O objetivo do trabalho é apresentar o funcionamento de um gerador a relutância chaveado monofásico. Para isso, foi desenvolvido um modelo computacional em ambiente Matlab Simulink, fazendo-se a comunicação entre diferentes partes do sistema. O comportamento da dinâmica de geração é apresentado para diferentes pontos do sistema, e testes experimentais realizados em um pequeno protótipo confirmam as características funcionais desta máquina. Ensaios realizados comprovam sua funcionalidade e simplicidade de operação, tendo estabilidade de geração para ampla faixa de velocidade de funcionamento, caracterizando uma máquina promissora, robusta e eficiente para aplicações especiais. / This work presents a single-phase switched reluctance machine operating as a generator. For that purpose, a computational model was developed in Matlab Simulink environment, wherein all the system components, such as voltage source, drive and machine model, and load were integrated. The current and voltage behavior for several points of operations are presented. Furthermore, experimental tests were also carried out in a simple prototype to validate its functionality and simplicity of operation, providing a stable power generation over a wide range of speed. The results showed that the single-phase switched reluctance generator can be robust, efficient, and promising for especial applications.

A utilização da energia eólica é ainda recente no setor elétrico e, por isso, apresenta inúmeros desafios na operação e integração dessa nova tecnologia com o sistema elétrico. Desta forma, este trabalho aborda o impacto da injeção de correntes harmônicas que as Centrais de Geração Eólica geram no Sistema Interligado Nacional. Inicialmente, aborda-se a fundamentação teórica e o conceito básico da energia eólica, principalmente em relação ao panorama desta fonte renovável no Brasil e no mundo e, de uma forma sucinta, aborda-se também sobre o aspecto tecnológico dos aerogeradores. Outro aspecto relevante deste trabalho, é o levantamento do estado da arte sobre os conceitos e cálculos das distorções harmônicas, bem como sobre o processo de integração das novas Centrais de Geração Eólica à rede básica. O principal resultado obtido neste trabalho, é o estudo de sensibilidade da distorção harmônica de tensão, no ponto de acoplamento da Central à rede básica de transmissão, frente à variação topológica da rede coletora da Central de Geração Eólica. Para tal estudo, foi modelada uma Central de Geração Eólica e aplicadas as metodologias estudadas no estado da arte. Os resultados obtidos do estudo de sensibilidade, é de grande interesse para os operadores da rede e transmissão de energia elétrica, bem como às geradoras de energia eólica. / The use of wind energy is still recent in the electric sector and, therefore, presents numerous challenges in the operation and integration of this new technology with the electric system. In this way, this work approaches the impact of the injection of harmonic currents generated by the Wind Generation Plants in the National Interconnected System. Initially, it addresses the theoretical basis and the basic concept of wind energy, mainly in relation to the panorama of this renewable source in Brazil and in the world and, briefly, it also addresses the technological aspect of wind turbines. Another relevant aspect of this work is the state of the art survey on the concepts and calculations of harmonic distortions, as well as on the integration process of the new Wind Generation Plants into the basic grid. The main result obtained in this work is the sensitivity study of the harmonic distortion of voltage at the coupling point of the Central to the basic transmission network, in front of the topological variation of the collecting network of the Wind Generation Plant. For such study, a Wind Generation Plant was modeled and the methodologies studied in the state of the art were applied. The results obtained from the sensitivity study, is of great interest to the network operators and transmission of electricity, as well as to wind power generators.

<p>The thesis covers the following topics:</p> <p>1. aggregation and size effect on metal-polymer nanocomposite thermal interface materials</p> <p>2. diffusion limited cluster aggregation lattice simulation on thermal conductivty</p> <p>3. thermal interfacial resistance reduction between metal and dielectric materials by inserting an intermediate metal layer</p> <p>4. absence of coupled thermal interfaces in al2o3/ni/al2o3 sandwich structure</p> <p>5. ultra-efficient low-cost radiative cooling paints</p>

