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Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-02-28Bitstream added on 2014-06-13T19:28:01Z : No. of bitstreams: 1 ugazpena_jc_me_ilha.pdf: 1313528 bytes, checksum: cf937a97b0176d9fd8659ab572e66915 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O presente estudo propõe a utilização do conversor integrado Buck-Boost monofásico no aproveitamento da energia proveniente de pequenos geradores eólicos, considerando-se o atual crescimento da utilização em pequena escala de potência das fontes de energia alternativas, o que motiva o desenvolvimento de novas e eficientes tecnologias para os sistemas de conversão. Tipicamente, os sistemas de conversão de energia eólica, em baixas potências, disponibilizam tensões contínuas de saída na faixa de 12 V até 48 V (valores médios), por outro lado, a grande maioria das cargas de uso domiciliar necessitam de tensão alternada com valores eficazes entre 110 V a 240 V. Isto leva à necessidade da utilização de conversores CC-CA, denominados de inversores. As estruturas inversoras tradicionais fornecem tensões alternadas cujo valor de pico está limitado ao valor máximo da tensão de entrada, o que leva à necessidade de incluir um estágio elevador adicional ao sistema de conversão de energia eólica, antes de realizar a conversão CC-CA, resultando em redução do rendimento, aumento de peso e volume. O inversor integrado apresentado neste trabalho realiza, em uma única estrutura, as funções de elevação e redução da tensão, próprias do conversor Buck-Boost CC-CC, e a função de conversão de tensão contínua em alternada, garantindo uma baixa distorção harmônica para a tensão de saída e um rendimento elevado. Porém, as características dinâmicas são as correspondentes às do conversor Buck-Boost CC-CC, o que significa a presença de um zero no semi-plano positivo, com a conseqüente limitação no projeto dos controladores. Para resolver esta situação, adotou-se como estratégia o controle em modo corrente por valores médios instantâneos. Um requisito para a realização desta estratégia... / This work proposes the utilization of the single-phase integrated Buck-Boost inverter in small wind energy conversion systems, considering the constant increase use of low power renewable and alternative energy systems in the last decade. This fact has been encouraging the development of new and more efficient technologies for these conversion systems. Typically, small wind energy conversion systems supply DC voltages within 12 to 48 Volts (mean values). However, the most of the domestic loads require AC voltage to operate (with rms values within 110 to 240 V) and it is necessary to use DC-AC converters (known as inverters). Traditional inverters supply AC voltage with peak values that are lower than the peak value of the input DC voltage, then an extra boost input stage is required before the DC- AC conversion, resulting in additional losses and reduced efficiency, greater size and weight. The proposed inverter is able to reduce and boost the DC input voltage (as an buck- boost converter) and also to make the DC-AC conversion with low harmonics and high efficiency, all in a single stage. However, dynamics are the same of the DC-DC buck-boost converter; this means a right half-plane zero which limits the compensator performance. To overcome this limitation, the used control strategy is the current programming mode. In order to obtain a linear equivalent model (required for this control strategy) the converter is modeled by the state averaging method. Furthermore, as buck-boost is an inductive accumulation converter, the resulting topology is a current source inverter. Thus, reverse blocking capability is required for the transistors at the inverter bridge. Two alternatives were considered to implement the inverter bridge: IGBTs with reverse blocking capability (RB- IGBTs) and the series association of diode and... (Complete abstract click electronic access below)

Resumo: No atual mercado brasileiro de energia elétrica existe a possibilidade de escolha do fornecedor de energia pelos consumidores livres, bem como regras e regulamentações a serem seguidas pelos agentes do setor. Os ambientes de mercado em vigor estão divididos em cativo e livre e permitem contratações diferenciadas, com a possibilidade de que os consumidores possam optar por um ambiente mais competitivo na busca por benefícios estratégicos e econômico-financeiros. Esse estudo tem como foco o consumidor potencialmente livre e busca esclarecer o funcionamento e as opções desses ambientes de mercado. Nesse sentido, foi escolhida a técnica de Dinâmica de Sistemas para o estudo das relações entre as principais variáveis que impactam nessa contratação e para uma modelagem ampla da comercialização de energia. São mostradas as regras, os possíveis riscos econômicos, suas opções no mercado, funcionalidades da operação e benefícios sob a ótica desse potencial consumidor. A técnica proposta é composta por um modelo estruturado do problema de comercialização de energia, que visa orientar as decisões de investimento por parte do consumidor com uma avaliação ampla do mercado energético. A ferramenta computacional desenvolvida permite ao consumidor avaliar a decisão econômica sobre sua migração entre os ambientes de mercado. Os resultados obtidos, com simulações e testes, permitem não apenas validar a modelagem proposta, mas também comprovam os benefícios dessas avaliações sistêmicas como estratégia de contratação no mercado atual.

