Submitted by LIVIA FREITAS (livia.freitas@ufba.br) on 2016-05-12T20:40:27Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao_PEI_J_Alexandre_2015.pdf: 11782857 bytes, checksum: 76865e1cd952aae9b6f25f837dbb0aec (MD5) / Approved for entry into archive by LIVIA FREITAS (livia.freitas@ufba.br) on 2016-06-06T15:08:46Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertacao_PEI_J_Alexandre_2015.pdf: 11782857 bytes, checksum: 76865e1cd952aae9b6f25f837dbb0aec (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-06T15:08:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao_PEI_J_Alexandre_2015.pdf: 11782857 bytes, checksum: 76865e1cd952aae9b6f25f837dbb0aec (MD5) / O planejamento energético é uma questão estratégica e fundamental para qualquer país ou região que almeje assegurar desenvolvimento e prosperidade para sua população. A Matriz Elétrica Brasileira necessita ampliar-se e diversificar-se para garantir a segurança energética nacional e, simultaneamente, manter sua predominância renovável. Isto só é possível mediante um planejamento energético coerente e políticas públicas adequadas. Com base nisto, este trabalho é um estudo exploratório sobre o setor elétrico na Bahia e no Brasil. Ele avaliará cenários de oferta/demanda de energia elétrica para 2050, tendo como ênfase o potencial de crescimento da geração concentrada por fontes renováveis eólica, solar fotovoltaica e biomassa na Bahia e considerando a sustentabilidade. Esta pesquisa referenciou-se nos Planos Nacionais de Energia (PNEs), elaborados pela Empresa de Pesquisa Energética, e em outros documentos técnicos norteadores do planejamento energético nacional. Foram estimados três cenários nacionais de demanda de eletricidade (1.241,7 TWh, 1.624,0 TWh e 2.203,6 TWh), sendo dois baseados em cenários pré-existentes dos PNEs e um como projeção original, e três cenários baianos de oferta de eletricidade (109,8 TWh, 142,9 TWh e 168,1 TWh), baseados em potenciais de crescimento das novas fontes renováveis citadas. Em seguida, houve cruzamento de informações entre cenários nacionais de demanda e cenários baianos de oferta, gerando-se nove cenários gerais possíveis. Como resultados obtidos, oito cenários gerais apontam a Bahia como futura exportadora plena de eletricidade de novas fontes renováveis para o Brasil contra um único cenário geral de futura importação baiana de eletricidade. Também foi estimado que a Bahia poderá ter: ganhos socioeconômicos com investimentos entre R$ 132 bilhões e R$ 240 bilhões e a criação/manutenção entre 17.450 e 33.850 empregos; e ganhos ambientais com redução de emissões de GEEs entre 13,0 e 20,8 Gt CO2 e economia de água entre 90,9 e 152,9 trilhões de litros para as hidrelétricas da CHESF

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-05-24T17:31:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 338189.pdf: 5518052 bytes, checksum: e59c1daeb1712cabea4ee02b63290aca (MD5) Previous issue date: 2015 / Dentre os principais critérios para avaliação do desempenho de sistemas de aquecimento de água para banho em edificações residenciais pode-se citar o consumo de energia e de água. Visando diminuir o consumo de energia e promover a utilização de energias limpas, diversas políticas incentivam a utilização de sistemas mais eficientes e fontes renováveis para aquecimento de água. Entretanto, a eficiência não é determinada apenas pelo consumo de energia para aquecer a água; a análise deve considerar o desempenho do sistema como um todo, incluindo o armazenamento e a distribuição da água quente. O objetivo deste trabalho é analisar o desempenho, durante a fase de operação, de diferentes tipos de sistemas de aquecimento de água em edificações residenciais. Foram analisados sistemas com chuveiro elétrico, aquecedor a gás individual, aquecimento solar com apoio elétrico e com apoio a gás, em edificações unifamiliares e multifamiliares. As análises foram realizadas através de simulações computacionais com o programa EnergyPlus, considerando cinco cidades brasileiras de climas diferentes: Curitiba, São Paulo, Brasília, Salvador e Belém. Os sistemas foram comparados quanto ao consumo de energia final, energia primária e consumo de água. Verificou-se que os sistemas com chuveiro elétrico, que tem menor vazão, levam a um menor consumo de água e de energia primária. Para residências unifamiliares, o aquecimento solar combinado com chuveiro elétrico é a opção com menor consumo energético, e o sistema solar com resistência elétrica no reservatório com água armazenada a 60°C é o que mais consome energia primária. Para os edifícios multifamiliares, o aquecimento solar, principalmente se combinado com aquecedores a gás, se mostra uma alternativa de baixo consumo. Entretanto, para edifícios