Com a necessidade da obtenção da informação ser disponibilizada em vários locais simultaneamente, mostrando resultados on-line, faz com que as redes de comunicação de dados estejam cada vez mais presentes no dia-a-dia das pessoas e das empresas obrigando a constante busca por novas técnicas e meios de estabelecer essa comunicação. Disponibilizar sistemas de monitoração, supervisão e controle de dados on-line em máquinas e equipamentos em tempo real, não é uma tarefa nada fácil. Na estratégia de investimento, a escolha apropriada da rede e o meio de estabelecer essa comunicação na integração dos diversos equipamentos distribuídos em locais diferentes (remotos) é um fator importante para o sucesso dos dados que se queiram monitorar. O presente trabalho mostra as tecnologias de comunicação sem fio – Wireless e Celular através de uma pesquisa e estudo de caso feito em Laboratório da UFRGS e Faculdade SATC com a criação de um protótipo de uma interface de aquisição de dados utilizando a rede celular GSM/GPRS para simular a transmissão e recepção de dados para o monitoramento remoto de 02 (duas) variáveis aqui definidas como vibração da torre e desgaste de pastilha de freio em aerogerador de pequeno porte. Os dados aqui estudados mostram resultados que podem ser úteis para qualquer empresa que planeje implantar um sistema de monitoramento remoto através da Rede Celular (GSM/GPRS). Apesar de no experimento ter sido utilizado variáveis de um aerogerador, são mostradas outras aplicações possíveis de monitoramento remoto utilizando-se o canal de comunicação ar. / With the need to obtain the information be made available in several places simultaneously, showing results online, means that the networks of communication of data are increasingly present in the day-to-day of people and businesses requiring the constant search for new techniques and means to establish such communication. Enabling systems for monitoring, surveillance and control of data online in machinery and equipment in real time, nothing is not an easy task. In investment strategy, the choice of appropriate network and the means to establish this communication in the integration of the various equipment distributed in different locations (remote) is an important factor for the success of the data that we want to track. The present work shows the wireless communication technologies-Wireless and Mobile through a search and case study done in the laboratory and UFRGS and SATC College with the creation of a prototype of an interface for data acquisition using the GSM / GPRS cellular network to simulate the transmission and reception of data to the remote monitoring of 02 (two) variables here defined as vibration of the tower and wear of the brake chip in wind power of small. The data studied here show us results that can be useful for any business that plan deploy a system for remote monitoring via the Network Mobile (GSM / GPRS). Although the experiment have used variables of a wind power, are shown other possible applications of remote monitoring using the channel of communication wireless.

O potencial eólico do Brasil, de vento firme e com viabilidade econômica de aproveitamento, é de 143 GW. Isso equivale ao dobro de toda a capacidade da geração já instalada no país. No Brasil, a energia eólica tem uma sazonalidade complementar à energia hidrelétrica, porque os períodos de melhor condição de vento coincidem com os de menor capacidade dos reservatórios. O projeto desenvolvido neste trabalho nasceu de uma chamada pública do FINEP, e sob os auspícios do recém criado CEPER. Ao projeto foi incorporado um caráter investigativo, de contribuição científica original, resultando em um produto de tecnologia inovadora para aerogeradores de baixa potência. Dentre os objetivos do projeto, destacamos a avaliação experimental de turbinas eólicas de 5000 W de potência. Mais especificamente, dentro do objetivo geral deste projeto estão incluídas análise estrutural, análise aerodinâmica e análise de viabilidade de novos materiais a serem empregados. Para cada uma das diferentes áreas de conhecimento que compõem o projeto, será adotada a metodologia mais adequada. Para a Análise aerodinâmica foi realizada uma simulação numérica preliminar seguida de ensaios experimentais em túnel de vento. A descrição dos procedimentos adotados é apresentada no Capítulo 3. O Capítulo 4 é dedicado aos testes elétricos. Nesta etapa, foi desenvolvido um banco de testes para obtenção das características específicas das máquinas-base, como curvas de potência, rendimento elétrico, análise e perdas mecânicas e elétricas, e aquecimento. Este capítulo termina com a análise crítica dos valores obtidos. Foram realizados testes de campo de todo o conjunto montado. Atualmente, o aerogerador de 5kW encontra-se em operação, instrumentado e equipado com sistema de aquisição de dados para consolidação dos testes de confiabilidade. Os testes de campo estão ocorrendo na cidade de Campos, RJ, e abrangeram as seguintes dimensões de análise; testes de eficiência para determinação da curva de potência, níveis de ruído e atuação de dispositivos de segurança. Os resultados esperados pelo projeto foram atingidos, consolidando o projeto de um aerogerador de 5000W. / Initial estimates of the potential contribution of wind power in Brazil for selected areas are approximately of 143GW. This figure represents two times the total power already installed. In Brazil, wind power relates to hydroelectrical power in