Tese de mestrado. Estruturas de Engenharia Civil. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores (Major Energia). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

A pesar de la creciente utilización de energías alternativas en el mundo y de las ventajas que presenta la energía eólica, en Bolivia el aprovechamiento de este tipo de energía es mínimo. Para la generación de energía eléctrica a partir de energía eólica se consideran turbinas, las cuales, acopladas a un generador, logran convertir esta energía para ser aprovechable. Considerando que el generador presente en el mercado boliviano es el de inducción de jaula de ardilla, este se toma en cuenta en el presente proyecto. Dado que las turbinas eólicas pueden trabajar a velocidad fija o variable para aprovechar el recurso eólico, el proyecto de grado propone un esquema de control para una turbina eólica de velocidad variable con generador de inducción de jaula de ardilla orientado a su implementación en un dispositivo procesador digital de señales. La técnica de control con la que se trabaja es el control vectorial indirecto y para ella es necesario conocer los modelos matemáticos tanto de la turbina eólica como del generador de inducción de tipo jaula de ardilla, y para controlar este sistema, es necesario adicionar una etapa de potencia. La topología para la etapa potencia a considerar es la conversión denominada ‘back to back’ que se compone de un rectificador del lado del generador y de un inversor del lado de la red. Dicha topología permite el control separado de las variables de lado del generador y del lado de la red. Para conectar, en el desarrollo del modelo, la turbina eólica con generador de jaula de ardilla se empleó la etapa de potencia descrita en base a componentes IGBT, los cuales se controlan mediante modulación vectorial espacial (SVM), de la cual también se propone un algoritmo para su implementación en un dispositivo digital. Con objeto de validar el conjunto de algoritmos y de comprobar el desempeño esperado de la etapa de control, se desarrolla una simulación en ‘Simulink’ de ‘Matlab’ donde se implementan los modelos matemáticos de la turbina y el del generador, la electrónica de potencia y los algoritmos de control obteniéndose resultados de simulación de acuerdo a requerimientos dados

SILVEIRA, J. V. P. Desenvolvimento de algoritmo e estudo de caso para processo de avaliação do local de acordo com a ABNT NBR IEC 61400-12-1 em aerogeradores de pequeno porte. 2015. 67 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2015. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-12-11T15:47:09Z No. of bitstreams: 1 2015_dis_jvpsilveira.pdf: 4727056 bytes, checksum: 87f607a6dd44248879629dc2e5191617 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-12-18T13:56:46Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_dis_jvpsilveira.pdf: 4727056 bytes, checksum: 87f607a6dd44248879629dc2e5191617 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-12-18T13:56:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_dis_jvpsilveira.pdf: 4727056 bytes, checksum: 87f607a6dd44248879629dc2e5191617 (MD5) Previous issue date: 2015-09-30 / The main objective of this work is to present a site evaluation study for the Power performance generator of small scale wind turbines (AEPP). The Brazilian norm ABNT NBR IEC 61400-12-1 and its annexes A (obstacle valuation) and B (terrain assessment) were used as reference. Two source codes were written in the R language in order to automate the evaluation process. Both source codes were validated through direct comparison between the results of the developed R codes and the results obtained by DNV GL, which has ISO17025 international laboratory certification for power performance measurements of wind turbines according to the IEC standard. The validated code was then used to evaluate possible positions for the AEPP power performance measurement in UFC. The topographic map was downloaded from the free database SRTM and the characteristic obstacles were determined by satellite images and photos of the area. Altogether, three areas and their respective pairs AEPP – anemometric tower were analyzed regarding their available measurement sector and the necessity or not to perform site calibration. / Este trabalho tem o objetivo de apresentar o estudo de avaliação do local para medição de curva de potência de aerogeradores de pequeno porte (AEPP). Foi utilizada como referência a norma brasileira ABNT NBR IEC61400-12-1 e seus anexos A (avaliação de obstáculos) e B (avaliação do terreno). Foram escritos dois códigos-fonte na linguagem R para automatizar o processo de avaliação. Os códigos-fonte foram validados por comparação direta entre os resultados obtidos pelos códigos desenvolvidos em R e os resultados obtidos pela empresa DNV GL, que possui certificação internacional de laboratório ISO17025 para medição de curva de potência de aerogeradores segundo a norma IEC. O código validado foi então utilizado para avaliar possíveis locais para medição de curva de potência de AEPP na própria UFC. O mapa topográfico do local foi adquirido da base de dados gratuita SRTM e os obstáculos do local foram caracterizados por imagens de satélite e fotos da região. No total, três áreas e os respectivos pares AEPP – torre anemométrica foram analisados em relação ao setor de medição disponível e a necessidade ou não de calibração do local.