de maior porte e para cidades de clima frio, em que as perdas térmicas na distribuição são mais significativas, o chuveiro elétrico é a opção mais eficiente. Foi verificada também a influência do uso de isolante térmico nas tubulações de água quente no desempenho do sistema. Observou-se que o isolante influencia pouco no desempenho para pequenos comprimentos de tubulação, mas, para maiores comprimentos, a não utilização do isolante resulta em reduções significativas na temperatura de banho, principalmente em locais de clima frio. Foram comparados, ainda, os custos de instalação, de operação, e o custo global de cada tipo de aquecimento, e concluiu-se que o consumo de água e energia durante a operação é o fator mais impactante no custo global dos sistemas. Os sistemas simulados foram dimensionados segundo os requisitos para etiquetagem de eficiência energética de unidades habitacionais (INMETRO, 2012), e o nível de eficiência foi comparado com os resultados de consumo de energia primária. Os resultados foram conflitantes, sendo que sistemas com baixo consumo anual de energia, como chuveiros elétricos, são classificados com os piores níveis de eficiência, enquanto que sistemas de alto consumo, como aquecedores a gás individuais e sistema solar com resistência elétrica no reservatório, são classificados com os níveis mais altos.<br> / Abstract : Among the main parameters to evaluate the performance of water heating systems in residential buildings, one that can be named is the consumption of energy and water. Aiming to reduce the energy consumption and promote the use of clean energy, many policies incentive the use of more efficient systems and renewable energy to heat water. However, the efficiency is not defined only by the consumption of energy to heat the water; the analysis must consider the performance of the complete system, including the storage of hot water and its distribution. The objective of this research is to analyze the performance of different types of water heating systems in residential buildings during operation. Systems with electric shower, individual gas heater and solar heater, with electric and gas backup, were analyzed for houses and apartment buildings. The analysis were performed by computer simulation using the EnergyPlus software, considering five Brazilian cities with different climate conditions: Curitiba, São Paulo, Brasília, Salvador e Belém. The systems were compared in terms of their final energy, primary energy and water consumption. Electric shower systems, which have the lowest flow rate, leads to the lowest consumption of water and primary energy. For houses, the solar heating system with electric shower is the option with the lowest energy consumption, and the solar heating system with electric heater in the storage tank, with water storage at 60°C, is the system that consumes more primary energy. For apartment buildings, solar water heating systems, especially with gas heater backup, are an option with low consumption. However, for larger buildings and for cities with cold weather, where the heat losses are more significant, electric shower is the most efficient option. The influence of the use of thermal insulation in hot water pipes was also analyzed. It was observed that the insulation has low influence in the performance for short pipes. In the other hand, for longer pipes, not using the insulation takes to significant reduction in the shower temperature, especially for cold weather places. The costs of installation, operation and global costs of each type of water heating systems were also compared, and it can be concluded that the consumption of water and energy during operation is the most important aspect in the system?s global cost. The water heating systems were dimensioned following the standards for energy efficiency labeling for residential buildings (INMETRO, 2012). The efficiency levels were compared to the primary energy consumption, and the results were conflicting. Low annual energy consumption systems, like electric showers, are classified with the worst efficiency levels, while systems with high consumption, as gas heaters and solar heating with electric resistance in the storage tank, are classified with the highest levels.