Dentre as constantes alterações climáticas que vem ocorrendo ao longo dos tempos, seguramente a que mais preocupa o homem é alteração da temperatura ambiente, provocada principalmente pelo aumento demasiado do consumo de combustíveis fósseis e o desmatamento de florestas nativas, que no Brasil é bastante evidente. Estas práticas influenciam o regime de chuvas e comprometem diretamente a qualidade de vida na Terra. Apesar da água ser fundamental para a manutenção da vida do ser humano, no Brasil, a falta dela causa uma preocupação ainda maior, que é a diminuição da oferta de energia elétrica, uma vez que 70% da geração deste tipo de energia provêm de hidrelétricas. Daí a preocupação cada vez maior em buscar processos mais eficientes do ponto de vista de consumo de energia elétrica. Dentro deste contexto, o objetivo geral deste trabalho foi evidenciar a possibilidade de ganhos energéticos através da recuperação de energia no ambiente industrial. O trabalho foi realizado em um frigorífico abatedouro de frangos de uma grande empresa de alimentos, que consome em seus processos uma quantidade de energia muito alta e em várias formas. Dos energéticos utilizados neste tipo de indústria, tem-se vapor como um dos insumos mais importantes, sendo gerado em grandes quantidades. Embora, no processo analisado não haja a necessidade de vapor em nenhuma das etapas de beneficiamento do produto final. Neste trabalho é mostrado como o vapor é utilizado no frigorífico estudado, qual a sua finalidade e por que há atualmente, uma dependência tão forte deste recurso. São apresentadas alternativas que foram encontradas para substituição completa deste insumo energético. O trabalho mostrou as alternativas de recuperação de energia e o impulso positivo gerado para obtenção do objetivo principal. Um aquecedor de água utilizando combustível misto (cavaco de madeira misturado a uma porção de 10% em massa de lodo centrifugado de estação de tratamento de efluente da empresa) é proposto, sendo identificado um retorno dos investimentos previstos em 3 anos e 7 meses a uma taxa de financiamento de 14% ao ano. O projeto garantiu o abastecimento de água quente sem a utilização de vapor, a um custo menor, e ainda obteve ganhos ambientais relevantes, que foi a redução de 23,7% no consumo de biomassa, e a utilização no aquecedor de 60 toneladas por mês de material rejeitado do processo industrial. / From among the constants climatic changes that has been occurring throughout the ages, undoubtedly the what worries man is temperature variation, caused mainly by the increase far too consumption of fossil fuels and deforestation of native forests, which in Brazil is quite evident. These practices influence the rainfall and directly affect the quality of life on Earth. Although water is essential for the maintenance of human life, in Brazil, the lack of water brings an even greater concern, which is the reduction of electricity supply, because 70% of the generation this type of energy are derived from hydropower. Hence, the growing concern in seeking more efficient processes from the point of sight of energy consumption. In this context, the objective of this work is to demonstrate the possibility energy saving through energy recovery in the industry. The study was conducted in a poultry slaughterhouse of a large food company that uses in its processes a very high amount of energy and in various forms. The energetic used in this type of industry, it has been steam as a major input, being generated in large quantities. Although, the analyzed process there is no need to steam in any of the manufacture steps of the final product. In this work it is shown as the steam is used in the slaughterhouse studied, for what purpose and why there is currently so strong dependence on this resource. Presented are alternatives that have been found for complete replacement of this energy input. The work showed the alternatives of energy recovery and the positive impulse generated to obtain the main objective. A water heater using mixed fuel (wood chip mixed with a 10% by mass portion of dried sludge from the company's effluent treatment plant) is proposed, with a return on investment of 3 years and 7 months at a financing rate of 14% per year. The project guaranteed the supply of hot water without the use of steam, at a lower cost, and also obtained significant environmental gains, which was the reduction of 23.7% in biomass consumption, and the use in the heater of 60 tons of material rejected from the industrial process.