such way that when wind speeds are high and stable, reservoirs experiences low capacity in water volume. The project herein presented has its origins on the approval of sponsorship from FINEP, a governmental agency that provided grant to develop a 5kW windmill over a period of 30 months. Among the objectives of this project are the development of a new technology to be applied to windmills, by means of technological innovation. More specially, the main proposal was to evaluate wind turbines behavior numerically and experimentally, including its implementation in wind towers to generate 5kW.This is accomplished in detail x out performance of analysis of structural characteristics, aerodynamic, performance e viability on the use of new materials were performed. To this end, we shall defie a specific methodology to each area of knowledge. Aerodynamic analysis was performed by means of initial numerical simulation followed by experimental tests in wind tunnel. A detailed description of the experimental set up and procedures is provided in chapter 3. Chapter 4 deals with electrical parts of the project. At this point an apparatus was specifically designed and built in order to acquire relevant parameters, which describe the electrical generator, provided we can predict on some measure the electrical energy performance under three diferent operating conditions, namely, without load, loaded and charging batteries. A detailed description of 5kW prototype manufactured is presented along with an analysis of the results are presented at the end of this chapter. Finally, the whole set was completed and were performed. The complete Truck-test set of the windmill is composed by tower, generator, turbines, controlling system and safety system. Results obtained are in agreement with the expected. At this moment, the 5kW windmill finds itself in operation. The windmill is instrumented and equipped with an data acquisition system to consolidate reliability tests, which provide eficiency tests, noise determination and safety devices test performance. This set of data will confirm the global performance and consolidate the 5kW windmill.

This work presents an investigation of the most suitable scenarios for the generation of electrical energy from wind power and photovoltaic sources, focusing the changes that occur in the Brazilian electrical sector in the current scenario of economic and social development. The work was developed in a structure oriented to quality and productivity and instigates the use of these sources as a contribution to the supply of electrical energy, as well as the opportunity of the diversification to contribute to the sustainability and universal access by the whole population. As a means of information, the following elements were investigated: the increase of supply and demand of electrical energy compared to GNP (Gross National Product), the external dependance of electrical energy, the make-up of the matrix of electrical energy generation, universalization indices, human development indices and the quality of the supplied electrical energy. The results of this work show the following aspects: there is a relation between the GNP increase and the supply and demand of electrical energy; the production of electrical energy by the approached renewable sources has specific scenarios, with specific regulamentation and particular conditions of application; the indices of universalization can be easily reached making use of these sources; the wind power is a strategic investment for the country; the areas with the lowest human development index also suffer from the worst quality of supplied energy; low human development indices also have a relation with the no access to electrical energy; the regions with less development will be the last ones to be assisted by the universalization project 2004-2015. / Este trabalho apresenta uma investigação dos cenários mais propícios para geração de energia elétrica a partir das fontes eólica e solar fotovoltaica, enfocando as mudanças ocorridas no setor elétrico brasileiro no atual cenário de desenvolvimento econômico e social. O trabalho foi desenvolvido numa estrutura orientada à qualidade e produtividade e instiga o uso dessas fontes como contribuição ao suprimento de energia elétrica, oportunidade de diversificação para contribuição à sustentabilidade e universalização ao acesso por toda a população. Como meio de informação, foram investigados o crescimento na oferta e consumo de energia elétrica em comparação com o Produto Interno Bruto (PIB), dependência externa de energia elétrica, composição da matriz de geração de energia elétrica, índices de universalização, índices de desenvolvimento humano (IDH) e qualidade da energia elétrica fornecida. Os resultados deste trabalho apontam que: existe relação entre o crescimento do PIB e o consumo e oferta de energia elétrica; a produção de energia elétrica pelas fontes renováveis abordadas tem cenários pontuais, com regulamentação específica e condições particulares de aplicação; os índices de universalização podem ser mais facilmente alcançados fazendo-se o uso dessas fontes; a energia eólica é um investimento estratégico para o país; as áreas com menor IDH também são as atingidas pelo não-acesso e pior qualidade de energia fornecida; baixos IDHs também tem relação com o não acesso a energia elétrica; as regiões com menor desenvolvimento serão as últimas a serem atendidas pelo projeto de universalização 2004-2015.

