As energias renováveis vêm ocupando parcelas cada vez maiores das matrizes energéticas dos principais países do mundo, devido aos custos e impactos da exploração de combustíveis fósseis, e à necessidade de ampliação dos suprimentos de energia. Atualmente, as energias hidrelétrica, eólica e solar apresentam viabilidade técnica e econômica para uma grande quantidade de aplicações, com desenvolvimento tecnológico em alto nível de maturidade. A energia de ondas oceânicas ainda exige investimentos razoáveis para se tornar uma alternativa viável para fornecimento de energia elétrica, e vem sendo alvo de projetos para prospecção de potenciais e para desenvolvimento de tecnologias para conversão de energia. Neste estudo, chegou-se ao valor médio anual de 12 kW por metro de frente de onda como estimativa do potencial energético das ondas oceânicas do litoral norte do Rio Grande do Sul (RS). Esse valor é considerado razoável se comparado a potenciais em outros locais do mundo, e pode representar um acréscimo interessante de suprimentos de energia ao sistema energético local, que se mostra bastante receptivo aos recursos renováveis. Este trabalho tem como objetivo avaliar, em nível de pré-viabilidade, a inserção de suprimentos de energia de ondas no sistema interligado do litoral norte do RS, com base em simulações computacionais realizadas com o software HOMER, desenvolvido especialmente para otimização de sistemas de geração de energia baseados em recursos renováveis. Os resultados obtidos sugerem que empreendimentos para aproveitamento de energia de ondas atinjam viabilidade econômica quando seus custos específicos se tornarem pelo menos iguais ao dobro dos custos específicos associados aos aproveitamentos eólicos. / Renewable energies are increasingly occupying larger areas of the power generation matrices in major countries in the world, because of the costs and impacts of the fossil fuels exploitation, and because of the need to increase energy supplies. Currently, hydro, wind and solar energies present technical and economic feasibility for a lot of applications, with technological development at a high level of maturity. The wave energy still requires reasonable investment to become a viable alternative for electric energy supply, and has been the target for research projects about locations of potential energy and for development of power conversion technologies. The potential of the coast of Rio Grande do Sul (RS) has already been estimated and presents an annual average around 12 kW per meter of wave front. This value is considered reasonable compared to other potential sites in the world, and may represent an interesting addition to the energy supply of the local energy system, which shows a great receptivity to renewable resources. This study aims to assess, in pre-feasibility level, the insertion of wave energy supplies in the interconnected system of the northern coast of RS, based on computer simulations performed with the software HOMER, specially developed for optimization of power generation systems based on renewable resources. The results suggest that projects for harnessing wave energy reach economic feasibility when their specific costs become at least twice the specific costs associated with wind farms.

A geração termelétrica a partir da biomassa proveniente do setor sucroenergético brasileiro, além de ser vista como opção para investimentos no setor de energias renováveis, pode contribuir com o suprimento de energia mantendo aspectos inerentes às vantagens sociais, estratégicas e ambientais que o favorecimento de um setor genuinamente desenvolvido no Brasil pode atribuir à matriz de energia elétrica. O objetivo principal deste trabalho é analisar o potencial adicional de energia elétrica que pode ser gerado a partir de recursos do setor sucroenergético. Os objetivos específicos estão em determinar e dimensionar os possíveis combustíveis para geração termelétrica no setor sucroenergético, em determinar quais rotas tecnológicas possibilitam o aumento da geração de energia e em quantificar a geração específica bruta de energia para cada tecnologia selecionada. O método consiste na realização de revisão bibliográfica para alocar o tema de estudo e pesquisa, com posterior elaboração de pesquisas documentais com o intuito de reunir dados e estimativas necessárias ao desenvolvimento do cálculo, coletando dados em publicações de institutos, entidades, empresas e consultores (dados de estimativas de produção de cana-de-açúcar para o período projetado e a definição dos recursos combustíveis e dos recursos tecnológicos). A seguir, para cada tecnologia de geração de energia elétrica, são apresentados arranjos com seus respectivos balanços de energia, índices de geração específica bruta de energia para as condições de cogeração e de geração de energia elétrica pura, vantagens, desvantagens e a inserção destas tecnologias ao longo do período estimado. Os resultados apontam que a expansão da produção de cana-de-açúcar, baseada na expansão agrícola e no aumento da produtividade, bem como o incremento tecnológico dos sistemas termelétricos de potência disponíveis comercialmente para o setor sucroenergético podem permitir a projeção de cenários com 26 GW de capacidade instalada com a utilização do bagaço e 33 GW com a inserção de palha. A importância deste trabalho está relacionada com a apresentação do estado da arte da tecnologia disponível para a geração termelétrica a partir do setor sucroenergético, pelo fato de apresentar os índices de geração específica para diferentes cenários de disponibilidade combustível e de tecnologias aplicáveis e por permitir análises entre os grupos