Energia ´e uma questãoo estratégica para a indústria, sociedade, economia e segurança nacional. A eficiência e gestão da energia estão em foco em um cenário mundial. Diversas políticas especialmente criadas para a eficiência energética (EE), procura por fontes renováveis de energia e produção mais limpa, estão se desenvolvendo. A literatura apresenta poucas informações concretas que promovam o comprometimento das organizações com tais políticas. As organizações brasileiras não estão bem apoiadas neste aspecto, o país carece de uma política nacional que promova o uso eficiente de energia. A indústria frigorífica tem poucas informações para comparar o seu desempenho energético no país e, muitas vezes, n˜ao conhecem as ações que podem tomar. Nem, por vezes, estabelecem critérios de avaliação de seu desempenho e metas de melhorias. Comparando dois frigoríficos locais, nota-se um desempenho 218,33% inferior de um em relação à outro para a produção do mesmo produto. Para isso, a gestão da EE parte da avaliação de desempenho por meio de indicadores. Neste contexto, o desenvolvimento de indicadores e identificação de tecnologias para monitoramento das condições de EE, podem habilitar tais indústrias no estabelecimento de linhas de base energética com a finalidade de comparação do seu desempenho ao longo do tempo. O trabalho, também, dedica-se a especificar um conjunto de ferramentas de análise da viabilidade econômica de um sistema de monitoramento da EE baseado nos indicadores propostos com o intuito de promover a adoção de sistemas de gestão de energia pelas indústrias. Por isso, análises de investimentos são necessárias e investimentos em sistemas de monitoramento da EE apresentam plausibilidade de retorno do investimento em frigoríficos de médio porte, quando possibilitar a geração de 5% de economia nos custos de energia elétrica. Contudo, uma boa confiabilidade em análises econômicas pode ser atingida em estudos de caso que considerem as necessidades específicas de cada instituição. E, não obstante, a simples criação de um sistema de monitoria da EE não é capaz de gerar economia, mas sim outros investimentos em benfeitorias dos processos industriais. Finalmente, este trabalho visa auxiliar as indústrias a desenvolverem seus indicadores de desempenho energético e avaliar os investimentos na criação de sistemas de gestão da EE. / Energy is a strategic issue for industry, society, economy and national security. The efficiency and power management are in focus on a world stage. Several policies specially designed for energy efficiency, demand for renewable energy and cleaner production are in development. The literature shows little concrete information to promote commitment of organizations with such policies. Brazilian organizations are not well supported in this aspect, the country lacks a national policy that promotes efficient energy use. The chicken slaughterhouse industry has few information to compare its energy performance with others and often do not know the actions they can take. Nor they establish criteria for evaluating their performance and improvement goals. Comparing two local industries, shows performance 218.33% lower of one to the other for processing the same product. For that, the management of energy efficiency (EE) starts in performance evaluation through indicators. In this context, the development of these indicators and identification of technologies for monitoring EE conditions may enable these industries to establish energy baselines to compare its performance over time. The work also dedicates to specify a set of economic feasibility analysis tools of an EE monitoring system based on the proposed indicators in order to promote the adoption of energy management systems (EMS) by industries. Thus, investment analysis are required and EMS in medium slaughterhouse industries shows plausible investment return when generation of 5% savings in electricity costs are possible. However, good reliability in economic analysis of an EMS can be reached in case studies that consider the specific needs of each institution. And yet, the mere creation of an EE monitoring system is unable to generate savings, but other investments in improvements of industrial processes can. Finally, this paper aims to help industries develop their energy performance indicators and evaluating investments in the creation of EMS.

