Submitted by Lucienne Costa (lucienneferreira@ufcg.edu.br) on 2018-04-20T14:37:35Z No. of bitstreams: 1 TÚLIO ALBUQUERQUE DIAS – DISSERTAÇÃO (PPGEE) 2016.pdf: 5822647 bytes, checksum: 7cd3ed5c6dd5eedcd93037a70c98ddd7 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-20T14:37:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TÚLIO ALBUQUERQUE DIAS – DISSERTAÇÃO (PPGEE) 2016.pdf: 5822647 bytes, checksum: 7cd3ed5c6dd5eedcd93037a70c98ddd7 (MD5) Previous issue date: 2016-10-18 / Capes / Este trabalho trata da aplicação da geração fotovoltaica residencial associada à utilização de banco de baterias com a finalidade de reduzir à elevação e variação da potência injetada na rede. Dessa forma o sistema de armazenamento é utilizado para absorver a energia excedente imposta pela geração ao longo do dia fornecendo ou absorvendo potência constante a rede elétrica. Diante desta abordagem, este trabalho tem por objetivo descrever e analisar estratégias de controle em sistemas FV associadas ao controle de carga e descarga de um banco de baterias chumbo-ácido associadas em série, para reduzir a alta potência injetada na rede, devido ao fato que o pico de geração, muitas vezes não coincide com o horário de pico de consumo. Foram apresentadas topologias convencionais para este tipo de sistema e partir da escolha de uma topologia genérica, foi obtido à modelagem do sistema FV/Bateria conectado a rede elétrica para obter as funções de transferência e respectivas malhas de controle da planta. Na sequência foi feito uma avaliação das estratégias de controle aplicadas, gerando resultados por simulação e experimentais que validam as estratégias analisadas. Para avaliar a redução da potência injetada na rede com a inserção do sistema de armazenamento, foi descrito um modelo simplificado da rede de BT. Os resultados obtidos via simulação comprovaram que foi possível regular adequadamente o fluxo de potência dos painéis para as baterias e a rede elétrica, como também reduzir a variação e elevação da potência na rede, gerada pela mudança dos níveis de irradiação. Como consequência desta ação foi evidenciada também à redução da elevação da tensão no Ponto de Acoplamento comum (PAC). / This work deals with the application of residential photovoltaic generation associated with the use of battery banks with the purpose of reducing the elevation and variation of the injected power in the network. In this way the storage system is used to absorb the surplus energy imposed by the generation during the day supplying or absorbing constant power to the electrical network. In this approach, this work aims to describe and analyze control strategies in PV systems associated with the control of load and discharge of a bank of lead-acid batteries associated in series, to reduce the high power injected in the network, due to the fact that The generation peak often does not coincide with peak consumption times. It was presented the conventional topologies for this type of system and from the choice of a generic topology, was obtained to the modeling of the FV / Battery system connected to the electrical network to obtain the transfer functions and respective control meshes of the plant. An evaluation of the applied control strategies was carried out, generating simulation and experimental results that validate the analyzed strategies. To evaluate the reduction of the injected power in the network with the insertion of the storage system, a simplified model of the LV network was described. The results obtained through simulation showed that it was possible to adequately regulate the power flow of the panels to the batteries and to the electrical network, as well as to reduce the variation and increase of the power in the network, generated by the change of the irradiation levels. As a consequence of this action was also evidenced to the reduction of the voltage increase at the Common Coupling Point (PAC).

O presente trabalho apresenta os estudos, especificaÃÃes, instalaÃÃo e operaÃÃo de um sistema fotovoltaico com a finalidade de fornecer energia elÃtrica a uma escola pÃblica, localizada em uma Ãrea isolada do sul do Estado do PiauÃ. O sistema foi proposto e seu protÃtipo constituÃdo por painel fotovoltaico, banco de baterias, carregador do banco de bateria e conversor CC/CC elevador, que alimenta as cargas em corrente contÃnua, projetado para uma autonomia de trÃs dias, mesmo em condiÃÃes mÃnimas de radiaÃÃo solar. A energia solar capturada pelo painel solar à armazenada em um banco de baterias estacionÃrias do tipo chumbo-Ãcido. O carregador de baterias trabalhando no ponto de mÃxima potÃncia (MPP) do painel à responsÃvel pelo carregamento deste banco. A carga à suprida pelo conversor CC/CC elevador de alto ganho (24 Vdc para 311 Vdc). O projeto completo do sistema à apresentado ao longo deste trabalho, bem como sÃo apresentados os principais resultados experimentais do protÃtipo mostrado e instalado em campo. / This work presents the studies, specifications, installation and operation of a photovoltaic system in order to provide electricity to a public school located in an isolated area of the southern state of PiauÃ. The system was proposed and its prototype constituted by photovoltaic panel, battery bank, charger from the battery bank and converter DC / DC elevator, that feed the chargers in direct current designed for a range of three days, even in minimum solar radiation. The solar energy captured by solar panel is stored in a stationary batteries, lead acid type. The battery charger working at maximum power point (MPP) of the panel is responsible for load bank. The load is supplied by the DC / DC converter lift high gain (24 Vdc to 311 Vdc). The complete design system and its control are presented throughout this work, as well as presented the main results of the experimental prototype shown and installed in the field.

