Nas últimas décadas, a fonte eolielétrica é a que sinaliza maior crescimento mundial dentre as demais. A curva de aprendizagem tecnológica do setor mostra queda do custo entre 15% a 20% a cada 3 anos. Países ativos no setor eólico se esforçam pela meta de 12% de participação na produção elétrica mundial em 2020. A contribuição da geração eolielétrica offshore é fundamental para essa meta, pela proximidade aos centros de carga, com ganhos de eficiência, de escala e reduzido impacto ambiental e visual. Apesar do crescimento do parque gerador nacional em 2006, há carência na produção no curto prazo. Contraditoriamente, há ventos abundantes para geração eolielétrica e o prévio arcabouço industrial que seria necessário para desenvolver o setor. Apesar do incentivo governamental (PROINFA), o setor eólico brasileiro ainda não decolou como esperado. O objetivo deste trabalho é reforçar o debate sobre a importância da diversificação da matriz, em prol da estratégia de segurança do suprimento energético nacional e da redução da emissão de gases de efeito estufa. Em rumo a esse objetivo, são colocados argumentos com abordagem ampla e com abordagem específica. Na abordagem ampla, esta pesquisa propõe uma maior inserção da fonte eólica na matriz elétrica nacional como uma das opções a serem consideradas de maneira mais relevante nas táticas de diversificação da matriz, a exemplo do que já fazem países com maior abundância de gás natural que o Brasil, como o Reino Unido. Sob um ponto de vista específico, a investigação exemplifica possibilidades de contribuição da fonte eolielétrica, na sua versão offshore, para as táticas de diversificação da matriz nacional que se entendem importantes, a exemplo do já fazem países com maior predominância da fonte hidráulica que o Brasil, como a Noruega. O método utilizado para se alcançar o objetivo desta dissertação envolve os seguintes passos: (1) esclarecer quanto aos principais aspectos do setor energético a nível mundial e o problema ambiental que está vinculado à produção de energia por fontes fósseis; (2) esclarecer quanto aos aspectos do desenvolvimento de sistemas eolielétricos onshore no Brasil e no mundo e também do desenvolvimento de sistemas offshore em países de interesse; (3) explorar exemplos de articulação dos sistemas eólicos offshore com projetos de produção de energia fóssil em ambiente marítimo, como forma de produzir sinergia útil a ambos os setores; (4) analisar e debater sobre as propostas do governo brasileiro para o futuro da matriz elétrica do país; (5) propor algumas possibilidades de desenvolvimento de sistemas eólicos offshore no Brasil, partindo de pequenos projetos-piloto. Caso as propostas deste trabalho se tornem realizadas, os resultados para este país líder em energia limpa e renovável seriam: a criação de valor nas operações offshore de produção de energia fóssil, o ganho de aprendizagem sobre a tecnologia eólica, o alívio parcial da oferta energética para centros litorâneos no curto prazo; a racionalização do uso, transporte e dependência externa do gás natural; a dinamização dos Mecanismos de Desenvolvimento Limpo (CDM / MDL) e de novos mercados e empregos para a indústria. / In the last decade wind power source was the fastest-growing energy source. Technological learning curves for this sector fall down by a 15% a 20% rate each 3 years. Countries which are committed with wind power are running after the target of 12% wind into the worlds electrical production by 2020. The contribution of the offshore wind power (OWP) source is fundamental on covering such target, due to the proximity to load centers, efficiency & scale savings and reduced environmental and visual impact. Although the growth of the Brazilian power generation system in 2006, there is a gap on fulfilling demand in the short run. Nevertheless, Brazil has abundance of winds suitable for power generation, as a previous industrial framework, necessary on developing this sector. Even that a governmental program has come (PROINFA), wind power sector has not risen as expected yet. The goal of this thesis is to reinforce the debate about the importance on diversifying the Brazilian power matrix, towards the strategy of energy security supply as the reduction of greenhouse gases emissions. On reaching such a goal, this thesis states arguments by a generic approach and also by a specific approach. In the generic approach, it proposes a larger share for wind into the Brazilian electrical matrix as one of the options that should be considered in a more relevant manner for the tactics of diversifying the electrical matrix, following the example given by countries with larger abundance than Brazil regarding on natural gas production, as it is the case of the United Kingdom. In the specific approach, this investigation exemplifies possibilities of contributions from the OWP for the tactics of diversifying the matrix, following the example given by a country with higher predominance than Brazil regarding on using large hydropower as the main national power source, which is the case of Norway. The method taken for reaching the thesis goal involves the following steps: (1) to clarify on some aspects regarding energy production and its respective environmental problem related to the greenhouse gases emissions;(2) to clarify some aspects about the development of wind energy systems in Brazil and in the world and also some aspects about the development of OWP projects in selected countries; (3) to explore examples of articulation between OWP systems with offshore fossil energy production systems, in order to argue about the synergy that is possible between them; (4) to analyze and debate about the Brazilian governments proposal for the electrical matrix in the long run; (5) to propose some possibilities of developing OWP systems in Brazil, starting by small-scale pilot projects. If the case the propositions of this thesis come true in the future, the earnings for this country, which a world leader in clean & renewable energy, would be the following: value creation into the offshore fossil energy production; growth of learning about the OWP technologies; the partial relief of power supply for the coastal load centers; rationalization on the use, transport and foreign dependence of natural gas resources; pushing dynamics for Clean Development Mechanisms (CDM), as for industrial markets and employment.