Orientador: Moacyr Trindade de Oliveria Andrade / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-05T19:49:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vieiralves_EduardodeXerez_M.pdf: 1874956 bytes, checksum: 4f79bc70e42ae0c47e0a35cde1327ad1 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: O equilíbrio econômico-financeiro garantido pelo contrato de concessão firmado pelas concessionárias junto ao poder concedente, tem como prerrogativa uma gestão atuante por parte do agente prestador do serviço, o que evidencia o seu controle técnico e comercial, bem como a promoção do desenvolvimento tecnológico dos serviços concedidos. Neste contexto, é de suma importância que a receita da concessionária, fruto de sua gestão na aquisição da energia a ser utilizada, bem como sua efetiva disponibilidade, seja dirigida ao mercado e aos consumidores com a qualidade requerida, a preços compatíveis com a renda média da população regional e com um percentual de perdas compatível com a tecnologia disponível. O controle das perdas técnicas e comerciais, em empresas do setor elétrico é fundamental para a consecução dos objetivos das concessionárias e da população a ser atendida. A falta de efetivo controle das perdas gera desperdício, ineficiência e redunda em custos elevados. Na região amazônica, as fontes energéticas são suportadas por parques térmicos que queimam material fóssil. Nessas condições o desperdício energético provoca, adicionalmente, danos desnecessários à natureza. As emissões de material particulado e de gases do efeito estufa, na condição de grandes perdas comerciais das empresas do setor elétrico, são mais elevadas, o que fatalmente vai agravar as condições ambientais da vida das gerações futuras. Na região Norte do Brasil, os sistemas elétricos isolados, em função do tipo das fontes energéticas e das grandes distâncias envolvidas, apresentam altos custos de operação e manutenção. As empresas apresentam índices de perdas elevadíssimos, que inviabilizam totalmente o negócio, razão pela qual, até hoje, vários são os mecanismos de subsídios associados ao mesmo, visando a viabilização do serviço de energia elétrica. O presente trabalho visa analisar a situação das perdas comerciais na região, dando ênfase ao ¿Caso Manaus¿, procurando identificar as suas causas e efeitos, tanto para a sociedade em geral como para os empresários do setor. Mais especificamente, se abordará o estudo de caso da empresa Manaus Energia S/A, por ser a maior dos sistemas isolados e por apresentar índices de perdas muito acima do admissível e da média das concessionárias do Setor Elétrico Nacional / Abstract: The financial-economical equilibrium guaranteed by the concession contract made by the concessionaries before the granting power, has as a prerogative an acting management by the service agent owner. That evidences its technical and commercial control, as well as the promotion of the technological development of the granted services. In such a context, it is of great importance that the concessionary receipt, product of its management in the acquisition of the energy to be used, as well as in its effective availability, be driven towards the market and the consumers with the quality requested with compatible prices at the middle income of the local population and with a loss percentage balanced to the technology available. The control of such technical and commercial loss in the companies of the electric field is fundamental to the accomplishment of the concessionary objectives and to the population attending.The lack of an effective control about the loss generates waste, non-efficiency and leads to elevated costs. In the Amazon area, the energetic sources are supported by thermic park which burn fossil matter. Besides, in such conditions the energetic waste provokes unnecessary waste to the nature. The emissions of particled material and gases from the greenhouse effect, in the condition of great commercial losses of the electric field companies are higher what will worsen the environmental conditions of the future generations life. In Brazil north region, the isolated electric systems due to the kind of the energetic sources and the great distances involved, lead to high costs of operation and maintenance. The companies show very high losses rates which make the business completely unfeasible, that is the reason, nowadays, due to many are the resources of subsidies associated attempting the availability of the electric energy service. The present work aims to analyze the state of the commercial losses in the region, emphasizing ¿Manaus case¿, searching the causes and effects identification, to the society in general, as to the sector entrepreneurs. More specifically, there will be approached the case study of Manaus Energia S/A company, for being the biggest of the isolated systems and for presenting a loss rate much higher from the admissible and the average of the National Electric Sector concessionaries / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Carlos Alberto Mariotoni / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil / Made available in DSpace on 2018-08-01T23:56:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santiago_CassioMohallem_M.pdf: 8387426 bytes, checksum: f7427186d8dd59eff467f6fbbd2ad776 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Ao profissional responsável por um projeto hoteleiro são apresentadas variáveis estéticas, funcionais e estruturais da edificação para análises e viabilização do empreendimento, bem como requisitos numéricos, exigências de órgãos específicos que regulamentam a categoria do hotel. Além destes parâmetros, a nova concepção deve prever a viabilização da obra, com cronogramas e custos pré-definidos, com a finalidade de reduzir o consumo de energia elétrica do edifício. Neste estudo, objetiva-se enfocar a relação entre a otimização energética, viabilidade e implementação dos mecanismos de controle de consumo, e como eles devem ser pré-definidos; traçar um mapeamento das primícias básicas de projetos a serem observadas principalmente pelos arquitetos, na concepção de projeto de hotéis três estrelas; descrever o levantamento inicial e as etapas de implantação do Hotel Mirador, em fase final de montagem, da cidade de Passos, MG, escolhido como canteiro experimental e realista das necessidades de implementação de instalações; mostrar um estudo de simulação de consumo nos dormitórios do local pesquisado para argumentar e caracterizar programas de otimização no setor; comparar o consumo energético dos diversos equipamentos e avaliar a relação custo-benefício da utilização dos mesmos. A presente dissertação sugere as vantagens que o uso racional da energia poderá trazer ao setor hoteleiro / Abstract: Engineering and architectural hotel design must consider aesthetic, functional and structural variables. The analyses and enterprise profitability depends on several factors, inc1uding numerical required tasks, rules and recommendations presented by specifics organs that regulates the hotel category. Beside this, the new conception needs to fore schedules and expenses determined previously, prioritizing quickest payback and planning to decrease the building electric energy consumption. In this discourse, the object is concerned in energy-saving control mechanisms and the way that they will be determined; lists the basics points observed by the architects in hotels conception; describes first raising and implementation stages of the Mirador Hotel, located in Passos city, MG; shows demand simulations in this hotel' s dormitories to argue and characterize energy efficiency programs; compares the equipments energy consumption and evaluate their performance. The present dissertation suggests the advantages that the rational energy use could bring to the hotel' s management / Mestrado / Edificações / Mestre em Engenharia Civil

Orientador: Silvia Azucena Nebra de Pérez / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-18T14:25:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PalaciosBereche_Reynaldo_D.pdf: 4111250 bytes, checksum: 43defaf6dca45a15dd8d50bbb286f989 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: A produção de etanol a partir da hidrolise enzimática do bagaço e eventualmente da palha se apresenta como uma alternativa de grande interesse, uma vez que permite ampliar significativamente a produção sem necessidade de aumentar a área plantada de cana. Não obstante, a introdução da hidrolise se apresenta como um verdadeiro desafio uma vez que o bagaço e o combustível do processo atual e ao mesmo tempo e matéria prima para o novo. Assim, o presente estudo tem como objetivo elaborar propostas de integração energética, e realizar avaliações do potencial de incremento da produção de etanol do processo integrado. Para este fim foi utilizado o simulador Aspen Plus® como ferramenta de analise e o método Pinch-Point para realizar a integração energética. Um estudo foi realizado com a finalidade de verificar se as propriedades das substancias envolvidas no processo são calculadas apropriadamente pelo simulador. O sistema de cogeração também foi modelado no simulador e depois inserido na modelagem do processo de produção. Em uma primeira analise foi modelado o processo de produção de etanol por hidrolise enzimática inserido no processo convencional considerando o arranjo (layout) usual das usinas sucroalcooleiras hoje. Os resultados desta analise foram modestos apresentando um incremento na produção de etanol de 9,7%, o que indicou que mudanças que visem a otimização do sistema em termos de uso de energia devem ser realizadas no processo tradicional. Em um segundo estudo foi avaliado o potencial de produção de etanol considerando a integração térmica das correntes do processo, utilizando o método Pinch-Point, e visando a minimização do consumo de utilidades quentes e frias. Este segundo estudo apresentou melhores resultados, atingindo um incremento na produção de etanol de 22,4% quando são consideradas membranas para a concentração do licor de glicose obtido no processo de hidrolise / Abstract: Ethanol production process by enzymatic hydrolysis of sugarcane bagasse and eventually from sugarcane trash presents itself as an interesting alternative since to it allows a significant ethanol production increase without needing to increase the planted area. The introduction of the hydrolysis process is a true challenge, since bagasse is the fuel of the current process while it is raw material for the hydrolysis process. Thus, the