Made available in DSpace on 2015-08-20T17:09:43Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-02-20. Added 1 bitstream(s) on 2015-08-20T17:26:33Z : No. of bitstreams: 1 000844247.pdf: 1768049 bytes, checksum: 97510557f0b1e78af085b05a10ac5b09 (MD5) Bitstreams deleted on 2015-08-28T16:09:04Z: 000844247_20190220.pdf,. Added 1 bitstream(s) on 2015-08-28T16:10:04Z : No. of bitstreams: 1 000844247_20190220.pdf: 658509 bytes, checksum: 397f7d1ef1d7c231d51be9a56af5eeff (MD5) / Propõe-se neste trabalho o desenvolvimento de um método analítico para o estudo da estabilidade dos geradores de indução duplamente alimentados (DFIG - Doubly Fed Induction Generator) com base no monitoramento da tensão interna E', uma vez que a degradação da mesma resulta na perda da capacidade de transmissão de potência. Deste modo, faz-se a análise do desempenho transitório da máquina pela observação da grandeza em que efetivamente reside a causa da instabilidade. Uma vez detectada a possível causa da instabilidade do gerador, um controle é proposto sobre a grandeza em que se desenvolve a instabilidade do gerador. A filosofia de controle desenvolvida baseia-se no controle da magnitude da tensão interna, contribuindo decisiva e positivamente para o aumento da capacidade de transmissão e, consequentemente, das forças restaurativas de equilíbrio do DFIG, resultando em melhoria da estabilidade do sistema. A validação da aplicação do controle via metodologia da tensão E' é realizada por meio de simulações computacionais em diversas contingências e com a ação conjunta do circuito crowbar. Evidencia-se que este método pode ser empregado para avaliação da criticidade do sistema em tempo real / This thesis proposes the development of an analytical method for stability analysis of the Doubly Fed Induction Generator (DFIG) based on the monitoring of the internal voltage E', since its degradation implies in decreasing of power transmission capacity and as consequence the reduction of transient performance. Thus, the analysis of the transient performance of the machine is performed by observing the quantity which is the effective cause of instability. Once detected the possible cause of the instability of the generator, is proposed a control of the quantity which originates the generator instability. The control philosophy is based on internal voltage magnitude control, contributing decisive and positively to the increase of transmission capacity and the DFIG equilibrium restorative forces, resulting improved stability of the system. The validation of the application of control methodology via voltage E' is proven through computational simulations in diverse contingencies, with and without action of crowbar circuit control. It is evident that this method can be used to evaluate the criticality of the system in real time

In order to increase energy security and meet carbon emission reduction targets set by the EU and UK government, the UK energy sector has increased its reliance on renewable energy. The marine renewable sector is set to become a major contributor to the UK's energy portfolio but incumbent on the offshore renewable sector are the high development, operation and maintenance costs. Prevailing metocean conditions at an offshore energy site contribute significantly to the life-cycle costs of an offshore energy project. Where access to a site is limited by a lack of suitable weather-windows, leading to high instances of downtime, weather-induced costs increase. Determination of suitable metocean weather-windows, defined by maximum operating thresholds and the length of time required to perform a task can assist with the risk management of a project and the reduction of downtimes, thus reducing costs. Metocean weather-windows are determined using 31 years (the “climatological norm”) of ECMWF ERA-40 reanalysis data. The annual, seasonal and monthly distribution parameters for wind and wave regimes at three sites are derived, using three different distribution parameter estimation models. Probabilities of defined weather-windows are determined using the derived distribution parameters and compared with empirical probabilities, based on the frequentist approach. Wind regimes fit a Weibull distribution and wave regimes fit a 3P gamma distribution and unique annual, seasonal and monthly distribution parameters are required for accurate weather-window determination. When fitted to appropriate PDFs, the shape and scale values determined by the different estimation techniques result in significantly different probabilities. Empirical probabilities converge with those determined using the MLE model but both significantly differ from those derived using the LSM and MoM derived parameters. In the absence of a dataset spanning the climatological norm, this suggests that the MLE method of parameter estimation is more accurate for the successful determination of weather-windows.