A utilização de conversores multiníveis tem sido uma importante alternativa para aplicações de alta potência e média tensão, graças aos altos níveis de potência alcançáveis por estas estruturas. Recentemente, esta topologia de conversores foi aplicada em sistemas com fontes alternativas para alimentar um sistema de geração distribuída, nos quais diferentes fontes de energia eram utilizadas. Com base nas características dos conversores multinível e sua potencial aplicabilidade em sistemas de geração distribuída, este trabalho tem como objetivo construir um sistema multinível conectado a rede de distribuição para utilização de fontes alternativas de energia como fontes primárias. Considerando que a energia fornecida pelas fontes alternativas pode sofrer variações, propõe-se a integração de sistemas armazenadores de energia, como capacitores, ao sistema multinível. Por isso, este trabalho desenvolve uma estratégia de controle para máxima transferência de potência ativa entregue à rede a fim de obter um fluxo ótimo. A topologia multinível deste trabalho possui em sua configuração dois módulos inversores conectados em série. Neste caso, é possível que pelo menos um desses inversores funcione com uma modulação em baixa frequência processando a maior parcela de potência. Assim, duas estratégias de controle modulação de fase e modulação de amplitude para a transferência de potência realizada pelo inversor de baixa frequência são analisadas. As vantagens e desvantagens de cada um dos métodos são expostas e então a estratégia mais adequada, no caso a modulação de amplitude, é utilizada na operação do conversor multinível. Além disso, são apresentados a modelagem das plantas e o projeto dos controladores de cada um dos módulos inversores. Por fim, a validação da proposta é feita através dos resultados de simulações e experimentais que mostram a capacidade do sistema de geração em transferir potência constante para a rede de distribuição e manter a corrente quase sem distorções em fase com a tensão. / The utilization of multilevel converters has been an important alternative for medium voltage applications with high power and power quality demand, thanks to the high power levels achievable for this kind of structure. Recently, this converter topology was proposed as a new possibility in renewable energy source applications, mainly in system delivering power to the grid, where different renewable energy resources may be used. Based on the characteristics of multilevel converters, and their potential applicability in distributed generation systems, this study aims to build a multilevel system that could be powered by renewable energy sources as primary sources and then connect them to a distribution grid. However, considering the energy produced by alternative sources can vary, it is analyzed the integration of a storage energy system in this multilevel topology. Taking into account this ends, the main concern of this study is related to the development of a control strategy to maximize the active power transferred to the grid. The multilevel topology employed in this study has two H-bridge inverter modules connected in series forming a cascaded configuration. Therefore, it is possible that at least one of these inverters, operating with a low frequency of modulation, process the majority of power with lower amount of losses. On this way, two control strategies for power transfer are analyzed. The advantages and disadvantages of each method are presented, and the most appropriated strategy is used in the operation of the multilevel converter system. In addition, it has been presented the design criteria for each controller and finally the validation of the proposed approach is done by mains of simulations and experimental results which show the ability of the converter to transfer constant active power to the grid and keep the grid current in phase with the grid voltage.