aim of this study is to accomplish proposals for energy integration of processes and to assess the ethanol production potential from the hydrolysis process integrated to the conventional process. Simulator Aspen Plus was used as analysis tool and Pinch-Point method was applied in order to perform the thermal integration of the system. A study of properties was carried out to verify the simulator accuracy in property calculations. The cogeneration system was modeled in the simulator and after, it was inserted into the modeling of the ethanol production process. In a first analysis the enzymatic hydrolysis process inserted in the conventional process, considering the current configuration of sugarcane mills today, was modeled. The results of this preliminary study were modest obtaining an ethanol production increase of 9,7%, which indicates that changes in conventional production process should be done. These changes should improve and optimize the system in terms of energy use. In a second analysis the potential of ethanol production was evaluated, considering the heat integration of process streams using the Pinch Point method. This method aims to minimize the consumption of hot and cold utilities in the integrated system. This second analysis presented better results, obtaining an ethanol production increase of 22,4% when the concentration of glucose liquor is accomplished by a membrane system / Doutorado / Termica e Fluidos / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Maria Cecília Calani Baranauskas / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-26T21:24:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Piccolo_LaraSchibelskyGodoy_D.pdf: 12553498 bytes, checksum: 5ee94e1c70ca11d1475031685986a445 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Conectando pessoas e presente em todos os aspectos da vida, quando projetadas para este fim, as tecnologias têm potencial de influenciar a forma com que pessoas em um grupo social percebem e se relacionam com as coisas no ambiente. Este estudo de doutorado em Interação Humano-Computador (IHC) investiga como elementos motivacionais da Psicologia podem ser aplicados para informar o design, explo- rando esse potencial da tecnologia em promover mudanças sociais. O estudo é instanciado no domínio de consumo de energia elétrica, lidando com o desafio contemporâneo de cons- cientizar a sociedade dos limites naturais do planeta no que diz respeito ao uso de recursos naturais. Informar o design com aspectos motivacionais é uma abordagem recente em IHC. Quando encontrada na literatura, comumente tem foco em aspectos individuais e intrín- secos da motivação. Contudo, como argumentado nessa pesquisa, o contexto sociocultural evidencia a importância de considerar também os fatores externos que motivam as pessoas a se engajarem com uma tecnologia e com uma determinada questão social. Por considerar tanto fontes intrínsecas quanto extrínsecas de motivação, a Teoria da Autodeterminação é então considerada o principal referencial teórico da Psicologia nessa investigação, e a Semiótica Organizacional é a base metodológica para analisar os elemen- tos socioculturais que influenciam a motivação extrínseca. A análise situada dos dados socioculturais por uma perspectiva motivacional levou ao design da Tecnologia Socialmente Informada para Eco-Feedback de Energia (sigla SEET, em inglês), uma arquitetura que tem por objetivo estabelecer um novo padrão de com- portamento, ou uma nova maneira de perceber o consumo de energia coletivamente. O SEET é composto por um sistema interativo que promove colaboração, e pela Árvore da Energia, um dispositivo de feedback tangível para locais onde há encontro de pessoas. O SEET é avaliado em dois cenários complementares: uma Escola de Ensino Funda- mental no Brasil, onde os dados socioculturais foram coletados, analisados e aplicados para informar o design; e no contexto de um departamento de uma universidade no Reino Unido. Aspectos motivacionais da arquitetura do SEET são então analisadas, assim como o impacto dessa tecnologia ao desencadear as esperadas mudanças sociais / Abstract: By connecting people and being present in almost all aspects of life, when properly de- signed for that, technology can potentially influence the way people in a social group perceive and relate with things in their environment. This PhD study in the Human-Computer Interaction (HCI) field investigates how motivational elements from Psychology can be applied to inform the design aiming at exploring this potential of technology for promoting a social change. The study is in- stantiated in the energy consumption domain, coping with the contemporary challenge of raising awareness among the society of the planet¿s natural resources usage and limits. Informing the design with motivational aspects is a recent approach in HCI. When found in literature, it is mostly focused on individual and intrinsic aspects of motivation. However, as argued in this research, the sociocultural context evidences the importance of considering also the external factors that motivate people to be engaged with technology and the social issue. By taking into account both intrinsic and extrinsic sources of motivation, the Self- Determination Theory is then considered