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2013-12-05T23:17:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 321636.pdf: 31550860 bytes, checksum: c47058e82c23acbd72d0dec1e4b1ce26 (MD5) Previous issue date: 2013 / Nesta tese apresentam-se os procedimentos envolvidos na implementação prática de uma microrrede composta por um arranjo fotovoltaico de 1 kW,um aerogerador de 1 kW, uma célula a combustível de 1,2 kW e um banco de supercapacitores de 31,5 F/ 250V. O sistema, concebido de maneira apermitir o suprimento ininterrupto de energia a uma carga crítica cc, é capazde operar em dois modos distintos: interligado à rede ou isolado. Quandooperando no modo interligado, a rede elétrica da concessionária se fazpresente, absorvendo a energia excedente nos momentos em que a geraçãorenovável superar a demanda, ou complementando-a, caso contrário.Ressalta-se que neste modo de operação a célula a combustível, por ser afonte cujo custo de despacho é o mais elevado (cenário brasileiro), jamais éacionada. Em contrapartida, no modo isolado, devido à ausência da rede, aoperação do sistema fica condicionada à potência das fontes renováveis,sendo a célula a combustível acionada apenas em casos críticos, de forma aassegurar a continuidade de energia à carga e a autonomia do sistema,definida, por sua vez, pelo montante de hidrogênio estocado. Além daanálise dos resultados inerentes a oito distintos cenários, oriundos dasvariadas combinações de geração e demanda, o trabalho apresentametodologias de escolha, projeto e dimensionamento e controle dosconversores estáticos que compõem cada um dos estágios de processamentode energia, aprofunda a discussão a respeito da geração descentralizada,propõe uma estratégia de controle do fluxo de potência entre as fontesrenováveis, a rede elétrica e a carga crítica e aborda os efeitos relacionadosao emprego de bancos de supercapacitores na estabilidade de sistemascompostos por múltiplas fontes. Por fim, resultados de simulação eexperimentação são apresentados como forma de validar os conceitos. <br> / This work presents the procedures related to the practical implementation of a microgrid composed of 1 kW photovoltaic array, a 1 kW wind generator, a 1.2 kW fuel cell and a supercapacitor bank of 31,5 F/ 250V. The system, designed for allowing the uninterrupted maintenance of critical dc load, is able to operate in two distinct modes: grid-connected or stand alone. When in grid-connected mode, the main grid absorbs the extra generated power or complementing it, depending on the load requirements. In this mode, the fuel cell is never active due its high cost (Brazilian scenario). On the other hand, in standalone mode, the load demand is exclusively supplied by the renewable energy sources. However, the fuel cell is started only if there is not enough power provided by the photovoltaic array and wind turbine generator. Thus, the system autonomy is limited to the amount of stored hydrogen. Besides the analysis concerning the results from eight distinct scenarios, obtained by the combination of power generation and load demand, this work presents the methodologies related to the choice, design, size, and control of the employed power converters, discusses about the concept of decentralized generation, proposes a strategy to control the power flow among the renewable energy source, the main grid and the critical load and describes the effects of supercapacitor banks employment on the microgrid stability. Finally, results from simulation and experimentation are used in order to validate the concepts.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos, Florianópolis, 2013 / Made available in DSpace on 2013-12-05T23:57:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 319272.pdf: 2353235 bytes, checksum: a90a889de82d47a1f17c68a62e5c2873 (MD5) Previous issue date: 2013 / Células combustíveis microbianas (CCM) são dispositivos eletroquímicos que exploram a habilidade de algumas espécies de micro-organismos utilizarem eletrodos como aceptores finais de elétrons em seu metabolismo. A CCM opera de modo semelhante a uma célula combustível química, na qual a eletricidade é proveniente de uma reação de oxirredução, entretanto, no sistema biológico a reação é catalisada por micro-organismos. O interesse nesta tecnologia está associado à possibilidade de empregar diferentes compostos, inclusive efluentes domésticos e industriais, na geração de energia elétrica. Embora a CCM seja considerada uma tecnologia promissora a sua aplicação ainda é inviável devido às baixas densidades de correntes elétricas obtidas. Neste contexto, a modelagem matemática pode auxiliar na investigação e compreensão dos fenômenos envolvidos e consequentemente contribuir para o aprimoramento destes sistemas. Assim o objetivo deste trabalho foi modelar a cinética de geração de corrente elétrica de uma célula combustível microbiana inoculada com micro-organismos marinhos. Para tal fim foi empregado um modelo matemático composto por um sistema de equações diferenciais, no qual o metabolismo microbiano foi descrito pela relação de Nerns-Monod e o mecanismo de transferência de elétrons extracelular (TEE) de acordo com a Lei de Ohm. Os dados