Nas últimas décadas, a fonte eolielétrica é a que sinaliza maior crescimento mundial dentre as demais. A curva de aprendizagem tecnológica do setor mostra queda do custo entre 15% a 20% a cada 3 anos. Países ativos no setor eólico se esforçam pela meta de 12% de participação na produção elétrica mundial em 2020. A contribuição da geração eolielétrica offshore é fundamental para essa meta, pela proximidade aos centros de carga, com ganhos de eficiência, de escala e reduzido impacto ambiental e visual. Apesar do crescimento do parque gerador nacional em 2006, há carência na produção no curto prazo. Contraditoriamente, há ventos abundantes para geração eolielétrica e o prévio arcabouço industrial que seria necessário para desenvolver o setor. Apesar do incentivo governamental (PROINFA), o setor eólico brasileiro ainda não decolou como esperado. O objetivo deste trabalho é reforçar o debate sobre a importância da diversificação da matriz, em prol da estratégia de segurança do suprimento energético nacional e da redução da emissão de gases de efeito estufa. Em rumo a esse objetivo, são colocados argumentos com abordagem ampla e com abordagem específica. Na abordagem ampla, esta pesquisa propõe uma maior inserção da fonte eólica na matriz elétrica nacional como uma das opções a serem consideradas de maneira mais relevante nas táticas de diversificação da matriz, a exemplo do que já fazem países com maior abundância de gás natural que o Brasil, como o Reino Unido. Sob um ponto de vista específico, a investigação exemplifica possibilidades de contribuição da fonte eolielétrica, na sua versão offshore, para as táticas de diversificação da matriz nacional que se entendem importantes, a exemplo do já fazem países com maior predominância da fonte hidráulica que o Brasil, como a Noruega. O método utilizado para se alcançar o objetivo desta dissertação envolve os seguintes passos: (1) esclarecer quanto aos principais aspectos do setor energético a nível mundial e o problema ambiental que está vinculado à produção de energia por fontes fósseis; (2) esclarecer quanto aos aspectos do desenvolvimento de sistemas eolielétricos onshore no Brasil e no mundo e também do desenvolvimento de sistemas offshore em países de interesse; (3) explorar exemplos de articulação dos sistemas eólicos offshore com projetos de produção de energia fóssil em ambiente marítimo, como forma de produzir sinergia útil a ambos os setores; (4) analisar e debater sobre as propostas do governo brasileiro para o futuro da matriz elétrica do país; (5) propor algumas possibilidades de desenvolvimento de sistemas eólicos offshore no Brasil, partindo de pequenos projetos-piloto. Caso as propostas deste trabalho se tornem realizadas, os resultados para este país líder em energia limpa e renovável seriam: a criação de valor nas operações offshore de produção de energia fóssil, o ganho de aprendizagem sobre a tecnologia eólica, o alívio parcial da oferta energética para centros litorâneos no curto prazo; a racionalização do uso, transporte e dependência externa do gás natural; a dinamização dos Mecanismos de Desenvolvimento Limpo (CDM / MDL) e de novos mercados e empregos para a indústria. / In the last decade wind power source was the fastest-growing energy source. Technological learning curves for this sector fall down by a 15% a 20% rate each 3 years. Countries which are committed with wind power are running after the target of 12% wind into the worlds electrical production by 2020. The contribution of the offshore wind power (OWP) source is fundamental on covering such target, due to the proximity to load centers, efficiency & scale savings and reduced environmental and visual impact. Although the growth of the Brazilian power generation system in 2006, there is a gap on fulfilling demand in the short run. Nevertheless, Brazil has abundance of winds suitable for power generation, as a previous industrial framework, necessary on developing this sector. Even that a governmental program has come (PROINFA), wind power sector has not risen as expected yet. The goal of this thesis is to reinforce the debate about the importance on diversifying the Brazilian power matrix, towards the strategy of energy security supply as the reduction of greenhouse gases emissions. On reaching such a goal, this thesis states arguments by a generic approach and also by a specific approach. In the generic approach, it proposes a larger share for wind into the Brazilian electrical matrix as one of the options that should be considered in a more relevant manner for the tactics of diversifying the electrical matrix, following the example given by countries with larger abundance than Brazil regarding on natural gas production, as it is the case of the United Kingdom. In the specific approach, this investigation exemplifies possibilities of contributions from the OWP for the tactics of diversifying the matrix, following the example given by a country with higher predominance than Brazil regarding on using large hydropower as the main national power source, which is the case of Norway. The method taken for reaching the thesis goal involves the following steps: (1) to clarify on some aspects regarding energy production and its respective environmental problem related to the greenhouse gases emissions;(2) to clarify some aspects about the development of wind energy systems in Brazil and in the world and also some aspects about the development of OWP projects in selected countries; (3) to explore examples of articulation between OWP systems with offshore fossil energy production systems, in order to argue about the synergy that is possible between them; (4) to analyze and debate about the Brazilian governments proposal for the electrical matrix in the long run; (5) to propose some possibilities of developing OWP systems in Brazil, starting by small-scale pilot projects. If the case the propositions of this thesis come true in the future, the earnings for this country, which a world leader in clean & renewable energy, would be the following: value creation into the offshore fossil energy production; growth of learning about the OWP technologies; the partial relief of power supply for the coastal load centers; rationalization on the use, transport and foreign dependence of natural gas resources; pushing dynamics for Clean Development Mechanisms (CDM), as for industrial markets and employment.

