Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2017-05-19T15:46:07Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 689493 bytes, checksum: fdd75e065556f07cfb40b11f2bb05a7c (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-19T15:46:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 689493 bytes, checksum: fdd75e065556f07cfb40b11f2bb05a7c (MD5) Previous issue date: 2016-07-14 / No presente trabalho foi analisada a viabilidade da utilização do biogás produzido em suinoculturas do estado de Minas Gerais para a geração de energia elétrica. Para isso avaliou-se o potencial de produção do biogás e a geração de energia elétrica no setor suinícola, onde foi possível estimar os impactos econômicos em nível estadual e no setor agropecuário ao utilizar a micro e minigeração de energia elétrica permitida por lei no Brasil mediante a resolução normativa da ANEEL sobre geração distribuída de energia elétrica. Foram avaliadas as tecnologias de micro e minigeração para a geração de energia elétrica a partir do biogás, quanto ao rendimento e vida útil dos equipamentos, o que é de fundamental importância para o dimensionamento dos equipamentos, para as análises de viabilidade econômica e estimação dos impactos ambientais do empreendimento. O levantamento de dados foi feito em 22 suinoculturas em diferentes regiões do estado de Minas Gerais e com diferentes tipos de ciclo de produção de animais. A partir destes dados foi possível expandir os resultados para todas as suinoculturas do estado e analisar o impacto do empreendimento em nível estadual, em relação a viabilidade do investimento e diminuição de emissão de poluentes de efeito estufa. Enumeras sugestões, nas áreas de políticas públicas, podem ser listadas e justificadas a partir dos resultados encontrados neste trabalho, visto que o setor de geração de energia elétrica nacional passa por fortes oscilações, e a economia nos gastos com a produção de animais pode deixar o setor suinícola ainda mais competitivo no mercado. / In this work, is made the feasibility analysis of using the biogas generated in swine production farms in Minas Gerais State for electricity generation. Assessing the biogas generation potential of electricity in swine sector, where it was possible estimate the economic impact at the State level and in the agricultural sector to use the micro and minigeneration of electricity permitted by the Brazilian regulation regarding dispersed generation. We evaluated the micro and minigeneration technologies to generate electricity from biogas, as the equipment ́s efficiency and lifetime. This was essential to scale the results, to analyze the economic feasibility and estimate the environmental impacts of the project at State level. The data acquired was done in 22 swine production farms in different regions of the State with different types of animal production cycle. With such data it was possible to expand the results for all swine production sector in the State and analyze the project impact at State level. Suggestions for public policies were listed an d justified from the results found in this work, since the electricity generation sector undergoes strong fluctuations in Brazil and saving costs on animal production can make the swine sector still more competitive on the market.

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2017-05-31T13:06:29Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 3926441 bytes, checksum: 9dcfd5894b978a15d330cc9b270e4581 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-31T13:06:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 3926441 bytes, checksum: 9dcfd5894b978a15d330cc9b270e4581 (MD5) Previous issue date: 2010-06-09 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais / A utilização de biodigestores para tratamento de dejetos em granjas de suínos possibilita a obtenção de reduções certificadas de emissão (RCEs), também conhecidas como crédito de carbono. Entretanto, o biogás gerado na fermentação contém enxofre na forma de H2S, que é um gás com odor fétido, tóxico e corrosivo, danificando os equipamentos e aumentando os custos com a manutenção e substituição dos mesmos. A adaptação de motores automotivos de combustão interna para queima do biogás vem sendo cada vez mais usada pelos produtores rurais, devido ao menor custo de aquisição, comparado a conjuntos motogeradores vendidos comercialmente. Diante do exposto, o objetivo do presente trabalho foi desenvolver e analisar um sistema de filtragem de biogás, da fermentação anaeróbia de dejetos de suínos, de baixo custo. A análise técnica foi feita por meio da eficiência de remoção do H2S, das características físicas e químicas dos dejetos, da eficiência do biodigestor em remover a carga orgânica e do desempenho do motor de