Orientadores: Ana Ines Borri Genovez, Abel Maia Genovez / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-12T09:32:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GumielAlcazar_RodrigoHugo_M.pdf: 2881880 bytes, checksum: da7c235b028b639dce28955b2ba40bab (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: A construção de barragens tem sido uma opção importante que foi utilizada por muitos paises para atingir o desenvolvimento. Com o decorrer dos anos se constatou que as barragens produzem muitos benefícios e também impactos, pelo que se deve saber equilibrar na escolha e determinação dos novos projetos em função das necessidades existentes e sempre com o objetivo de atingir a sustentabilidade. Procurando um desenvolvimento sustentável futuro para Bolívia definiu-se como objetivo deste trabalho estimar o potencial hidrelétrico remanescente das diferentes bacias hidrográficas analisando e destacando os efeitos sobre o meio ambiente. Desta maneira, foi feito um estudo de regionalização para se determinarem as vazões e as curvas de permanência das vazões médias diárias, para avaliar o potencial hidrelétrico dos rios principais de cada bacia hidrográfica. O potencial hidrelétrico remanescente calculado da Bolívia foi de 68 GW, os quais estão concentrados na vertente leste da Cordilheira Oriental dos Andes, onde se identificaram quatro bacias com potencial individualizado de 21 GW. Os rios de planície demonstraram ter aptidão para aproveitamentos a "fio de água". Este trabalho constitui um avanço na identificação e determinação de futuros aproveitamentos hidroelétricos sustentáveis, nele se podem encontrar as ferramentas para determinar o potencial hidrelétrico remanescente e a curva de permanência de qualquer bacia hidrográfica dentro da região de estudo na Bolívia. Também se definem os conceitos e as recomendações para a sua sustentabilidade. / Abstract: The construction of dams has been one important option that was used by many countries in order to reach the development. With elapsing of the years the dams has evidence that produce many benefits but also impacts, that's why must be a balance in the choice and determination of the new projects in function of the needs and always with the goal of reach the sustainability. Looking a sustainable development for Bolivia was defined as objective of this work esteem the remaining hydroelectric potential of the different basins analyzing and detaching the effect on the environment. In this way, a regionalization study was made to determine the outflows of the flow duration curves of the daily average outflows, in order to evaluate the hydroelectric potential of the main rivers of each basin. The calculated remaining hydroelectric potential of Bolivia was of 68 GW which is concentrating in the flowing east of the eastern Mountain range of Andes, has been identified four basins with individualized potential of 21 GW. The plain rivers had demonstrated to have aptitude for run-of river plants. This work constitute and advance in the identification and determination of future sustainable hydroelectric projects, inside could be find the tools to determine the remaining hydroelectric potential and the flow duration curve for any basin in the area of the study in Bolivia. Also were defined the concepts and the recommendations for made that projects sustainable. / Mestrado / Recursos Hidricos, Energeticos e Ambientais / Mestre em Engenharia Civil

The aim of this masterthesis is to study and develop a methodology for the first stage of the deployment of a Small Hydraulic Plant (SHP), the Estimate Hydroelectric Potential, stage in which is studied the favorable and unfavorable situations to the deployment of small plants. Basing on environmental, technical and economic criteria of a watershed, according secondary data that are provided by agencies and institutions responsible for each criterion. Data collections for the study observe the geological and geotechnical, environmental, infrastructure and logistics, water availability and topography aspects. Moreover, it presents the use of GIS (Geographic Information Systems) to generate maps where relevant aspects are presented and analyzed, and it use the Hydrology Statistics for the hydrological study, to verify the flow of a river or precipitation at a local or region. At the end, it presents the estimate average energy generated, or average power, basing first on the variation of flow over an average year, and constant height, then with constant values of flow and height, estimating the specific power location, the type of water turbine, power and voltage of electric generator. It was applied a study case of the methodology in the watershed of the Tijuco river, limited to the city of Ituiutaba MG. / Esta