Orientador: Nelson Miguel Teixeira / Resumo: A racionalização do consumo de energia elétrica não significa racionamento, não implica em perda de conforto e segurança e não compromete a produtividade ou o desempenho da produção de uma agroindústria nem a produção rural. Um programa de conservação de energia só terá resultado positivo se houver motivação, conscientização e treinamento dos consumidores que garantam a correta execução do programa. No presente trabalho foram analisados os parâmetros elétricos relativos ao consumo e demanda obtidos dos relatórios de curva de carga e das faturas de energia elétrica do câmpus da UNESP, localizado na Fazenda Experimental Lageado em Botucatu-SP, envolvendo a Faculdade de Ciências Agronômicas e a Faculdade de Medicina Veterinária e Zootecnia, permitindo que através destas análises, fossem feitas as respectivas propostas de uso racional de energia elétrica. Foram analisados o fator de potência, fator de carga, demanda, consumo, preço médio. Na análise do fator de potência e demanda, foi utilizada estatística descritiva e na análise da demanda também foram feitas a análise econômica e propostas de alterações dos valores contratados, já que os valores de demanda atualmente contratados, estão superdimensionados. Na análise do consumo de energia elétrica, constatou-se que durante o racionamento de energia elétrica, houve uma redução, mas logo após o término do racionamento, o consumo voltou a crescer. Desenvolveu-se uma equação para se calcular a capacidade liberada de potência para uma carga com fator de potência qualquer, instalada num circuito com fator de potência já corrigido. Analisando-se o fator de potência e a demanda em cada segmento horário, em cada dia da semana, constatou-se que existe uma ampla variação do comportamento desses parâmetros ao longo do dias. O dimensionamento do banco... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo). / Abstract: The rationalization of the electric power consumption doesn't mean rationing, it doesn't implicate in comfort loss and safety and it doesn't commit the productivity in a rural industry. An electric power conservation program will only have positive result if there are motivation and the consumers' training, which it guarantee the correct execution of the program. In the present work, they were analyzed the electric parameters of consummate and demand obtained by the electric power invoices of the University, located in the Lageado Experimental Farm in Botucatu-SP, and through these analyses, they were made the respective proposals of electric power rational use. They were analyzed the power factor, load factor, demand, consumption, medium price. It was used descriptive statistics to analyze the power factor and power demand. It was used also economical analysis to evaluate the power demand contracted values. In the analysis of the electric power consumption, it was verified that during the electric power rationing, there was a reduction, but soon after the end of the rationing, the consumption grew again. An equation was developed to calculate the power's liberated capacity for a load with any power factor, installed in a circuit with power factor corrected. Analyzing the power factor and the demand in each hourly segment, in every day of the week, it was verified that there is a wide variation of those parameters along the days. The capacitor bank project suggests the automatic one, due to power factor variation along the day. Through the electric power medium price calculation, it was verified that the blue tariff now contracted, it is the best tariff option. / Doutor

Orientador: Oscar Armando Maldonado Astorga / Banca: Durval Luiz Silva Ricciulli / Banca: George Alves Soares / Resumo: No Brasil, devido ao forte crescimento da demanda de energia elétrica nas últimas décadas e com a necessidade de atender a esta procura, torna-se indispensável a inclusão no sistema elétrico brasileiro de programas de eficiência energética e a utilização de fontes alternativas de energia, pois com a construção de novas hidrelétricas e termoelétricas para atender o consumidor, ocorre inundações de grandes áreas e diminuição da emissão de gases para a atmosfera, o que causa fortes impactos ambientais. O uso de fontes alternativas também diminui a dependência do Brasil de combustíveis fósseis, pois futuramente ocorrerá o esgotamento de reservas naturais no país, tendo a necessidade de importar energia, o que elevará os preços das tarifas de energia elétrica. Para que haja a conservação de energia proveniente de fontes tradicionais e incentivar a implantação de energia solar no sistema elétrico brasileiro, desenvolveu-se um programa que analisa a viabilidade técnico-econômica de inclusão do sistema fotovoltaico e fototérmico ao sistema tradicional de distribuição de energia nas diversas regiões do Brasil em residências, pois é o setor que possui um maior potencial de economia de energia. O programa é uma ferramenta de fácil manuseio, de acesso rápido que permitem