tecnológicos e as biomassas disponíveis para a geração. / The biomass power generation in the Brazilian sugar & ethanol industry, besides being seen as an option for investments in the renewable energy sector, may contribute to the energy supply while maintaining aspects related to social, strategic and environmental advantages that the support of a sector genuinely developed in Brazil can attribute to the electricity matrix. The main purpose of this study is to analyze the surplus electricity that can be generated from resources of the sugar & ethanol industry. The specific aims are to determine and measure the potential fuels for power generation in the sugar & ethanol industry, to determine which technological routes enable an increase in the power generation and to quantify the specific gross power generation for each selected technology. The method consists of conducting a literature review in order to place the subject of study, with further development of documentary research in order to collect data necessary for developing the calculation, collecting data in publications from institutes, organizations, companies and consultants (sugarcane production data estimates for the foreseen period of study and the definition of fuel and technology resources for power generation). Afterwards, for each power generation technology, arrangements are presented with their respective energy balances, the specific gross power generation for the cases of process cogeneration and power generation stand-alone, the advantages, disadvantages and the inclusion of these technologies over the projected period. The results show that the expansion of production of sugarcane, based on agricultural expansion and increased productivity as well as the technological improvement of commercially available power generation systems for the sugarcane industry may allow scenarios with 26 GW of installed capacity using the sugarcane bagasse and 33 GW with the insertion of the sugarcane straw. The significance of this work is related to the presentation of the state of the art technology available for the thermoelectric generation from sugarcane industry. It is also connected to the fact of presenting an index of specific power generation for different scenarios of fuel availability and applicable technologies as well as enabling analysis of technological groups and available biomass for power generation.

As energias renováveis vêm ocupando parcelas cada vez maiores das matrizes energéticas dos principais países do mundo, devido aos custos e impactos da exploração de combustíveis fósseis, e à necessidade de ampliação dos suprimentos de energia. Atualmente, as energias hidrelétrica, eólica e solar apresentam viabilidade técnica e econômica para uma grande quantidade de aplicações, com desenvolvimento tecnológico em alto nível de maturidade. A energia de ondas oceânicas ainda exige investimentos razoáveis para se tornar uma alternativa viável para fornecimento de energia elétrica, e vem sendo alvo de projetos para prospecção de potenciais e para desenvolvimento de tecnologias para conversão de energia. Neste estudo, chegou-se ao valor médio anual de 12 kW por metro de frente de onda como estimativa do potencial energético das ondas oceânicas do litoral norte do Rio Grande do Sul (RS). Esse valor é considerado razoável se comparado a potenciais em outros locais do mundo, e pode representar um acréscimo interessante de suprimentos de energia ao sistema energético local, que se mostra bastante receptivo aos recursos renováveis. Este trabalho tem como objetivo avaliar, em nível de pré-viabilidade, a inserção de suprimentos de energia de ondas no sistema interligado do litoral norte do RS, com base em simulações computacionais realizadas com o software HOMER, desenvolvido especialmente para otimização de sistemas de geração de energia baseados em recursos renováveis. Os resultados obtidos sugerem que empreendimentos para aproveitamento de energia de ondas atinjam viabilidade econômica quando seus custos específicos se tornarem pelo menos iguais ao dobro dos custos específicos associados aos aproveitamentos eólicos. / Renewable energies are increasingly occupying larger areas of the power generation matrices in major countries in the world, because of the costs and impacts of the fossil fuels exploitation, and because of the need to increase energy supplies. Currently, hydro, wind and solar energies present technical and economic feasibility for a lot of applications, with technological development at a high level of maturity. The wave energy still requires reasonable investment to become a viable alternative for electric energy supply, and has been the target for research projects about locations of potential energy and for development of power conversion technologies. The potential of the coast of Rio Grande do Sul (RS) has already been estimated and presents an annual average around 12 kW per meter of wave front. This value is considered reasonable compared to other potential sites in the world, and may represent an interesting addition to the energy supply of the local energy system, which shows a great receptivity to renewable resources. This study aims to assess, in pre-feasibility level, the insertion of wave energy supplies in the interconnected system of the northern coast of RS, based on computer simulations performed with the software HOMER, specially developed for optimization of power generation systems based on renewable resources. The results suggest that projects for harnessing wave energy reach economic feasibility when their specific costs become at least twice the specific costs associated with wind farms.

