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Uma análise da política pública do Programa Nacional de Produção e Uso de Biodiesel (PNPB)

Garcez, Catherine Aliana Gucciardi 01 1900 (has links)
Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Centro de Desenvolvimento Sustentável, 2008. / Submitted by Kathryn Cardim Araujo (kathryn.cardim@gmail.com) on 2009-09-25T13:35:13Z No. of bitstreams: 1 Dissert_Catherine Aliana Gucciardi Garcez.pdf: 1550558 bytes, checksum: 1ca4cad56763ea05c47768c8448e6397 (MD5) / Approved for entry into archive by Luanna Maia(luanna@bce.unb.br) on 2009-12-02T13:47:20Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissert_Catherine Aliana Gucciardi Garcez.pdf: 1550558 bytes, checksum: 1ca4cad56763ea05c47768c8448e6397 (MD5) / Made available in DSpace on 2009-12-02T13:47:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissert_Catherine Aliana Gucciardi Garcez.pdf: 1550558 bytes, checksum: 1ca4cad56763ea05c47768c8448e6397 (MD5) Previous issue date: 2008-01 / A motivação deste estudo é de verificar o potencial da política nacional de biodiesel, o Programa Nacional pela Produção e Uso de Biodiesel (PNPB), de contribuir ao desenvolvimento sustentável no Brasil, fazendo-se necessária uma análise dentro de um contexto amplo. O objetivo da dissertação é a análise do PNPB, de seu desenvolvimento e dos aspectos de sustentabilidade energética, social e ambiental neles incorporados. A análise da política foi dividida em três fases: 1) a formulação da política; 2) estabelecimento da base legal do Programa; e 3) a implementação da política. Na dissertação, três técnicas metodológicas de pesquisa foram utilizadas: 1) pesquisa bibliográfico-documental; 2) entrevistas em profundidade e semi-estruturadas, com representantes dos tomadores de decisão, com consultores e assessores legislativos e com membros da iniciativa privada e do terceiro setor; 3) um estudo de campo realizado em Irecê-BA, que serviu como um exemplo da implementação da política. As quatro forças motrizes identificadas para o biodiesel são: 1) a redução da importação de petróleo e derivados, o que é tanto econômica quanto geopoliticamente estratégico; 2) a mitigação das mudanças climáticas e a redução das emissões poluentes causadas pela combustão de óleo diesel; 3) a expansão agrícola; e 4) a inclusão social. A política de biodiesel, o PNPB, representa um passo importante na busca de energia renovável, contando também com os elogiáveis objetivos da inclusão social e do desenvolvimento regional. Embora a implementação da política esteja dentro da fase inicial, foi possível identificar áreas em que se constata a necessidade de sua modificação, a fim de que esteja em consonância com o desenvolvimento sustentável. Algumas das sugestões apresentadas nesta dissertação dizem respeito às seguintes questões: a consideração insuficiente dada aos aspectos da sustentabilidade ambiental e à segurança alimentar; e a fragilidade dos mecanismos hoje existentes para incentivar a inclusão social (os leilões para a compra de biodiesel e o Selo Combustível Social). O futuro do programa e seus resultados ainda são incertos; contudo, este estudo serve como uma contribuição ao debate sobre a geração e uso sustentável de energia no País, com um enfoque especial dado ao biodiesel. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / The motivation for this study is to verify the potential of the national policy on biodiesel, the National Programme for the Production and Use of Biodiesel (PNPB) to contribute to sustainable development in Brazil, making its analysis within an ample context necessary. The objective of the dissertation is the analysis of the Public Policy, PNPB, its development and the energetic, social, and environmental aspects of sustainability that have been incorporated into it. The analysis of the policy has been divided into three stages: 1) formulation of the policy; 2) establishment of the legal basis of the Programme; 3) the implementation of the policy. Within the dissertation, three methodologies were utilized: 1) a revision of bibliography and documents; 2) in-depth and semi-structures interviews with representatives of decision-makers, with legal consultants, and with members of the private sector and civil society; 3) a field study took place in the region of Irecê, in the state of Bahia, which served as an example of the implementation of the policy. The four driving forces identified for biodiesel are: 1) the reduction of petroleum imports, both economically and geopolitically strategic; 2) the mitigation of global climate change and the reduction of air pollutants caused by the combustion of petroleum based diesel; 3) the expansion of agriculture; 4) social inclusion. The biodiesel policy, PNPB, represents an important step in the quest for renewable energy, incorporating also the positive objectives of social inclusion and regional development. Although the implementation of the policy and related data are still within the initial stages, it was possible to identify areas in which modifications, if made, would contribute to sustainable development. Some of the suggestions presented in the dissertation for modifying the policy are related to the following questions: the lack of consideration given to environmental aspects of sustainability and food security; the fragility of the mechanisms designed to encourage social inclusion (the public auctions for the purchase of biodiesel, leilões, and the certification of a social fuel, Selo). The future of the Programme is still uncertain, however, this study served as a contribution to the debate of sustainable energy generation and use in the country, with special emphasis given to biodiesel.