tomadas de decisões rápidas e seguras quanto à implantação de energia solar por parte do consumidor, além de fornecer em qual região é mais viável essa implantação. / Abstract: In Brazil, due to a solid increasing in electrical energy demand at the last decades and due to the need to comply with this demand, became essential the inclusion of energetic efficiency programs and use of alternative energy resources in the Brazilian electrical supply system. However, the new hydro and thermo electrical power plants construction to attend the consumer cause strong environmental impacts, since they need big flooded lakes and eliminate theirs pollutants in the atmosphere, respectively. Moreover, the use of alternative energy resources decreases Brazil dependency of fossil fuels, besides it prevents the breakdown of the natural reserves and the need of energy importation, what would increase the charge for the electrical energy. To the energy conservation provided by traditional resources and to encourage the implementation of a solar energy based system in Brazil, it was developed a software that analyzes technical and economic feasibility of the photovoltaic and photothermical systems introduction in the traditional supply system on the several regions of Brazil to residential use, because this is a sector that has an elevated potential of energy saving. The software has a friendly interface, with quick access that allows the user to take quick and safe decisions, regarding to the solar energy implementation by consumers, and evaluate which area of the country is the most interesting to the implementation. / Mestre

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.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:29:53Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-07-07Bitstream added on 2014-06-13T18:47:28Z : No. of bitstreams: 1 santos_rs_me_guara.pdf: 3310410 bytes, checksum: dbdc747497f7d936a9a108f561ec367f (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / No Brasil, devido ao forte crescimento da demanda de energia elétrica nas últimas décadas e com a necessidade de atender a esta procura, torna-se indispensável a inclusão no sistema elétrico brasileiro de programas de eficiência energética e a utilização de fontes alternativas de energia, pois com a construção de novas hidrelétricas e termoelétricas para atender o consumidor, ocorre inundações de grandes áreas e diminuição da emissão de gases para a atmosfera, o que causa fortes impactos ambientais. O uso de fontes alternativas também diminui a dependência do Brasil de combustíveis fósseis, pois futuramente ocorrerá o esgotamento de reservas naturais no país, tendo a necessidade de importar energia, o que elevará os preços das tarifas de energia elétrica. Para que haja a conservação de energia proveniente de fontes tradicionais e incentivar a implantação de energia solar no sistema elétrico brasileiro, desenvolveu-se um programa que analisa a viabilidade técnico-econômica de inclusão do sistema fotovoltaico e fototérmico ao sistema tradicional de distribuição de energia nas diversas regiões do Brasil em residências, pois é o setor que possui um maior potencial de economia de energia. O programa é uma ferramenta de fácil manuseio, de acesso rápido que permitem tomadas de decisões rápidas e seguras quanto à implantação de energia solar por parte do consumidor, além de fornecer em qual região é mais viável essa implantação. / In Brazil, due to a solid increasing in electrical energy demand at the last decades and due to the need to comply with this demand, became essential the inclusion of energetic efficiency programs and use of alternative energy resources in the Brazilian electrical supply system. However, the new hydro and thermo electrical power plants construction to attend the consumer cause strong environmental impacts, since they need big flooded lakes and eliminate theirs pollutants in the atmosphere, respectively. Moreover, the use of alternative energy resources decreases Brazil dependency of fossil fuels, besides it prevents the breakdown of the natural reserves and the need of energy importation, what would increase the charge for the electrical energy. To the energy conservation provided by traditional resources and to encourage the implementation of a solar energy based system in Brazil, it was developed a software that analyzes technical and economic feasibility of the photovoltaic and photothermical systems introduction in the traditional supply system on the several regions of Brazil to residential use, because this is a sector that has an elevated potential of energy saving. The software has a friendly interface, with quick access that allows the user to take quick and safe decisions, regarding to the solar energy implementation by consumers, and evaluate which area of the country is the most interesting to the implementation.