Orientadores: Sérgio Valdir Bajay, Moacyr Trindade de Oliveira Andrade / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-21T11:31:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dester_Mauricio_D.pdf: 5389676 bytes, checksum: 7c5e6ad30bbd780ddf1b9300f7cc4317 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: A eletricidade é bem de consumo e também insumo posicionado dentre aqueles considerados essenciais para a sociedade moderna. Neste contexto, o planejamento e a construção de uma matriz de energia elétrica é questão de importância capital não somente para o setor elétrico, como também para o desenvolvimento do Brasil. A constituição desta matriz deve ser pautada, sobretudo, pelo aspecto sustentabilidade. Neste sentido, sua concepção deve, imprescindivelmente, contemplar todas as perspectivas que permeiam o processo estratégico que a origina, a saber: técnica, econômica e sócio-ambiental. Somente balizado por estas óticas é possível proporcionar a expansão da oferta de energia elétrica de forma sustentável e com segurança no que concerne ao atendimento pleno da demanda, um requisito indispensável para que este serviço possa ser um sólido sustentáculo de um processo maior: o desenvolvimento socioeconômico da sociedade brasileira. A participação das fontes renováveis na matriz de energia elétrica é fator desejável e colabora, de forma meritória no que diz respeito aos impactos ambientais decorrentes da produção de eletricidade. Todavia, há algumas questões de ordem econômica e principalmente técnica as quais devem ser tratadas e lapidadas de forma a eliminar as lacunas existentes, permitindo que se possa estabelecer planos de expansão da oferta de eletricidade sustentáveis sob todos os pontos de vista. O objetivo principal deste trabalho é proporcionar e aprofundar o debate sobre estas questões e apresentar uma solução que propicie a integração das fontes renováveis na matriz de energia elétrica brasileira mantendo a confiabilidade no atendimento da carga. Outrossim, não somente os aspectos técnico e econômico foram contemplados na análise, mas, também o socioambiental, possibilitando assim oferecer subsídios para a evolução da oferta com orientação para a sustentabilidade. Para elaboração da proposta foi realizado um estudo abrangente sobre as principais fontes primárias a partir das quais é possível produzir eletricidade, além de uma revisão de todo o extenso e complexo caminho pelo qual passou o setor de planejamento da expansão desde seus primórdios até o modelo atual. São também apresentados vários pontos de vista sobre as dificuldades encontradas pelo planejador, desde os empecilhos de ordem regulatória, passando por aqueles oriundos de uma falta de coordenação dentre os setores do governo envolvidos no problema, até as questões de ordem ambiental. Por fim, no decorrer do trabalho e particularmente ao concluí-lo, propõe-se um conjunto de medidas estratégicas por intermédio das quais se pode construir uma matriz de energia elétrica segura e sustentável e lograr êxito, sob as perspectivas técnica, econômica e socioambiental, ao se realizar o planejamento da expansão da oferta, seja no horizonte de curto, médio ou longo prazos / Abstract: Electricity is not just a consumer good but also an input which commands a place amongst those goods considered essential to modern society. In this context, the planning and construction of an electricity matrix is a question of paramount importance, not just for the electricity sector but also for Brazil's development as a whole. The establishment of this matrix should, above all, be regulated with an emphasis on sustainability. In this regard, its conception must necessarily embrace all the perspectives that imbue the strategic process that gives rise to it: technical, economic and socio-environmental. Delimited by these viewpoints alone, it is possible to provide the sustainable expansion of an electric power supply that is also secure in terms of being able to fully meet demand. This is a fundamental prerequisite to this service becoming a solid base for a larger process, namely the socio-economic development of Brazilian society. The participation of renewable energy sources in the electric energy matrix is a desirable factor and contributes laudably to the mitigation of environmental impacts resulting from the electricity generation. Nevertheless, there are several issues of an economic and mainly technical nature which have to be dealt with and refined in order to close the existing gaps and enable plans to be established, that are sustainable from all points of view, for the expansion of an electric power supply. The main aim of this study is to prompt, and study in greater depth, the debate over these issues and present a solution that delivers