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Sustentabilida da matriz energética Brasilieira / Sustainability of the Brazilian Energy Matrix

Bezerra, Filomena Nádia Rodrigues January 2016 (has links)
BEZERRA, Filomena Nádia Rodrigues. Sustentabilidade da matriz energética Brasilieira. 2016. 124 f. :Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Ceará, Centro de Ciências Agrárias, Departamento de Economia Agrícola, Programa de Pós-Graduação em Economia Rural. Fortaleza-CE, 2016 / Submitted by Paloma Silva (gspaloma.g@gmail.com) on 2016-09-01T17:41:30Z No. of bitstreams: 1 2016_dis_fnrbezerra.pdf: 1718858 bytes, checksum: 62d4942b9589bdb94ba5b8f57029fe6d (MD5) / Approved for entry into archive by Margareth Mesquita (margaret@ufc.br) on 2016-09-01T17:48:32Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_dis_fnrbezerra.pdf: 1718858 bytes, checksum: 62d4942b9589bdb94ba5b8f57029fe6d (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-01T17:48:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_dis_fnrbezerra.pdf: 1718858 bytes, checksum: 62d4942b9589bdb94ba5b8f57029fe6d (MD5) Previous issue date: 2016 / The world energy situation is undergoing changes due to the availability of resources, deployed technologies, the cost of production, the policies adopted by countries, and the amount of existing reserves and recently the need to move to cleaner sources. In this perspective, the present work aimed to measure the evolution of the composition and economic sustainability of the Brazilian energy matrix, between the years 1970 to 2014. In a specific way: to evaluate the evolution of Brazilian energy production in the period 1970 to 2014; assess the behavior of the energy supply and energy dependence on external in Brazil and check the impact of the index of external energy dependency (IDEXT) on the evolution of the Gross Domestic Product (GDP) in Brazil in the period under investigation. The data used in the study were of secondary nature and analyzed in level Brazil. To estimate the indices we opted for the multivariate technique of factorial analysis, with decomposition in main componentes. Considering the obtained results, it was observed that since the oil crises of (1973 and 1979) the Brazilian energy matrix experienced transformations, with emphasis to the insertion of renewable sources. In contrast, there was a reduction in the production of wood, which in 1970 accounted for 64.2% of renewable sources, already in 2014 had a share of just 9.1% of the matrix renewable. For non-renewable sources, stood out the oil and natural gas, which despite the incentives for the reduction of sources of fossil origin, the same presented a trend of growth from 1970 to 2014. It was found that, during 25 years (1970- 1995) and in 24 years (1970-1994), Brazil has not presented a satisfactory performance in the production and supply of energy per capita, respectively, presenting high instability over the period. However, even with the increase in energy supply, the IDEXT presented upward trend, with a geometric rate of growth of 8.35%, considering that even with all the investment allocated to achieve the energy self-sufficiency, the need for import remained in ancestry to supply the domestic demand of energy. In addition, the survey showed that an increase of 0,1 unit in external dependence measured by IDEXT causes, in average, a reduction of 0.545 unit of the index in the Brazilian GDP. In this way, the dependence on energy imports cause negative effect in the internal economy of the country, making the product growth of aggregate. Faced with this situation, allows you to say that the Brazilian energy matrix,between the years 1970 and 2014, is not sustainable economically at delivering energy supply, and there is need for imports to meet the internal demand for this important production input and of quality of life. Moreover, the growing external dependence, as measured by IDEXT in this research, causes negative impacts in the formation of the wealth of the country. / A conjuntura energética mundial vem experimentando alterações, em virtude da disponibilidade dos recursos, das tecnologias implantadas, do custo de produção, das políticas adotadas pelos países, bem como da quantidade de reservas existentes e, recentemente, da necessidade de migração para fontes menos poluentes. Nessa perspectiva, o presente trabalho objetivou mensurar a evolução da composição e sustentabilidade econômica da Matriz Energética Brasileira, entre os anos de 1970 a 2014. De maneira específica a pesquisa buscou: avaliar a evolução da produção energética brasileira no período de 1970 a 2014; aferir o comportamento da oferta de energia e dependência externa energética no Brasil e verificar o impacto do Índice de Dependência Externa de Energia (IDEXT) sobre a evolução do Produto Interno Bruto (PIB) brasileiro no período sob investigação. Os dados utilizados na pesquisa foram de natureza secundária e analisados em nível Brasil. Para estimar os índices optou-se pela técnica multivariada de Análise Fatorial, com decomposição em componentes principais. Diante dos resultados obtidos, observou-se que desde as crises do petróleo (1973 e 1979) a Matriz Energética Brasileira experimentou transformações, com destaque para a inserção de fontes renováveis. Em contrapartida, houve uma redução da produção de lenha, que em 1970 representava 64,2% das fontes renováveis, já em 2014 teve uma participação de apenas 9,1% da matriz renovável. Para as fontes não renováveis, destacaram-se o petróleo e o gás natural, que apesar dos incentivos para a redução de fontes de origem fóssil, apresentaram tendência de crescimento de 1970 a 2014. Constatou-se que, durante 25 anos (1970-1995) e, em 24 anos (1970-1994), o Brasil não apresentou um desempenho satisfatório na produção e na oferta per capita energética, respectivamente, apresentando elevada instabilidade ao longo do período. Entretanto, mesmo com o aumento na oferta energética, a dependência externa apresentou tendência ascendente, com uma Taxa Geométrica de Crescimento de 8,35% ao ano, atentando que mesmo com todos os investimentos alocados para alcançar a autossuficiência energética, a necessidade de importação se manteve em ascendência para suprir a demanda interna de energia. Além disso, a pesquisa mostrou que um aumento de 0,1 unidade na dependência externa aferida pelo IDEXT provoca, em média, uma redução de 0,545 unidade do índice do PIB brasileiro. Deste modo, a dependência de importação de energia causa efeito negativo na economia interna do país, dificultando o crescimento do produto agregado. Diante dessa conjuntura, permite-se afirmar que a Matriz Energética Brasileira, entre os anos de 1970 e 2014, não é sustentável economicamente no quesito fornecimento energético, havendo necessidade de importação para suprir a demanda interna por este importante insumo de produção e de qualidade de vida. Além disso, a dependência externa crescente, tal como mensurada pelo IDEXT nesta pesquisa, provoca impactos negativos na formação da riqueza do país.
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Análise energética e financeira de um dispositivo de seguimento solar para a geração fotovoltaica / Analysis energy and financial of a tracking device for solar generation photovoltaics

Barbosa, Danielle Alves 04 February 2016 (has links)
BARBOSA, D. A. Análise energética e financeira de um dispositivo de seguimento solar para a geração fotovoltaica. 2016. 