No setor de energia elétrica, a área que se dedica ao estudo da inserção de novos parques geradores de energia no sistema é denominada planejamento da expansão da geração. Nesta área, as decisões de localização e instalação de novas usinas devem ser amplamente analisadas, a fim de se obter os diversos cenários proporcionados pelas alternativas geradas. Por uma série de fatores, o sistema de geração elétrico brasileiro, com predominância hidroelétrica, tende a ser gradualmente alterada pela inserção de usinas termoelétricas (UTEs). O problema de localização de UTEs envolve um grande número de variáveis através do qual deve ser possível analisar a importância e contribuição de cada uma. O objetivo geral deste trabalho é o desenvolvimento de um modelo de localização de usinas termoelétricas, aqui denominado SIGTE (Sistema de Informação Geográfica para Geração Termoelétrica), o qual integra as funcionalidades das ferramentas SIGs (Sistemas de Informação Geográfica) e dos métodos de decisão multicritério. A partir de uma visão global da área estudada, as componentes espaciais do problema (localização dos municípios, tipos de transporte, linhas de transmissão de diferentes tensões, áreas de preservação ambiental, etc.) podem ter uma representação mais próxima da realidade e critérios ambientais podem ser incluídos na análise. Além disso, o SIGTE permite a inserção de novas variáveis de decisão sem prejuízo da abordagem. O modelo desenvolvido foi aplicado para a realidade do Estado de São Paulo, mas deixando claro a viabilidade de uso do modelo para outro sistema ou região, com a devida atualização dos bancos de dados correspondentes. Este modelo é designado para auxiliar empreendedores que venham a ter interesse em construir uma usina ou órgãos governamentais que possuem a função de avaliar e deferir ou não a licença de instalação e operação de usinas. / In the electric power industry, there is an area devoted to study alternatives for the expansion of the energy generation system. The decisions regarding the location and installation of new plants ought to be thoroughly analyzed in that planning activity, in order to foresee the likely scenarios resulting from the combination of distinct alternatives. For a number of reasons, the predominantly hydroelectric generation system historically set in Brazil tends to be gradually altered by the introduction of thermoelectric power plants (TPPs). The site selection problem involves, in the case of TPPs, a large number of variables, which contribute to the analysis process in various ways and with different levels of importance. The general goal of this work is the development of a location model of thermoelectric plants, here named SIGTE (an acronym for Geographic Information System for Thermoelectric Generation), which integrates the functionalities of the GIS tools (Geographic Information Systems) and multicriteria decision methods. Starting from an overall view of the studied area, this combination of techniques ensures a more realistic representation of the spatial components of the problem (e.g., the location of the municipalities, the transportation alternatives, the different voltages of transmission lines, areas of environmental preservation, etc.) It thus allows a straightforward inclusion of environmental criteria in the analysis. In addition, the SIGTE framework is also flexible enough to incorporate new decisions variables. The model was applied in a case study carried out in the state of Sao Paulo, although it can be easily adapted for use in other systems or geographical areas given that the corresponding databases are available. SIGTE was envisaged to be a supporting tool to public and private stakeholders interested in building new power plants or to governmental agencies in charge of the regulation mechanisms required for the installation nd operation of plants.

O aumento da população, o crescimento das grandes cidades, da industrialização e do consumo, tem trazido preocupação com relação a sustentabilidade quanto à disponibilidade energética e quanto à destinação dos resíduos sólidos urbanos gerados. Dessa forma, é fundamental realizarem-se os estudos visando novas formas de reutilização dos resíduos gerados pelas atividades industriais. Os resíduos sólidos urbanos e os pneus inservíveis gerados trazem conseqüências ao meio ambiente e às populações quando destinados inadequadamente. A destinação final dos resíduos sólidos urbanos é complexa, sendo sempre um grande desafio para as administrações públicas. Com a Política Nacional de Resíduos Sólidos (instituída pela Lei n 12.305/2010), tem-se um marco da preservação ambiental, coma a gestão e gerenciamento de resíduos sólidos, com a ordem de prioridade: não geração, redução, reutilização, reciclagem, tratamento dos resíduos sólidos e disposição final ambientalmente adequada dos rejeitos e prevê, de forma inteligente, a atribuição aos fabricantes de responsabilidade pelo retorno de produtos descartados pelos consumidores. Uma alternativa para minimizar estes aspectos e impactos ambientais é o tratamento térmico com aproveitamento energético. Este processo contribui para mais uma solução de destinação dos resíduos, proporcionado uma redução das áreas a serem utilizadas nos aterros sanitários e contribuindo como uma fonte de geração de energia elétrica / The increase in population, the growth of big cities, industrialization and consumption, have brought with them a kind of awareness about sustainability towards availability of energy and toward the destination of generated municipal solid waste. This way, it is primordial to carry out studies aiming to find new ways to reutilize the waste generated by industrial activities. The municipal solid waste and unusable tires produced cause serious consequences to the environment and to the population when these issues are improperly addressed. The final destination of the municipal solid waste is complex and it is always a big challenge to public management. With our National Policy of solid waste (established by the law number 12.305/2010).It consists of the administration and management of solid waste with the following order of priority: non-generation, reduction, reuse, recycling, treatment of solid waste and final environmentally appropriate disposal. With this we can foresee, in an intelligent way, a responsible plan for the return of goods discarded by consumers to the original manufacturers. An alternative to minimize these aspects and the negative environmental impacts caused is the usage of the thermal treatment with the good use of energy. This process contributes to another solution to the problem of the aforementioned waste, providing a reduction of landfill spaces and contributing to a new source of electrical energy generation