the integration of renewable sources into Brazil's electricity matrix while maintaining reliability of load fulfillment. Similarly, not only were the technical and economic aspects covered in the analysis but also the socio-environmental aspects, thereby making it possible to provide support for the evolution of a sustainability-oriented supply. For the purposes of drafting this proposal, a wide-ranging study was conducted of the principal primary sources from which it is possible to generate electricity, as well as a review of the long and complex path which the expansion planning sector has taken, from its outset through to the current model. Various points of view are also put forward about the difficulties encountered by the planner, ranging from the regulatory obstacles to those arising from a lack of coordination between the government sectors involved in the problem and to issues of an environmental nature. Finally, throughout the study and in particular in its conclusion, a set of strategic measures is proposed through which a secure, sustainable electricity matrix can be constructed from a technical, economic and socio-environmental perspective, which is successful in carrying out supply expansion planning in the short, medium and long term / Doutorado / Planejamento de Sistemas Energeticos / Doutor em Planejamento de Sistemas Energéticos

Submitted by Hellen Luz (hellencrisluz@gmail.com) on 2017-10-16T18:20:59Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AvaliacaoOperacionalDiferentes.pdf: 22302291 bytes, checksum: 8120408e0a53d61465fff8f63977437e (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-11-14T16:46:30Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AvaliacaoOperacionalDiferentes.pdf: 22302291 bytes, checksum: 8120408e0a53d61465fff8f63977437e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-14T16:46:30Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AvaliacaoOperacionalDiferentes.pdf: 22302291 bytes, checksum: 8120408e0a53d61465fff8f63977437e (MD5) Previous issue date: 2017-06-13 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho avalia experimentalmente as tecnologias string, microinversor e conversor c.c.-c.c., de modo a contribuir para a construção do conhecimento científico da aplicação das diferentes arquiteturas de interligação de geradores fotovoltaicos à rede elétrica convencional. Para isso são utilizados diferentes sistemas instalados no laboratório do GEDAE/UFPA, Região Norte do país. Comparou-se os desempenhos de acordo com as informações nos diferentes mecanismos de aquisição de dados disponíveis no laboratório. Tendo em vista que alguns desses mecanismos de aquisição de dados fornecem somente o valor da energia acumulada ao longo do dia, foi dado um enfoque na operação global dos diferentes sistemas analisados. Contudo, naqueles sistemas onde maiores detalhes da operação foram monitorados, seja por sistemas de aquisição do próprio equipamento ou por equipamentos existentes no laboratório (osciloscópio digital Fluke, wattímetro, etc), análises pontuais importantes, mais detalhadas da operação do sistema, foram desenvolvidas. Os resultados obtidos mostram que o conversor c.c.-c.c. apresentou desempenhos superiores aos demais sistemas monitorados. Contudo constatou-se a ocorrência de problemas devido ao processo de pareamento dos conversores c.c.-c.c. na operação do sistema que permanecem até os dias de hoje. / This work aims to experimentally evaluate the string, microinverter and d.c.-d.c. converter technologies, in order to contribute to scientific knowledge construction in applications of the different interconnection architectures of photovoltaic generators to the conventional electric grid. For this, were used different systems installed at GEDAE’s laboratory (UFPA), located in northern region of the country. It was compared the performances according to the information from different data acquisition mechanisms available in the laboratory. In face of some of these data acquisition mechanisms provide only the value of energy accumulated throughout the day, a focus was given on the overall operation of the different systems analyzed. However, in those systems which greater operational details were monitored, either by the equipment's own acquisition system or already existing equipment in the laboratory (Fluke Digital Storage Oscilloscope, Digital Power Meter, etc.), important point analyzes with more detailed operation of the system were performed. The obtained results show that the d.c.-d.c. converters system presented superior performance to the other monitored systems. However, it has been found the occurrence of problems due to the pairing process of the d.c.-d.c. power converters in the operation of such systems that remain until now.