combustão interna adaptado para funcionar com biogás. Os tratamentos foram: filtragem via úmida (0,1 m3 de H2O mais 20 kg de CaO e 10 kg de carvão vegetal); filtragem via seca (50 kg de arame liso recozido no 06 e 10 kg de carvão vegetal); filtragem em série (filtragem via úmida seguido da filtragem via seca). O biogás foi coletado antes e após os filtros, armazenado em bolsas de polivinil nylon e analisado por meio de cromatografia gasosa. Os filtros funcionaram 300 horas em cada tratamento com vazão média de biogás de 12,0 m3.h-1. O óleo lubrificante, o filtro de ar e as velas do motor foram trocados a cada 300 horas de funcionamento. Os parâmetros utilizados na caracterização dos dejetos foram: demanda química de oxigênio; pH; sólidos totais; sólidos fixos totais; sólidos voláteis totais; alcalinidade medida como bicarbonato; ácidos voláteis totais; sulfato; nitrogênio total; potássio total; fósforo total. Os parâmetros estudados para comparar o efeito do biogás no motor foram: concentração dos gases de escape (O2, NO2, CO2, H2S, CO, SO2 e CH4), temperatura do fluido refrigerante, temperatura do óleo lubrificante, temperatura do ar ambiente, composição físico-químico do óleo lubrificante e desgaste físico das peças. Os resultados encontrados indicam que o rendimento do biodigestor em remover a carga orgânica foi aproximadamente 68%; o tratamento em série foi o que melhor removeu o H2S (53,5%); o rendimento teórico máximo do motor foi de 29%, enquanto o rendimento observado foi próximo de 12% para o tratamento que utilizou hidróxido de cálcio como recheio do filtro; os desgastes nos componentes do motor não foram significativos, entretanto o laudo do laboratório recomendava a troca imediata do óleo lubrificante; ambos os tratamentos de filtragem do biogás possibilitaram o motor uma baixa taxa de emissão de gases para a atmosfera, reduzindo a emissão de CH4 e SO2 e mantendo constante a emissão de H2S em aproximadamente 18 ppm. / Utilization of biodigestors for treatment of manure in hog confinements allows for obtaining certified emission reductions (CER) also known as carbon credits. However, biogas generated by fermentation contains sulfur in the form of H2S which has a pungent odor and is toxic and corrosive, damaging equipment and increasing costs of maintenance and equipment substitution. Adaptation of internal combustion automotive engines for burning of biogas are being more and more used by rural producers due to the low capital cost compared to commercially sold engine-generator sets. Therefore, the objective of the present study was to develop and analyze a low-cost filtration system for biogas derived from the anaerobic fermentation of hog manure. A technical analysis was performed by means of the efficiency for removal of H2S, the physical and chemical characteristics of the manure, the efficiency of the biodigestor to remove the organic load and the performance of the internal combustion engine adapted to function with biogas. The treatments were: moist filtration (0,1 m3 of H2O) plus 20 kg of CaO and 10 kg of charcoal), dry filtration (50 kg of smooth coiled no 06 wire and 10 kg of charcoal) and filtration in series (moist filtration followed by dry filtration). Biogas was collected before and after the filters, stored in polyvinyl nylon bags and analyzed by gas chromatography. The filters operated for 300 hours in each treatment with an average biogas flow of 12.0 m3.h-1. The lubricating oil, air filter and sparkplugs of the engine were exchanged after each 300 hours of operation. Parameters utilized for characterization of the manure were: chemical oxygen demand, pH, total solids, total fixed solids, total volatile solids, alkalinity measured as bicarbonate, total volatile acids, sulfate, total nitrogen, total potassium and total phosphorus. The parameters studied to compare the effect of biogas on the motor were: concentration of the exhaust gases (O2, NO2, CO2, H2S, CO, SO2 and CH4), temperature of the cooling fluid, temperature of the lubricating oil, temperature of the ambient air, physical-chemical composition of the lubricating oil and physical wear of the parts. Results indicated that efficiency of the biodigestor to remove the organic load was approximately 68%; and the treatment in series was that which best removed H2S (53.5%); the maximum theoretical efficiency of the engine was 29%, while the observed efficiency was near 12% for the treatment which utilized calcium hydroxide to fill the filter. Wear of the engine components was not severe; however, a laboratory analysis suggested immediate exchange of the lubricating oil. Both biogas filtration methods allowed for low emissions from the engine, reducing CH4 and SO2 emissions and maintaining H2S emission constant at 18 ppm.