dissertação tem como objetivo estudar e desenvolver uma metodologia para a primeira etapa do ciclo de implantação de uma Pequenas Centrais Hidráulica (PCH), a Estimativa do Potencial Hidrelétrico, etapa em que se estudam as situações favoráveis e desfavoráveis à implantação de pequenas usinas. Basea-se em critérios socioambientais, técnicos e econômicos de uma bacia hidrográfica, conforme dados secundários que são disponibilizados pelas agências e instituições responsáveis por cada critério. Os dados da coleta para o estudo observam os aspectos geológicos geotécnicos, socioambientais, infraestrutura e logística, disponibilidade hídrica e topografia. Além disso, apresenta o uso da ferramenta de Sistema de Informação Geográfica SIG, sistema com capacidade para aquisição, manipulação e exibição de informações digitais georreferenciadas, capaz de gerar mapas onde os aspectos relevantes são apresentados e analisados, e utiliza a Hidrologia Estatística para o estudo hidrológico, onde se verifica a vazão de um rio ou a precipitação em um local ou região. Ao final, apresenta a estimativa da energia média gerada, ou potência média, baseando-se primeiro na variação dos valores de vazão ao longo de um ano médio, e queda constante, depois com valores constantes de vazão e queda, estimando a potência específica do local, o tipo de turbina hidráulica, potência e tensão do gerador elétrico. Foi aplicado um estudo de caso da metodologia em questão na bacia hidrográfica do rio Tijuco, limitado ao município de Ituiutaba MG. / Mestre em Ciências

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / In many hydroelectric power plants, while the water inflows are greater than demand, part of this water that could be used to generate energy is spilled by the dam gates and literally wasted. This dissertation discusses the use of this wasted hydroelectric potential for hydrogen (H2) generation through water electrolysis. The usage of this hydrogen can happen not only in vehicle engines or industrial applications, but in energy generation through fuel cells and behaving as an energy vector. The H2 production by electrolysis requires an energy source for its processing. This dissertation aims at to mitigate this issue by the use of the secondary energy. Besides the H2 generation aspects, it is presented the complete mathematic model of alkaline electrolyzers. With respect to the wasted hydroelectric potential approach it must be taken into account that alternative sources of energy are settled onto three bases: the energy source itself, the distribution grid and the interconnection energy source-to-grid (or source-to-load). Looking at this fact, the source connection and disconnection from the grid is a challenge for systems engineering. For this dissertation the simulation of Voltage Source Inverters (VSI) was selected to represent the islanded and grid tied conditions. For that, it is proposed an anti-islanding algorithm used to protect the system against faults that may occur in the grid. A reconnection algorithm is also included to obtain the synchronism of the alternative source with the electric grid. To control these inverters, two control techniques are presented along this text: DQ-frame and the proportional and resonant (P+Resonant) control. These control techniques are simulated to evaluate the application efficiency of such controllers. Additionally a smart control in perspectives of the smart grid was also developed and it is proposed in this dissertation. A smart grid integrated to the distribution system allows aggregation of efficient actions of all agents related to electricity services and so strategically making available the electricity goods and services. In this context, based on real-time spot pricing of the electricity obtained from the utility using an advanced metering device, the inverter control algorithm determines the optimal operating mode. This algorithm enables the inverter to: a) schedule local loads; b) determine either to local storage or selling of energy to the grid. Finally, it is shown that on-line fault detection in the system can also make possible a fast restoration of most contingence situations. / Em muitas Usinas Hidrelétricas, quando as afluências de água são maiores que a demanda, uma parcela desta água que ainda poderia ser utilizada para gerar energia é desviada para o vertedouro e literalmente desperdiçada. Esta energia recebe a denominação de Energia Vertida Turbinável (EVT). Essa dissertação discute o aproveitamento da EVT para produção de hidrogênio através da eletrólise da água. O uso desse hidrogênio pode ocorrer não apenas em motores de veículos ou aplicações industriais, mas na própria geração de energia elétrica em células a combustível, agindo como vetor energético. A