Submitted by camilla martins (camillasmmartins@gmail.com) on 2017-01-04T14:38:30Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_GerenciamentoEnergiaResidencial.pdf: 5283883 bytes, checksum: e3c94643c4e0f33c87747be4a981062b (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-01-10T17:50:20Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_GerenciamentoEnergiaResidencial.pdf: 5283883 bytes, checksum: e3c94643c4e0f33c87747be4a981062b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-10T17:50:20Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_GerenciamentoEnergiaResidencial.pdf: 5283883 bytes, checksum: e3c94643c4e0f33c87747be4a981062b (MD5) Previous issue date: 2016-09-16 / A evolução das redes tradicionais em redes inteligentes tem contribuído para o aumento da penetração da geração distribuída nos sistemas elétricos. Além disso, a maior integração da Tecnologia da Informação e Comunicação (TIC) com os Sistemas Elétricos de Potência (SEP) tem possibilitado o envolvimento do consumidor à gestão da demanda, que ganhou um interesse crescente nos últimos anos. Apesar de ser um tema discutido desde meados de 1980, somente com o advento das Redes Inteligentes o mesmo passou a ser mais difundido. Nesse sentido, o consumidor deve ter o conhecimento das estratégias de gerenciamento pelo lado da demanda (GLD) para poder tirar vantagem deste programa. Portanto, Esta dissertação de mestrado tem como objetivo desenvolver uma metodologia de gerenciamento de energia residencial (do inglês, Home Energy Management System - HEM), para auxiliar o cliente na tomada de decisões quanto ao deslocamento de carga fornecendo propostas de agendamento para o consumo de energia em residências, em resposta aos sinais tarifários, de modo a reduzir os gastos do consumidor com a compra de energia fornecida pela concessionária e otimizar o uso da geração fotovoltaica. / The evolution of turning traditional grid into smart grid has contributed the enhancement of penetration of distributed generation in electric systems. Furthermore, the greater integration of Information and Communication Technology (ICT) and Power Electric Systems (PES) has provided the commitment among costumers and demand side management (DSM), which has become increasingly more interested in the last years. Nevertheless, being such a debated topic since 1980, it only has been more defunded throughout the smart grid. Hence this point of view, the costumer must understand some strategies of demand side management in order to take some advantage of this program. Therefore, this master’s dissertation aims developing a Home Energy Management System (HEM), in order to assist the costumer in making up his decision of the load shifting, providing scheduling proposals for home energy consumption, in Demand Response (DR) in order to reduce consumer spending on the purchase of energy provided by the concessionaire and optimize the use of photovoltaic generation.