experimentais foram obtidos em uma CCM de dois compartimentos, um ânodo e um cátodo, separados por uma membrana catiônica. O ânodo foi inoculado com sedimento de origem marinha em condições de anaerobiose e alimentado com acetato, enquanto que, o cátodo foi alimentado com ferrocianeto de potássio. Em ambos os compartimentos foram empregadas placas de grafite como eletrodos, as quais estavam conectadas externamente por uma resistência elétrica. Durante a operação do sistema, o compartimento do ânodo foi operado alternadamente pelos regimes de batelada sequencial e contínuo. Os resultados ilustram que em menos de quatro dias de operação a geração de corrente elétrica já havia atingido um valor estável, comprovando a capacidade exoeletrogênica das comunidades de micro-organismos presentes no sedimento marinho. Observou-se que estes micro-organismos desenvolviam-se preferencialmente aderidos a superfície dos eletrodos na forma de um biofilme e que utilizavam um mecanismo direto de transferência eletrônica extracelular (nanofios ou citocromos) para estabelecer o contato elétrico com o eletrodo. De maneira geral a modelagem matemática da cinética de geração de corrente elétrica foi possível, sendo que o modelo apresentou a capacidade de descrever os resultados, de corrente em função do potencial elétrico, obtidos nas análises de voltametria cíclica nos diferentes dias de operação do reator. O modelo forneceu valores de parâmetros com significado físico e biológico o que possibilitou investigar o papel da condutividade do biofilme na geração da corrente elétrica e também o efeito das condições operacionais sobre a geração de corrente. As simulações das curvas de polarização foram pouco exatas, contudo, constatou-se que os resultados apresentavam o mesmo comportamento e ordem de grandeza dos dados experimentais. A incorporação de novas resistências elétricas no modelo pode contribuir para a melhora nas predições e este é um desafio ainda a ser vencido. <br>

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2013 / Made available in DSpace on 2013-12-06T00:17:55Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013Bitstream added on 2014-09-24T20:21:39Z : No. of bitstreams: 1 320311.pdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Este trabalho determina o comportamento energético de um edifício residencial à energia neto positiva nas condições climáticas de Madri, Espanha. O trabalho resume os procedimentos experimentais adotados nas medições dos parâmetros de desempenho de um sistema solar fotovoltaico conectado à rede elétrica (SFVCR) no estudo de caso proposto. Avalia a distribuição diária e anual de energia elétrica analisando a interação entre o sistema solar fotovoltaico, a carga elétrica e a rede elétrica. Também compara a geração e produtividade fotovoltaica e a correlação temporal de geração-consumo entre cinco edificações da competição Solar Decathlon. Através de simulações computacionais no programa EnergyPlus são realizadas análises de desempenho operacional do sistema solar fotovoltaico, assim como de consumo de energia elétrica da edificação. Comparações paramétricas entre dois modelos verificam resultados dos testes de compatibilidade entre o caso real e simulado. <br> / Abstract: This work determines the energetic behavior of a positive-net-energy residential building in Spain conditions. It summarizes experimental procedures adopted to measure grid-connected photovoltaic system performance parameter in the proposed case study. It investigates the daily and annual distribution of electrical energy analyzing the interaction between the PV system, electric charge and electric power grid. It also compares PV generation, final yield and temporary generation-consumption correlation between five buildings of the Solar Decathlon competition. Through EnergyPlus software simulations are performed grid-connected PV system operational performance analysis, as well as building electrical energy consumption analysis. Parametric comparisons between two models verify compatibility test results between the real and simulated case.