Este documento mostra uma interpretação do comportamento do consumo de energia elétrica baseada nos dados numéricos que foram coletados com o uso de contadores de Ah em 38 instalações fotovoltaicas domiciliares. A pesquisa envolveu igual número de famílias de 10 comunidades rurais com diferentes características sócioculturais localizadas nos Estados de São Paulo, Pernambuco e Amazonas, no Brasil, e adicionalmente na região Puno, no Peru. Também se discute diversas questões acerca do consumo de energia elétrica em sistemas fotovoltaicos domiciliares e sua relação com o desenvolvimento socioeconômico. O objetivo principal é propor um procedimento para dimensionar esses sistemas que inclua os múltiplos fatores que foram identificados e que exercem forte influência no comportamento do consumo. Estes foram denominados fatores técnicos, gerenciais, psicológicos, geográficos, demográficos, socioculturais e econômicos. O procedimento proposto leva em conta a constatação resultante da análise estatística dos dados por meio da qual a função de distribuição Gama é a que melhor caracteriza o comportamento desse consumo. Em sua essência, esta função indica que “muitas pessoas consomem pouco e poucas pessoas consomem muito”. / This document shows an interpretation of the behavior of the electric energy consumption based on the numerical data collected with the use of Ah meter in 38 solar home systems. The research involved an equal number of families of 10 rural communities with different sociocultural characteristics located in the Brazilian States of São Paulo, Pernambuco and Amazonas, and additionally in the Puno region, in Peru. It also raises several points concerning the electric energy consumption in SHS´s and its relationship with the socioeconomic development. The main objective is to suggest a procedure for the sizing of SHS´s that includes the several factors that were identified and that exert strong influence in the behavior of the consumption. These were called technical, administrative, psychological, geographical, demographical, sociocultural and economic factors. This procedure takes into account the evidence resultant of the statistic analysis of the data by means of which the Gamma distribution function is the one which better characterizes the behavior of this consumption. Essentially, this function indicates that “many people consume little and few people consume much”.

Este trabalho trata de um estudo teórico sobre o MMPI. Inicialmente, apre-sentamos um levantamento bibliográfico sobre o MMPI evidenciando os seus aspectos construtivos, seu funcionamento, suas características operacionais e suas possíveis aplicações. Em seguida, elaboramos um modelo físico fundamentado nas teorias do Motor de Indução Duplamente Alimentado (MIDA) e do Motor de Histerese (MH), o qual agrega as principais características operacionais do MMPI e reproduz o processo dinâmico de inscrição de pólos na periferia do rotor. A partir deste modelo físico propomos um modelo matemático, baseado na teoria dos circuitos magneticamente acoplados, constituído pelo equacionamento do MIDA, do MH e das fontes de alimentação do estator e do rotor. Deduzimos teoricamente todos os parâmetros necessários para a simulação computacional. Executamos a sua simulação computacional no software Matlab/SimulinkTM, cujos resultados ilustram o comportamento dinâmico das suas tensões, correntes, fluxos e mecânica. Comparando-se os resultados obtidos na simulação computacional com testes laboratoriais executados pelo CE-PEL, concluímos que o modelo matemático proposto e os parâmetros deduzidos podem ser considerados validados. Finalizando, sugerimos um motor monofásico de pólos lisos a imãs permanentes como uma alternativa mais simples do ponto de vista construtivo, porém com características operacionais semelhantes às do MMPI. / This work deals with a theoretical study on Written-PoleTM single-phase motor. Initially, we present the results from the bibliographical research on the Written-PoleTM motor, evidencing its constructional features, operation process, operational characteristics and some possible applications. Afterwards, we elaborate a physical model based in the theories of the doubly fed induction motor and the hysteresis motor, which incorporates the operational characteristic of Written-PoleTM motor and reproduces the written-pole dynamic process. Starting from this physical model we propose a mathematical model, based on the theory of the magnetically coupled circuits, constituted by the set of differential equations deduced from the doubly fed induction motor, the hysteresis motor and the stator and rotor voltage sources. We deduced theoretically all the computational simulation necessary parameters. We perform its computational simulation in the software Matlab/SimulinkTM, whose results illustrate the dynamic behavior of its voltages, currents, fluxes, torques and speed. Comparing the results obtained from the computational simulation with the CEPEL\'s test results, we concluded that the proposed mathematical model and the deduced parameters can be considered validated. Finally, we suggest a permanent-magnet smooth-pole single-phase motor as an alternative to Written-PoleTM motor. This alternative, even being simpler from the constructional point-of-view, presents operational characteristics similar to the Written-PoleTM single-phase motor.