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

CAPES / Neste trabalho é realizada a análise da eficiência energética para algumas redes sem fio de curto alcance, como as redes de sensores sem fio, e algumas redes sem fio de longo alcance, como as redes de telefonia celular. Na análise de sensores sem fio são empregados esquemas de transmissão cooperativos e não-cooperativos, considerando que um canal de retorno pode estar disponível ou não. Para a análise de redes celulares, considera-se o uso de técnicas de transmissão com múltiplas antenas, modelos realistas de consumo de potência, além de um modelo de custos para a análise financeira de diferentes projetos de redes. São consideradas nas análises do desempenho de eficiência energética restrições como uma probabilidade de outage e uma vazão fim-a-fim alvos ao sistema. Os resultados obtidos indicam os esquemas de transmissão e projetos de redes mais eficientes para diferentes condições. Além disso, o planejamento dos direcionamentos para os trabalhos futuros é apresentado. / The energy efficiency analysis for some short-range wireless networks, such as wireless sensor networks, and for some long-range wireless networks, such as cellular networks is performed in this work. For the wireless sensor networks analysis, non-cooperative and cooperative transmission schemes (considering that a return channel is available or not) are employed. Multiple antennas transmission schemes, realistic power consumption models, and a cost model for different system designs are considered for the cellular networks analysis. We consider that the system is under constraints such as a target end-to-end outage probability and a target end-to-throughput. The results show the most efficient transmission schemes and network designs under different system conditions. The future works plans are also detailed.

Neste trabalho é apresentada uma abordagem de controle de demanda para consumidores residenciais de baixa tensão, visando melhoria da eficiência energética em Smart Grids. Inicialmente, um emulador de cargas elétricas residenciais é modelado com base na literatura. O emulador é composto pelo modelo de um reservatório de aquecimento de água (boiler), o modelo de um aparelho de ar condicionado e também modelos de consumo de iluminação, televisores e uma geladeira. Utilizando o software Matlab foi realizada a implementação e simulação do emulador. Os principais algoritmos de controle de demanda são investigados, a fim de verificar o seu desempenho quando aplicados ao conjunto de cargas residenciais. Esses algoritmos normalmente realizam o controle de demanda a partir de um sistema de prioridades. Ainda, a partir dessa analise demostra-se que estes algoritmos consideram níveis de conforto do usuário, porém não permitem o acionamento de duas ou mais cargas em um mesmo período caso a demanda da residência ultrapasse um limite predeterminado. Portanto, propõem-se um algoritmo de controle de demanda adaptativo que utiliza o método de busca Rosenbrock, com o objetivo de sobrepujar tais limitações. O procedimento proposto realiza a operação das cargas residenciais de forma gradual considerando níveis de prioridade e parâmetros de conforto dos usuários. Demonstra-se através de simulações e experimentos que através do método proposto é possível realizar a ativação de diversas cargas concorrentemente, desde que respeitados os níveis de conforto e de demanda. Para obtenção dos resultados experimentais o controlador de demanda foi implementado em um sistema embarcado e testado com o emulador de cargas elétricas residenciais implementado em uma arquitetura HIL (Hardware-in-the-loop). Analisando os resultados, observou-se que o consumo de energia foi o mesmo para todos os cenários simulados sendo que a demanda se manteve abaixo dos limites parametrizados. Porém com o limitador de demanda ativo, se obteve uma redução de até 52% no tempo de aquecimento da água utilizando o controlador de demanda adaptativo, dessa forma o desconforto dos usuários pode ser minimizado. / This work presents an approach to control demand for residential low voltage consumers, aiming to improve energy efficiency in Smart Grids. Initially, an emulator of residential electric loads is modeled based on the literature. The emulator consists of a reservoir for water heating model, the model of an air conditioner and also models of consumption for lighting, televisions and a refrigerator. The implementation and simulation were performed using software Matlab. The demand control algorithms are investigated in order to verify its performance when applied to the set of residential loads. These algorithms typically perform control demand from a system of priorities. Still, from this analysis it demonstrates that these algorithms consider levels of user comfort, but do not allow the drive of two or more loads in the same period of residence if the demand exceeds the limit. Therefore, we propose a control algorithm that uses Rosenbrock search of demand adaptive method, aiming to overcome these limitations. The proposed procedure performs the operation of residential loads gradually considering priority levels and parameters of comfort of users. It is shown through simulations and experiments using the proposed method can perform the activation of several concurrently loads, provided they comply with the limits of comfort and demand. To obtain the experimental results demand the controller was implemented in an embedded system and tested with the emulator residential electrical loads implemented in a HIL (Hardware-in-theloop) architecture. Analyzing the results, it was observed that the power consumption is the same for all scenarios simulated and demand remained below parametric limits. But with the demand limiter active, we obtained a reduction of up to 52% in heat water using the demand controller adaptive, so the discomfort of the users can be minimized.