98 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016. / Submitted by Hohana Sanders (hohanasanders@hotmail.com) on 2016-10-27T11:37:56Z No. of bitstreams: 1 2016_dis_dabarbosa.pdf: 4329631 bytes, checksum: ea6296c4383b08d62e29da65bd6ae53d (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-10-31T19:10:03Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_dis_dabarbosa.pdf: 4329631 bytes, checksum: ea6296c4383b08d62e29da65bd6ae53d (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-31T19:10:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_dis_dabarbosa.pdf: 4329631 bytes, checksum: ea6296c4383b08d62e29da65bd6ae53d (MD5) Previous issue date: 2016-02-04 / Being located close to the equator and it has few variations of solar radiation, the Northeast region of Brazil presents favorable conditions for the deployment of photovoltaic plants. Thus, the work present aims to perform a study of energetic viability and financial of a photovoltaic panel with a solar tracking shaft, installed at Alternative Energy Laboratory (LEA) of the Federal University of Ceará (UFC ). Measurements were made in two solar tracker systems with open loop and closed loop angular positions at intervals of 15, 30, 60 and 180 minutes. Using the average irradiance, it was selected a typical day and the update interval of the angular position for each system. The net electric power generation of panels with tracking was determined from the difference between the electric power generated and the power consumed to operation of solar tracking. As cargo, it was considered a representative consumption of a typical Brazilian family residence. Finally, it analyzed the financial viability of the solar tracker system with motion control performed by microcontroller and programmable logic controller. The analysis of the financial viability of the project was based on cash flows with fixed tariff flags, ie considering a unique scenario for the months analyzed. From the point of view of better utilization of solar energy, the results demonstrated a greater capacity of electricity generation mobile system in relation to the fixed, with the disadvantage of the mobile system having a more complex implementation. The analysis allow us to conclude that a system with solar tracker update interval of the angular position of 60 minutes and control by closed loop, has a gross gain of 27.42% in the production of electricity in relation to the fixed panel. Considering the net gains, both with upgrades of 60 minutes, the system with mobile panel in open and closed loop present features relative to the fixed panel gains of 6.3% and 11.3%, respectively. The average time to payback discounted the angular positioning control systems with the open and closed loops and microcontroller use was approximately 25 years. Thus, if there is interest in using one of the control loops, it is necessary to deepen the analysis of investment costs, with the proposition of alternatives from a financial point of view. / Por estar localizada próxima à linha do Equador e não apresentar grandes variações de irradiação solar, a região Nordeste do Brasil apresenta condições favoráveis para a implantação de plantas fotovoltaicas. Dessa forma, o presente trabalho tem como objetivo realizar um estudo de viabilidade energética e financeira de um painel fotovoltaico com seguimento solar de um eixo, instalado no Laboratório de Energias Alternativas (LEA) da Universidade Federal do Ceará (UFC). As medições foram realizadas em dois sistemas com seguidor solar em malha aberta e malha fechada, em intervalos de posicionamentos angulares de 15, 30, 60 e 180 minutos. Utilizando a média da irradiância solar medida, foi selecionado um dia típico e o intervalo de atualização da posição angular para cada sistema. A geração líquida de energia elétrica dos painéis com seguimento foi determinada a partir da diferença entre a energia elétrica gerada e a energia elétrica consumida para operação do seguimento solar. Como carga, foi considerado um consumo representativo de uma residência familiar típica brasileira. Finalmente, foi analisada a viabilidade financeira do sistema seguidor solar com controle de posicionamento efetuado por microcontrolador e por controlador lógico programável. A análise da viabilidade financeira do projeto baseou-se em fluxos de caixa com bandeiras tarifárias fixas, ou seja, considerando um único cenário para os meses analisados. Sob o ponto de vista do melhor aproveitamento da energia solar, os resultados demonstram uma maior capacidade de geração de eletricidade do sistema móvel em relação ao fixo, com a desvantagem de o sistema móvel possuir uma implementação mais complexa. As análises permitem concluir que um sistema com seguidor solar com intervalo de atualização da posição angular de 60 minutos e controle por malha fechada, apresenta um ganho bruto de 27,42% na produção de energia elétrica em relação ao painel fixo. Considerando os ganhos líquidos, ambos com atualização de 60 minutos, o sistema com painel móvel em malha aberta e malha fechada apresenta em relação ao painel fixo ganhos de 6,3% e 11,3%, respectivamente. O tempo médio de payback descontado dos sistemas de controle de posicionamento angular com as malhas aberta e fechada e uso de microcontrolador foi de aproximadamente 25 anos. Assim, caso haja interesse em utilizar uma das malhas de controle, faz-se necessário aprofundar a análise dos custos de investimentos, com a proposição de alternativas do ponto de vista financeiro.
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Ferramenta computacional para geração distribuída a partir de sistemas híbridos renováveis / Computational tool to distributed generation of hybrid systems for renewable energy

Machado, Rebeca Catunda Pereira 29 April 2014 (has links)
MACHADO, R. C. P. Ferramenta computacional para geração distribuída a partir de sistemas híbridos renováveis. 2014. 101 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-02-19T17:41:47Z No. of bitstreams: 1 2014_dis_rcpmachado.pdf: 2474110 bytes, checksum: cc150502c84ef387273673ed0b3807e5 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-02-19T19:21:25Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_dis_rcpmachado.pdf: 2474110 bytes, checksum: cc150502c84ef387273673ed0b3807e5 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-02-19T19:21:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_dis_rcpmachado.pdf: 2474110 bytes, checksum: cc150502c84ef387273673ed0b3807e5 (MD5) Previous issue date: 2014-04-29 / This work presents the development of a computational tool to aid in energy planning called GDHER (Distributed Generation of Hybrid Systems for Renewable Energy) The program can be used without cost since it was developed through the Calc a program of electronic spreadsheet similar to Excel which is part of a package of several free applications of Broffice After identifying some limitations of the main software available on the market we obtained a new tool adapted to the Brazilian reality especially to rural and isolated areas which uses the portuguese as language and has an interface very user friendly facilitating the understanding and operation of the program by the user The program allows the user to do the scaling of some methods of electricity generation from clean technologies such as solar photovoltaics wind turbines and biodigesters and through a financial analysis these systems are compared with the extension of the network of electric energy allowing the user get a prognosis of viability The tool also allows the user to do the scaling and the financial analysis of some configurations of hybrid systems like photovoltaic-wind photovoltaic-digester and wind-digester in order to find the optimal configuration for the project For validation of the program it was done a case study and from the financial analysis and sensitivity analysis the modality of electric energy supply more viable for individualized systems are the digesters then are the photovoltaic modules and the electrical network and finally are the wind turbines According to the financial analysis of hybrid systems the configuration more profitable is 75% of demand being served by biodigesters and 25% by photovoltaic modules The results are presented using tables and graphs for better understanding of the user With all these features the tool allows to scale systems with maximum efficiency and lower costs thereby obtaining more appropriate and reliable systems both from the technical point of view as financial / A presente dissertação apresenta o desenvolvimento de uma ferramenta computacional de auxílio ao planejamento energético chamada de GDHER (Geração Distribuída de Sistemas Híbridos de Energias Renováveis) A ferramenta pode ser utilizada sem custo uma vez que foi desenvolvido através do Calc um programa de planilha eletrônica semelhante ao Excel que faz parte de um pacote de vários aplicativos livres da Broffice Após identificar algumas limitações dos principais softwares disponíveis no mercado foi desenvolvida uma nova ferramenta adaptada à realidade brasileira principalmente voltada às áreas rurais e isoladas que utiliza o português como idioma e possui uma interface bastante amigável facilitando sua compreensão e operação pelo usuário A ferramenta permite o usuário fazer dimensionamento de algumas modalidades de geração de energia elétrica a partir de tecnologias limpas como a solar fotovoltaica aerogeradores e biodigestores e através de uma análise financeira esses sistemas são comparados com a extensão da rede de energia elétrica permitindo que o usuário obtenha um prognóstico de viabilidade A ferramenta também permite fazer o dimensionamento e a análise financeira de configurações de sistemas híbridos como fotovoltaico-eólico fotovoltaico-biodigestor e biodigestor-eólico a fim de encontrar a configuração ótima para o projeto Para validação da ferramenta foi feito um estudo de caso e a partir da análise financeira e análise de sensibilidade a modalidade de fornecimento de energia elétrica mais viável para os sistemas individualizados são os biodigestores em seguida são os módulos fotovoltaicos e a rede elétrica e por último são os aerogeradores De acordo com a análise financeira dos sistemas híbridos a configuração mais lucrativo é 75% da demanda sendo atendida por biodigestores e 25% por módulos fotovoltaicos Os resultados são apresentados através de tabelas e gráficos para melhor compreensão do usuário Com todas essas características a ferramenta proposta permite dimensionar sistemas com máxima eficiência e menor custo obtendo assim sistemas mais adequados e confiáveis tanto do ponto de vista técnico como financeiro