Submitted by ALESSANDRO LUCINDO DA LUZ null (aledaluz@hotmail.com) on 2018-01-10T01:24:32Z No. of bitstreams: 1 Operacao flexivel conversores_ALuz.pdf: 10997918 bytes, checksum: 18fe1f6d3eba73d11bf63fab8cf0a0be (MD5) / Approved for entry into archive by Maria Marlene Zaniboni null (zaniboni@bauru.unesp.br) on 2018-01-10T11:41:48Z (GMT) No. of bitstreams: 1 luz_al_me_bauru.pdf: 10997918 bytes, checksum: 18fe1f6d3eba73d11bf63fab8cf0a0be (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-10T11:41:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 luz_al_me_bauru.pdf: 10997918 bytes, checksum: 18fe1f6d3eba73d11bf63fab8cf0a0be (MD5) Previous issue date: 2017-11-13 / Este trabalho de mestrado descreve uma estratégia de operação multifuncional e flexível aplicado a conversores trifásicos CC-CA (inversores) conectados à rede de distribuição de energia elétrica. A estratégia proposta é capaz de injetar potência ativa na rede e compensar correntes de distúrbios (reativos, desbalanço e harmônicos) simultaneamente. O maior objetivo desta operação flexível é de melhorar a Qualidade de Energia Elétrica em um ponto de acoplamento comum (PAC) permitindo a compensação total ou parcial destes distúrbios ou fatores que degradam a Qualidade de Energia Elétrica. O fator de potência é o principal fator de qualidade a ser observado e ele é calculado através da Teoria da Potência Conservativa – CPT. Entretanto, com base no fator de potência medido pelo lado da rede de distribuição e o fator de potência desejado, um coeficiente de compensação – k é calculado para o ajuste das correntes de compensação dos distúrbios que geram a potência não ativa. / This paper depicts a multifunctional and flexible control strategy applied in three-phase inverters, which are connected to the distribution network. The proposed strategy is able to inject active power into the electrical grid and compensate current disturbances (reactive, harmonics and unbalance) simultaneously. The main goal of this flexible strategy is to improve the Power Quality at the point of common coupling (PCC) allowing full or partial compensation of disturbances. Power factor is the main quality index observed and it is calculated according to Conservative Power Theory - CPT. Therefore, based on the power factor measured in the grid side and the desired value for the power factor, a compensation coefficient - k is calculated continuously adjusting the amplitude of the compensation current.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-04-25T15:30:19Z No. of bitstreams: 1 rodrigoarrudafelicioferreira.pdf: 7303630 bytes, checksum: 971316c74f1313f54e1c09c837c93e74 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-04-26T12:05:46Z (GMT) No. of bitstreams: 1 rodrigoarrudafelicioferreira.pdf: 7303630 bytes, checksum: 971316c74f1313f54e1c09c837c93e74 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-26T12:05:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 rodrigoarrudafelicioferreira.pdf: 7303630 bytes, checksum: 971316c74f1313f54e1c09c837c93e74 (MD5) Previous issue date: 2015-03-13 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho apresenta um estudo sobre alguns dos aspectos relacionados às microrredes em corrente contínua, uma alternativa para utilização de fontes renováveis de energia em sistemas de geração distribuída. Considerando que a manutenção da tensão no barramento principal das microrredes, no qual as fontes e as cargas são conectadas, é uma das questões mais importantes para a operação de modo satisfatório destes sistemas, um sistema de controle descentralizado de tensão integrando técnicas de controle por droop de tensão e de controle por modos deslizantes é proposto. Uma microrrede CC de 10 kW conectada à rede CA e composta por arranjos fotovoltaicos e bancos de baterias, dimensionada para atender uma parcela das cargas eletrônicas e de iluminação do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia – Campus Juiz de Fora, é modelada e simulada em tempo real utilizando o conceito de simulação CHIL. Resultados experimentais utilizando controladores externos como dispositivos em teste são utilizados para analisar o comportamento do sistema em diferentes condições e para validação da metodologia proposta. Além disso, é apresentado um estudo das técnicas de análise de estabilidade de tensão para sistemas em corrente contínua. Por fim, é apresentada uma metodologia baseada em síntese de elementos reativos utilizando conversores estáticos para estabilização ativa de sistemas CC simplificados, contendo uma fonte e uma carga do tipo potência constante. / This work presents aspects related to DC microgrids, an alternative way of using renewable energy sources in a decentralized fashion. Whereas the maintenance of the microgrid main bus voltage, in which the sources and loads are connected, is one of the most important issues for the satisfactory operation of these systems, a novel methodology for regulating DC bus voltage integrating voltage droop control and sliding mode control techniques is proposed. A grid-connected 10 kW DC microgrid containing photovoltaic arrays and a battery bank, sized to meet a portion of electronic and lighting loads of the Federal Institute of Education, Science and Technology - Campus Juiz de Fora, is modeled and simulated in real time using the concept of CHIL simulation. Experimental results using external controllers as hardware under test are used to analyze system behavior under different conditions and to validate the proposed methodology. Furthermore, a study regarding voltage stability analysis techniques applied to DC systems is presented. Finally, a methodology based on synthesis of reactive elements using static converters for active stabilization of simplified CC systems, containing one source and one constant power load, is presented.