LOPES, A. S. Projeto e testes de um aerogerador de pequeno porte e de um sistema de medição de eficiência mecânica. 2011. 118 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2011. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-03-18T18:25:22Z No. of bitstreams: 1 2011_dis_aslopes.pdf: 4312632 bytes, checksum: d1be332c5666fd7fd2271c322f6533b0 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2016-03-31T17:13:27Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_dis_aslopes.pdf: 4312632 bytes, checksum: d1be332c5666fd7fd2271c322f6533b0 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-31T17:13:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_dis_aslopes.pdf: 4312632 bytes, checksum: d1be332c5666fd7fd2271c322f6533b0 (MD5) Previous issue date: 2011-02-24 / In this paper was developed a small scale wind turbine and a structure for performance testing. It was employed the BEM (Blade Element Momentum Theory) to developing, design, fabrication and tests of wind turbine and the measuring system, including the blades aerodynamic analysis which was tested, it respective loading, destructive test and performance forecast. It was considered the complete mechanical design of main components. It was defined the tests methodology involving the instruments specifications, bench tests, field experiments, collected data analysis and results exposition and discussion. In order to validate the manufactured structure and system, it was verified the aerodynamic performance of a small scale wind turbine with 490 W. The results were compared with those proposed by BEM theory. The constructed device allowed establishing an appropriate condition for bigger wind turbine rotor in the future and with more technological complexity. / Neste trabalho, foi desenvolvida um turbina eólica de 490 W em conjunto com uma estrutura para testes de desempenho de aerogeradores deste porte. Foi empregado o método analítico BEM (Blade Element Momentum Theory) para desenvolvimento, imensionamento, fabricação e testes dos componentes da turbina e do sistema de medição, abrangendo o estudo aerodinâmico das pás a serem testadas, seu respectivo carregamento, ensaio destrutivo e previsão de desempenho. Para tanto, foram consideradas as etapas do cálculo e projeto mecânico de todos os principais componentes. Também foi definida a metodologia de testes envolvendo a especificação de instrumentos, teste em bancada, testes de campo, tratamento de dados e geração de resultados. Os resultados foram posteriormente comparados com aqueles gerados pelo BEM. O aparato construído permitiu estabelecer uma estrutura adequada para futuros testes com rotores eólicos de maiores diâmetros e complexidade tecnológica.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:54:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000431403-Texto+Completo-0.pdf: 4357092 bytes, checksum: 7507abfd44a77e54e05c8778333fdfc7 (MD5) Previous issue date: 2011 / Currently the wind energy industry, particularly the wind turbine blade manufacturers seek improvements in performance and materials properties used in such components. The technical features related to fatigue are essential in the design and implementation of wind turbines, especially in wind turbine blades. The specialized literature contains several information regarding the large wind turbine blades, however there is a shortage for small wind turbine blades. Therefore, to determine such characteristics becomes critical to understand the behavior of materials under static conditions to subsequently perform the cyclic stress tests. The purpose of this study was to determine the main tensile testing (tensile modulus and rupture tensile) of material used to produce small wind turbine blades. The material used was extract of the rotor blades consisting polymer matrix (polyester) with glass fiber reinforcement from type E according to manufacturer information. Samples were taken along the blade length, and tested according to NBR 9622. The results obtained from six specimens tests were analyzed, and the average values determined the tensile modulus and rupture tensile of material. Afterwards was developed a device able to submit the wind turbines blades to cyclic stresses, and also through the methodology that determined input parameters for the test bench, it was possible to evaluate the main characteristics for the blade material fatigue. / Atualmente a indústria de energia eólica, específicamente os fabricantes das pás de aerogeradores, buscam melhorias no desempenho e nas propriedades dos materiais empregados em tais componentes. As características em relação à fadiga são essenciais no projeto e aplicação dos aerogeradores, em especial nas pás das turbinas eólicas. A literatura apresenta diversas informações em relação à pás de grande porte, no entanto observa-se uma carência em relação à pás de pequeno porte. Assim sendo, para se determinar tais características torna-se fundamental entender o comportamento dos materiais utilizados em condições estáticas para posteriormente se realizar os ensaios cíclicos. O objetivo do presente trabalho consistiu na determinação das principais propriedades mecânicas a tração (módulo de elasticidade e limite de resistência à ruptura) do material utilizado na confecção de pás de aerogeradores de pequeno porte. Como material utilizou-se o compósito de matriz polimérica (poliéster) com reforço em fibra de Vidro do tipo E, segundo informações do fabricante. Corpos de prova foram retirados longitudinalmente em relação ao comprimento da pá, e ensaiados segundo norma NBR 9622. Os resultados obtidos a partir dos ensaios de seis corpos de prova foram analisados, e os valores médios determinados para o módulo de elasticidade e a tensão de ruptura do material. Posteriormente foi desenvolvido um equipamento capaz de submeter as pás à esforços cíclicos, e através da metodologia que determinou os parâmetros de entrada para a bancada de ensaios, foi possível avaliar as principais características em relação à fadiga do material que constitui a pá.