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Projeto e ensaio de pás para turbinas eólicas de pequeno porte com diferentes correções geométricas na ponta e na raiz da pá / Design and testing of blades for small wind turbines with different geometrical correction in root and tip of blade

Sousa, Isaac Diego Pereira de 01 August 2014 (has links)
SOUSA, I. D. P. Projeto e ensaio de pás para turbinas eólicas de pequeno porte com diferentes correções geométricas na ponta e na raiz da pá. 2014. 107 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-03-05T11:48:13Z No. of bitstreams: 1 2014_dis_idpsantos.pdf: 3593973 bytes, checksum: d79e3dc86f2503733e30ea7de33e70c2 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-03-24T11:16:02Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_dis_idpsantos.pdf: 3593973 bytes, checksum: d79e3dc86f2503733e30ea7de33e70c2 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-24T11:16:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_dis_idpsantos.pdf: 3593973 bytes, checksum: d79e3dc86f2503733e30ea7de33e70c2 (MD5) Previous issue date: 2014-08-01 / The work aims to build , using the BEM (Blade Element Moment) theory , and test three wind rotors , each one consisting of three blades, which were constructed and used for assembling three SWT (Small Wind Turbine) with TSR (Tip Speed Ratio) equal to seven. The three rotors with blades of 2 meters length, distinguished themselves in their geometries as follows: 1) blades without any correction, 2) blades with only tip correction, 3) blades with only root correction. The NREL S809 airfoil developed by the U.S. National Renewable Energy Laboratory (NREL) was used. This airfoil is characterized by having been specially developed for wind turbines. The airfoil experimental data, such as the lift and drag coefficients as a function of angle of attack, were obtained based on wind tunnel test results for Reynolds number of 3 x 105. Also, field tests were conducted to collect torque in the main shaft of the wind rotor [N ∙ m], angular velocity [rad/s] and wind speed [m/s] data, using proper instrumentation and a data collection system. The data collected in the field for each turbine, were analyzed by statistical inference. The power coefficient data were grouped by TSR ranges, and was observed that the data of the last two ranges were the only intervals that showed a normal distribution of data of the Cp . These data were subjected to a one-way ANOVA. And the results showed no significant difference between the average of the rotors SC and CP. Already the data did not exhibit a normal distribution were analyzed by Exponentially Weighted Moving Average (MMEP). It was also observed that the three rotors showed no difference between the power coefficients, of the statistical point of view. An important finding of the experiments was that the CR blades had higher average values of power coefficients for each band TSR. / O trabalho visou construir, através da Teoria do BEM (Blade Element Moment), e testar três rotores eólicos, cada um destes constituídos de três pás, as quais foram construídas e aplicadas na montagem de três TEPP (Turbinas Eólicas de Pequeno Porte) com TSR (Tip Speed Ratio de projeto igual a sete. Os três rotores, com pás de 2 metros de comprimento, distinguiram-se, em suas geometrias, do seguinte modo: 1) pás sem correção alguma, 2) pás com correção somente na ponta e 3) pás com correção somente na raiz. O aerofólio aplicado foi o NREL S809, desenvolvido pelo laboratório norte americano de energias renováveis (NREL). Este aerofólio é caracterizado por ter sido projetado para uso específico em turbinas eólicas. Os dados experimentais do aerofólio, como os coeficientes de sustentação e arrasto em função do ângulo de ataque, foram obtidos com base nos resultados de testes em túnel de vento para um número de Reynolds de 3 x 105. Realizou-se, também, testes em campo, utilizando-se de uma instrumentação necessária para a coleta de dados de torque no eixo principal do rotor eólico [N.m], velocidade angular do rotor [rad/s], e velocidade do vento, por meio de um sistema de coleta de dados. Os dados colhidos em campo, de cada turbina, foram analisados por inferência estatística. Os dados de Cp foram agrupados por faixas de TSR, e observou-se que os dados das duas últimas faixas foram os únicos intervalos que apresentaram uma distribuição normal de probabilidade dos dados de Cp . Estes dados foram submetidos a uma ANOVA com um fator. E os resultados mostraram que não há uma diferença significativa entre as médias dos rotores SC e CP. Já os dados que não apresentaram uma distribuição normal foram analisados pela Média Móvel Exponencialmente Ponderada (MMEP). Verificou-se também que os três rotores não apresentaram diferença entre os coeficientes de potência, do ponto de vista estatístico. Uma importante constatação dos experimentos realizados foi a de que as pás CR apresentaram valores médios de Cp superiores para cada faixa de TSR.
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Controladores robustos LQG/LTR com ação integral aplicados ao controle de geradores eólicos interligados ao sistema de distribuição de energia elétrica baseados em máquina de indução duplamente alimentada

Pinto, Vandilberto Pereira 01 1900 (has links)
PINTO, W. F.Controladores robustos LQG/LTR com ação integral aplicados ao controle de geradores eólicos interligados ao sistema de distribuição de energia elétrica baseados em máquina de indução duplamente alimentada. 2012. 149 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2012-04-17T18:55:24Z No. of bitstreams: 1 2012_tese_vppinto.pdf: 4748816 bytes, checksum: 5ed094d97b04c5a274f84f921d09abf5 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2012-04-17T18:56:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_tese_vppinto.pdf: 4748816 bytes, checksum: 5ed094d97b04c5a274f84f921d09abf5 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-04-17T18:56:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_tese_vppinto.pdf: 4748816 bytes, checksum: 5ed094d97b04c5a274f84f921d09abf5 (MD5) Previous issue date: 2012-01 / It is proposed in this thesis a LQG/LTR robust controller (Linear Quadratic Gaussian with Loop Transfer Recovery) with integral action (LQG/LTRI) in a new application for gain tuning for the rotor side converter and grid side converter in a wind energy conversion system (WECS) with Doubly-Fed Induction Generator(DFIG). The proposed control method assures the robustness with respect to the tracking error rejection, insensitivity to parameter variations and permits that measurement and modeling errors are incorporated in the project. Robustness and performance tests were performed for variations of machine internal parameters and speed. Simulation and experimental results, obtained from a laboratory prototype that uses a 2 kW machine are presented to validate and demonstrate the robustness and performance of the proposed controller through the comparison with the proportional and integral (PI) controller employed in a wind energy conversion system with DFIG. / Na presente tese, propõe-se um controlador robusto LQG/LTR (Linear Quadratic Gaussian with Loop Transfer Recovery) com ação integral (LQG/LTRI) em uma nova aplicação para o ajuste dos controladores do conversor do lado da máquina e do conversor do lado rede elétrica em um sistema de conversão eólica utilizando um gerador de indução duplamente alimentado (Doubly-Fed Induction Generator - DFIG). A metodologia de controle proposta assegura a robustez em relação à rejeição do erro de rastreamento, insensibilidade a variações paramétricas, além de permitir que erros de medida e modelagem sejam incorporados no projeto. Testes de robustez e desempenho foram realizados para variações dos parâmetros internos da máquina e variações de referência de velocidade. Resultados de simulação e experimentais, obtidos em um protótipo de laboratório com uma máquina de 2kW são apresentados para validar e demonstrar o bom desempenho e robustez do controlador proposto comparado com os controladores clássicos Proporcional- Integral (PI) em um sistema de geração eólica com máquinas DFIG.