Made available in DSpace on 2015-09-17T15:26:29Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-05-28. Added 1 bitstream(s) on 2015-09-17T15:45:34Z : No. of bitstreams: 1 000847448.pdf: 3557956 bytes, checksum: d8d59cf316d8db297ab42f45ceedfd01 (MD5) / Este trabalho apresenta análises do impacto da conexão de sistemas fotovoltaicos conectados à rede de distribuição na qualidade de energia elétrica em três consumidores de uma cidade aonde está se iniciando um projeto de Smart City. É utilizado como referência para as análises o módulo 8 dos Procedimentos de Distribuição (PRODIST). As análises realizadas são de grande importância para se ter uma avaliação de como a qualidade da energia elétrica dos consumidores será afetada quando os sistemas fotovoltaicos forem conectados as suas residências, aos seus estabelecimentos ou até as suas industrias. Os conceitos apresentados no levantamento bibliográfico foram utilizados para a compreensão tanto da temática de Smart Cities e Smart Grid, como dos problemas de qualidade de energia elétrica que foram analisados. Os resultados das medições de qualidade de energia são analisados a partir de uma comparação dos parâmetros encontrados antes e após a instalação dos sistemas fotovoltaicos nos consumidores. Ao se observar as diferenças entre os resultados foi possível concluir quais foram os impactos causados pela presença da fonte de geração distribuída em questão / This paper presents analysis of the impact of PV systems connected to the distribution network in the electric power quality in three consumers in a city where is launching a Smart City project. It is used as a reference for the analysis the module 8 of Distribution Procedures (PRODIST). The analyzes are of great importance to have an evaluation of how the consumers power quality will be affected when PV systems are connected to their homes, their businesses or even to their industries. The concepts presented in the literature were used for the understanding subjects such as Smart Cities, Smart Grid and power quality problems. The results of power quality measurements are analyzed from a comparison of estimated coefficients before and after the installation of photovoltaic systems on consumers. By observing the differences between the results it was possible to conclude which the impacts were caused by the presence of the source of distributed generation in question

Made available in DSpace on 2015-07-13T12:10:28Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-03-24. Added 1 bitstream(s) on 2015-07-13T12:24:14Z : No. of bitstreams: 1 000832562.pdf: 3624875 bytes, checksum: d21e3aeecb27b00f8db35e4b25d45d1f (MD5) / Os níveis significativamente elevados dos subprodutos disponíveis (bagaço e palha) no processamento da cana-de-açúcar oferecem um potencial atrativo para o uso de sistemas que utilizem um gaseificador de biomassa integrado a um ciclo combinado (BIG - GTCC). Neste trabalho propõe-se estudar a incorporação do processo de gaseificação de biomassa para uso em sistema de cogeração com ciclo combinado aplicado ao setor sucroalcooleiro. Foram realizados estudos energéticos, econômicos e ecológicos da incorporação do sistema BIG - GTCC como alternativa para o aumento da oferta de produção de eletricidade em uma típica indústria sucroalcooleira do Brasil. Propõe-se o suo de uma tecnologia de pré-tratamento do bagaço para superar os problemas técnicos existentes ao alimentar, de forma contínua, o reator de gaseificação de bagaço. Na análise econômica, determina-se, inicialmente, o custo de produção de gás de síntese, permitindo alocar os custos de produção de eletricidade, energia mecânica e calor de processo no sistema proposto, considerando três configurações. Na etapa final, são determinadas as emissões de poluentes, o dióxido de carbono equivalente, o indicador de poluição e a eficiência ecológica da planta utilizando o processo de gaseificação com ciclo combinado ao setor. Conclui-se que a aplicação do processo de gaseificação apenas do excedente de bagaço em fluxo de arraste com pré-tratamento de torrefação apresenta-se como a melhor das opções propostas, tanto do ponto de vista termodinâmico, como do econômico e do ecológico / The significantly elevated levels of byproducts (bagasse and trash) currently available in the sugar cane industries offer an attractive potential for the use of the BIG - GTCC in the sugar industry. This work aims to make an energetic, economic and ecological studies of the BIG -GTCC (Biomass Integrated Gasifier - Gas Turbine Combined Cycle) system incorporation in the sugar cane industry, as an alternative to increase the levels of electricity generation in this