produção de H2 por eletrólise da água convencionalmente necessita de uma fonte de energia para o processo. Essa dissertação sugere a mitigação deste problema pela utilização de energia secundária. Além de aspectos para produção de H2, é apresentada uma modelagem matemática completa de todo este processo envolvendo os eletrolisadores alcalinos. Na abordagem da EVT há que se levar em conta que as fontes alternativas em geral estão assentadas em três fundamentos: a fonte de energia, a rede de distribuição e a interconexão fonte de energia-rede (ou fonte-carga). Com vistas a este fato, a desconexão e re-conexão entre a fonte e a rede pode ser um problema desafiador para a engenharia de sistemas. Para esta dissertação, selecionou-se a simulação dos Inversores VSI (Voltage Source Inverters) como resposta para as condições de ilhamento e conexão à rede elétrica. Para isto, propõe-se um algoritmo anti-ilhamento que visa a proteção contra as faltas que possam ocorrer na rede e um algoritmo de re-conexão à rede, incluindo o meio de sincronismo da fonte alternativa com a rede. Para controlar tais inversores, duas técnicas são apresentadas ao longo deste texto: utilizando as transformações DQ e controle proporcional e ressonante (P+Resonant). Essas duas técnicas de controle são simuladas para se avaliar a eficiência da aplicação de tais controladores. Em adicional, foi desenvolvido um controle inteligente diferenciado com perspectivas ao Smart Grid. O Smart Grid integrado aos sistemas de distribuição permite agregar de forma eficiente as ações de todos os agentes ligados a ele para que, de forma estratégica, sejam disponibilizados bens e serviços de eletricidade. Neste contexto, o controle inteligente proposto para inversores de conexão com rede a utiliza técnicas de gerenciamento pelo lado da demanda e ainda determina automaticamente o ponto ótimo de operação do inversor, possibilitando assim o planejamento e arranjo de cargas locais e a determinação de quando deve ser armazenada energia ou vendida para a rede. Mostra-se finalmente que a detecção das falhas no sistema também poderá ser praticada de forma a se poder atuar rapidamente no restabelecimento das situações de contingência.

La presente tesis busca evaluar el potencial hidroeléctrico mediante el uso del Sistema de Información Geográfica y algoritmo en Matlab en el departamento de Amazonas, con el fin de estimar ubicaciones potenciales para el desarrollo de centrales hidroeléctricas de pasada. Para llevar a cabo esta investigación, se realiza el desarrollo de un modelo de elevación digital del área de estudio haciendo uso del software ArcGIS. EL modelo de elevación digital comprende: la sectorización del departamento de Amazonas en base a las cuencas que este presenta, la red hídrica del departamento, los centros poblados, áreas protegidas y sitios arqueológicos. Por otro lado, el algoritmo en Matlab facilita la ubicación de sitios potenciales, empleando una serie de códigos, los cuales trabajan con características geográficas establecidas para las posibles ubicaciones. Después de haber estimado las ubicaciones potenciales, se hace uso del modelo de balance hídrico, estimando los caudales medios anuales. En la presente tesis se estiman dichos caudales con un 85% de persistencia, para obtener un resultado que se asemeje a la realidad de la zona. Una vez estimados los caudales, se pasó a realizar las restricciones: políticas, demográficas, ambientales y económicas, con el fin de obtener las opciones con mayor viabilidad. Se obtuvieron 21 posibles ubicaciones, las cuales producen entre 3 a 10 MW aproximadamente de energía hidroeléctrica. De las 21 ubicaciones obtenidas se escogieron 5 localidades las cuales generan 103.89 GW.h al año. Energia que satisface el consumo de la población, sobrepasando la energía generada por las estaciones existentes. / Despite the fact that the department of Amazonas has one of the densest water networks, it is one of the departments with minimal hydroelectric energy production, demonstrating the lack of use of water resources. For this reason, an improvement is proposed in evaluation of the hydroelectric potential of department in order to increase the production of hydroelectric energy, and in turn reduce the production of thermal energy, avoiding gas emissions. The most important tool used in the optimization of evaluation is: the Geographic Information System and the Matlab coding. Similar to hydrometeorological information obtained from the PISCO product was used. The result of this study shows that with new evaluation of the hydroelectric potential it is possible to increase the production of hydroelectric energy and therefore satisfy the demand for hydroelectric energy of the population of Amazonas department. / Tesis