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Estudo do desempenho de uma torre de recuperação de calor com canais sintéticos de poliuretano para um dessalinizador solar térmico / Performance study of a heat recovery tower with synthetic (polyurethane) flow channels to operate in a solar desalination unit

Rodrigues, Frederico Pinheiro 23 April 2010 (has links)
RODRIGUES, F. P. Estudo do desempenho de uma torre de recuperação de calor com canais sintéticos de poliuretano para um dessalinizador solar térmico. 69 f. 2010. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2010. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-03-21T16:03:41Z No. of bitstreams: 1 2010_dis_fprodrigues.pdf: 2506308 bytes, checksum: 45b02d11fa7bc2578f205eb1ea85d2e2 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2016-03-31T14:54:47Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2010_dis_fprodrigues.pdf: 2506308 bytes, checksum: 45b02d11fa7bc2578f205eb1ea85d2e2 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-31T14:54:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010_dis_fprodrigues.pdf: 2506308 bytes, checksum: 45b02d11fa7bc2578f205eb1ea85d2e2 (MD5) Previous issue date: 2010-04-23 / Because of the lack of drinkable water in various semi-arid regions and the necessary use of renewable energies, the present work presents a performance study of a heat recovery tower to operate in a solar desalination unit for decentralized water production. The solar desalination unit has two parts: a heating unit and a desalination unit.This work presents the field results with a desalination tower with synthetic (polyurethane) flow channels. The tower operation consists of the heating of salty water, the evaporation of desalinated water vapor in the lower stage, and the vapor condensation on the above stage. The condensate flows to a lateral channel to be collected, while the salty water in the trays is heated by the heat transfer processes, particularly the condensation from the tray below. The heating, evaporation, and condensation processes are repeated among the trays in a heat recovery mechanism. The results also show the correlation parameters for the Sherwood number, developed using the experimental data gathered in a temperature controlled laboratory desalination unit. This correlation was used as a reference in the study of heat recovery towers. The solar dealination system is working properly and showed a daily production of 35 liters. The results present the production per stage and the temperature profiles, in graphical form. For the performance parameters, a GOR value of 1,26 and a COP value of 4,78 were measured. The Sherwood correlation was used to compare experimental and simulated values. / Diante da crescente escassez de água potável em várias regiões semi-áridas, e a necessidade de avanço na utilização de fontes de energias renováveis, o presente trabalho apresenta o estudo do desempenho de uma torre de recuperação de calor para operar com um dessalinizador solar que possa ser utilizado para a produção descentralizada de água potável. O dessalinizador solar estudado possui duas unidades básicas: a unidade de aquecimento e a unidade de dessalinização. O trabalho apresenta os resultados alcançados com uma torre de recuperação de calor com canais sintéticos de poliuretano. A operação da torre consiste no aquecimento e evaporação de água salobra armazenada em um estágio inferior, que condensa na parte inferior da bandeja do estágio acima. O condensado escoa para uma calha lateral de onde é coletado, enquanto a água armazenada na bandeja é aquecida devido aos processos de transferência de calor, pricipalmente ao processo de condensação. O processo de evaporação, condensação e aquecimento de água se repete entre as bandejas contidas nos estágios da torre de recuperação de calor, em um total de cinco estágios. Os resultados apresentam ainda os coeficientes de uma correlação para o número de Sherwood, desenvolvida a partir de uma unidade de dessalinização de laboratório, operando em temperaturas controladas, para ser usada como modelo de referência na determinação do desempenho de torres de recuperação de calor. O dessalinizador está em funcionamento e a torre de recuperação de calor apresentou bons resultados alcançando uma produção de 35 litros de água dessalinizada por dia. Os resultados da produção por estágio e dos perfis de temperatura do dessalinizador estão apresentados na forma de gráficos. Os parâmetros de desempenho foram calculados e alcançados os valores de 1,26, para o GOR do dessalinizador e 4,78 para o COP. A correlação para o número de Sherwood foi desenvolvida e foram comparados os valores experimentais com os valores obtidos pela correlação.
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Materiais eletródicos à base de carbono para produção de hidrogênio a partir da eletrólise da água em meio do líquido iônico TEA-PS.BF4

Lima, Demétrius William January 2017 (has links)
A utilização do hidrogênio como vetor energético produzido a partir de fontes renováveis é avaliada como uma das alternativas mais eficientes e ambientalmente amigáveis frente aos combustíveis fósseis. O presente trabalho tem por objetivo contribuir para a viabilização da produção de hidrogênio de alta pureza via eletrólise da água, propondo materiais catódicos de alta eficiência e economicamente atraentes. Carbono vítreo (CV), carbono pirolítico (CP) e grafite moldado (GM) foram testados como material catódico na produção de hidrogênio em solução aquosa de líquido iônico tetrafluoroborato de ácido 3-trietilamônio-propano sulfônico (TEA-PS.BF4). A caracterização física dos materiais de carbono indicou grandes diferenças de microestrutura entre o CV, CP e GM, o que afetou significativamente sua resposta eletroquímica na eletrólise da água. O mecanismo apresentado para todos os materiais estudados foi o de Volmer-Heyrovsky, onde a etapa de dessorção do H2 na superfície catalítica é a etapa determinante da taxa do processo. O eletrodo de GM apresentou o pior desempenho devido à formação de nanobolhas que coalesceram sem dessorver, levando à desativação de sítios catalíticos. Esse fenômeno é atribuído à presença de critalitos grandes e ordenados, com maior número de domínios hidrofóbicos. Os eletrodos de CV e CP apresentaram ótimo desempenho, quando comparados com cátodo de Pt e foram modificados com nanopartículas (NP) de níquel depositadas através da técnica de sputtering, a fim de testar o efeito catalítico na produção de H2. A presença das NP sobre os materiais de carbono não afetou o mecanismo da reação de produção de H2. Além disso, a presença de NP não alterou o desempenho do CV, e dificultou os processos de adsorção de H+ e dessorção do H2 da superfície do eletrodo. Por outro lado, no CP modificado, ocorreu o favorecimento da adsorção de H+ e dessorção do H2 bem como o aumento da densidade de corrente de troca, elevando a atividade catalítica que pode ser atribuída ao aumento da área de sítios ativos, devido à presença das NP suportadas sobre o CP. / The use of hydrogen as an energetic vector produced from renewable sources is evaluated as one of the most efficient and environmentally friendly alternatives to fossil fuels. The present study contribute to the viability of high purity hydrogen production by water electrolysis, proposing cathodic materials of high efficiency and economically attractive. Vitreous carbon (CV), pyrolytic carbon (CP) and molded graphite (GM) were tested as a cathodic material to the hydrogen production in an aqueous solution of ionic liquid tetrafluoroborate of 3-triethylammonio-propane sulfonic acid (TEA-PS.BF4). The physical characterization of carbon materials indicated large differences in the microstructure of CV, CP, and GM, and this significantly affected their electrochemical response in water electrolysis. The mechanism presented for all the materials studied was Volmer-Heyrovsky, where the desorption of H2 at the catalytic surface is the determining step. The GM electrode presented the worst performance due to the formation of nanobubbles that coalesced without desorption, leading to the deactivation of catalytic sites. This phenomenon is attributed to the presence of large and ordered crystallites, with a greater number of hydrophobic domains. The CV and CP electrodes presented an optimum performance when compared to the Pt cathode and were modified with nickel nanoparticles (NP) deposited by the sputtering technique in order to test the catalytic effect on H2 production. The presence of NP on carbon materials did not affect the mechanism of hydrogen production reaction. In addition, the presence of NP did not change the performance of the CV and difficulted the processes of adsorption of H+ and desorption of H2 from the surface of the electrode. On the other hand, the modified CP favored the adsorption of H+ and H2 desorption as well as the increase of the exchange current density, increasing the catalytic activity. It can be attributed to the increase active sites area, due to the presence of NP supported on the CP.