CAPES / Neste trabalho é realizada a análise da eficiência energética para algumas redes sem fio de curto alcance, como as redes de sensores sem fio, e algumas redes sem fio de longo alcance, como as redes de telefonia celular. Na análise de sensores sem fio são empregados esquemas de transmissão cooperativos e não-cooperativos, considerando que um canal de retorno pode estar disponível ou não. Para a análise de redes celulares, considera-se o uso de técnicas de transmissão com múltiplas antenas, modelos realistas de consumo de potência, além de um modelo de custos para a análise financeira de diferentes projetos de redes. São consideradas nas análises do desempenho de eficiência energética restrições como uma probabilidade de outage e uma vazão fim-a-fim alvos ao sistema. Os resultados obtidos indicam os esquemas de transmissão e projetos de redes mais eficientes para diferentes condições. Além disso, o planejamento dos direcionamentos para os trabalhos futuros é apresentado. / The energy efficiency analysis for some short-range wireless networks, such as wireless sensor networks, and for some long-range wireless networks, such as cellular networks is performed in this work. For the wireless sensor networks analysis, non-cooperative and cooperative transmission schemes (considering that a return channel is available or not) are employed. Multiple antennas transmission schemes, realistic power consumption models, and a cost model for different system designs are considered for the cellular networks analysis. We consider that the system is under constraints such as a target end-to-end outage probability and a target end-to-throughput. The results show the most efficient transmission schemes and network designs under different system conditions. The future works plans are also detailed.

Neste trabalho é apresentada uma abordagem de controle de demanda para consumidores residenciais de baixa tensão, visando melhoria da eficiência energética em Smart Grids. Inicialmente, um emulador de cargas elétricas residenciais é modelado com base na literatura. O emulador é composto pelo modelo de um reservatório de aquecimento de água (boiler), o modelo de um aparelho de ar condicionado e também modelos de consumo de iluminação, televisores e uma geladeira. Utilizando o software Matlab foi realizada a implementação e simulação do emulador. Os principais algoritmos de controle de demanda são investigados, a fim de verificar o seu desempenho quando aplicados ao conjunto de cargas residenciais. Esses algoritmos normalmente realizam o controle de demanda a partir de um sistema de prioridades. Ainda, a partir dessa analise demostra-se que estes algoritmos consideram níveis de conforto do usuário, porém não permitem o acionamento de duas ou mais cargas em um mesmo período caso a demanda da residência ultrapasse um limite predeterminado. Portanto, propõem-se um algoritmo de controle de demanda adaptativo que utiliza o método de busca Rosenbrock, com o objetivo de sobrepujar tais limitações. O procedimento proposto realiza a operação das cargas residenciais de forma gradual considerando níveis de prioridade e parâmetros de conforto dos usuários. Demonstra-se através de simulações e experimentos que através do método proposto é possível realizar a ativação de diversas cargas concorrentemente, desde que respeitados os níveis de conforto e de demanda. Para obtenção dos resultados experimentais o controlador de demanda foi implementado em um sistema embarcado e testado com o emulador de cargas elétricas residenciais implementado em uma arquitetura HIL (Hardware-in-the-loop). Analisando os resultados, observou-se que o consumo de energia foi o mesmo para todos os cenários simulados sendo que a demanda se manteve abaixo dos limites parametrizados. Porém com o limitador de demanda ativo, se obteve uma redução de até 52% no tempo de aquecimento da água utilizando o controlador de demanda adaptativo, dessa forma o desconforto dos usuários pode ser minimizado. / This work presents an approach to control demand for residential low voltage consumers, aiming to improve energy efficiency in Smart Grids. Initially, an emulator of residential electric loads is modeled based on the literature. The emulator consists of a reservoir for water heating model, the model of an air conditioner and also models of consumption for lighting, televisions and a refrigerator. The implementation and simulation were performed using software Matlab. The demand control algorithms are investigated in order to verify its performance when applied to the set of residential loads. These algorithms typically perform control demand from a system of priorities. Still, from this analysis it demonstrates that these algorithms consider levels of user comfort, but do not allow the drive of two or more loads in the same period of residence if the demand exceeds the limit. Therefore, we propose a control algorithm that uses Rosenbrock search of demand adaptive method, aiming to overcome these limitations. The proposed procedure performs the operation of residential loads gradually considering priority levels and parameters of comfort of users. It is shown through simulations and experiments using the proposed method can perform the activation of several concurrently loads, provided they comply with the limits of comfort and demand. To obtain the experimental results demand the controller was implemented in an embedded system and tested with the emulator residential electrical loads implemented in a HIL (Hardware-in-theloop) architecture. Analyzing the results, it was observed that the power consumption is the same for all scenarios simulated and demand remained below parametric limits. But with the demand limiter active, we obtained a reduction of up to 52% in heat water using the demand controller adaptive, so the discomfort of the users can be minimized.