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.

Cette thèse porte sur l’impact du dessin de presse dans le combat des Noirs pour l’obtention de leurs droits, aux États-Unis et en France à des moments-clés entre 1861 et 1965, et ce dans une perspective d’histoire croisée. Suite à leur reddition lors de la guerre de Sécession aux Etats-Unis, les Sudistes dotèrent leur idéologie raciste d’une nouvelle arme de diffusion : le dessin de presse – atout majeur dans la victoire de l’Union. Au XX siècle, les Africains-Américains réagirent à la propagande sudiste : ème la guerre des images éclata. A la même époque, certains artistes noirs s’exilèrent en France pour mieux riposter. En effet Paris, moins hostile, facilitait leur expression artistique. Leur succès à l’étranger démontrait alors la responsabilité et la complicité des institutions américaines dans la discrimination raciale. Pourtant, l’attitude française n’était pas plus enviable vis-à-vis de ses colonies, notamment en Afrique noire. Si le racisme et la discrimination étaient clairement affichés aux Etats-Unis, il s’insinuait de manière plus pernicieuse dans la société française, dont les journaux contribuèrent très largement à cette émulation picturale. L'analyse croisée entre ces deux pays révèle des analogies singulières dans la représentation des Noirs dans les journaux de l’époque, tant dans le système ségrégationniste américain que dans l'empire colonial français. Les stéréotypes développés par la presse raciste archétypes dans l’inconscient collectif. Les partisans de s’imprégnèrent en l'émancipation y opposèrent leur image à différentes phases de leur combat – entre la guerre de Sécession et le mouvement des droits civiques d’un côté, de la France coloniale aux guerres de décolonisation de l'autre. Cette analyse de l’histoire de la presse et des illustrations se propose d’éclairer la convergence progressive des lois américaine et française aspirant à tendre vers une société sans préjugé racial. Elle souligne également l'idée que l'image est porteuse de sens, constitue un langage à part entière et a pleinement contribué, à l’époque, à construire et déconstruire les inégalités raciales. / Within the framework of Histoire croisée, this thesis focuses on the impact of press drawings, in France and in the USA, on the black population’s fight to obtain rights at key moments between 1861 and 1965. Following their surrender at the end of the US Civil War, the Confederates bolstered their racist ideology with a new ideological weapon, the political cartoon, a major asset in the Union’s victory. In the XX century, th the African Americans reacted to the confederate propaganda and a war of images ensued. Simultaneously, some black artists went into exile in France in order to fight back more adequately. France provided an ideal environment for artistic expression due to hostility against them in Paris being lower than in the USA. Their success abroad thus demonstrated the responsibility and the complicity on the part of American institutions in terms of racial discrimination. That said, the French attitude was far from admirable when it came to its colonies, particularly those of black Africa. Though racism and discrimination were clearly visible within the USA, these mindsets were insinuated more perniciously within French society, the country’s newspapers contributing substantially to this pictorial emulation. A focus on the inter-crossings between these two countries reveals unique analogies in the representation of black people in the newspapers of the time, both within the segregationist system of the USA as well as within France’s colonial empire. The stereotypes developed by the racist press pervaded the collective subconscious as archetypes. The partisans of emancipation protested against this propagation through the use of their own image in different phases of their fight – between the Civil War and the Civil Rights Movement in the United States; and from colonial France to the African independence movements. This analysis of the history of the press and of its illustrations seeks to shed light on the progressive convergence of American and French laws aiming at a society free from racial prejudice. It also underlines the idea that the image bears meaning, constituting a language in its own right, and that it plays a significant role in the construction and the deconstruction of racial inequality.