sector. A new technology for the bagasse pre-treatment is proposed in order to overcome the technical problems observed during the continuous feeding of gasifier with sugarcane bagasse as a setting for coupling the gasifier with the sugarcane mill. An energetic analysis of the proposed system was performed. The study also identified the production cost of the synthesis gas, as well as allocated the electricity, heat, and mechanical energy production cost in the proposed system, considering the three studied cases. In the final phase, the pollutant emissions, the carbon dioxide equivalent, the pollution indicator, and the ecological efficiency of the incorporation of the cogeneration process with combined cycle in the traditional Brazilian sugar industries were determined. The main result of the study was that the application of the configuration, where only the surplus bagasse of the conventional plant is gasified in an entrained flow reactor, after pretreatment of the bagasse through a torrefaction process, appears to be economically, ecologically, and technically the best of the proposed options

Made available in DSpace on 2015-07-13T12:10:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-12-11. Added 1 bitstream(s) on 2015-07-13T12:24:07Z : No. of bitstreams: 1 000835933.pdf: 1986910 bytes, checksum: b7de0f891179f80c4cdf77a36a4c3dce (MD5) / Neste trabalho, um sistema de distribuição de energia elétrica com a inclusão de geração distribuída é investigado, através de técnicas de otimização multiobjetivo. O estudo consiste em alocar geração distribuída no sistemas de distribuição com base em parâmetros técnicos e econômicos. O sistema é investigado considerando dois interesses: de um lado, o Produtor Independente de Energia Elétrica e, do outro lado, a Empresa de Distribuição de Energia Elétrica operadora do sistema. Na perspectiva do produtor independente, o modelo adotado busca maximizar a geração de potência ativa da geração distribuída e minimizar os custos associados. Na perspeciva da operadora do sistema, o modelo objetiva maximizar a valoração das perdas, maximizar a confiabilidade e minimizar os custos envolvidos em adequação do sistema de distibuição de energia elétrica. Através de técnicas de otimização multiobjetivo foram otimizados os objetivos. O algoritmo utilizado foi o Strength Pareto Evolutionary Algorithm 2 (SPEA2) com a finalidade de gerar as soluções não-dominadas dos problemas. Para avaliar a eficácia do modelo proposto, foi utilizado o sistema teste de 135 barras. Os resultados alcançados para os dois problemas, considerando os parâmetros utilizados, foram um conjunto de soluções não-dominadas, que estabeleceram um conflito entre o produtor de energia e a distribuidora que opera o sistema, pois a alterantiva que revelou-se a mais promissora para o produtor revelou-se a menos atrativa para a Empresa distribuidora. Este ponto constitui a principal contribuição do presente estudo, pois o conjunto de soluções encontradas pelo algoritmo SPEA2 constituem um ambiente flexível que permite ao produtor de energia e distribuidora de energia avaliarem cada proposta de solução e decidir por aquela que mais se aproxima aos interesses de ambas as partes / In this work, an electricity distribution system with distributed generation is investigated using a multi-objective optimization technique. The study consists of allocating distributed generation based on technical and economic parameters. The system is investigated considering two interests: on one hand, from the Independent Energy Producer (IEP), which owns the distribued generators, and, on the other hand, from the Electricity Distribution Company (EDC), which operates the system. From the perspective of the IEP, the adopted model seeks to maximize the active power generation of distributed generators and minimize costs associated to this generation. From the perspective of the EDC, the model aims to maximize the valuation of losses, maximize the reliability of the system and minimize costs involved in adaptation of the network due to the instalation of the distributed generators. A multi-objective optimization technique, the Strength Pareto Evolutionary Algorithm 2 (SPEA2), was used in order to generate the non-dominated solutions of the porposed problems. To evaluate the effectiveness of the proposed model, the 135-bar test system was used. The results for the two problems, for the parameters used in this study, were a set of non-dominated solutions, which established a conflict between the IEP and the EDC because the alternative that proved the most promising for the IEP was the less attractive for the EDC. This point constitutes the main contribution of this study, because the set of solutions found using the SPEA2 constitute a flexible environment that allows the IEP and the EDC evaluate each proposed solution and decide on the one that is closest to the interests of both parties