Submitted by Cátia Araújo (catia.araujo@unipampa.edu.br) on 2017-01-24T11:43:12Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) A influência da resolução espacial em modelos de previsão em mesoescala na programação de despacho da produção de usinas eólicas.pdf: 2764488 bytes, checksum: 81db7c3fde344866addede3ebc92a198 (MD5) / Approved for entry into archive by Cátia Araújo (catia.araujo@unipampa.edu.br) on 2017-01-24T11:44:33Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) A influência da resolução espacial em modelos de previsão em mesoescala na programação de despacho da produção de usinas eólicas.pdf: 2764488 bytes, checksum: 81db7c3fde344866addede3ebc92a198 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-24T11:44:33Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) A influência da resolução espacial em modelos de previsão em mesoescala na programação de despacho da produção de usinas eólicas.pdf: 2764488 bytes, checksum: 81db7c3fde344866addede3ebc92a198 (MD5) Previous issue date: 2014-07-01 / O uso da energia eólica para produção de eletricidade tem crescido em todo o mundo. De acordo com o PDE 2023 (Plano Decenal de Expansão Energia) disponibilizado pela EPE (Empresa de Pesquisa Energética) a capacidade instalada provinda de energia eólica em 2013 foi de 2,2 GW, cerca de 1,8% da matriz energética brasileira. A perspectiva de aumento para 22,4 GW, que em 2023 representará cerca de 11,8% da matriz energética brasileira. Com isso, a necessidade de se ter uma programação da disponibilidade de energia de parques eólicos se torna extremamente importante na operação do sistema elétrico brasileiro. Usando os dados de velocidade de vento gerados pelo modelo WRF com resoluções espaciais de 15 km e 5 km a 100 m de altura fez-se a estimativa de geração de energia para os complexos eólicos de Cerro Chato e Osório no período de 9 de agosto de 2014 a 29 de agosto de 2014. Então comparou-se com os dados de programação diária de produção de energia feitos pelas usinas, pelo modelo ETA e com os de geração real, do mesmo período, fornecidos pelo Operador Nacional do Sistema em seus boletins semanais. No período de estudo deste trabalho os erros médios percentuais absolutos da previsão de geração no complexo eólico de Cerro Chato foram de 18,42% do PDP da Usina, 15,97% do modelo ETA, 20,96% e 20,30% do modelo WRF com resolução espacial de 15 km desconsiderando e considerando a influência da variação da temperatura, respectivamente, e de 7,55% e 6,89% do modelo WRF com resolução espacial de 5 km desconsiderando e considerando a influência da variação da temperatura, respectivamente. Os erros médios percentuais absolutos das programações de geração de energia do complexo eólico de Osório foram de 16,29% do PDP da usina, 19,19% do modelo ETA, 9,38% e 8,78% do modelo WRF com resolução espacial de 15 km desconsiderando e considerando a influência da variação da temperatura, respectivamente, e de 5,94% e 5,09% do modelo WRF com resolução espacial de 5 km desconsiderando e considerando a influência da variação da temperatura, respectivamente. / The use of wind energy for electricity production has increased worldwide. According to the PDE 2022 (Ten Year Plan for Energy Expansion) provided by EPE (Energy Research Company) installed capacity of wind power stemmed in 2013 was 2,2 GW, about 1.8% of the Brazilian. The energy matrix, with perspective increase to 22.4 GW, which in 2023 represent about 11.8% of the Brazilian energy matrix. Thus the need to have a schedule of availability of power wind farms is extremely important in the operation of the Brazilian electrical system. Using the wind speed data generated by the WRF model with spatial resolution of 15 km and 5 km 100 m long made up an estimated power generation for wind complex of Cerro Chato and Osorio from 9 August 2014 to 29 August 2014. Then compared with the daily schedule of data for energy production made by plants, by ETA model and the actual generation of the same period, provided by the National System Operator in its weekly newsletters. During the study period of this study, the absolute percentage mean errors of prediction in wind generation complex of Cerro Chato were 18.42% of the Plant PDP, 15.97% of the ETA model, 20.96% and 20.30% of the WRF model with spatial resolution of 15 km disregarding and considering the influence of temperature variation, respectively, and 7.55% and 6.89% of the WRF model with spatial resolution of 5 km disregarding and considering the influence of temperature variation, respectively. The absolute percentage mean errors schedules of the wind farm of Osório power generation were 16.29% of the plant's PDP, 19.19% of the ETA model, 9.38% and 8.78% of the WRF model with spatial resolution 15 km disregarding and considering the influence of temperature variation, respectively, and 5.94% and 5.09% of the WRF model with spatial resolution of 5 km disregarding and considering the influence of temperature variation, respectively.