Made available in DSpace on 2015-03-26T12:27:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 778013 bytes, checksum: 80573b20b6b26ae5c6d224941a486c2d (MD5) Previous issue date: 2014-06-04 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This study aimed to investigate different types of materials for the production of compressed biofuel. The selected materials were: tree pruning waste, corrugated cardboard, cartons and sludge of water treatment obtained by flotation technique; these materials were chosen because of its abundance in the urban environment, the ease of finding them in urban areas and also the few studies related to them. The studywas divided into three chapters: in chapter I, was determinedthe physical, chemical and thermal characteristics of the residuesto give support for the subsequent chapters. In chapter II briquettes composed of mixtures of these residues were produced, using the urban pruning residues as the basis for the different blends, mainly because of its lignocellulosic composition; chemical and physical analysis were also made in the briquettes to analyze if the compactation process of the mixtures was effective and if the final product has favorable characteristics for energy use. In chapter III was described the production and evaluation of pellets composed by municipal solid waste, and similarly, we used the urban pruning residues as the main material for the blends with the other materials. After all analysis, it was observed that the urban pruning residues, the corrugated cardboard andthe aseptic cartons showed positivecharacteristics for use as biofuel, but the flotation sludge showed aninorganic character, presenting a low calorific value and high ash content. Nevertheless, the sludge was used for the production of briquettes and pellets in order to evaluate possible mixtures to minimize those problems. Even for the briquettes or for the pellets it was observed that the addition of sludge in the composition provided increases in the strength and density, but reduced the calorific value and increased the ash content. The incorporation of cardboard or carton caused an increase in density and strength and a small reduction in calorific value. It could be concluded that the municipal solid residues used in this researchhad characteristic to use them to produce compressed fuelsas asustainable alternative for energy production. Regards about the mixing ratios of the residues should be taken to optimize the overall process. / Este estudo teve por objetivo pesquisardiversos tipos deresíduos sólidos urbanos para a produção de combustíveis compactados. Foram selecionados resíduos de poda de árvores, papelão ondulado, embalagens cartonadas e lodo de tratamento de águas pela técnica de flotação. Optou-se por estes materiais devido a sua representatividade no ambiente urbano, pela facilidade em encontra-los e também por haver poucos estudos relacionados a eles. O trabalho foi dividido em três etapas, inicialmente, foram determinadas as características físicas, químicas e térmicas dos resíduos como forma de embasamento para os próximos capítulos. Na sequencia foram produzidos briquetes compostos por diferentes proporções destes resíduos, usando como base para as misturas os resíduos de podade árvores devido sua composição lignocelulósica; também foram feitas análises químicas e físicas nos briquetes para avaliar se o processo de compactação das misturas foi eficiente e se o produto final apresentou características energéticas favoráveis ao uso. Finalmente, avaliou-sea produção de pellets produzidos com os resíduos sólidos urbanos, e da mesma forma, utilizaram-se os resíduos de poda urbana como base para as misturas com os outros materiais. Após as análises observou- se que, os resíduos de poda urbana, papelão ondulado e embalagens cartonadas apresentaram características favoráveis para o uso como biocombustível, porém o lodo de flotação apresentou caráter inorgânico, com baixo poder calorífico e alto teor de cinzas. Apesar disso, o lodo foi utilizado para a produção dos briquetes e pellets com o intuito de avaliar possíveis misturas que minimizem estes problemas. Tanto para os briquetes quanto para os pellets, observou-se que a adição de lodo na composição destes materiais proporcionou incrementos na resistência e densidade, porém reduziu o poder calorífico a aumentou o teor de cinzas. A incorporação de papelão ou embalagens cartonadas ocasionou aumento na densidade e na resistência e uma pequena redução no poder calorífico. Conclui-se que os resíduos sólidos urbanos utilizados neste estudo apresentaram potencial para produção de combustíveis compactados, tornando-se uma alternativa sustentável para produção de energia, desde que otimizadas as proporções das misturas de materiais.

The experience of electric energy shortage in 2001 demonstrated that our dependence almost exclusively on hydroelectricity could fetch great problems to Brazil. Thus being, the existence of trustworthy alternatives of energy must exist, at the very least, as a reserve. For this reason, the perspective of decentralizing the energy production as a form of promoting the socioeconomic development of remote communities not connected to the public distribution system as well for mass production of electricity, are the motivations of this work. Such situation justified the analysis of performance and development of the integration of diverse types of alternative primary sources by transforming them into current sources as a means of preventing the circulation of current due to voltage differences across the sources. Control of the load voltage uses the modulation of a secondary load in parallel with a