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This dissertation aims to build a set of tools based on mathematical models to assist a rural electrification cooperative in taking strategic decisions on investing in electrical generation in face of erratic and non-periodic future scenarios. Time series analysis using the Box-Jenkins methods for forecasting was employed to construct the models to predict future energy consumption. Qualitative analysis of future scenarios using Kohler method, that is suited to regional applications, was used. An heuristic approach with hierarchical levels was employed to define the parameters of a mathematical model for the application of integer linear programming at a lower level. This mathematical program was used to optimize the location of photovoltaic solar power plants within a transformer substation area and its branches to minimize disbursements in assets investments, and operations and maintenance costs. The model was tested in a cooperative with six substations, 572 branches, 7,574 cooperative members and a 2,737 km length network. In results obtained was SARIMA models (1,1,1) x (0,1,1) 12. In total, obtained an increase of 1.292 kW for the six substations in the next five years, representing a disbursement R$ 17,170,000.00 if the cooperative to chooses to build a photovoltaic solar power plant to meet this increase of consumption. / A presente dissertação tem por objetivo o desenvolvimento de um modelo de previsão pautando-se em um conjunto de ferramentas com base em modelos matemáticos que auxilie uma cooperativa de eletrificação rural na tomada de decisões estratégicas de investimentos em geração frente a cenários aperiódicos futuros. Como metodologia foi utilizada a análise de séries temporais com métodos de Box-Jenkins para a construção de modelos que foram utilizados na previsão de consumo energético. Análise qualitativa de cenários futuros utilizando a metodologia de Kohler adequada a aplicações regionalizadas. Utilizou-se uma abordagem heurística e em níveis hierárquicos para definição dos parâmetros de um modelo matemático, para aplicação de programação linear inteira. A programação matemática foi usada num nível hierárquico inferior para otimizar a localização de usinas geradoras de energia elétrica por painéis fotovoltaicos em áreas de subestações e ramais visando minimizar desembolsos em geração, manutenção distribuição e operação. O modelo foi testado numa cooperativa com seis subestações, 572 ramais, cerca de 7.574 cooperados e com uma extensão em redes de 2.737 km. Como resultados foram obtidos modelos SARIMA (1,1,1) x (0,1,1) 12. No total foram previstos um aumento de 1.292 kW para as seis subestações nos próximos cinco anos, o que representa um desembolso R$ 17.170.000,00 caso a cooperativa opte na construção de uma usina solar fotovoltaica para suprir este aumento de consumo.

Este trabalho trata de um estudo teórico sobre o MMPI. Inicialmente, apre-sentamos um levantamento bibliográfico sobre o MMPI evidenciando os seus aspectos construtivos, seu funcionamento, suas características operacionais e suas possíveis aplicações. Em seguida, elaboramos um modelo físico fundamentado nas teorias do Motor de Indução Duplamente Alimentado (MIDA) e do Motor de Histerese (MH), o qual agrega as principais características operacionais do MMPI e reproduz o processo dinâmico de inscrição de pólos na periferia do rotor. A partir deste modelo físico propomos um modelo matemático, baseado na teoria dos circuitos magneticamente acoplados, constituído pelo equacionamento do MIDA, do MH e das fontes de alimentação do estator e do rotor. Deduzimos teoricamente todos os parâmetros necessários para a simulação computacional. Executamos a sua simulação computacional no software Matlab/SimulinkTM, cujos resultados ilustram o comportamento dinâmico das suas tensões, correntes, fluxos e mecânica. Comparando-se os resultados obtidos na simulação computacional com testes laboratoriais executados pelo CE-PEL, concluímos que o modelo matemático proposto e os parâmetros deduzidos podem ser considerados validados. Finalizando, sugerimos um motor monofásico de pólos lisos a imãs permanentes como uma alternativa mais simples do ponto de vista construtivo, porém com características operacionais semelhantes às do MMPI. / This work deals with a theoretical study on Written-PoleTM single-phase motor. Initially, we present the results from the bibliographical research on the Written-PoleTM motor, evidencing its constructional features, operation process, operational characteristics and some possible applications. Afterwards, we elaborate a physical model based in the theories of the doubly fed induction motor and the hysteresis motor, which incorporates the operational characteristic of Written-PoleTM motor and reproduces the written-pole dynamic process. Starting from this physical model we propose a mathematical model, based on the theory of the magnetically coupled circuits, constituted by the set of differential equations deduced from the doubly fed induction motor, the hysteresis motor and the stator and rotor voltage sources. We deduced theoretically all the computational simulation necessary parameters. We perform its computational simulation in the software Matlab/SimulinkTM, whose results illustrate the dynamic behavior of its voltages, currents, fluxes, torques and speed. Comparing the results obtained from the computational simulation with the CEPEL\'s test results, we concluded that the proposed mathematical model and the deduced parameters can be considered validated. Finally, we suggest a permanent-magnet smooth-pole single-phase motor as an alternative to Written-PoleTM motor. This alternative, even being simpler from the constructional point-of-view, presents operational characteristics similar to the Written-PoleTM single-phase motor.

