. O sistema contará também com elementos armazenadores como bancos de baterias e ultracapacitores, formando assim uma estrutura híbrida de armazenamento. Algoritmos de gerenciamento de energia serão implementados para que o perfil de injeção de potência na rede seja suave, eliminando as oscilações que são criadas, naturalmente, por fontes dependentes de fatores climáticos. Como consequência, os sistemas formados por fontes alternativas podem se tornar confiáveis e previsíveis, melhorando a capacidade de planejamento em um cenário cujos sistemas apresentem uma participação elevada na matriz energética. Duas metodologias de gerenciamento de energia são executadas neste trabalho, na primeira o ultracapacitor é gerenciado de modo a permitir a transferência de potência constante para a rede de distribuição em intervalos da ordem de minutos. A segunda estratégia se baseia no uso de banco de baterias combinado com ultracapacitores, formando uma estrutura híbrida de armazenamento. Nessa estrutura de gerenciamento, os armazenadores se comunicam entre si de forma a realizar um compartilhamento e filtragem de energia, fazendo com que transitórios de potência não sejam transmitidos para a rede de distribuição. Nesta estratégia, as baterias são responsáveis pelo fornecimento/absorção da potência média enquanto os ultracapacitores se encarregam dos transitórios. No segundo instante outras duas metodologias de divisão de carga são propostas para microrredes híbridas, contudo são baseadas em estratégias descentralizadas, ou seja, os armazenadores não se comunicam entre si para realizar o compartilhamento. Resultados experimentais e simulações irão comprovar a efetividade das metodologias de gerenciamento propostas. / This Ph.D. dissertation aims the study and development of topologies and control techniques to integrate various alternative sources such as solar and wind, coupled to a direct current (DC) common bus and connect them to the distribution grid. Storage devices such as battery banks and ultracapacitors will form a hybrid storage structure that is responsible for the power supplying in periods in which the sources are unable (times of the day in which the light incidence is low or when the wind amount is scarce). Power management algorithms will be implemented so the alternative sources and storage devices exchange energy, in order to make smoother the power injection profile in the grid, eliminating the fluctuations that are created naturally by alternative sources. With a smooth power profile, energy management systems based on alternative sources may become more reliable and predictable, improving planning capacity in a scenario in which the renewable energy sources have a high penetration in the energy matrix. To obtain such a result, two power management methodologies are executed; the first one is based on ultracapacitors and aims to deliver constant power to the distribution network, even when the power production is zero. However, this technique allows constant power just for a few minutes, once the ultracapacitor capacity is limited. The second strategy is based on the bank of batteries combined with ultracapacitors, forming the hybrid storage system. In this management structure, the storage devices communicate with each other in order to perform a power sharing, resulting in a filtrated power profile delivered to the distribution network. In this strategy, the batteries are responsible to providing average power while ultracapacitors are in-charge of the transient power, sparing the batteries from supplying power peaks. In a second moment, two other load sharing methodologies are proposed for hybrid systems, but are based on decentralized techniques, i.e. storage devices do not communicate with each other to make the power sharing. Experimental and simulated results will prove the effectiveness of the control strategies and management methodologies.

O presente trabalho visa o desenvolvimento de um sistema de carga e descarga de baterias de chumbo-ácido para sistemas de geração distribuída acoplada a um conjunto de painéis fotovoltaicos e conectada à rede elétrica. O conjunto de painéis opera de forma a maximizar a energia gerada através de um algoritmo MPPT (Maximum Power Point Tracking) e a rede elétrica opera como rota para o excedente produzido pelos painéis. Para que a bateria possa ser carregada e descarregada com eficiência evitando sobrecargas e descarregamentos profundos, uma metodologia de estimação do estado de carga da bateria é implementada visando um controle mais eficiente (maximizando a vida útil da bateria) e um melhor aproveitamento da energia armazenada. Para o gerenciamento da carga e descarga do banco de baterias é utilizada uma topologia bidirecional (Boost-Buck) com controlador fuzzy P+I para estabilização de corrente ou tensão. Em relação à técnica de controle para o sistema PV, um controlador PI clássico é utilizado para regular a tensão terminal e ponto de máxima potência que é definido por um algoritmo de perturbação e observação (P&O). Para validar os controladores e os modelos teóricos desenvolvidos é construído um protótipo do sistema. São analisados, também, o comportamento do sistema de carga das baterias e painel fotovoltaico sob condições extremas como queda abrupta de irradiação solar, desconexão inesperada dos painéis e mudanças no ponto ótimo de funcionamento dos mesmos. / The present work aims to develop a system of charging and discharging lead-acid batteries for distributed generation connected to a set of photovoltaic panels, and used in grid connected applications. The set of panels operates to maximize the energy produced by means of an MPPT (Maximum Power Point Tracking) algorithm and the power grid absorbs the extra power produced by the panels. For charging and discharging the battery pack and to prevent overload and deep discharge, a methodology for estimating the state of charge is implemented in order to obtain an efficient control technique (maximizing battery life), and more efficient use of the stored energy. To manage the charging and discharging of the battery bank a bidirectional topology (Boost-Buck) with fuzzy P+I controller for stabilization of current or voltage is used. To regards the PV control technique, a classical PI controller is employed to regulate the PV terminal voltage, and the maximum power point is determined by a perturb and observe (P&O) algorithm. To validate the controllers and the theoretical models developed is built a prototype system, and analyzed the behavior of the batteries charger and photovoltaic panel under extreme environmental conditions such as abrupt decrease of solar irradiation, unexpected panels disconnection and changes of the maximum power point of the panels.