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:12:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 322922.pdf: 2355984 bytes, checksum: d88788a604fcaab1ae99bcb85346b099 (MD5) Previous issue date: 2013 / A proposta deste trabalho é a modelagem fenomenológica de uma chaminé expelindo material particulado com diâmetro médio de 10 µm (MP10),15 µm e 20 µm utilizando dados adquiridos ao longo de um ano de funcionamento de uma usina de açúcar e álcool. Com este mode-lo, pretende-se estudar o comportamento do material particulado em meio ao escoamento do ar ambiente, determinando-se o grau de disper-são e as distâncias percorridas pelo mesmo, a fim de se verificar se ha-veria risco de doenças respiratórias para a população próxima à indús-tria. O modelo elaborado passou por testes de validação. O trabalho de Hall et al. (1998), que trata sobre dispersão de partículas em túnel de vento foi utilizado para esse fim. O modelo testado apresentou resulta-dos adequados para a dispersão de partículas de vidro de 105µm, con-forme os dados fornecidos no trabalho supracitado. No modelo de emis-são de particulado, três simulações foram conduzidas para melhor avali-ar os efeitos e as diferenças entre um modelo de escoamento turbulento não isotérmico e um modelo misto não isotérmico (laminar fora da cha-miné e turbulento em seu interior). O modelo de emissão de material particulado produziu um comportamento físico consistente com dados encontrados na literatura para particulados da classe MP10. A altura da chaminé (25 m) que pode lançar as partículas até cerca de 80 m do nível do chão permite deslocá-las com eficiente dispersão por longas distân-cias, reduzindo assim grandemente qualquer risco para a saúde humana. O material particulado de 10 µm chega ao chão em aproximadamente 3 h e 30 min e pode permanecer no ar por tempo indeterminado, depen-dendo de seu tamanho (<10 µm) e das condições de vento. <br> / Abstract : The purpose of this study is the phenomenological modeling of a chimney spewing particulate matter with a diameter of 10 µm (PM10), 15 µm and 20 µm using data acquired over an operation year in a sugar plant. With this model, we intend to study the behavior of particulate matter in the air flow through the environment, determining the degree of dispersion and the distances traveled by the same in order to verify if there is risk of respiratory diseases for the population near industry. The model developed has undergone validation testing. The work of Hall et al. (1998), which deals with dispersion of particles in the wind tunnel was used for this purpose. The model tested showed adequate results for the dispersion glass particulates of 105µm according to the data provid-ed in the above mentioned study. In the model of particle emission, three simulations were conducted to further evaluate the effects and differences between a not isothermal turbulent flow model and a non- isothermal mixed model (laminar outside the chimney and turbulent inside). The model emission of particulate matter produced a physical behavior consistent with literature data for PM10 particulates class. The stack height (25 m) which can shed particles up to about 80 m from ground level allows them to move efficiently dispersing over long dis-tances, thus greatly reducing any risk to human health. Particulate mat-ter comes to the ground in about 3 h 30 min and can stay in the air indef-initely depending on their size (<10 micrometers) and wind conditions.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2015 / Made available in DSpace on 2016-10-19T12:40:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 336496.pdf: 22492423 bytes, checksum: b865cc3457d1209b67133f68f3075533 (MD5) Previous issue date: 2015 / Um importante aspecto relacionado à geração de energia elétrica por meio do uso de biomassa consiste na garantia da qualidade e da disponibilidade do combustível ao longo do ano. No setor sucroalcooleiro, como exemplo, bagaço encontra-se disponível principalmente durante o período da safra que na região Centro-Sul do Brasil acontece entre os meses de Abril e Dezembro. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho consiste em avaliar a viabilidade técnica e econômica da integração de concentradores parabólicos com os ciclos de cogeração do setor sucroalcooleiro como forma de estendera operação destas plantas para o período da entressafra. O potencial foi previamente identificado em função do grande número de plantas de cogeração em região em que a incidência de irradiação direta normal é adequada para a geração termossolar. Em relação à abordagem adotada, o primeiro passo consistiu na definição de uma planta de cogeração base com leiaute e características operacionais identificadas em conjunto com fabricantes de equipamentos do setor sucroalcooleiro. A planta é equipada com dois geradores de vapor com capacidade de 170 t/h de vapor superaquecido com parâmetros de 67 bar e 525 oC. O vapor superaquecido é expandido paralelamente em duas turbinas, sendo uma de contrapressão (BPST) e outra de condensação (CEST). A moagem anual da usina é de três milhões de toneladas de cana por safra. Dois leiautes de integração foram propostos e avaliados, sendo:(a) aquecimento de água de alimentação com energia solar e (b) geração de vapor saturado com energia solar para posterior superaquecimento em gerador de vapor