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Sistema de aquisiÃÃo de dados e controle de plantas descentralizadas de energias renovÃveis / âData acquisition system and control for decentralized renewable energy plantsâ

Fabio Timbo Brito 23 September 2011 (has links)
A contribuiÃÃo das fontes de energias renovÃveis na matriz energÃtica mundial està aumentando rapidamente. No Brasil, a capacidade instalada de energia eÃlica atingiu 1 GW em maio de 2011 e os investimentos para projetos eÃlicos com entrada em operaÃÃo atà 2013 somam R$ 25 bilhÃes. Sistemas de aquisiÃÃo de dados sÃo essenciais para a estimaÃÃo do potencial energÃtico do local onde a planta de energia renovÃvel serà instalada, como o exemplo da geraÃÃo eÃlica, onde à exigido um grande volume de dados de anos anteriores a fim de obter modelos precisos dos recursos energÃticos do local. De uma forma semelhante para a geraÃÃo fotovoltaica, pode nÃo haver uma retribuiÃÃo do valor do investimento, caso o local de instalaÃÃo da planta possua um baixo potencial de energia solar. Tendo em vista esta necessidade, à descrito na presente dissertaÃÃo o desenvolvimento de um sistema de aquisiÃÃo de dados para o monitoramento de plantas de energias renovÃveis descentralizadas. Este sistema consiste de uma unidade baseada em um microcontrolador para o armazenamento local de informaÃÃes, permitindo a transmissÃo para internet via modem, onde os dados sÃo gravados em um servidor de banco de dados. A unidade microcontrolada possui uma arquitetura facilmente estendida para realizar o controle de plantas de energias renovÃveis atravÃs do programa Matlab/Simulink. Uma implementaÃÃo prÃtica à apresentada atravÃs da utilizaÃÃo de um estimador dos mÃnimos quadrados nÃo recursivos para calcular a funÃÃo de transferÃncia de uma planta de bombeamento, permitindo um controle preciso da vazÃo de Ãgua atravÃs de um controlador PI. CorrelaÃÃes e testes de desempenho sÃo usados para comparar os dados coletados pelo protÃtipo com os dados de um equipamento comercial. Os resultados indicam um erro quadrÃtico mÃdio de 0,103 m/s, para a mediÃÃo de velocidade de vento e o fator de correlaÃÃo superior a 0,9996. No conjunto, as baixas taxas de erros indicam que os dados foram armazenados de uma forma praticamente semelhante ao que seria esperado com base em equipamentos comerciais. Finalmente, a possibilidade de uso comercial do projeto à apresentada, permitindo a utilizaÃÃo de um protÃtipo para promover uma maior eficiÃncia na transmissÃo de dados em uma torre meteorolÃgica da PetrobrÃs em Paracuru - CE, Brasil. / The contribution of renewable energy in world energy production is increasing rapidly. In Brazil, the installed capacity of wind power reached 1 GW in May 2011 and the investments for projects with start-up until 2013 are R$ 25 billion. Data acquisition systems are essential to estimate the energy potential of renewable energy plants, the wind power production as an example, require a large volume of data available from past years in order to derive accurate models of the renewable energy. In a similar way, if the photovoltaic generation system is installed in a place of a low solar potential, the project is unable to repay the value of the investment. Therewith, the development of a data acquisition system for decentralized renewable energy sources monitoring is described in the present dissertation. The system has a microcontroller-based unit for local storing and data transmission to internet by a modem and a database server is used to store the data. The proposed architecture is easily extended for controlling a decentralized renewable energy plant by the Matlab/Simulink program. A practical implementation is presented with the utilization of a non-recursive least square algorithm estimator to estimate the transfer function of a pumping plant and allowing an accurate control of water flow by the use of a PI controller. Correlations and performance tests are used to compare the data collected by the system prototype with the data collected by commercial equipment. The results indicate that the root mean square error is 0.103 m/s, for wind speed measurement and the correlation factor is greater than 0.9996. Overall, the low errors rates indicate that the data have been stored on to a broadly similar form to what would be expected based in a commercial equipment. Finally, the possibility of a commercial use of this project is presented to improvement of data transmission efficiency in a meteorological tower of PetrobrÃs in Paracuru - CE, Brasil.

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