Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores (Major Energia). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:36Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2005-12-16Bitstream added on 2014-06-13T21:02:56Z : No. of bitstreams: 1 siqueira_jac_dr_botfca.pdf: 1139206 bytes, checksum: fa362c8ed41f1611714cccd53dfd49ca (MD5) / A geração de energia elétrica a partir de fontes renováveis começou a apresentar maior interesse a partir da crise do petróleo na década de 70. De lá pra cá, entre outros recursos energéticos renováveis, a utilização do potencial da energia solar e eólica tem crescido significativamente. A integração de sistemas de geração eólica e fotovoltaica com armazenamento de energia em baterias tem-se apresentado como uma forma de geração em que os problemas decorrentes da variabilidade na intensidade da energia eólica e solar, tornam-se possíveis de mitigação, seja pela complementação entre uma fonte e outra, ou pela maior estabilidade configurada à geração do sistema. Com base neste contexto, este trabalho teve o objetivo de avaliar o desempenho um sistema híbrido de energia eólico-fotovoltaico de pequeno porte, para a eletrificação de uma propriedade rural, avaliando-se o efeito das variáveis climáticas sobre a produção energética do sistema. O trabalho foi desenvolvido no Laboratório de Energização Rural do Departamento de Engenharia Rural da UNESP-FCA. Para a realização do trabalho, foi instalado um sistema híbrido (solar + eólico), composto por um aerogerador e um painel fotovoltaico, complementado por uma bateria para armazenamento da energia elétrica gerada, controlador de carga e inversor de tensão. O sistema foi configurado para atender as cargas de uma pequena residência rural. Para avaliação das características do potencial da energia solar e eólica, utilizaram-se os dados de uma estação meteorológica instalada no local. Um sistema de aquisição de dados foi programado para coletar os parâmetros meteorológicos e elétricos do experimento a cada 10 segundos, apresentando a média dos valores coletados a cada 5 minutos. A coleta dos dados foi realizada durante um ano, diuturnamente, para avaliar a influência das horas... / The electric energy generation from renewable sources, began to present larger interest in the petroleum crisis in 1970 decade. Since then, among other renewable energy resources, the use of the solar energy and wind energy potential have been growing significantly. The integration of wind and photovoltaic generation systems has been presenting as a generation form where the current problems of the variability in the wind and solar energy intensity, become possible of mitigation due to the complementation of both a sources, or for the larger stability given to the generation system. Based in this context, this work had the objective of evaluating a small wind-photovoltaic hybrid energy system for a rural electrification, with the evaluation of the climatic variables effect on the system energy production. The work was developed in the Laboratory of Rural Electrification of the UNESP-FCA Rural Engineering Department. For the accomplishment of the work, a small wind-photovoltaic hybrid system was installed, composed by an wind generator and a photovoltaic panel, complemented with a battery for the generated electric energy storage, a charge controller and an inverter. The system was configured for small rural residence load supply. For solar and wind energy potential characteristics evaluation, the data of a meteorological station installed in the place were used. A data acquisition system was programmed to collect the meteorological and electric parameters of the experiment every 10 seconds, calculating the average values collected every 5 minutes. The data collection was carried out during one year, daily, to evaluate the influence of the day hours and of the seasons changes on the hybrid system energy generation and its components. The collected data were integrated, and it was determined the values of the solar energy, wind energy, photovoltaic generation, wind generation and hybrid system...(Complete abstract click electronic access below)

Orientador: Onivaldo José Seraphim / Banca: Celso Luiz da Silva / Banca: Carlos Eduardo C. Nogueira / Banca: Samuael N. Melegari de Souza / Banca: Celso Eduardo Lins de Oliveira / Resumo: A geração de energia elétrica a partir de fontes renováveis começou a apresentar maior interesse a partir da crise do petróleo na década de 70. De lá pra cá, entre outros recursos energéticos renováveis, a utilização do potencial da energia solar e eólica tem crescido significativamente. A integração de sistemas de geração eólica e fotovoltaica com armazenamento de energia em baterias tem-se apresentado como uma forma de geração em que os problemas decorrentes da variabilidade na intensidade da energia eólica e solar, tornam-se possíveis de mitigação, seja pela complementação entre uma fonte e outra, ou pela maior estabilidade configurada à geração do sistema. Com base neste contexto, este trabalho teve o objetivo de avaliar o desempenho um sistema híbrido de energia eólico-fotovoltaico de pequeno porte, para a eletrificação de uma propriedade rural, avaliando-se o efeito das variáveis climáticas sobre a produção energética do sistema. O trabalho foi desenvolvido no Laboratório de Energização Rural do Departamento de Engenharia Rural da UNESP-FCA. Para a realização do trabalho, foi instalado um sistema híbrido (solar + eólico), composto por um aerogerador e um painel fotovoltaico, complementado por uma bateria para armazenamento da energia elétrica gerada, controlador de carga e inversor de tensão. O sistema foi configurado para atender as cargas de uma pequena residência rural. Para avaliação das características do potencial da energia solar e eólica, utilizaram-se os dados de uma estação meteorológica instalada no local. Um sistema de aquisição de dados foi programado para coletar os parâmetros meteorológicos e elétricos do experimento a cada 10 segundos, apresentando a média dos valores coletados a cada 5 minutos. A coleta dos dados foi realizada durante um ano, diuturnamente, para avaliar a influência das horas...(Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The electric energy generation from renewable sources, began to present larger interest in the petroleum crisis in 1970 decade. Since then, among other renewable energy resources, the use of the solar energy and wind energy potential have been growing significantly. The integration of wind and photovoltaic generation systems has been presenting as a generation form where the current problems of the variability in the wind and solar energy intensity, become possible of mitigation due to the complementation of both a sources, or for the larger stability given to the generation system. Based in this context, this work had the objective of evaluating a small wind-photovoltaic hybrid energy system for a rural electrification, with the evaluation of the climatic variables effect on the system energy production. The work was developed in the Laboratory of Rural Electrification of the UNESP-FCA Rural Engineering Department. For the accomplishment of the work, a small wind-photovoltaic hybrid system was installed, composed by an wind generator and a photovoltaic panel, complemented with a battery for the generated electric energy storage, a charge controller and an inverter. The system was configured for small rural residence load supply. For solar and wind energy potential characteristics evaluation, the data of a meteorological station installed in the place were used. A data acquisition system was programmed to collect the meteorological and electric parameters of the experiment every 10 seconds, calculating the average values collected every 5 minutes. The data collection was carried out during one year, daily, to evaluate the influence of the day hours and of the seasons changes on the hybrid system energy generation and its components. The collected data were integrated, and it was determined the values of the solar energy, wind energy, photovoltaic generation, wind generation and hybrid system...(Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This dissertation presents a project of a integrated system with distinct energy generating modules using a wind generator, photovoltaic generator, fuel cells stack (FCs) and an accumulator of energy formed by a bank of batteries. This system was implemented in the Center of Studies in Energy and Environment-CEEMA-UFSM. The alternative sources of energy were connected in such a way as to inject current to a common DC bus avoiding so current circulation among sources due to individual voltage differences. The bus voltage is controlled by modulation of a secondary load in parallel with the main load. Along all tests, it was used the algorithm "Hill Climbing Control" (HCC) to maximize the generated power in the wind generator and in the photovoltaic generator. The FC operating principles are shown in more details with respect to their static and dynamic characteristics. In this MSc dissertation a FC simulator was used connected to real electric loads. A DC-DC Boost-type converter connects each primary source to the DC bus, and a Buck-Boost DC-DC converter with an integrated to control the charge and discharge states of the storage system (bank of batteries). Finally, numerical results were presented for all electric simulations so completing the hybrid system. After discussion of these results, a practical implementation was made to verify the numerical simulations with variable loads fed by the maximized generated powers from the sources. / Esta dissertação refere-se ao desenvolvimento de um sistema de integração entre uma pilha de células a combustível (CaCs), e outros módulos geradores de energia alternativa utilizando gerador eólico, gerador fotovoltaico e um acumulador de energia formado por um banco de baterias. Este sistema foi implementado no Centro de Estudos em Energia e Meio Ambiente-CEEMA, no Centro de Tecnologia da UFSM. As fontes alternativas de energia foram conectadas de forma a injetarem corrente CC em um barramento comum de forma a evitar a circulação de corrente entre as fontes devido à diferença de tensão das mesmas. A tensão no barramento é controlada pelo chaveamento de uma carga secundária em paralelo com a carga principal. É utilizado o algoritmo "Hill Climbing Control" (HCC) para maximizar a potência gerada pela associação do gerador eólico com o gerador fotovoltaico. Evidencia-se neste estudo o princípio de funcionamento das CaCs, suas características elétricas estáticas e dinâmicas quando associada a outras fontes de energia. No desenvolvimento dos trabalhos usou-se um simulador de CaC com cargas elétricas reais. Um conversor CC-CC do tipo Boost conecta cada fonte primária ao barramento CC e para o banco de baterias utiliza-se um conversor CCCC do tipo Buck-Boost para controle do estado de carga e descarga. Os resultados obtidos nas simulações do sistema híbrido e em seguida os resultados dos ensaios de laboratório foram obtidos com a implementação prática de um protótipo que permite variações de cargas e variação da potência gerada nas fontes.