Made available in DSpace on 2014-12-02T11:16:55Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-04-28Bitstream added on 2014-12-02T11:20:53Z : No. of bitstreams: 1 000800459.pdf: 2204878 bytes, checksum: 68624e6c2f51efffb04c8577fc6e38eb (MD5) / Esta dissertação de mestrado discute sobre o investimento em capacidade de transmissão em mercados elétricos competitivos e sua relação com o investimento em capacidade de geração. O principal problema que surge ao descentralizar os investimentos são as externalidades, devido à dependência entre os custos de oportunidade da capacidade transmissão e geração. As externalidades são distorções nomercado que se apresentam quando as decisões de um agente afetam o bem-estar de outro agente, porém não vice-versa. Em presença de externalidades não é válido afirmar que a solução descentralizada seja igual ao resultado centralizado (ótimo de Pareto). Para solucionar este problema deve-se implementar um processo descentralizado através de esquemas regulatórios. Logo, é proposto um modelo binível que procura o ótimo de Pareto e serve como referência para implementação de esquemas regulatórios que permitam avaliar os investimentos em capacidade de transmissão e geração em um mercado competitivo. O modelo binível proposto é transformado em um problema de programação linear inteira mista, usando a teoria de dualidade e técnicas de linearização. O modelo proposto foi implementado em AMPL e solucionado usando o solver comercial CPLEX. Finalmente, são apresentados os resultados obtidos para dois sistemas testes e um sistema real / This dissertation discusses about the investing in transmission capacity in competitive electricity markets and its relation with the investing in generation capacity. Since opportunity costs of transmission and generation capacity are dependent, externalities arise when the investments decisions are decentralized. Externalities are present whenever a decision of a certain agent affects another agent’s welfare but not vice versa. In presence of externalities, the decentralized outcome does not lead to a Pareto optimal solution. In order to overcome this problem, the Pareto optimal solution should be found, and set in the market by means of regulation. Moreover, a bi-level multistage model is proposed, which finds the Pareto optimal solution. This solution can be used as reference for the implementation of regulatory mechanisms that asses the investments in transmission and generation capacity. The proposed bi-level model is transformed into a mixed integer linear problem using duality theory and linearization techniques. Finally, the proposed model is implemented in AMPL and solved using CPLEX; results for several study cases are presented

Made available in DSpace on 2014-12-02T11:16:56Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-05-23Bitstream added on 2014-12-02T11:20:52Z : No. of bitstreams: 1 000800770.pdf: 1861536 bytes, checksum: 384aecbdfc12b9230b517c602a484511 (MD5) / Esta pesquisa tem como objetivo principal apresentar uma alternativa aos circuitos de iluminação pública convencionais, através de Microssistemas Isolados de Geração e Distribuição de Energia Elétrica (MIGDI), alimentados em corrente contínua, por meio de painéis fotovoltaicos. O circuito proposto é radial e conformado por vinte nós, que compõem um circuito de iluminação de um loteamento urbano composto de 293 nós no total. Para a alocação da geração distribuída (GD), foi solucionado um problema de Programação Quadrático Inteiro Misto (PQIM), através da linguagem de modelagem algébrica AMPL (Modeling Language for Mathematical Programming), utilizando o solver CPLEX, que faz uso do algoritmo de otimização clássica Branch and Bound (B&B). É feita uma análise comparativa considerando aspectos técnicos, construtivos, ambientais e econômicos, considerando o investimento inicial para o circuito proposto para a conexão com lâmpadas de vapor de sódio de alta pressão (VSAP) de 70 W e 220 Vca, normalmente usadas em iluminação pública, e a tecnologia LED (Light – Emitting Diode) de 30 W de alto brilho de 12 e 24 Vcc. É estimado um tempo de retorno (payback) para um horizonte de vinte cinco anos (vida útil dos painéis solares fotovoltaicos), para determinar o ganho e economia obtida com a troca de lâmpada VSAP por LED no circuito proposto / This research presents an alternative to conventional street lighting circuits through