primary load in such a way that current excesses from the current sources are drained only through the secondary load, remaining unchanged the conditions for the primary load. To manage the voltage and current distribution in the main load, a module, dedicated and expandable controller is proposed for hybrid systems of electric energy generation such as those using wind-solar-storage for generation of electric energy in a trustworthy form, unassisted and independent. The proposed integrated system of energy does allow the control and integration of the most usual forms of energy generation such as hydraulic, wind, storage of energy, specially, in batteries. The control program is also adjusted to integrate other forms of generation, independent of its origin. The control as a whole is based on the algorithm "Hill Climbing Control" (HCC) for individual maximization of the generated power and rotation in each source and regulating the voltage across the load, in order to get the best advantage from the installations. In this dissertation is also shown some practical results about the proposed theory on a prototype of control based on the micro controller PIC18F452 for distribution of energy from a power plant of electric energy generation installed and operating in the CEEMA-UFSM campus. Furthermore, the controller module of power as presented in this work is more useful among others because it allows the use of hybrid electronics and microelectronics that are able of concentrating several circuits in a only "chip", including control functions for power conversion, A/D devices, program memory, data memory, modules for capture and comparison, timers and PWM modules. / A experiência do racionamento de energia elétrica no ano de 2001 no Brasil demonstrou que nossa dependência quase que exclusivamente da hidroeletricidade pode nos trazer grandes problemas. Assim sendo, a existência de alternativas de energia confiáveis deve existir, no mínimo, como reserva. Por esse motivo, a perspectiva da descentralização da produção de energia como forma de promoção do desenvolvimento sócio-econômico de comunidades não atendidas pelas formas convencionais de energia bem como para produção em massa de energias alternativas para grandes sistemas de potência, foram as motivações deste trabalho. A necessidade de um conhecimento melhor da integração entre as fontes de energia. Tais temas justificaram a realização da análise do desempenho e o desenvolvimento de tecnologia para a integração de diversos tipos de fontes alternativas transformadas em fontes de corrente como forma de se evitar a circulação de correntes entre as fontes por diferenças individuais de tensão. O controle da tensão de carga usa a modulação de uma carga secundária em paralelo com outra primária tal que os excessos de corrente das fontes sejam drenados apenas para a carga secundária mantendo-se inalteradas as condições da carga primária. Para gerenciar a distribuição das correntes e a tensão na carga principal, utilizou-se um controlador modular, dedicado e expansível para sistemas híbridos de geração de energia elétrica tais como o eólico-solararmazenamento para geração de energia elétrica de forma confiável, desassistida e autônoma. O sistema de energia desenvolvido permite o controle e o acionamento integrados das formas mais conhecidas de geração de energia envolvendo fontes como a hidráulica, a eólica, armazenadores de energia, em especial, as baterias. O programa de controle é adequado para integrar outras formas de geração, independente de sua origem. O controle como um todo, baseia-se no algoritmo "Hill Climbing Control" (HCC) para maximização individual da potência gerada em cada fonte e para o contingenciamento da rotação pela carga, de modo a se obter o melhor proveito das instalações. Por outro lado, a tensão de saída é modulada através da carga secundária de tal forma a compor uma impedância a ser vista pela fonte de corrente resultante das fontes primárias que estabilize em torno da tensão nominal. Esta dissertação mostra os resultados práticos relativos a um protótipo de controle baseado no PIC18F452 para distribuição de energia a partir de uma central de geração de energia elétrica instalado e funcionando no campus da UFSM. O módulo controlador de potência como se apresenta, presta-se para a utilização dos recursos da eletrônica híbrida e da microeletrônica que podem concentrar num único "chip" diversos circuitos, incluindo conversores de potência, conversores A/D, memória de programa, memória de dados, módulos de captura e comparação, temporizadores e módulos PWM, entre outros.

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.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:40:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 721867 bytes, checksum: 85d9a5894fb1c5c90727aacafdb3de95 (MD5) Previous issue date: 2014-07-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The sweet sorghum can become an important alternative for ethanol production in the sugar cane offseason. For this, adjustments will be necessary in the arrangement of sorghum plants in the field, to use all the available infrastructure and logistics in ethanol plants that use sugar cane as raw material. Besides adjusting the spacing of sweet sorghum cultivation machinery harvesters sugar cane, another factor to be researched refers to weed management. Sorghum is characterized by its slow initial growth which makes it very susceptible to weed competition in the early stage of growth. This fact is compounded by low efficiency of herbicides registered for weed control grasses. In the search for solutions to these problems, this research evaluated the effects of plant