Made available in DSpace on 2011-03-23T21:19:17Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Item created via OAI harvest from source: http://www.bdtd.ufpa.br/tde_oai/oai2.php on 2011-03-23T21:19:17Z (GMT). Item's OAI Record identifier: oai:bdtd.ufpa.br:104 / In Pará State, almost 21% of its population has no access to use of electric energy in their residence. To this universe belongs the target audience from this report, that are the isolated communities. Due the large territorial extension and hydrographic basin in Pará State, this communities will have many difficulties to be served by the extension of distribution network. The proposal of this report consists in the use of the Açaí seed as biomass to an Indian co-current and open top gasifier of 1 Kg/hour, adapted and adjusted to the specifications of this region; the gasification system is connected to a generator of 2 KVA (Diesel or Gas), to supply with electric energy for the isolated communities where already exists the biomass as a result of the Açaí seed processing that is been considered as garbage. In this context, the governmental programs were examined in order to support this proposal, using the proposed system as one of many options to serve with electric energy by alternative source. / No Pará, quase 21% de sua população, não tem acesso ao uso da energia elétrica na sua residência. Neste universo está o público alvo deste trabalho que são as comunidades isoladas. Dado a extensão territorial e a extensa bacia hidrográfica do Estado do Pará, estas comunidades dificilmente serão atendidas por extensão da rede de distribuição. A proposta deste trabalho consiste na sugestão de uso do caroço de Açaí como biomassa para um gaseificador indiano de 1 Kg/hora, co-corrente e topo aberto, adaptado e adequado às especificidades da região; o sistema de gaseificação é acoplado a um gerador de 2 KVA (Diesel ou Gasolina), para suprir com energia elétrica as comunidades isoladas, onde já existe a biomassa como resultado do processamento do Açaí e que vem sendo tratada como lixo. Neste contexto, foram pesquisados os programas governamentais que podem respaldar esta proposta, utilizando-a como uma das muitas opções de atendimento de energia elétrica através das fontes alternativas.

CAPES / Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um estudo técnico social para definir as diretrizes que garantam a sustentabilidade de uma minirrede baseada em sistemas solares fotovoltaicos, localizados nas Zonas Não Interconectadas (ZNI) da Colômbia. A literatura da pesquisa está baseada na importância da energia elétrica e das construções sustentáveis para o homem e nos princípios de energia solar e de minirredes baseadas em sistemas solares fotovoltaicos. Após este levantamento, aplicou-se o método de pesquisa documental para contextualizar o leitor com os aspectos mais importantes sobre a Colômbia e sua realidade hoje. A partir destes aspectos foi possível concentrar a pesquisa em uma região, selecionada a partir de critérios de recurso solar disponível, economia, segurança, saúde e educação. Uma vez escolhida a região, foi feita uma pesquisa de campo em que foram entrevistados os agentes que podem influenciar no funcionamento de uma minirrede. Também foram observados os aspectos técnicos relacionados com as construções e a eficiência energética desta região, constatando que a mesma já contou, em alguma ocasião, com sistemas solares fotovoltaicos, mas estes foram vendidos pela própria comunidade por não encontrarem utilidade nenhuma neles. A partir das respostas encontradas nas entrevistas foi feita uma proposta de gestão da minirrede baseada em sistemas solares fotovoltaicos. Concluiu-se que é primordial que os agentes técnicos e administrativos do sistema como um todo tenham contato contínuo com o usuário para entender as suas necessidades e conseguir satisfazê-las com a instalação da minirrede. Também se observou que é importante criar no usuário um sentido de posse pela minirrede, identificando os benefícios educativos, de saúde e econômicos que esta nova tecnologia traz para ele. Este estudo abre as portas para novas pesquisas de avaliação e descrição das diretrizes propostas. / This research presents the development of a social-technical study to define guidelines to ensure the sustainability of a mini-grid based on solar photovoltaic systems located in Non Interconnected Areas (NIA) of Colombia. The literature of this research is based on the importance of energy and sustainable buildings to people, the principles of solar PV, and mini-grid based on solar photovoltaic systems. After this firt part, was applied the method of documentary research to contextualize the reader with the main relevant aspects of Colombia related to the research. From these aspects, it was possible to focus the research to a region, which was chosen by criterias such as: solar resource, economy, security, health and education. When the area was chosen, it was made a field survey. In this survey the agents that influence the operation of a mini network were interviwed. Also, it was observed the technical aspects of buildings, and the energy efficiency in this region. As a result it was observed that in the past there were PV solar systems, but these were sold by the community because they did not find them useful. From the interview answers, it was made a proposal about the management of the mini-grid based on solar photovoltaic systems. In conclusion, it is essential that the technical and administrative agents that make part of this system have continuous contact with the user to understand their needs and satisfy them with the installation of mini-grid. It is also important to create a sense of belonging from the user to the mini-grid, identifying the benefits, educational, health and economic that this new technology brings to him. This study opens the door to new research about evaluations and descriptions about the proposed guidelines.