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:10Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-07-04Bitstream added on 2014-06-13T20:39:46Z : No. of bitstreams: 1 roberts_jj_me_guara.pdf: 911248 bytes, checksum: af476004a9c92851681fc1ca0c050dd6 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Sistemas autônomos baseados em energias renováveis se apresentam como uma solução alternativa aos problemas de eletrificação em regiões afastadas da rede elétrica. O abastecimento de energia de forma autônoma se refere ao fornecimento de eletricidade de forma independente da rede de distribuição interligada. Dentre as fontes renováveis a solar fotovoltaica e a eólica, além de possuírem vantagens que as tornam adequadas a diversos tipos de aplicações, podem ser ainda utilizadas de forma conjunta, com ou sem a presença de outras fontes, constituindo o que se conhece por sistemas híbridos de geração de energia. Em este trabalho se propõe uma metodologia diferente para avaliar o desempenho de um Sistema Híbrido de Geração de Energia (SHGE) solar-eólico-diesel considerando variações probabilísticas da carga e dos recursos renováveis. Foi desenvolvido um algoritmo que simula o funcionamento típico do sistema utilizando uma base de tempo de uma hora e, de um intervalo para outro, se consideram variações estocásticas da carga e dos recursos renováveis (vento, radiação solar e temperatura). Em ambos os casos, a aleatoriedade da ocorrência dos eventos é modelada com base no método de Simulação de Monte Carlo seqüencial. A metodologia desenvolvida para a avaliação do SHGE foi aplicada em um estudo de caso como dados reais para os recursos renováveis e para a demanda, em um local pré-selecionado, para duas configurações de sistema híbrido, SGHE solar-eólico-diesel e SHGE solar-eólico. O método de simulação proposto mostrou-se como uma ferramenta interessante para tomada a de decisões e para a ponderação de possíveis cenários de funcionamento. A apresentação dos resultados em forma de histograma permitiu... / Off-grid power systems based on renewable energy resources are presented as an alternative solution for electrification problems in remote isolated areas. Off-grid power generation refers to the electricity supply, regardless of the energy distribution network. Among the renewable energy sources available nowadays, the solar photovoltaic and the wind power not only have the advantages that make them suitable for various types of applications, but also can be used jointly with or without the presence of other sources, constituting what is known as hybrid power generation systems. This work proposes a different methodology to evaluate the performance of a solar-wind-diesel Hybrid Power Generation System (HPGS) considering probabilistic variations of load and renewable resources. An algorithm that simulates the typical operation of the system was developed using a periodically time lapse of an hour. Load and renewable resources (wind, solar radiation and temperature) stochastic variations are considered and analyzed hourly. In both cases, the event occurrence randomness is modeled using the Sequential Monte Carlo simulation method. The proposed methodology for assessing the performance of a HPGS was applied to a case study using actual data for the renewable resources and the load, in a pre-selected location. Two different hybrid system configurations were evaluated, a solar-wind-diesel HPGS and a solar-wind HPGS. The performance evaluation method proved to be an interesting tool for decision making and for pondering possible operating scenarios. The results presentation as histogram graphics allowed estimating the probability occurrence of unusual possible scenarios. The application of the proposed methodology in this work presented satisfactory results. For both... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:10Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-12-02Bitstream added on 2014-06-13T20:00:04Z : No. of bitstreams: 1 britto_rf_me_guara.pdf: 555381 bytes, checksum: 48e1967b9a09218a2f0f11946626a05b (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O objetivo deste trabalho é desenvolver um estudo técnico e econômico de alternativas de suprimento energético por autoprodução em condomínios residenciais horizontais a partir do desenvolvimento de um modelo de otimização. O estudo de caso foi realizado em um condomínio residencial de São José dos Campos, cidade do estado de São Paulo. O modelo proposto analisa formas alternativas de produção de energia, compatíveis com este tipo de “empresa”, a saber: eólica, fotovoltaica e geração de energia elétrica com motor de combustão interna; desta forma, busca estabelecer as bases técnicas das alternativas energéticas, considerando os aspectos técnicos e econômicos. Foram identificadas as necessidades elétricas das áreas comuns do condomínio em base temporal, nas quais o consumo e os custos são compartilhados entre os moradores. O modelo de otimização é baseado na concepção inicial de uma superestrutura que considera equipamentos comerciais para produção de energia de origem fotovoltaica, eólica e a partir de motor de