a biomassa. Como resultados importantes, foram identificadas as características da operação dos principais componentes da planta de cogeração em condição fora do ponto de projeto. Foi identificado o potencial de economia de bagaço para ambos os casos, bem como o custo nivelado da eletricidade gerada (LCOE) em função da operação híbrida. <br> / Abstract : One important problem related to the biomass power plants operationconsists on the fuel availability along the year. This is also true for the sugarcanebagasse power plants in Brazil that are operated mainly during thesugarcane harvest period that ranges from April to December in the Center-South region. In this regard, the objective of this work was to evaluate thetechnical and economic feasibility of integrating Concentrated Solar Power(CSP) with the conventional sugarcane bagasse cogeneration power plantsin the sugarcane sector in Brazil in order to extend their operation to theoff-season period and, as a consequence, to improve the electricity production.The potential for CSP hybridization with bagasse was identified onceboth energy sources matches regionally in their availability. Regarding theadopted approach, the first step consisted on the identification of a base casesugarcane bagasse cogeneration power plant, whereby layout and operationalparameters were defined in cooperation with equipment suppliers. The cogenerationcycle has two 170 t/h capacity steam generators that provide steamat 67 bar and 525 oC. Main steam is expanded in parallel in a backpressure(BPST) and a condensing-extraction (CEST) steam turbine. Three milliontons of sugarcane are processed per harvest. Two integration layouts of parabolictrough concentrators into cogeneration cycle were evaluated, namely:(a) solar feedwater heating; (b) saturated steam generation with solar energyand post superheating in biomass steam generators. As main results, the offdesignoperation of solar aided plant concepts was here identified consideringminimal modifications on the existing infrastructure. The bagasse economypotential due to hybridization as well as the Levelized Cost of Electricity(LCOE) of additional electricity produced was identified and compared withthe current commercial CSP plants.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-10-19T12:54:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 338189.pdf: 5518052 bytes, checksum: e59c1daeb1712cabea4ee02b63290aca (MD5) Previous issue date: 2015 / Dentre os principais critérios para avaliação do desempenho de sistemas de aquecimento de água para banho em edificações residenciais pode-se citar o consumo de energia e de água. Visando diminuir o consumo de energia e promover a utilização de energias limpas, diversas políticas incentivam a utilização de sistemas mais eficientes e fontes renováveis para aquecimento de água. Entretanto, a eficiência não é determinada apenas pelo consumo de energia para aquecer a água; a análise deve considerar o desempenho do sistema como um todo, incluindo o armazenamento e a distribuição da água quente. O objetivo deste trabalho é analisar o desempenho, durante a fase de operação, de diferentes tipos de sistemas de aquecimento de água em edificações residenciais. Foram analisados sistemas com chuveiro elétrico, aquecedor a gás individual, aquecimento solar com apoio elétrico e com apoio a gás, em edificações unifamiliares e multifamiliares. As análises foram realizadas através de simulações computacionais com o programa EnergyPlus, considerando cinco cidades brasileiras de climas diferentes: Curitiba, São Paulo, Brasília, Salvador e Belém. Os sistemas foram comparados quanto ao consumo de energia final, energia primária e consumo de água. Verificou-se que os sistemas com chuveiro elétrico, que tem menor vazão, levam a um menor consumo de água e de energia primária. Para residências unifamiliares, o aquecimento solar combinado com chuveiro elétrico é a opção com menor consumo energético, e o sistema solar com resistência elétrica no reservatório com água armazenada a 60°C é o que mais consome energia primária. Para os edifícios multifamiliares, o aquecimento solar, principalmente se combinado com aquecedores a gás, se mostra uma alternativa de baixo consumo. Entretanto, para edifícios de maior porte e para cidades de clima frio, em que as perdas térmicas na distribuição são mais significativas, o chuveiro elétrico é a opção mais eficiente. Foi verificada também a influência do uso de isolante térmico nas tubulações de água quente no desempenho do sistema. Observou-se que o isolante influencia pouco no desempenho para pequenos comprimentos de tubulação, mas, para maiores comprimentos, a não utilização do isolante resulta em reduções significativas na