a Microsystem Isolated Generation and Distribution of Electric Power (MIGDI) fed by direct current through photovoltaic panels. The proposed radial circuit is formed of 20 points of lighting, which comprises a subdivision of an urban lighting circuit composed of 293 nodes in total. For the allocation of distributed generation (DG), a Mixed Integer Quadratic Programming (PQIM) was solved using algebraic modeling language AMPL ( Modeling Language for Mathematical Programming ) in the CPLEX solver, which uses optimization algorithm classical Branch and Bound ( B & B ). A comparative analysis, considering technical, constructive, environmental and economic aspects is made, from an initial investment, comparing vapor lamps high pressure sodium ( HPS ) of 70 W, 220 Vac, normally used in public lighting, and LED ( Light - Emitting Diode) technology 30W high brightness, 12 and 24 Vdc . Time of return ( payback ) for a horizon of twenty five years ( lifetime of photovoltaic solar panels) is estimated to determine the savings from the replacement of HPS lamp by LED technology in the proposed circuit

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:23:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1113635 bytes, checksum: b8aef25a6a094f3a901ad781dc51e11f (MD5) Previous issue date: 2013-10-10 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This study analyzed the productivity and wood properties of two urograndis hybrid clones for energy production. Two genetic materials were compared and are represented by (P+), higher production, and (P-), lower production. Trials took place in two climatically contrasting areas of of southern Bahia, Brazil. Samples were collected at ages 24, 48, and 72 months. Six replicates were analyzed. In each sampled plant, disks were removed at 0, 25, 50, 75 and 100% of the commercial height of the trunk for analysis of Specific Mass (ME) and Power Calorific Value (PCS). ME was determined by removing the two sampled wedges diametrically opposite of each disks, and the PCS was determined with sawdust taken from the unused part of the disk. The Dry Mass (MS) per hectare was calculated with the values of Mean Annual Increment (IMA) and ME. The potential energy per hectare was calculated using PCS and MS values. Ecophysiological modeling was used to simulate the variation of the energy production of genetic materials for different rainfall conditions, alternating wet and dry periods during the development cycle of crops. Area East (AL) received an annual rainfall of 1,500 mm while area West (AO) only received 1,000 mm. Results showed an inverse relationship between IMA and ME. The results show clone P+ having the highest potential for biomass production and energy per hectare, but the clone P- show larger values of gross calorific value and density. This verifies that the clone with better yield is not always the one that gives the best woody characteristics to be used as energy. Despite Area East (AL) having higher water availability throughout the year, the highest biomass productivity and energy per hectare was collected in Area West (AO). Moreover, higher density values were observed in Area West (AO). This study shows selection of genetic material was more important than location to achieve higher productivity and wood quality. The study still accounts for the influence of environmental conditions , regardless of the genetic potential of each material. The 3-PG model satisfactorily simulated the IMA and the ME, making it possible to identify the range of variation of the energy potential due to climatic variations between the sites. We conclude that rainfall is the main factor that limits the mean annual growth and therefore, the energy potential. When the last three years happens less than in the first three years rainfall, a limiting occurs in the accumulation of biomass. / Este trabalho teve como objetivo principal analisar a influência das condições climáticas sobre a produtividade e as propriedades da madeira de dois clones híbridos do urograndis para produção de energia em duas áreas do extremo Sul da Bahia. Utilizou-se também a modelagem ecofisiológica para simular a variação da produção de energia dos materiais genéticos estudados para distintas condições de precipitação pluvial, alternando períodos secos e úmidos durante o ciclo de desenvolvimento dos plantios. O experimento foi desenvolvido em duas áreas climaticamente contrastantes do extremo Sul da Bahia, área Leste (AL) e Oeste (AO), sendo a primeira com maior índice de sítio com total anual de chuva de 1.500 mm e a segunda com reduzida chuva total de 1.000 mm. Em cada área foram coletadas árvores de dois