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Políticas de geração distribuída e sustentabilidade do sistema elétrico

Garcez, Catherine Aliana Gucciardi 19 August 2015 (has links)
Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Centro de Desenvolvimento Sustentável, 2015. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-06-14T15:51:20Z No. of bitstreams: 1 2015_CatherineAlianaGucciardiGarcez.pdf: 5286693 bytes, checksum: 1af24c06924faf4c9b11c8645850136f (MD5) / Approved for entry into archive by Marília Freitas(marilia@bce.unb.br) on 2016-07-26T10:59:01Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_CatherineAlianaGucciardiGarcez.pdf: 5286693 bytes, checksum: 1af24c06924faf4c9b11c8645850136f (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-26T10:59:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_CatherineAlianaGucciardiGarcez.pdf: 5286693 bytes, checksum: 1af24c06924faf4c9b11c8645850136f (MD5) / A estrutura do setor elétrico, tanto em países desenvolvidos, quanto nos países em desenvolvimento, foi baseada em modelos de economia clássica de ganhos de escala: grandes projetos de geração de energia levados aos consumidores por meio de linhas de transmissão e distribuição. Esse modelo está sendo questionado, junto com um aumento na conscientização ambiental e social que põe em xeque os atuais padrões de produção e consumo. Em resposta, políticas de geração distribuída de eletricidade procuram uma das maneiras de suprir os seus setores elétricos de forma que contemplem a inclusão social, bem como a redução nas emissões de carbono, por ser baseado em pequenos projetos de energia renovável. O objetivo geral desta tese é analisar como a política brasileira de geração distribuída busca complementaridades ambientais e sociais. Para a estrutura da tese, optei por escrever quatro artigos. O primeiro artigo aborda a seguinte questão: o que sabemos sobre o estudo de políticas de geração distribuída de energia elétrica nas Américas? Foi feita uma revisão sistemática de literatura sobre políticas públicas de geração distribuída no continente americano. Mudanças climáticas e preocupações com o meio ambiente foram as razões mais citadas como forças motrizes. A geração de emprego e crescimento verde é um fator pouco citado nos países latino-americanos em comparação com os países norte-americanos. A diversificação da matriz energética ocupa um espaço mais importante entre países do Sul. O segundo artigo busca entender a trajetória história e institucional dos setores elétricos no Brasil e no Canadá para entender quando, como e por que a geração distribuída surge como um assunto no âmbito de planejamento e político-energético. A análise mostrou que geração distribuída é um elemento internalizado do planejamento das duas províncias canadenses contempladas, enquanto no caso brasileiro a mesma não faz parte de uma política consolidada, sendo um elemento externo com caráter apenas regulatório. Foram identificados dois fatores-chaves para a falta de incentivos no caso brasileiro; a percepção de que a expansão de grandes usinas hidrelétricas é uma maneira suficientemente sustentável para gerar energia, e que geração distribuída não oferece benefícios ambientais e sociais suficientes para justificar custos adicionais. O terceiro artigo tem como objetivo analisar o panorama político da Regulação Normativa da ANEEL 482/2012, que introduz geração distribuída no setor elétrico brasileiro. O arcabouço analítico considera três aspectos: contexto da política, o desenho de instrumentos e uma análise dos seus impactos. A ANEEL, como reguladora, entende geração distribuída dentro de uma ampla questão técnica de aprendizagem para o smart-grid. Por isso, o “problema” é visto como passível de soluções administrativas e normativas. A geração distribuída no Brasil não faz parte de uma política estratégica; falta financiamento e outros incentivos diretos. A análise dos impactos iniciais mostra que geração distribuída está longe de contribuir de forma intensa na matriz energética. Faço uma regressão linear para identificar os fatores determinantes para explicar a tendência de projetos agregados por unidade da federação. Os resultados mostram que tarifas altas e a exoneração de um imposto estadual, o ICMS, influenciam positivamente o número de projetos. No quarto e último artigo abordo a questão de geração distribuída como um nicho estratégico, baseado no arcabouço teórico de estudos sobre transições sustentáveis de sistemas sociotécnicos. Dois estudos de caso foram explorados: 1) duas comunidades vizinhas (Morada do Salitre e Praia do Rodeadouro) construídas no município de Juazeiro-BA, dentro do programa habitacional Minha Casa Minha Vida; 2) no centro da comunidade CEACA-Vila na favela pacificada do Morro dos Macacos–RJ. Na comparação desses dois projetos, aponto questões sobre “ownership” e manutenção de longo-prazo que possivelmente influenciarão em seu próprio sucesso. Diretrizes são apresentado para formular um arcabouço político para a geração distribuída dentro da perspectiva de incentivar uma transição rumo à sustentabilidade ambiental e social do setor elétrico brasileiro. ________________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The electricity sector, both in developed and developing countries is based on a classical model of economy of scale: large-scale generation is transported over long distances by transmission lines and then through distribution systems. This model has come under question, accompanied by an increase in social and environmental awareness that is re-assessing current modes of production and consumption. Policies for distributed electricity generation have arisen in this context. They look to supply the electricity sectors in a way that creates social inclusion and is low-carbon, by promoting small, renewable projects. The objective of this thesis is to analyze how the Brazilian policy for distributed generation contemplates environmental and social synergies. The thesis is structured into four articles. The first article deals with the question: what do we know about the study of distributed generation policy in the Americas? A systematic literature review was conducted for studies of public policies in the American continent. Climate change and environmental concerns were cited as the main driving forces for distributed generation policies. The question of job creation and green economic growth is cited higher in North American countries, while the diversification of the energy mix is a larger concern for Latin American countries. The second article traces the historical and institutional trajectories of the electricity sectors in Brazil and Canada in order to understand when, how and why distributed generation emerges as an issue in energy planning and policy. The analysis showed that distributed generation has been internalized into energy planning of the two Canadian provinces considered, while in the Brazilian case, it is maintained as a separate, regulatory issue. The two main reasons identified for the lack of incentives in Brazil are: the perception that the expansion of large