The present work proposes a methodology to define the electric propulsion system for PSVs. This methodology was applied to a case study: the conceptual design of a PSV for operation at the pre-salt fields at Santos basin. First, four different alternatives of electric propulsion systems for the PSV are presented and sized. The first one has induction motors as main propulsion motors, the second one has synchronous motors as main propulsion motors; the third and fourth alternatives are the same as the first and second, respectively, with a batteries bank connected to the main switchboard. Each of the four arrangements was contemplated with two options for Diesel generators: high speed and medium speed generator sets. The mass, volume, fuel consumption, exhaust gases emissions and reference capital costs for each arrangement are estimated and analyzed. Moreover, an economic analysis through the Net Present Value (NPV) is performed. The methodology ends with the Analytic Hierarchy Process (AHP) to support the decision making procedure. Some of the parameters obtained for each arrangement (mass, volume, fuel consumption, exhaust gases and NPV) are used as criteria and sub-criteria for selection. Two scenarios are evaluated, the first scenario gives more importance to the financial component of the design; the second scenario sets the exhaust gases emissions as the more significant parameter. The results were different, the arrangements 1 and 2 with medium speed Diesel generator sets appear as the most suitable option from the economical point of view; whereas the arrangements with batteries and high speed Diesel gensets are the best options to reduce the exhaust emissions. / O presente trabalho propôs uma metodologia para definir o sistema de propulsão elétrica para PSVs. A metodologia foi aplicada para um caso estudo: o projeto conceitual de um PSV para operar nos campos do pré-sal na Bacia de Santos. Primeiramente, as quatro diferentes alternativas de sistemas de propulsão elétrica para PSV são apresentadas e dimensionadas. A primeira alternativa tem motores de indução como motores de propulsão principal, a segunda alternativa tem motores síncronos como motores de propulsão principal; a terceira e quarta alternativas são as mesmas que a primeira e a segunda, respectivamente, com um banco de baterias conectado ao quadro principal. Cada um dos quatro arranjos foi considerado com duas opções para Diesel geradores: Diesel geradores de alta e média rotação. A massa, volumem, consumo de combustível, emissão de gases e os custos capitais de referência para cada arranjo são estimados e analisados. Adicionalmente, uma análise económica usando o Valor Presente Líquido (VPL) é feita. A metodologia finaliza com o Analytic Hierarchy Process (AHP) para apoiar o processo de escolha de alternativa. Alguns dos parâmetros obtidos para cada arranjo (massa, volumem, consumo de combustível, gases poluentes e o VPL) são utilizados como critérios de seleção. Dois cenários são avaliados, o primeiro cenário dá maior importância à parte financeira do projeto, o segundo cenário estabelece as emissões de gases poluentes como o parâmetro mais significativo. Os resultados foram diferentes, os arranjos 1 e 2 com Diesel geradores de média rotação se apresentam como a opção mais adequada desde o ponto de vista econômico; enquanto os arranjos com baterias e Diesel geradores de alta rotação são a melhor opção para reduzir as emissões de gases poluentes.

The present work proposes a methodology to define the electric propulsion system for PSVs. This methodology was applied to a case study: the conceptual design of a PSV for operation at the pre-salt fields at Santos basin. First, four different alternatives of electric propulsion systems for the PSV are presented and sized. The first one has induction motors as main propulsion motors, the second one has synchronous motors as main propulsion motors; the third and fourth alternatives are the same as the first and second, respectively, with a batteries bank connected to the main switchboard. Each of the four arrangements was contemplated with two options for Diesel generators: high speed and medium speed generator sets. The mass, volume, fuel consumption, exhaust gases emissions and reference capital costs for each arrangement are estimated and analyzed. Moreover, an economic analysis through the Net Present Value (NPV) is performed. The methodology ends with the Analytic Hierarchy Process (AHP) to support the decision making procedure. Some of the parameters obtained for each arrangement (mass, volume, fuel consumption, exhaust gases and NPV) are used as criteria and sub-criteria for selection. Two scenarios are evaluated, the first scenario gives more importance to the financial component of the design; the second scenario sets the exhaust gases emissions as the more significant parameter. The results were different, the arrangements 1 and 2 with medium speed Diesel generator sets appear as the most suitable option from the economical point of view; whereas the arrangements with batteries and high speed Diesel gensets are the best options to reduce the exhaust emissions. / O presente trabalho propôs uma metodologia para definir o sistema de propulsão elétrica para PSVs. A metodologia foi aplicada para um caso estudo: o projeto conceitual de um PSV para operar nos campos do pré-sal na Bacia de Santos. Primeiramente, as quatro diferentes alternativas de sistemas de propulsão elétrica para PSV são apresentadas e dimensionadas. A primeira alternativa tem motores de indução como motores de propulsão principal, a segunda alternativa tem motores síncronos como motores de propulsão principal; a terceira e quarta alternativas são as mesmas que a primeira e a segunda, respectivamente, com um banco de baterias conectado ao quadro principal. Cada um dos quatro arranjos foi considerado com duas opções para Diesel geradores: Diesel geradores de alta e média rotação. A massa, volumem, consumo de combustível, emissão de gases e os custos capitais de referência para cada arranjo são estimados e analisados. Adicionalmente, uma análise económica usando o Valor Presente Líquido (VPL) é feita. A metodologia finaliza com o Analytic Hierarchy Process (AHP) para apoiar o processo de escolha de alternativa. Alguns dos parâmetros obtidos para cada arranjo (massa, volumem, consumo de combustível, gases poluentes e o VPL) são utilizados como critérios de seleção. Dois cenários são avaliados, o primeiro cenário dá maior importância à parte financeira do projeto, o segundo cenário estabelece as emissões de gases poluentes como o parâmetro mais significativo. Os resultados foram diferentes, os arranjos 1 e 2 com Diesel geradores de média rotação se apresentam como a opção mais adequada desde o ponto de vista econômico; enquanto os arranjos com baterias e Diesel geradores de alta rotação são a melhor opção para reduzir as emissões de gases poluentes.