clones híbridos de urograndis, com diferentes potenciais produtivos, para três distintas idades (24, 48 e 72 meses) e, seis repetições. Em cada planta amostrada foram retirados discos a 0, 25, 50, 75 e 100 % da altura comercial do tronco para as análises da ME e PCS. A MS por hectare foi calculada com os resultados de IMA e ME, e o potencial energético por hectare foi calculada com base nos resultados de PCS e MS. Utilizou-se o modelo 3-PG após realizada sua parametrização, calibração e validação com dados biométricos obtidos em inventário florestal realizados para as áreas e clones de estudo. Os resultados mostraram a mesma tendência verificada em outros estudos, em que é observada uma relação inversa entre IMA e ME. O clone menos produtivo (P-) obteve melhores propriedades da madeira para fins energéticos que o clone mais produtivo (P+), enquanto que o clone P+ mostrou maior potencial produtivo. Por outro lado, a área leste, apesar de apresentar a maior disponibilidade hídrica ao longo do ano, a maior produtividade de biomassa e energia por hectare foi mostrada na área com maior restrição hídrica. De igual forma, os maiores valores de Massa Específica foram verificados na mesma área. Assim, para obter uma maior produtividade e qualidade da madeira é mais importante à seleção do material genético que a localização da área, mas sem desmerecer a influencia das condições edafoclimáticas sobre o potencial genético de cada material. O modelo 3-PG simulou satisfatoriamente o IMA e a ME, sendo possível identificar a amplitude de variação do potencial energético em função das variações climáticas entre diferentes cenários simulados. A precipitação pluvial é o fator que mais limita o incremento médio anual e, por conseguinte o potencial energético. Quando nos três últimos anos de idade acontece uma precipitação pluvial menor que nos três primeiros anos, ocorre um limitante no acumulo de biomassa.

Orientador: Antonio Padilha Feltrin / Co-orientador: Augusto César Rueda Medina / Banca: José Roberto Sanches Mantovani / Banca: Fábio Bertequini Leão / Banca: Fernanda Caseño Lima Trindade / Banca: Juan Carlos Galvis Manso / Resumo: Neste trabalho, um sistema de distribuição de energia elétrica com a inclusão de geração distribuída é investigado, através de técnicas de otimização multiobjetivo. O estudo consiste em alocar geração distribuída no sistemas de distribuição com base em parâmetros técnicos e econômicos. O sistema é investigado considerando dois interesses: de um lado, o Produtor Independente de Energia Elétrica e, do outro lado, a Empresa de Distribuição de Energia Elétrica operadora do sistema. Na perspectiva do produtor independente, o modelo adotado busca maximizar a geração de potência ativa da geração distribuída e minimizar os custos associados. Na perspeciva da operadora do sistema, o modelo objetiva maximizar a valoração das perdas, maximizar a confiabilidade e minimizar os custos envolvidos em adequação do sistema de distibuição de energia elétrica. Através de técnicas de otimização multiobjetivo foram otimizados os objetivos. O algoritmo utilizado foi o Strength Pareto Evolutionary Algorithm 2 (SPEA2) com a finalidade de gerar as soluções não-dominadas dos problemas. Para avaliar a eficácia do modelo proposto, foi utilizado o sistema teste de 135 barras. Os resultados alcançados para os dois problemas, considerando os parâmetros utilizados, foram um conjunto de soluções não-dominadas, que estabeleceram um conflito entre o produtor de energia e a distribuidora que opera o sistema, pois a alterantiva que revelou-se a mais promissora para o produtor revelou-se a menos atrativa para a Empresa distribuidora. Este ponto constitui a principal contribuição do presente estudo, pois o conjunto de soluções encontradas pelo algoritmo SPEA2 constituem um ambiente flexível que permite ao produtor de energia e distribuidora de energia avaliarem cada proposta de solução e decidir por aquela que mais se aproxima aos interesses de ambas as partes / Abstract: In this work, an electricity distribution system with distributed generation is investigated using a multi-objective optimization technique. The study consists of allocating distributed generation based on technical and economic parameters. The system is investigated considering two interests: on one hand, from the Independent Energy Producer (IEP), which owns the distribued generators, and, on the other hand, from the Electricity Distribution Company (EDC), which operates the system. From the perspective of the IEP, the adopted model seeks to maximize the active power generation of distributed generators and minimize costs associated to this generation. From