hydro is a sufficiently sustainable means of generating electricity, and that distributed generation does not offer sufficient environmental and social benefits to justify additional costs. The third article analyzes the political landscape surrounding ANEEL’s (the Brazilian Electricity Regulatory Agency) Normative Resolution 482/2012, which introduced distributed generation to the Brazilian sector. The analytical framework considers three aspects: policy context, instrument design and evaluation of impacts. ANEEL, as the regulator, understands distributed generation within the broader question of learning for the Smart Grid. For this reason, the policy problem is seen as one that can be addressed through norms and administrative solutions. Distributed generation is not part of a consolidated and strategic policy; there lacks financing as well as other direct incentives. The evaluation of policy impact shows that distributed generation is still well away from contributing in any meaningful way to the energy mix in Brazil. An econometric approach was taken; a linear regression identified some of the explanatory factors for successful projects, aggregated by state. The results show that high tariffs and the exemption of a state tax, ICMS positively influence project uptake. In the last article, distributed generation is analyzed as a strategic niche within the framework of sustainability transition studies for sociotechnical systems. Two case studies were explored: 1) adjacent communities (Morada do Salitre e Praia do Rodeadouro) in Juazeiro, Bahia, built as part of the Minha Casa Minha Vida program; 2) the CEACA-Vila community center in the pacified favela of Morro dos Macacos, Rio de Janeiro. Through the comparison of the two projects, questions of ownership and long-term maintenance and operation are raised that will possibly affect their success. Elements of a policy strategy for distributed generation are presented within the framework of transitions management and with the perspective of incenting a low-carbon and socially inclusive sustainability transition in the Brazilian electricity sector. ________________________________________________________________________________________________ RÉSUMÉ / Dans les pays développés comme dans les pays en développement, le secteur électrique a été structuré selon des modèles classiques d'économie d'échelle: de grands projets de production qui amènent l’énergie aux consommateurs par le biais des lignes de transmission et de distribution. Aujourd’hui ce modèle est remis en question, en raison d’une plus grande conscience environnementale et sociale qui conduit à interroger les modes actuels de production et de consommation. En réponse, les politiques de production décentralisée d'électricité cherchent à alimenter leurs secteurs d’électricité de manière à ce qu’ils créent de l’inclusion sociale et réduisent les émissions de carbone, par la promotion de petits projets d'énergie renouvelable. L'objectif général de cette thèse est d'analyser comment la politique brésilienne de production décentralisée met en œuvre cette recherche de complémentarités environnementales et sociales. Pour cela, j’ai opté pour structurer la thèse en quatre articles. Le premier article naît d’une question: que savons-nous des études portant sur la production décentralisée d’énergie électrique dans les Amériques? J’ai d’abord procédé à une revue systématique de la littérature sur les politiques publiques de production décentralisée sur le continent américain. Le changement climatique et les préoccupations environnementales sont les raisons le plus souvent citées comme forces motrices. La création d'emplois et la croissance verte constituent des facteurs peu cités dans les pays d'Amérique latine par rapport aux pays d'Amérique du Nord. La diversification de la matrice énergétique est un sujet de préoccupation plus important parmi les pays du Sud. Le deuxième article cherche à comprendre l'histoire et la trajectoire institutionnelle du secteur électrique au Brésil et au Canada dans le but d’analyser quand, comment et pourquoi la question de la production décentralisée apparaît dans le contexte de la planification et de la politique énergétique. L'analyse a montré que la production décentralisée est un élément intériorisé dans la planification des deux provinces canadiennes couvertes tandis qu’au Brésil elle ne fait même pas partie d'une politique établie, et constitue seulement un élément externe de caractère régulatoire. Deux facteurs clés ont été identifiés pour expliquer le manque d'incitations fiscales dans le cas du Brésil: l’idée que l'expansion des grandes centrales hydroélectriques est une manière suffisamment durable de produire de l'énergie, et que la production décentralisée n’offre pas d’avantages environnementaux et sociaux suffisants pour justifier les coûts supplémentaires. Le troisième article vise à analyser le paysage politique de la Résolution normative 482/2012 de l'ANEEL, qui introduit la production décentralisée dans le secteur électrique brésilien. Le cadre d'analyse prend en compte trois aspects: le contexte politique, la conception d'instruments et une analyse de leurs impacts. L’ANEEL, en tant qu’agence régulatrice, aborde la production décentralisée en tant qu’élément d’une question technique plus large, d'apprentissage pour des réseaux intelligents (smart-grid). Par conséquent, elle entend que le « problème » peut être résolu par le biais de de solutions administratives et réglementaires. Au Brésil, la production décentralisée ne fait pas partie d'une politique stratégique, et manque de financements et de mesures incitatives directes. L'analyse des impacts initiaux montre que la production décentralisée est loin de contribuer de manière intensive à la matrice énergétique nationale. Par le biais d’une régression linéaire, j’ai pu identifier les facteurs expliquant le succès de différents projets, à l’échelle des États fédérés. Les résultats montrent que les tarifs élevés et l’exonération d'un impôt (appelé ICMS), mis en place par les états fédérés, a une influence positive sur le nombre de projets. Dans le quatrième et dernier article, j’aborde la question de la production décentralisée en tant que niche stratégique, à partir d’un cadre théorique sur les transitions durables des systèmes sociotechnique. Deux études de cas ont été explorées : 1) deux communautés voisines (Morada do Salitre et Praia do Rodeadouro), construites dans la commune de Juazeiro (État de la Bahia) dans le cadre du programme de logement «Minha Casa Minha Vida» ; 2) le centre de la communauté CEACA-Vila, dans la favela pacifiée, Morro dos Macacos, dans l’État de Rio de Janeiro. En comparant ces deux projets, je soulève un certain nombre de questions, comme «ownership» e entretien à long terme, qu’en influencer leur succès. Des lignes directrices pour une stratégie des politiques de production décentralisée sont présentées dans le cadre de la gestion des transitions et la perspective de l'incitant à faible carbone et transition vers la durabilité socialement inclusive du secteur de l'électricité brésilienne.