the main theoretical background from Psychol- ogy in this investigation, and the Organisational Semiotics the methodological basis to analyse sociocultural elements that influence extrinsic motivation. The situated analysis of sociocultural data with motivational lenses has led to the de- sign of a Socially-informed Energy Eco-feedback Technology (SEET), an architecture that aims at establishing a "new pattern of behaviour", or a new way of perceiving collective energy consumption. The SEET is composed by an interactive system that promotes collaboration and The Energy Tree, a tangible and public feedback device for gathering places. The SEET is evaluated in two complementary scenarios: an elementary school in Brazil, where the sociocultural data was collected, analysed and applied to inform design; and in the context of an university department in the United Kingdom. Motivational as- pects of the SEET architecture are then analysed, as well as the impact of this technology to trigger the desired social change / Doutorado / Ciência da Computação / Doutora em Ciência da Computação

Orientador: Nelson Luis Saldanha da Fonseca / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-27T12:19:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santi_Julianade_D.pdf: 2864937 bytes, checksum: 7526ed7e2e57bec4e7361a8c0f9f8b47 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: As redes ópticas com multiplexação por comprimento de onda (WDM) permitem a transmissão de grande volume de dados através de múltiplos canais com capacidade de transmissão de vários Gbps. Entretanto, as demandas por banda passante dos fluxos IPs são significativamente inferior à capacidade disponível em cada canal WDM. Para lidar com esta disparidade e utilizar de forma eficiente a banda disponível, é necessária a transmissão simultânea de vários fluxos em um caminho óptico, chamado de agregação de tráfego. Especificações de qualidade de serviço dos fluxos devem, também, ser consideradas nas decisões de agregação de tráfego. Ademais, aplicações emergentes podem demandar largura de banda superior à capacidade de um comprimento de onda, sendo necessário utilizar vários caminhos ópticos (roteamento multicaminho) para provisionar tais fluxos. Além disso, a expansão da infraestrutura e utilização das redes WDM têm elevado o consumo de energia, causando impactos econômicos e ambientais. Estas questões têm desafiado e motivado pesquisadores a encontrar alternativas para aprimorar as transmissões nas redes ópticas WDM, o que inclui a agregação de tráfego e o roteamento multicaminho. Nesta tese, abordam-se diversos problemas em agregação de tráfego e roteamento multicaminho em redes ópticas WDM. Foram desenvolvidos e validados algoritmos pelo menos tão eficientes quanto algoritmos existentes na literatura. Propõe-se um algoritmo de agregação de tráfego que considera a duração das conexões e a banda disponível. Para atender demandas superiores à capacidade de um comprimento de onda, desenvolveu-se um algoritmo que considera a duração do fluxo, divide-o em subfluxos e os transmite em múltiplos canais. Para este algoritmo, foi proposta uma versão aproximada visando reduzir o tempo de resolução do problema. Introduziu-se, também, um algoritmo que indica a postergação do momento de início da transmissão das conexões a fim de agregar lotes de conexões. Para reduzir o consumo de energia, foram desenvolvidas duas estratégias, de roteamento multicaminho e reroteamento, que levam em consideração o consumo de energia das operações envolvidas na transmissão da conexão / Abstract: The wavelength division multiplexing (WDM) optical networks allow the transmission of large volume of data through multiple channels with severals Gbps of transmission capacity. However, the demand for bandwidth of IP flows are significantly lower than the available capacity in each WDM channel. To address this disparity and make efficient use of the available bandwidth, it is necessary to transmit simultaneously multiple streams in lightpath, called traffic grooming. The quality of service specifications inherent to connections should also be considered in the traffic aggregation decisions. Moreover, emerging applications can request bandwidth greater than the capacity of a wavelength, which require several lightpaths (multipath routing) to establish such connections. In addition, infrastructure expansion and use of WDM networks have increased the energy consumption, leading to economic and environmental concerns. These issues have challenged and motivated researchers to find alternatives to enhance transmissions in WDM optical networks, which includes the traffic grooming and multipath routing. This thesis addresses several problems in traffic grooming and multipath routing in WDM optical networks. For each problem algorithms were developed and validated that are at least as efficient as existing algorithms in the literature. It was proposed a traffic grooming algorithm that considers the duration of connections and the available bandwidth along the path. In order to establish connections demanding bandwidth greater than the capacity of a wavelength, it was proposed an algorithm that considers the duration of a connection and divides this connection in to substreams and transmits them on multiple wavelengths. For this algorithm, it was proposed an approximate version to reduce the run time. Moreover, it was introduced an algorithm which postpones the time to establish the connections and aggregates batch connections. In order to reduce the energy consumption, two strategies, multipath routing and rerouting, were developed that take into account the energy consumption of each operation involved in the connection transmission / Doutorado / Ciência da Computação / Doutora em Ciência da Computação