the perspective of the EDC, the model aims to maximize the valuation of losses, maximize the reliability of the system and minimize costs involved in adaptation of the network due to the instalation of the distributed generators. A multi-objective optimization technique, the Strength Pareto Evolutionary Algorithm 2 (SPEA2), was used in order to generate the non-dominated solutions of the porposed problems. To evaluate the effectiveness of the proposed model, the 135-bar test system was used. The results for the two problems, for the parameters used in this study, were a set of non-dominated solutions, which established a conflict between the IEP and the EDC because the alternative that proved the most promising for the IEP was the less attractive for the EDC. This point constitutes the main contribution of this study, because the set of solutions found using the SPEA2 constitute a flexible environment that allows the IEP and the EDC evaluate each proposed solution and decide on the one that is closest to the interests of both parties / Doutor

A presente dissertação apresenta estudo sobre a geração de energia elétrica de baixa potência utilizando materiais piezelétricos, em particular pastilhas do modelo PZT-4. O sistema adotado é do tipo viga engastada com massa na extremidade livre da viga. Tem pastilhas piezelétricas (PZT) coladas a viga, e é submetido a forças externas harmônicas, em faixas de frequência de excitação na ordem de 0~35 Hz. O gerador de energia utiliza o conceito de energy harvesting, onde se retira do meio externo, energias que seriam perdidas. O objetivo geral é caracterizar o sistema piezelétrico para geração de energia elétrica de baixa potência. Um came-seguidor (shaker) é empregado para gerar o movimento mecânico (força externa). Sobretudo, é realizado um modelamento matemático da pastilha PZT empregando o conceito de Modelo de Circuito Equivalente – ECM (Equivalent Circuit Model). Também são apresentadas algumas topologias de circuitos condicionadores do sinal AC-DC, onde o modelo empregado foi Chaveamento Híbrido Sincronizado de Extração de Energia no Indutor – HSSHI (Hybrid Synchronized Switch Harvesting on Inductor). Duas frequências de excitação foram investigadas 2,5 Hz e 19,5 Hz. Os resultados são apresentados e discutidos por meio de gráficos, tais como: resposta em frequência da aceleração, aceleração do sistema, resposta em frequência da admitância, tensão gerada, corrente elétrica, tempo de carga de capacitores e potência elétrica gerada na saída do circuito. A contribuição deste trabalho foi apresentar a caracterização do comportamento eletromecânico de um sistema piezelétrico para geração de energia elétrica para as duas frequências de excitação estudadas. A pesquisa apresenta a involução das relações entre alguns parâmetros nas duas frequências, como: resposta em frequência de excitação, com relação igual a 87,5 e relação de potência elétrica gerada igual a 1,07. / This dissertation presents a study on low power electricity generation using piezoelectric materials, in particular patches of PZT-4 model. The system adopted is of the type cantilever beam with a mass on the free end of the beam. It has piezoelectric patches glued to the beam and is subjected to external forces harmonics in the excitation frequency bands in the order of 0~35 Hz. The energy generator uses the concept of energy harvesting, which withdraws from the external environment, energy that would otherwise be lost. The overall objective is to characterize the piezoelectric system for generating electricity from low power. A cam follower (shaker) was used to generate mechanical motion (external force). Above, is an accomplished mathematical modeling of the PZT patches employing the concept of Equivalent Circuit Model – ECM. Some topologies conditioners circuits of AC-DC signal are also presented, where the model was employed Hybrid Synchronized Switch Harvesting on Inductor. Two excitation frequencies were investigated 2.5 Hz and 19.5 Hz. The results presented and discussed through graphs: of frequency response of acceleration, acceleration of the system, frequency response of admittance, generated voltage, electric current, charging time of capacitors and electrical power generated in the output of the circuit. The contribution of this research was to present the characterization of the electromechanical behavior of a piezoelectric system to generate electricity for the two studied excitation frequencies. The research presents the involution the relationships of some parameters, such as frequency response of excitement, with ratio equal to 87.5 and electric power generated ratio equal to 1.07.