<div>Combining rooftop solar with energy storage for off-grid residential operation is restrictively expensive. Historically, operating off-grid requires an 'isolated self-consumption' operating strategy where any excess generation is wasted and to ensure reliability you must install costly, polluting generators or a large amount of energy storage. With the advent of Blockchain technology residents can come together and establish transactive microgrids which have two possible operating strategies: Centralized Energy Sharing (CES) and Interconnected Energy Sharing (IES). The CES strategy proposes that all systems combine their photovoltaic (PV) generation and energy storage systems (ESS) to meet their loads. IES strategy establishes an energy trading system between stand-alone systems which allows buying energy when battery capacity is empty and selling energy when battery capacity is full. Transactive microgrids have been investigated analytically by several sources, none of which consider year-round off-grid operation.</div><div> </div><div>A simulation tool was developed through MATLAB for comparing the three operating strategies: isolated self-consumption, CES, and IES. This simulation tool could easily be incorporated into existing software such as HOMER. </div><div><br></div><div>The effect of several variables on total cost was tested including interconnection type, initial charge, load variability, starting month, number of stand-alone systems, geographic location, and required reliability.</div><div> </div><div>It was found that the CES strategy improves initial cost by 7\% to 10\% compared to the baseline (isolated self-consumption) and IES cases in every simulation. The IES case consistently saved money compared to the baseline, just by a very small amount (less than 1\%). Initial charge was investigated for March, July, and November and was only found to have an effect in November. More research should be done to show the effect of initial charge for every month of the year. Load variability had inconsistent results between the two geographic locations studied, Indianapolis and San Antonio. This result would be improved with an improved load simulation which includes peak shifting. The number of systems did not have a demonstrable effect, giving the same cost whether there were 2 systems or 50 involved in the trading strategies. It may be that only one other system is necessary to receive the benefits from a transactive microgrid. Geographic locations studied (Indianapolis, Indiana; Phoenix, Arizona; Little Rock, Arkansas; and Erie, Pennsylvania) showed a large effect on the total cost with Phoenix being considerably cheaper than any other location and Erie having the highest cost. This result was expected due to each geographic location's load and solar radiation profiles. Required reliability showed a consistent and predictable effect with cost going down as the requirement relaxed and more hours of outage were allowed. </div><div><br></div><div>In order to accomplish off-grid operation with favorable economics it is likely that a system will need to reduce its reliability requirement, adopt energy saving consumption habits, choose a favorable geographic location, and either establish a transactive microgrid or include secondary energy generation and/or storage. </div>

In this thesis design, optimization, fabrication and performance characterization of MEMS thermoelectric (TE) energy harvesters for harnessing waste heat in mobile systems are presented. As a proof of concept, chromium and nickel are used as the thermoelectric material in the proposed design. The feasibility of the state of the art thermoelectric materials is also discussed. MEMS TE energy harvesters proposed in this study are designed to generate power at relatively lower &Delta / T values. The performance of the MEMS TE energy harvesters was optimized using analytical and 3-D finite element models. An analytical code was used for profiling the electrical power output with varying geometry. The design points with maximum generated power were selected, and the microfabricated thermoelectric energy harvesters were designed accordingly. The fabricated devices are formed on a silicon wafer and composed of Nickel and Chromium thermocouples on SiO2/Si3N4 diaphragms, and Titanium heater and monitor resistors for testing purposes. Microfabrication was followed by the performance characterization of MEMS TE energy harvesters with the conducted tests. For 10 &deg / C temperature difference between the hot and cold junctions (a heat source at 35 &deg / C), the proposed TE energy harvesters are capable of providing 1.1 &micro / W/cm2 power density and 1.71 V voltage. The performance of the thermoelectric generators in general is limited by Carnot cycle efficiency. Nevertheless, the validated practical performance of MEMS TE energy harvesters proposed in this thesis is comparable to other examples in literature. It is anticipated by the calculations that this design will be able to provide the highest thermoelectric efficiency factor (4.04 &micro / W/K2cm2) among the lateral TE energy harvesters if thermoelectric materials having high Seebeck coefficient values (such as p-Si, n-Si, polysilicon, Bi2Te3 etc.) are used. According to the performance results, the MEMS TE energy harvesters can be implemented in mobile systems to convert waste heat into electricity. The fabrication process can be adapted to CMOS with some modifications if needed. The lateral MEMS thermoelectric energy harvesters can also be combined with vibration energy harvesters to realize multi-mode energy scavenging. For prospective study, vertical thermoelectric generator configurations are also discussed in order to further increase the power density generated. The finite element simulations for proposed vertical configurations with air and water convection were completed. The vertical TE generators proposed can supply up to 4.2 mW/cm2 with a heat source at a temperature of 310 K.