arrangements associated with application of herbicides on weed dynamics, sweet sorghum growth and yield. The experiment was conducted under field conditions and evaluated three plant arrangements with spacings of 0.25 m, 0.45 m 0,45 - 0,45 - 0,90 m, keeping the population of 120,000 plants per hectare in all spacings, which were either not associated with herbicide application. At 7, 14 and 28 days after herbicide application visual intoxication plants, weed control and data collection for phytosociological studies of weed community were evaluated. The fresh weight, plant height, stem diameter, mass of broth and °Brix of the sorghum stock were evaluated at harvest, 120 days after sowing. It also assessed chemical characteristics of the broth as the concentrations of sucrose, glucose and fructose, by high performance liquid chromatography efficiency. For phytosociological studies, weed populations were analyzed by calculations of density, frequency and abundance relative importance value (IVI) and similarity index (SI). We conclude that the reduction in sweet sorghum spacing increases the fresh culture weight and the application of the herbicide mixture may be an option in the management of weeds in sorghum, mainly aimed at controlling grasses. However, doses above 960 g ha-1 s-metolachlor and atrazine mixture may compromise the growth and productivity of sweet sorghum. The Cyperus esculentus and Oxalis latifolia species shown to be more tolerant to herbicides, considering that showed higher IVI values, independent of treatment assessed. / O sorgo sacarino pode se tornar importante alternativa para produção de etanol na entressafra da cana-de-açúcar. Para isso, serão necessários ajustes no arranjo das plantas de sorgo no campo, para utilização de toda a infraestrutura e logística disponíveis nas usinas de etanol que utilizam a cana-de-açúcar como matéria prima. Além do ajuste do espaçamento de cultivo do sorgo sacarino às máquinas colhedoras de cana-de-açúçar, outro fator a ser pesquisado refere-se ao manejo de plantas daninhas. O sorgo se caracteriza por possuir crescimento inicial lento o que o torna muito susceptível à interferência das plantas daninhas na fase inicial de crescimento. Este fato é agravado devido à baixa eficiência dos herbicidas registrados para controle de plantas daninhas gramíneas. Na busca de soluções para esses problemas, nessa pesquisa foram avaliados os efeitos de arranjos de plantas associado a aplicação de herbicidas sobre a dinâmica das plantas daninhas, crescimento e produtividade do sorgo sacarino. O experimento foi realizado em condições de campo, sendo avaliados três arranjos de plantas com espaçamentos de 0,25 m, 0,45 m e 0,45-0,45-0,90 m, mantendo-se a população de 120.000 plantas por hectare em todos os espaçamentos, os quais foram ou não associados a aplicação de herbicidas. Aos 7, 14 e 28 dias após a aplicação dos herbicidas foram avaliadas a intoxicação visual das plantas, o controle das plantas daninhas e coleta de dados para os estudos fitossociológicos da comunidade infestante. A matéria fresca, altura de plantas, diâmetro de colmo, massa de caldo e °Brix do caldo do sorgo foram avaliados no momento da colheita, 120 dias após semeio. Também avaliou-se as características química do caldo quanto as concentrações de sacarose, glicose e frutose, por cromatografia líquida de alta eficiência. Para os estudos fitossociológicos, as populações de plantas daninhas foram analisadas por meio de cálculos de densidade, frequência e abundância relativa, índice de valor de importância (IVI) e índice de similaridade (IS). Conclui-se que, a redução no espaçamento entre linhas do sorgo sacarino aumenta a massa fresca da cultura e a aplicação da mistura de herbicidas pode ser opção no manejo de plantas daninhas no sorgo sacarino, principalmente, objetivando o controle de gramíneas. No entanto, doses acima de 960 g ha-1 de s-metolachlor em mistura com atrazine podem comprometer o crescimento e produtividade do sorgo sacarino. As espécies Cyperus esculentus e Oxalis latifolia demonstram ser mais tolerantes aos herbicidas aplicados, tendo em vista que apresentaram maiores valores IVI, independente do tratamento avaliado.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:42:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1068660 bytes, checksum: 930f9c25a88fb00b35dbf177ec6987f8 (MD5) Previous issue date: 2014-07-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The search for alternative sources of energy, due to the environmental damage caused by greenhouse gases and the depletion of oil easy to extract, resulted in a new phase of growth of the national sugarcane agribusiness. Apart from sugar cane juice to produce sugar and ethanol, the industrialization process obtains the biomass, a lignocellulosic material with high energy content, which can be converted into biofuels. It is essential the characterization of germplasm banks, which consist in great genetic variability and can be used as potential parents in breeding programs. Recognized this importance, the present work aimed to study the genetic diversity of a germplasm bank of cane sugar for selection of potential parents for bioenergy production. Ninety genotypes sown in simple installments and without repetitions were characterized for their chemical and technological constitutions. The descriptive analysis enabled the determination of variability among accessions. The relationships between the variables were estimated from analyzes of simple and partial correlations and the path analysis with the dry matter (MS) as the main variable. To study the genetic divergence, multivariate analyzes were performed. From the