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Modificações genéticas em leveduras para expressão de celulases

Araújo, Juliana de Amorim 12 1900 (has links)
Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Biologia, Departamento de Biologia Celular, 2012. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-02-29T15:51:20Z No. of bitstreams: 1 2015_JulianadeAmorimAraújo.pdf: 5184526 bytes, checksum: 9e3b8bda25f2e8c49a285a740aa3e3c2 (MD5) / Rejected by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br), reason: A pedido. Raquel on 2016-02-29T17:47:18Z (GMT) / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-02-29T17:49:08Z No. of bitstreams: 1 2012_JulianadeAmorimAraújo.pdf: 5184526 bytes, checksum: 9e3b8bda25f2e8c49a285a740aa3e3c2 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-02-29T19:34:32Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_JulianadeAmorimAraújo.pdf: 5184526 bytes, checksum: 9e3b8bda25f2e8c49a285a740aa3e3c2 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-29T19:34:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_JulianadeAmorimAraújo.pdf: 5184526 bytes, checksum: 9e3b8bda25f2e8c49a285a740aa3e3c2 (MD5) / A produção de etanol lignocelulósico transformou-se em um grande desafio para a indústria de energia renovável. A celulose presente nos resíduos lignocelulósicos representa uma fonte abundante de açúcares, mas estes só se tornam disponíveis para fermentação após a etapa de hidrólise enzimática. As grandes quantidades de enzimas necessárias impactam severamente a relação custo-eficácia desta tecnologia. No sentido de buscar novas alternativas, conduzimos o trabalho com o intuito de construir linhagens das leveduras Saccharomyces cerevisiae e Pichia pastoris capazes de produzir celulases (endoglicanase, celobiohidrolase e β-glicosidase). A primeira etapa para a produção de uma linhagem de S. cerevisiae produtora de celulases, foi a expressão isolada de genes celulolíticos. A expressão da endoglicanase II (eglII) de Trichoderma reesei e da celobiohidrolase I.1 (cbhI.1) de Phanerochaete chrysosporium em S. cerevisiae linhagem MFL gerou clones produtores de enzimas funcionais no sobrenadante do cultivo. Em ambos os clones selecionados para cada enzima, foi detectada atividade enzimática a partir de 24 h de cultivo, atingindo maior atividade após 96 h. Várias estratégias para expressão de β-glicosidases em S. cerevisiae foram abordadas: i) a expressão da BGL1 de Sacharomycopsis fibuligera em sua forma nativa, ii) fusionada ao C-terminal da α-aglutinina e, iii) com o peptídeo sinal do fator α de S. cerevisiae. As duas últimas estratégias também foram realizadas com a BGL4 do fungo Humicola grisea var. thermoidea. Testou-se, ainda, a co-expressão da β-glicosidase intracelular GH1-1 e do transportador de celodextrinas CDT-1 de Neurospora crassa. Dentre todos os genes e estratégia utilizados, apenas o sistema envolvendo a co-expressão da GH1-1 e do CDT-1 apresentou resultado satisfatório. O sistema provou ser eficiente permitindo que a levedura crescesse na presença de celobiose em condições aeróbicas e anaeróbicas, com produção de etanol na segunda condição. A co-expressão dos genes eglII e cbhI.1 foi em seguida testada na forma de “fusões gênicas” utilizando dois sistemas de clivagem in vivo: a sequência autoclivante 2A do vírus FMDV, e o sítio para a endoprotease Kex2p. Os dois sistemas resultaram em enzimas funcionais, no entanto as atividades foram menores do que aquelas obtidas quando as enzimas foram expressas separadamente (possivelmente devido ao saturamento da via de secreção). Finalmente, no sentindo de obter uma linhagem de S. cerevisiae que expressasse as três cellulases, foi feita a co-expressão das fusões gênicas com o sistema β-glicosidase/transportador. O clone selecionado GH1-Fus2A apresentou atividade enzimática sobre os substratos CMC e pNPC, capacidade de crescimento em celobiose e seu consumo, e produção de etanol, indicando a produção das três enzimas celulolíticas funcionais na mesma levedura. Para a obtenção de uma linhagem de P. pastoris recombinante produtora de celulases, os genes dessas enzimas foram clonados sob o controle do forte promotor induzível AOX1, em vetores integrativos. Foram utilizados os genes eglII e cbhI.1 em fusão gênica com a sequencia 2A. As atividades sobre CMC, Sigmacel e papel de filtro foram detectadas no sobrenadantes da linhagem recombinante, nas primeiras horas de indução, sendo os maiores níveis encontrados após 72 h, confirmando a atividade das enzimas EGLII e CBHI.1. A atividade sobre CMC do clone recombinante de P. pastoris foi aproximadamente 8 vezes superior àquela obtida com o clone recombinante de S. cerevisiae expressando a mesma fusão gênica. A análise do sobrenadante do cultivo por SDS-PAGE mostrou a clivagem da proteína de fusão pelo peptídeo 2A gerando proteínas independentes. Por fim, demonstrou-se a construção de linhagens de S. cerevisiae e de P. pastoris produtora de celulases necessárias para a degradação da celulose. Essas leveduras são apontadas como uma interessante plataforma para a produção de proteínas heterólogas, e com isso diminuir a quantidade de enzimas comerciais necessárias para hidrolisar o substrato, contribuindo para a redução da dependência da importação das enzimas. _______________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The production of lignocellulosic ethanol become a great challenge for the renewable energy industry. Cellulose present in the lignocellulosic residues represents an abundant source of sugars, but these are only available for the fermentation process after an enzymatic hydrolysis step. The large amount of enzymes required severely impacts the overall cost-efficacy relation of this technology. In an effort to pursue new alternatives, we performed this work aiming to construct strains of Saccharomyces cerevisae and Pichia pastoris able to produce cellulases (endoglucanase, celobiohydrolase and β-glucosidase). The first step for the production of the S. cerevisiae strain that produces cellulose was the isolated expression of cellulolitcs genes. The single expression of the endoglucanase II of Trichoderma reesei and of the cellobiohydrolase I.1 of Phanerochaete chrysosporium in S. cerevisiae MFL generated clones producing functional enzymes on the culture supernatant. In both selected clones for each enzyme, the enzymatic activity was detected after 24 h of cultivation, reaching the highest activity after 96 h. Many strategies for the expression of β-glucosidases in S. cerevisiae were performed: i) the expression of BGL1 de Sacharomycopsis fibuligera in its native form, ii) fused to C-terminal of α-aglutinin and, iii) with the signal peptide form the S. cerevisiae α-factor. The last two strategies were also performed with BGL4 from the fungus Humicola grisea var. thermoidea. It was also tested the co-expression of the intracellular β-glucosidase GH1-1 and the cellodextrins transporter CDT-1 of Neurospora crassa. Of all those strategies, only the system involving the co-expression of GH1-1 and CDT-1 showed satisfactory results. The system showed to be efficient allowing the growth of the yeast in the presence of cellobiose both in aerobic and anaerobic conditions, with ethanol production in the latter. Then, the co-expression of eglII and cbhI.1 genes was tested in the form of “gene fusions” using two in vivo cleavage systems: the auto-cleavage 2A sequence from the FMDV virus, and the cleavage site for the Kex2p protease. Both systems result in functional enzymes, however the activities were lower than those obtained when the enzymes were expressed separately, possibly due the saturation of the secretion pathway. Finally, in an effort to obtain a S. cerevisiae strain that expresses the three cellulases, it was made the co-expression of gene fusion with the β-glucosidase/transporter system. The selected clone GH1-Fus2A showed enzymatic activity with the substrates CMC and pNPC, capacity of growing in cellobiose and consumes it, and ethanol production, indicating the production of the three functional cellulolitic enzymes in the same yeast. To obtain a recombinant P. pastoris strain producing cellulases, the genes of these enzymes were cloned into an integrative vector under the control of the strong inducible promoter AOX1. It was used the eglII and cbhI.1 genes in a gene fusion with the autoclivable 2A sequence. Enzymatic activities with the substrates CMC, Sigmacel and filter paper were detected on the supernatant of the recombinant strain, confirming the enzymes activities of EGLII and CBH.1. The enzymatic activities were detected during the first hours of induction, where the highest levels occurred after 72h. The activity with CMC of the recombinant clone of P. pastoris was approximately 8-fold higher than that obtained with the recombinant clone in S. cerevisiae expressing the same gene fusion. Analysis of the culture supernatant through SDS-PAGE showed the protein fusion cleavage by the 2A peptide generating independent proteins. Finally, it was shown the construction of S. cerevisiae and P. pastoris strains producing cellulases necessary for the cellulose degradation. These yeasts are pointed out as an interesting platform for heterologous protein production and diminishing the amount of commercial enzymes needed to hydrolyze the substrate contribute to the decrease of the dependence of enzymes importation.

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