Esta dissertação apresenta uma contribuição aos estudos de planejamento do sistema elétrico do Estado de São Paulo, ressaltando os benefícios que se obteria, com uma maior integração das fontes renováveis à matriz elétrica desse estado (notadamente as fontes de energia solar fotovoltaica, eólica, aproveitamento dos resíduos sólidos urbano RSU e vinhaça), visando o aumento da segurança e independência energética, redução de perdas, e benefícios ambientais. Para tanto, apresenta-se o conceito das usinas virtuais, cujo propósito é obter um melhor e maior aproveitamento dos recursos energéticos normalmente dispersos espacialmente - incluindo nesse rol a microgeração distribuída, a autoprodução e cogeração, e mesmo as fontes não renováveis que se encontram perto dos centros de consumo - com o objetivo de coordenar o seu funcionamento conjunto para satisfazer os requisitos da demanda de energia, por meio do uso da Tecnologia da Informação e Telecomunicações ou das Redes Inteligentes (Smart Grid), e, além disso, configurando a usina virtual de maneira que ela atue , no que diz respeito ao sistema interconectado de energia elétrica, rede de transmissão ou distribuição, como se fosse uma planta de geração de grande porte. Apresenta-se uma análise e projeções da operação e do suprimento do subsistema Sudeste/Centro Oeste (SE/CO), com foco especial no Sistema Elétrico do Estado de São Paulo, com suas interações com o SIN. / This Thesis presents contributions for the planning of the electrical system of São Paulo State Brazil, emphasizing benefits obtained with a better integration of renewables (mainly solar photovoltaics, wind energy, from municipal solid waste and sugarcane vinasse) aiming energy security and independence, loss reduction and environmental benefits. For this, the concept of VPP Virtual Power Plant is introduced, in which a better and broader use of energetic resources, geographically dispersed, including distributed microgeneration, autoproduction, cogeneration, and even nonrenewable sources, is facilitated. Those disperse energy resources, in general located near the consumer, are grouped and jointly managed, in order of to satisfy the demand requirements, using Smart Grid and Information and Telecommunication Technologies, and making the VPP to act, for the transmission or distribution system point of view, as a conventional large electrical power plant. An analysis and forecasts of the operation of the Brazilian Southeast/Center West (SE/CO) subsystem, with special focus on São Paulo State electrical system, and its interactions with the Brazilian Interconnected Electrical System (SIN), is presented.