Euclidean distance matrix standardized mean, techniques clustering were applied by Tocher optimization method and the hierarchical agglomerative method based on the average linkage between groups (UPGMA). We proceeded with the principal component analysis in order to complement the analysis of clustering. The simultaneous selection of characters, from the index proposed by Mulamba and Mock (1978), allowed the classification of genotypes for different purposes. It was possible to observe amplitude variation high among accessions for all the variables, excepted cellulose. Despite the low correlations for most variables, it was possible to obtain correlated response to selection of the desired characters, highlighting the variable total soluble solids (BRIX), a feature that is easy to measure and can be regarded as the main feature for be used for indirect selection of correlated characters. Path analysis is not the most appropriate to verify the direct and indirect relationships between the variables studied on the main variable (dry matter), because it showed low value of coefficient of determination (R2= 0.29) and high residual effect of the variable (0.84). The clustering methods gathered 90 genotypes, similarly, for eight distinct groups. The principal components , was not satisfactory, since 8 components were needed to explain 83.3% of the variation, however was good to identify the most important for genetic diversity variable was the total sugars (AT) and contributed the least was the dry matter (MS). With the simultaneous selection of characters were ranked ten most promising access for the sugarcane juice quality and the use of bagasse for the production of bioelectricity and/or cellulosic ethanol. From the selected genotypes and the similarity between them, it was possible to indicate potential crosses between parents with high-quality production of sugar and ethanol, as well as an interesting plant biomass for bioenergy production, highlighting 18 crosses between genotypes for bioelectricity, 14 for cellulosic ethanol and 6 for both purposes. / A busca por fontes alternativas de energia, devido aos prejuízos ambientais ocasionados pelos gases de efeito estufa e ao esgotamento das reservas de petróleo de fácil extração, resultou numa nova fase de crescimento da agroindústria canavieira nacional. Além do caldo da cana para produção de açúcar e etanol, do processo de industrialização obtém- se a biomassa, um material lignocelulósico, com elevado conteúdo energético, que pode ser convertido em biocombustíveis. É indispensável à caracterização de genótipos de bancos de germoplasmas, que constituem excelente variabilidade genética e podem ser utilizados como genitores potenciais nos programas de melhoramento. Reconhecida esta importância, o presente trabalho teve como objetivo o estudo da diversidade genética de um banco de germoplasma de cana-de-açúcar visando à seleção de genitores potenciais para produção de bioenergia. Noventa genótipos semeados em parcelas simples e sem repetições, foram caracterizados quanto suas constituições químicas e tecnológicas. A estatística descritiva possibilitou a verificação da existência de variabilidade entre os genótipos avaliados. As relações entre os caracteres foram estimadas a partir das análises de correlações simples e parciais e pela análise de trilha que teve como variável principal a matéria seca (MS). Para o estudo da diversidade genética foram realizadas análises multivariadas. A partir da matriz de distância euclidiana média padronizada foi aplicado técnicas de agrupamento pelo método de otimização de Tocher e pelo método aglomerativo hierárquico com base na ligação média entre grupos (UPGMA). Procedeu- se com a análise por componentes principais a fim de complementar as análises de agrupamentos. A seleção simultânea de caracteres, com o índice proposto por Mulamba e Mock (1978), possibilitou selecionar genótipos para diferentes finalidades. Foi possível observar alta amplitude de variação entre os genótipos para os caracteres avaliados, excetuado a celulose. Apesar das baixas correlações encontradas para maior parte das variáveis, foi possível obter resposta correlacionada entre os caracteres desejados para seleção, destacando-se a variável sólidos solúveis totais (BRIX), que é uma característica de fácil medição e pode ser considerada a principal característica para ser utilizada na seleção indireta de caracteres correlacionados. A análise de trilha não é a mais indicada para verificar as relações diretas e indiretas entre os caracteres estudados sobre a variável principal matéria seca (MS), pois apresentou baixo valor de coeficiente de determinação (R2 = 0,29) e alto efeito da variável residual (0,84). Os métodos de agrupamento reuniram os 90 genótipos, de forma similar, em oito grupos distintos. A técnica de componentes principais não foi satisfatória, pois foram necessários 8 componentes para explicar 83,3 % da variação, porém foi eficiente para identificar que a variável mais importante para a diversidade genética foi os açúcares totais (AT) e a que menos contribuiu foi a matéria seca (MS). Com a seleção simultânea de caracteres classificou-se os dez genótipos mais promissores para qualidade do caldo e para aproveitamento do bagaço para produção de bioeletricidade e /ou etanol celulósico. A partir dos genótipos selecionados e da similaridade entre eles, foi possível indicar cruzamentos entre genitores potenciais, com alta qualidade para produção de açúcar e etanol, bem como uma biomassa vegetal interessante para produção de bioenergia, destacando-se 18 cruzamentos para produção de bioeletricidade, 14 para etanol celulósico e 6 para ambas as finalidades.