The electrification of the truck is crucial to meet the strategic vision of the European Union (EU) to contribute to net-zero greenhouse gas emissions for all sectors of the economy and society. The battery-electric truck is very efficient to reduce the emissions and has also a lower Total Cost of Ownership (TCO) compared to diesel trucks. Thus, the energy consumption of the battery-electric truck needs to be analysed in detail, and the differences in the conventional powertrain, recuperation by regenerative braking during driving and charging during standing, need to be considered. This master thesis aims to analyse the energy consumption of the battery-electric truck during driving and standing charging. For driving cycle simulation the Vehicle Energy Consumption calculation TOol (VECTO) and MATLAB are used. Different variations, such as payload, rolling resistance, air drag, and Power Take Off (PTO), are considered in the driving cycle simulation. The driving cycle simulation is verified by calculating the energy balance and compared with the on-road test results. For the standing charging simulation, MATLAB is used to analyse the charging loss with different battery packs and charging speeds. The results are shown with the Sankey diagram and other illustrative tools. Seen from the simulation results, the usable energy of the battery pack is enough for the truck to complete the designed driving cycle. The main loss in the powertrain is the Power Electronic Converter (PEC) and the electric machine. To increase the range and reduce energy loss, using a higher efficiency PEC and electric machine is an efficient method. For the charging simulation, the current Combined Charging System (CCS) standard charging station can charge the battery-electric truck with adequate voltage and reasonable charging time. The main loss during the charging comes from the charging station. / Elektrificering av lastbilen är avgörande för att uppfylla Europeiska Unionens (EUs) strategiska vision att bidra till nettonollutsläpp av växthusgaser för alla sektorer i samhället. Den batterielektriska lastbilen är väldigt effektiv för att reducera utsläppen och är också mer ekonomisk med en lägre Total Cost of Ownership (TCO) jämfört med diesel lastbilar. Således behöver energiförbrukningen för den batterielektriska lastbilen analyseras i detalj, och skillnaderna i den konventionella drivlinan, återhämtning genom regenerativ bromsning under körning och laddning, måste övervägas. Detta examensarbete syftar till att analysera energiförbrukningen för den batterielektriska lastbilen under körning och laddning. För körcykelsimuleringar används the Vehicle Energy Consumption calculation TOol (VECTO) och MATLAB. Olika variationer, såsom nyttolast, rullmotstånd, luftmotstånd och Power Take Off (PTO), beaktas i körcykelsimuleringen. Körcykelsimuleringen verifieras genom att beräkna energibalansen som jämförs med experimentella testresultat utförda på väg. För laddningssimuleringen används MATLAB för att analysera laddningsförlusten med olika batteripaket och laddningshastigheter. Resultaten visas med Sankey diagram och andra illustrativa verktyg. Simuleringsresultaten visar att batteripaketets användbara energi är tillräckligt för att lastbilen ska kunna slutföra den planerade körcykeln. Den största förlusten i drivlinan är kopplat till the Power Electronic Converter (PEC) och den elektriska maskinen. För att öka räckvidden och minska energiförlusten är det ett effektivt sätt att en använda PEC och en elektrisk maskin med högre effektivitet. För laddningssimuleringen kan den nuvarande stationen med Combined Charging System (CCS) standard ladda batteriladdaren med tillräcklig spänning och med rimlig laddningstid. Huvudförlusten under laddningen kommer från laddstationen.

The goal of this thesis is to process three variants of energy performance certificate of the building with different heat sources. The building is in mountain area Bílá in Frýdek-Místek region. The thesis has three parts. First part is focused on literary research of heat pumps. Second, calculation part, describes three proposed heat source solution. First heat source is heat pump, second is pellet boiler and the last one is gas condensing boiler. All three variants are evaluated from the economic and ecological perspective. Last part of the thesis contains three energy performance certificates of the examined building.