Nos últimos anos, o consumo de energia vem crescendo mundialmente nos grandes centros urbanos, e esforços na área de eficiência energética estão sendo implantados, a fim de reduzir o consumo no horário da ponta e interrupções da rede. O aproveitamento das fontes renováveis, como o fotovoltaico em uma edificação se torna um atrativo a mais para a matriz energética num momento em que o país prima pela universalização dos serviços de energia e a classificação de edifícios comerciais, de serviço e públicos, além dos residenciais quanto à eficiência energética através do Procel Edifica (RTQ-C e RTQ-R). Os sistemas fotovoltaicos podem configurar perfis de uso nas edificações de modo a gerar energia para consumo próprio ou ligado à rede e ainda ter influência na arquitetura do prédio com revestimento: os perfis podem está em telhados, fachadas ou janelas, amenizando em alguns casos a carga térmica no prédio com sombreamento arquitetônico. Hoje, com o avanço da tecnologia no setor de armazenagem é possível, o atendimento com segurança e eficiência a uma edificação ou direcionar esta armazenagem a uma demanda específica como o atendimento à demanda de ciclo profundo, tais como, iluminação externa e recarga de veículos elétricos. Partindo da premissa de sistemas interruptos de energia, UPS, uso de fonte secundária como FV, baterias e Flywheel é apresentado uma forma de melhor gerenciar a energia armazenada, podendo estender a vida útil da bateria e conseqüentemente de todo o sistema fotovoltaico na edificação. Esta forma de armazenar energia proporciona um serviço de uso contínuo sem percepção das interrupções da rede com garantia de 20 anos, tal qual o módulo fotovoltaico, com esta proposta as perdas de energia elétrica na edificação serão atenuadas, pois a eletricidade será utilizada de forma eficiente e inteligente. O ponto de partida do estudo de caso no prédio do IBAM são os sistemas fotovoltaicos com geração distribuída (mini-redes) conectados à rede que são instalados para fornecer energia ao consumidor, complementando a quantidade de energia demandada, caso haja algum aumento do consumo de energia na edificação, ou ainda utilizar o sistema fotovoltaico na hora da ponta e interrupções do sistema da rede no período fora da ponta. A estocagem inercial por meio do Flywheel tem um papel fundamental nesta mini-rede (Flywheel, bateria VRLA, UPS, inversor e STS), pois a sua utilização pode ser apontada como uma inovação tecnológica quanto à regulação de tensão no sistema de energia elétrica, além de preparar a edificação para o smart-grid. Esta configuração de acumulação de energia permitiu a analise do deslocamento desta energia armazenada para o consumo no horário de ponta, mudando o conceito de sistemas fotovoltaicos autônomos no meio urbano e rural no país. Este conceito de armazenagem se confirma então como um aporte na eficiência de energia na edificação, podendo carrear economia de energia substancial, além de proporcionar uma confiabilidade no serviço de energia, com um baixo retorno do investimento e com uma garantia de funcionamento com pequena ou nenhuma manutenção durante o período de vida de 20 anos. / In recent years, energy consumption is globally growing in urban centers, and efforts in the area of energy efficiency are being implemented to reduce consumption of this at the time of the tip and grid outages. The use of renewable sources such as photovoltaic in a building becomes a more attractive energy matrix for a moment in which Brazil press for universal energy service and labeling of commercial buildings, service and public and residential on the efficiency energy through Procel Build (RTQ RTQ-C and-R). Photovoltaic systems can be used as coatings on buildings to generate energy for its own or connected to the mini-grid and still have influence on the architecture of the building: the coatings can is in roofs, facades or windows, softening in some cases the thermal load on building with architectural shading. Putting photovoltaic panels on the facades of the building allows us to serve the demand of the load with deep cycle, such as exterior lighting and possibly charging for electric vehicles. Today, with advancing technology in the storage industry is possible to service safely and efficiently in a storage building or direct this to a specific demand. Assuming uninterrupted power systems, UPS, use of secondary sources like PV, batteries and Flywheel is presented a way to better manage the stored energy and can extend battery life and consequently the entire PV system in the building. This way of storing energy provides a service perception of continuous use without interruption of the network with 20-year warranty, like the PV module, with this proposed loss of electricity in the building will be softened because the electricity will be used efficiently and intelligently. The starting point of the case study conducted in a commercial building in Rio de Janeiro is the photovoltaic systems with distributed generation (mini-grids) that are connected to the grid installed to provide power close to consumers, enhancing the amount of energy ofered if there is some increase in energy consumption in the building, or to use the PV system at the time of the tip and the grid system outages during off-peak. The storage through the inertial flywheel has a key role in this mini-grid (Flywheel, VRLA battery, UPS, inverter and STS), because their use can be considered a technological innovation for the voltage regulation in electric power system, and to prepare the building for the smart-grid. The accumulation of power by batteries and Flywheel UPS allowed the analysis of displacement of energy stored for consumption at peak hours, the same being managed by mini-grids, changing the concept of photovoltaic systems in urban and rural areas in Brazil . This form of storage is then confirmed as an intake of energy efficiency in building, as well as for the Brazilian energy matrix. Thus may carry substantial energy savings, and provide a service reliability of power, with a low return on investment and a guarantee of operation with little or no maintenance during the life of 20 years.