Este trabalho estuda as potenciais melhorias na eficiência energética e vazão do método híbrido de requisição automática de retransmissão (Hybrid Automatic Retransmission Request, HARQ). A análise inclui as camadas física (PHY) e de acesso ao meio (MAC). É investigada a relação de compromisso gerada pelo HARQ, o qual demanda uma menor potência de transmissão para uma certa probabilidade de falha alvo ao custo de mais acessos ao canal. Uma vez que a competição para acesso ao canal na camada MAC é bastante custosa em termos de energia e atraso, os resultados mostram que a utilização do HARQ leva a uma grande melhoria de performance devido ao menor número de nós competidores – uma consequência da redução na potência de transmissão necessária. Contra-intuitivamente, esta análise leva à conclusão que retransmissões podem diminuir o atraso, melhorando a performance do sistema. Finalmente, são também investigados valores ótimos para o número de retransmissões permitidas, visando maximizar vazão ou/e eficiência energética. / This work studies the potential improvements in terms of energy efficiency and throughput of a hybrid automatic retransmission request (HARQ) mechanism. The analysis includes both the physical (PHY) and medium access (MAC) layers. We investigate the trade-off provided by HARQ, which demands reduced transmit power for a given target outage probability at the cost of more accesses to the channel. Since the competition for channel access at the MAC layer is very expensive in terms of energy and delay, our results show that HARQ leads to great performance improvements due to the decrease in the number of contending nodes – a consequence of the reduced required transmit power. Counter-intuitively, our analysis leads to the conclusion that retransmissions may decrease the delay, improving the system performance. Finally, we investigate the optimum values for the number of allowed retransmissions in order to maximize either the throughput or the energy efficiency.

CAPES / Nesta tese, a relação de troca entre Eficiência Espectral e Eficiência Energética (EE-SE, do inglês Energy Efficiency-Spectral Efficiency) de um sistema de comunicação sem fio com múltiplas antenas empregando Seleção de Antena de Transmissão/Combinação de Máxima Razão (TAS/MRC, do inglês Transmit Antenna Selection/Maximum Ratio Combining) é investigada. Um modelo de consumo (PCM, do inglês Power Consumption Model) realista é considerado e demonstra-se que utilizar o esquema TAS/MRC pode promover economia de energia significativa quando comparada ao esquema Múltiplas Antenas de Transmissão/Recepção (MIMO, do inglês Multiple-Input Multiple-Output) na região de baixa para média eficiência espectral, independentemente do número de antenas, assim como possuir melhor desempenho energético em relação à utilização do esquema Combinação de Máxima Razão na Transmissão (MRT, do inglês Maximum Ratio Transmission) para qualquer valor de eficiência espectral. Para um número fixo de antenas, resultados obtidos demonstram que o ganho em eficiência energética do TAS/MRC sobre o MIMO se torna ainda maior com o aumento do número de antenas transmissoras. O valor ótimo de eficiência espectral que maximiza a eficiência energética é obtido analiticamente e comprovado por resultados numéricos. Expressões para avaliar a capacidade e a relação EE-SE do TAS sob a influência de correlação entre as antenas do receptor são obtidas e se demonstra que considerar um modelo de consumo não realista pode levar a equívocos na comparação entre TAS/MRC e MIMO. / In this dissertation, we investigate the Energy Efficiency-Spectral Efficiency (EE-SE) trade- off of a multiple antenna wireless communication system employing Transmit Antenna Selection/Maximum Ratio Combining (TAS) scheme. A realistic power consumption model (PCM) is considered, and it is shown that the use of TAS/MRC can provide significant energy savings when compared to Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) in the low to medium spectral efficiency region, regardless the number of antennas, as well as outperform transmit beamforming scheme (MRT) for the entire spectral efficiency range. For a fixed number of receive antennas, our results also show that the energy efficiency gain of TAS over MIMO becomes even greater as the number of transmit antennas increases. The optimal value of spectral efficiency that maximizes the energy efficiency is obtained analytically, and confirmed by numerical results. Expressions that evaluate the capacity and the EE-SE trade-off for TAS under the influence of receiver correlation are obtained and it is shown that considering a non- realistic power consumption model can lead to mistakes when comparing TAS and MIMO.