temperatura de banho, principalmente em locais de clima frio. Foram comparados, ainda, os custos de instalação, de operação, e o custo global de cada tipo de aquecimento, e concluiu-se que o consumo de água e energia durante a operação é o fator mais impactante no custo global dos sistemas. Os sistemas simulados foram dimensionados segundo os requisitos para etiquetagem de eficiência energética de unidades habitacionais (INMETRO, 2012), e o nível de eficiência foi comparado com os resultados de consumo de energia primária. Os resultados foram conflitantes, sendo que sistemas com baixo consumo anual de energia, como chuveiros elétricos, são classificados com os piores níveis de eficiência, enquanto que sistemas de alto consumo, como aquecedores a gás individuais e sistema solar com resistência elétrica no reservatório, são classificados com os níveis mais altos.<br> / Abstract : Among the main parameters to evaluate the performance of water heating systems in residential buildings, one that can be named is the consumption of energy and water. Aiming to reduce the energy consumption and promote the use of clean energy, many policies incentive the use of more efficient systems and renewable energy to heat water. However, the efficiency is not defined only by the consumption of energy to heat the water; the analysis must consider the performance of the complete system, including the storage of hot water and its distribution. The objective of this research is to analyze the performance of different types of water heating systems in residential buildings during operation. Systems with electric shower, individual gas heater and solar heater, with electric and gas backup, were analyzed for houses and apartment buildings. The analysis were performed by computer simulation using the EnergyPlus software, considering five Brazilian cities with different climate conditions: Curitiba, São Paulo, Brasília, Salvador e Belém. The systems were compared in terms of their final energy, primary energy and water consumption. Electric shower systems, which have the lowest flow rate, leads to the lowest consumption of water and primary energy. For houses, the solar heating system with electric shower is the option with the lowest energy consumption, and the solar heating system with electric heater in the storage tank, with water storage at 60°C, is the system that consumes more primary energy. For apartment buildings, solar water heating systems, especially with gas heater backup, are an option with low consumption. However, for larger buildings and for cities with cold weather, where the heat losses are more significant, electric shower is the most efficient option. The influence of the use of thermal insulation in hot water pipes was also analyzed. It was observed that the insulation has low influence in the performance for short pipes. In the other hand, for longer pipes, not using the insulation takes to significant reduction in the shower temperature, especially for cold weather places. The costs of installation, operation and global costs of each type of water heating systems were also compared, and it can be concluded that the consumption of water and energy during operation is the most important aspect in the system?s global cost. The water heating systems were dimensioned following the standards for energy efficiency labeling for residential buildings (INMETRO, 2012). The efficiency levels were compared to the primary energy consumption, and the results were conflicting. Low annual energy consumption systems, like electric showers, are classified with the worst efficiency levels, while systems with high consumption, as gas heaters and solar heating with electric resistance in the storage tank, are classified with the highest levels.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção. / Made available in DSpace on 2012-10-21T19:29:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 224378.pdf: 2980568 bytes, checksum: ebbfe5c29d4c959de7a85f3843a1b984 (MD5) / Em muitas Usinas Hidrelétricas, quando as afluências são maiores que a demanda de energia, uma parcela de água que ainda poderia ser utilizada para gerar energia é desviada para o vertedouro e literalmente desperdiçada. Essa energia, cuja denominação é Energia Vertida Turbinável, poderia ser aproveitada para gerar algum outro produto ou vetor energético que possibilitasse seu armazenamento e posterior utilização, já que nessas ocasiões não é possível seu armazenamento sob forma de água em reservatórios. Esse trabalho estuda a viabilidade de utilização dessa energia na produção de hidrogênio em Usinas Hidrelétricas, analisando a instalação de uma planta protótipo na Usina Hidrelétrica de ITAIPU, situada na fronteira