Ingeniero Civil Electricista / El objetivo de este trabajo de título es desarrollar una metodología para diseñar una central eólica con generador doblemente alimentado. Con este propósito, se describen las herramientas de análisis necesarias para estimar la velocidad del viento, la potencia generada por un aerogenerador y la energía generada por el conjunto de aerogeneradores que constituyen la central. Para ello se realiza una investigación de los métodos utilizados en la industria de los aerogeneradores, así como del comportamiento de las máquinas. También se hace una revisión de los modelos de generadores actuales, bases de datos públicas de la energía eólica y programas computacionales de apoyo, entre otros. Todo lo anterior se utiliza para el desarrollo de una metodología capaz de estimar la energía generada en un sitio, dado un determinado aerogenerador, permitiendo discriminar entre lugares con distinto régimen de viento y diferentes aerogeneradores. La metodología consta de dos partes: la primera, corresponde a una versión simplificada que sirve durante los primeros pasos del proyecto, cuando aún no se tiene información certera (que se consigue con meses de mediciones), pero permite hacer una buena estimación de la energía generada antes de comprometerse o no con el proyecto. La segunda parte incluye métodos adicionales necesarios para estimar de mejor forma el recurso eólico, requiriendo más información y tiempo de estudio; no obstante, entrega un resultado mucho más cercano a la realidad. Posteriormente, se aplica la metodología para un proyecto ficticio, llevándose a cabo casi la totalidad de los pasos necesarios, sólo faltando algunos que requieren mediciones. Se logra evaluar dos sitios potenciales con una variedad de aerogeneradores y posiciones dentro de la central, lográndose finalmente tener una estimación de la energía y el VAN del proyecto en cada localización. Con esto, se concluye que la metodología desarrollada es adecuada para seleccionar máquinas y lugares, y estimar la energía que proveerá una central con generadores doblemente alimentados.

El sector energía es uno de los principales causantes del calentamiento global, debido a la gran cantidad de gases de efecto invernadero que se generan por la quema de combustibles fósiles y las emisiones fugitivas2. De esta manera, las energías renovables (solar, hidráulica, geotérmica, mareomotriz, biomasa, y eólica) surgen como alternativas a las fuentes convencionales de generación eléctrica (carbón, petróleo y gas natural), pues no emiten GEI durante su operación, mas sí durante su ciclo de vida. Por ello, la implementación de estas fuentes energéticas en la matriz energética peruana permitirá mitigar la emisión de GEI a la atmósfera. En tal sentido, se propone el planteamiento de un parque eólico marino como fuente de generación eléctrica limpia, el cual nos permitirá brindar electricidad a los hogares peruanos a partir de un recurso inagotable como el viento. Se espera que la implementación gradual de energías renovables para la producción de energía eléctrica contribuya a disminuir las emisiones de CO2 eq generadas en este sector. De tal manera que el Perú pueda cumplir con las reducciones propuestas en la Contribución Nacional y los tratados internacionales de la COP. / Tesis

The efficient use of energy is a major issue nowadays. Environmental and economic purposes push various investigations to focus on the performances of energy systems and equipment. In the context of the coming energy transition, Heat, Ventilation and Air Conditioning (HVAC) systems will certainly take an increasing and worldwide importance. In this work, energy and exergy analysis are used to assess the performances of each component of an air treatment station. Results of energy and exergy analysis for each process are presented. The most important result is that simple heating and cooling processes with deshumidification have the worst exergy efficiencies; and that both processes represent almost all the exergy losses of the studied HVAC system. / Tesis

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:39:27Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7333_1.pdf: 1617173 bytes, checksum: c7bda58ada2f79a15a6fee8fef08ed31 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2002 / O sistema híbrido eólico/diesel do Território de Fernando de Noronha é composto por uma turbina eólica de 225 kW, uma turbina eólica de 75 kW e uma Usina Termelétrica com capacidade total de 3 MW. Este sistema representa o maior sistema híbrido em operação na América Latina. Em função do pioneirismo e das repercussões da implantação deste projeto, este trabalho de tese enfatiza todas as etapas necessárias à especificação e implantação de turbinas eólicas em sistemas isolados. Aspectos de engenharia como o projeto de infra-estrutura de engenharia civil, elétrica e estrutural são abordados. Considerações técnicas nas etapas de comissionamento e operação são apresentadas, de forma a subsidiar futuros projetos no Brasil. Os efeitos do sistema termelétrico existente (aspectos elétricos) na operação da turbina são analisados. Vários parâmetros de operação da turbina foram medidos tais como: fluxo de energia produzida e consumida pela turbina de 225 kW, números de desligamentos devido a problemas na rede, etc. Preliminarmente, no período de janeiro a julho de 2000, foi constatada a economia de 35.000 litros de diesel pela turbina eólica, com grandes repercussões positivas em termos econômicos e ambientais. O trabalho de tese descreve a instrumentação utilizada para realização das medidas experimentais em Fernando de Noronha. Foram coletadas as grandezas de tensão e corrente nas três fases, simultaneamente na usina térmica e na turbina eólica de 225 kW. Resultados com condições de operação diversas são apresentados