Dissertação apresentada a Coordenação dos Programas de Pós-Graduação de Engenharia da Universidade Federal do Rio de Janeiro para a obtenção do grau de Mestre em Ciências em Planejamento Energético. / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Rio de Janeiro, Coordenação dos Programas de Pós-Graduação de Engenharia, Rio de Janeiro, 2006. / Bibliografia: p.124-141 / Esta dissertação tem como principal objetivo analisar a viabilidade econômica da substituição dos sistemas convencionais de aquecimento de água por sistemas solares no setor hoteleiro, especificamente, em resorts, que possuem características de operação e consumo peculiares devido à grande diversidade de serviços oferecidos. Como a eficiência dos sistemas solares depende, dentre outros fatores, do grau de insolação e radiação solar da região em que vão ser implantados, escolheu-se a região Nordeste do Brasil devido às suas condições climáticas favoráveis. Os resorts têm grande preocupação com questões ambientais e um forte apelo ecológico, o que facilitaria a penetração de uma fonte de energia renovável, como a solar. / This dissertation aims at evaluating the economical viability of conventional water heating systems’ substitution by solar systems in hotels, particularly in resorts, whose operational and energetic characteristics show huge diversity of services. As the solar systems’ efficiency depends, among other factors, on the insolation degree and solar radiation at the installation local, the Brazilian Northeast region was chosen due to its favorable climate conditions. Resorts have a great concern about environment issues that would facilitate the penetration of a renewable energy source, such as the solar energy. It was researched the technology’s state of art and its installed capacity worldwide; a description of Brazilian hotels was made and it was evaluated the impact of the substitution of conventional water heating systems by the solar one in the sector energy consumption, through the savings perceived by the hotel during 20 years. An analysis to verify the results’ sensibility to some variables was also made and the final results confirm the project viability.

Nesta dissertação, uma análise da eficiência energética de transmissão de dados sem fio é efetuada, comparando desde a simples transmissão direta entre dois nós, passando por redes cooperativas, onde múltiplos nós possuem informações independentes para enviar para um destino em comum, chegando aos mais avançados esquemas de cooperação com codificação de rede. O objetivo é verificar os benefícios gerados pela diminuição da taxa de erro (ocasionada pela codificação de rede) e do aumento da ordem de diversidade (proporcionado pela cooperação entre os nós) em termos de diminuição do consumo energético para transmissão de uma mesma quantidade de informação. A análise é realizada considerando desvanecimento em bloco Nakagami-m, de forma que o efeito da presença de linha de visada também possa ser avaliado. Através das equações de probabilidade de outage e de um modelo de hardware, expressões que representam o consumo energético de cada cenário foram obtidas. Além disto, a partir da análise gráfica dos resultados obtidos, foi possível perceber que existe um número ótimo de nós que minimiza o consumo energético da Codificação de Rede Dinâmica Generalizada (GDNC) para uma dada distância. Uma expressão que representa esse número foi obtida, e é a maior contribuição deste trabalho, pois se no projeto da rede sem fio cooperativa conjuntos menores contendo o número ótimo de nós (chamados de clusters de cooperação) forem organizados, o consumo energético da rede será minimizado. Estes resultados também são apresentados e, para as configurações utilizadas, a economia de energia pode ser de até 10x. / In this dissertation, an energy efficiency analysis of wireless systems is performed, comparing several schemes, from the direct transmission between two nodes, going through cooperative networks, where multiple nodes have independent information to send to a common destination, and getting to the most advanced network-coded cooperative systems. It is intended to evaluate the gain generated by the error rate reduction (caused by the network coding) and by the increase in the diversity order (provided by the cooperation between the nodes) in terms of the energy consumption reduction when transmitting the same amount of information. The analysis is performed considering Nakagami-m block fading, so the influence of some line-of-sight is also evaluated. Through the outage probability equations and a hardware model, energy consumption expressions for each scenario were obtained. Furthermore, through the graphical analysis of the numeric results, it was possible to notice that exists an optimal number of nodes that minimizes the energy consumption of the Generalized Dynamic Network Coding (GDNC) scheme for a given distance. An expression that represents this number was also obtained, and is the great contribution of this work, since if in the network project smaller sets containing the optimal number of nodes (called cooperation clusters) are organized, the energy consumption will be minimized. These results are also presented, and for the considered configuration, the energy saving can reach 10x.