de Brasil e Paraguai e pertencente em condomínio a esses dois países, ainda a maior usina hidrelétrica do mundo com uma potência instalada de 12.600 MW e atualmente ampliando sua capacidade para 14.000 MW com a instalação de duas novas unidades geradoras. A aplicação do hidrogênio na geração de energia elétrica e em motores de veículos, em células combustíveis, vem se desenvolvendo rapidamente e é apontada como virtual sucessora da era do petróleo, entretanto, atualmente, a maior parte do hidrogênio consumido mundialmente é produzido a partir de derivados do petróleo ou de outros combustíveis fósseis. A produção do hidrogênio através de uma fonte renovável e sua aplicação em células combustíveis, contribuirá ainda para a redução da poluição tendo em vista que esse é um processo com emissão zero de poluentes. Apesar de existir tecnologia disponível, a efetiva difusão da utilização do hidrogênio ainda necessita do estabelecimento de uma infraestrutura adequada para sua distribuição e comercialização e da redução do custo em praticamente todas as etapas do seu ciclo de vida, da produção à distribuição, além da redução do custo das células combustíveis. Estima-se que isso poderá ser alcançado em um futuro próximo através do ganho de escala a ser obtido com aumento de sua utilização. In many Hydroelectric Power Plants, when the inflows are greater that the demand for energy, a portion of the water that could still be used to generate energy is diverted to the spillway and literally wasted. This energy, designated as 'Spilled Turbinable Energy', could be used advantageously to generate some other product or energy vector that would permit its storage and subsequent utilization, since on these occasions it is impossible to store it in the form of water in the reservoirs. The present work studies the feasibility of using that energy for the production of hydrogen in Hydroelectric Power Plants, analyzing the installation of a prototype plant at the ITAIPU Hydroelectric Power Plant, situated on the frontier between Brazil and Paraguay and belonging in condominium to both those countries, still the greatest hydroelectric power plant in the world with an installed power of 12,600 MW and actually increasing its capacity to 14,000 MW with the installation of two new generator units. The application of hydrogen for the generation of electrical energy and for vehicle engines, in fuel cells, is developing rapidly and is forecast as the virtual successor of the petroleum era, although, at present, the greater part of the hydrogen consumed in the world is obtained from petroleum products or from other fossil fuels. The production of hydrogen from a renewable source and its application in fuel cells, will also contribute to reducing pollution since this is a zero pollutant emission process. In spite of the technology already being available, the effective dissemination of the use of hydrogen still requires the establishment of an adequate infrastructure for its distribution and marketing, and for reducing its cost in practically all the stages of its life cycle, from production to distribution, as well as the reduction in the cost of the fuel cells. It is estimated that this can be attained in the near future through the advantages of scale to be obtained with its increased utilization.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-22T02:43:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 210375.pdf: 1310492 bytes, checksum: 9178edf593327d85c741cbc1073d0433 (MD5) / A presente dissertação aborda uma metodologia para obtenção da capacidade máxima de aerogeradores a ser instalada em um determinado alimentador de distribuição. Os procedimentos utilizados se baseiam em modelar as características do vento nos locais de interesse, com informações obtidas em mapas eólicos, permitindo que se obtenha uma avaliação preliminar do potencial de geração eólica para inserção na rede elétrica local. O objetivo principal da ferramenta desenvolvida é determinar os limites de geração eólica do local estudado, respeitando os limites físicos da rede de distribuição. O trabalho também apresenta uma metodologia de avaliação da possível postergação de expansão da rede na presença de geração eólica, crescimento especificado de carga e um dado risco de não-conformidade de tensão ou sobrecarga. Utilizou-se como ferramenta de avaliação de fluxo de potência, limites de tensão e perdas o Simulador de Redes de Distribuição de Energia Elétrica na Presença de Geração Distribuída - SiGDist, desenvolvido através de um Projeto de P&D Labspot - CELESC. Aplicou-se a metodologia a um alimentador urbano-rural típico com inserção de aerogeradores sujeitos a ventos característicos do planalto Sul do Brasil.