combustão interna. O software LINGO foi utilizado para simulação de diferentes situações e obtenção da rota tecnológica ótima correspondente. Foram simulados cenários com diferentes condições de preços de energia e custos dos equipamentos de modo a se obter as condições nas quais as tecnologias renováveis conseguem se habilitar a compor a configuração final do sistema de autoprodução de energia elétrica / The main purpose of this work is to develop a technical and economic study of energy supply alternatives by self-production in horizontal condominiums. The case study was developed in a neighborhood of São José dos Campos city, state of São Paulo. The proposed model analyzes alternative forms of energy production, compatible with this type of business, namely: wind, solar and electric power generation with an internal combustion engine, thus, seeks to establish the technical basis of alternatives energy, considering the technical and economic aspects.It was identified the electrical needs of the common areas of the condominium in time basis, in which the consumption and costs are shared among the residents. The optimization model is based on the initial design of a superstructure where it is considered commercial equipment for generating energy from photovoltaic and wind sources and from internal combustion engine. The software LINGO was used to simulate different situations and obtain the corresponding optimal technological route. Were considered the simulation scenarios with different conditions of energy prices and equipment costs in order to obtain the conditions under which renewable technologies are able to be qualified to compose the final configuration of the system of electricity self-generation

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, 2011. / Submitted by Alaíde Gonçalves dos Santos (alaide@unb.br) on 2012-06-06T11:01:46Z No. of bitstreams: 1 2011_ClaudioEvangelistadeCarvalho.pdf: 2383260 bytes, checksum: 5ab7cee6d65ec2e56c664a4002c2eb78 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2012-09-21T12:32:43Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_ClaudioEvangelistadeCarvalho.pdf: 2383260 bytes, checksum: 5ab7cee6d65ec2e56c664a4002c2eb78 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-09-21T12:32:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_ClaudioEvangelistadeCarvalho.pdf: 2383260 bytes, checksum: 5ab7cee6d65ec2e56c664a4002c2eb78 (MD5) / Neste trabalho, é apresentado um modelo de mercado combinado de energia e serviços de reserva que opera sob Minimização de Pagamentos (MP) por meio de um modelo linear em dois níveis. O mercado combinado considera a presença simultânea de contratos bilaterais de longo prazo, demandas do pool de curto prazo e serviços de reserva. O modelo tem várias características importantes, tais como o fato de considerar as restrições de transmissão, limites de capacidade de geração e transmissão, além dos limites associados às restrições multiperíodo. Os índices econômicos obtidos tais como:pagamentos totais, receitas e preços dos serviços permitem estabelecer comparações entre o modelos de minimização de pagamentos (MP) e de minimização de custos (MC). Por meio da utilização de vários cenários, os resultados mostram o impacto sobre esses índices tendo em conta diversos níveis de participação de contratos bilaterais sobre a demanda total, além de diversos níveis de requerimentos de serviços de reserva e de contingências. Outro aspecto considerado na formulação é a forma de determinação do montante de serviços reservas. São apresentadas duas abordagens, uma em que esses serviços são definidos de forma determinística e outra em que os serviços são obtidos de forma estocástica. ___________________________________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / A combined market model of energy and reserve services operating under Payment Minimization (PM) is presented through a bilevel linear model. The combined market considers the simultaneous presence of long term bilateral contracts, short term pool load and reserve services. The model has several important characteristics such as considering the system transmission network, generation and transmission capacity limits as well as multi-period constraints. The obtained economic indexes like payments, revenues, costs and prices of services allow establishing comparisons between the PM model and the usual Bid Cost Minimization (BCM) model. By using several operation scenarios, results show the impact on economic indexes considering several levels of participation of bilateral contracts on total load, several levels of systems reserve requirements and contingencies. The model is tested in a 5-Bus system and in a 30-Bus system. Another aspect considered in the formulation is the manner in which the amount of reserve services are obtained. Two approaches are presented: the first that the quantity of these services are achieved in a deterministic way and the second that these services are achieved in a stochastic way.