O objetivo do trabalho é apresentar o funcionamento de um gerador a relutância chaveado monofásico. Para isso, foi desenvolvido um modelo computacional em ambiente Matlab Simulink, fazendo-se a comunicação entre diferentes partes do sistema. O comportamento da dinâmica de geração é apresentado para diferentes pontos do sistema, e testes experimentais realizados em um pequeno protótipo confirmam as características funcionais desta máquina. Ensaios realizados comprovam sua funcionalidade e simplicidade de operação, tendo estabilidade de geração para ampla faixa de velocidade de funcionamento, caracterizando uma máquina promissora, robusta e eficiente para aplicações especiais. / This work presents a single-phase switched reluctance machine operating as a generator. For that purpose, a computational model was developed in Matlab Simulink environment, wherein all the system components, such as voltage source, drive and machine model, and load were integrated. The current and voltage behavior for several points of operations are presented. Furthermore, experimental tests were also carried out in a simple prototype to validate its functionality and simplicity of operation, providing a stable power generation over a wide range of speed. The results showed that the single-phase switched reluctance generator can be robust, efficient, and promising for especial applications.

O aumento da população, o crescimento das grandes cidades, da industrialização e do consumo, tem trazido preocupação com relação a sustentabilidade quanto à disponibilidade energética e quanto à destinação dos resíduos sólidos urbanos gerados. Dessa forma, é fundamental realizarem-se os estudos visando novas formas de reutilização dos resíduos gerados pelas atividades industriais. Os resíduos sólidos urbanos e os pneus inservíveis gerados trazem conseqüências ao meio ambiente e às populações quando destinados inadequadamente. A destinação final dos resíduos sólidos urbanos é complexa, sendo sempre um grande desafio para as administrações públicas. Com a Política Nacional de Resíduos Sólidos (instituída pela Lei n 12.305/2010), tem-se um marco da preservação ambiental, coma a gestão e gerenciamento de resíduos sólidos, com a ordem de prioridade: não geração, redução, reutilização, reciclagem, tratamento dos resíduos sólidos e disposição final ambientalmente adequada dos rejeitos e prevê, de forma inteligente, a atribuição aos fabricantes de responsabilidade pelo retorno de produtos descartados pelos consumidores. Uma alternativa para minimizar estes aspectos e impactos ambientais é o tratamento térmico com aproveitamento energético. Este processo contribui para mais uma solução de destinação dos resíduos, proporcionado uma redução das áreas a serem utilizadas nos aterros sanitários e contribuindo como uma fonte de geração de energia elétrica / The increase in population, the growth of big cities, industrialization and consumption, have brought with them a kind of awareness about sustainability towards availability of energy and toward the destination of generated municipal solid waste. This way, it is primordial to carry out studies aiming to find new ways to reutilize the waste generated by industrial activities. The municipal solid waste and unusable tires produced cause serious consequences to the environment and to the population when these issues are improperly addressed. The final destination of the municipal solid waste is complex and it is always a big challenge to public management. With our National Policy of solid waste (established by the law number 12.305/2010).It consists of the administration and management of solid waste with the following order of priority: non-generation, reduction, reuse, recycling, treatment of solid waste and final environmentally appropriate disposal. With this we can foresee, in an intelligent way, a responsible plan for the return of goods discarded by consumers to the original manufacturers. An alternative to minimize these aspects and the negative environmental impacts caused is the usage of the thermal treatment with the good use of energy. This process contributes to another solution to the problem of the aforementioned waste, providing a reduction of landfill spaces and contributing to a new source of electrical energy generation