Dentre as fontes de energia renováveis utilizadas para geração de energia elétrica a que mais se destaca atualmente e a energia eólica. 0 crescente índice de penetração da geração eólica na matriz energética dos sistemas de potencia impõe a necessidade da revisão de conceitos anteriormente estabelecidos sobre a estabilidade de sistemas de potencia, uma vez que ainda não e perfeitamente compreendida a influencia de uma maior integração deste recurso no comportamento dos sistemas de potencia. Este trabalho tem como foco o estudo da estabilidade de sistemas com aerogeradores de velocidade fixa equipados com geradores de indução de rotor em gaiola. E estudada a estabilidade angular de um sistema de geração eólica equipado com aerogeradores desta natureza. O problema da estabilidade foi decomposto em três partes: estabilidade estática, estabilidade dinâmica e estabilidade transitória. São definidos os modelos dos componentes do aerogerador para cada um dos estudos realizados. A topologia adotada á a máquina Barramento Infinito (MBI), na qual o restante do sistema de potência a representado pelo seu equivalente de Thevenin. Esta topologia típica de analise de estabilidade de sistemas de potencia e adotada por permitir a obtenção de resultados analíticos para as analises estática e dinâmica. A analise transitória se dá através de simulações computacionais. A fim de manter um caráter mais geral para os resultados as simulações são realizados com três aerogeradores de características distintas. Os resultados obtidos permitem uma melhor compreensão da influencia sobre a estabilidade do sistema de geração eólica dos parâmetros de rede do sistema de potencia como: potencia de curto-circuito do ponto de conexão comum com o sistema de potencia, relação X/R da linha de transmissão e do capacitor de compensação de fator de potencia. / Among the renewable energy sources used to generate electric power one of the most important at this time is the wind power. The growing penetration index of wind power in the power systems energetic matrix leads to the necessity of a reevaluation of the concepts previously established about the stability of power systems, since the influence of a major integration of this resource in the behavior of power systems is not perfectly understood. This work focuses on the stability study of wind power systems equiped with fixed-speed squirrel-cage induction generators. The angular stability of a wind generation system equipped with wind generators of this nature is studied. The stability problem was decomposed in three parts: static stability, dynamic stability and transient stability. The models of the components of the wind generator are defined for each of the studies. The considered topology was an Induction Generator Infinite Bus System (IBM), where the rest of the power system is represented by it’s Thévenin equivalent. This is a typical topology in power systems stability analysis and is adopted in this work aiming at obtaining analytical and general stability results. The transient analysis is performed by computer simulations. In order to provide more generatily to the stability results, all simulations are conducted with three wind generators with distinct characteristics. The obtained results allow a better comprehension about the influence, on the stability of wind power systems, of power system network parameters as: short-circuit capacity of the common connection point with the power system, the X/R relation of the transmission line and the power factor compensation capacitor.

Esta dissertação tratará do tema da geração de energia elétrica no Brasil e a análise financeira de projetos. Mais especificamente será abordada a energia eólica a qual é o aproveitamento dos ventos para a geração de energia. Nos últimos 10 anos, a capacidade instalada mundial de energia eólica cresceu em média 28% ao ano sendo que na Europa 3% da energia consumida já tem origem nos ventos. No Brasil, esse tipo de aproveitamento atinge apenas 0,3% de participação no fornecimento de energia elétrica do país apesar de excelentes condições naturais. Como objetivo geral, este estudo analisará a viabilidade financeira de um projeto de energia eólica no Estado brasileiro do Ceará. A metodologia utilizada será o estudo de caso, uma empresa geradora de energia eólica, sendo avaliada, financeiramente, pela teoria das opções reais. A TOR surge como alternativa aos métodos tradicionais de análise de investimentos e tenta superar as suas limitações incluindo a questão da incerteza. Os resultados obtidos comprovam a importância, tanto da energia eólica para a matriz energética brasileira, quanto da TOR como forma de precificar oportunidades / riscos embutidos em projetos. / This thesis will broach the generation of electricity in Brazil using wind power and project valuation analysis. During the last 10 years, the worldwide wind power installed capacity grew 28% on average per year and in Europe 3% of the energy consumption comes from this source of energy. In Brazil, this type of energy reaches only 0.3% of national energy supply besides the fact that the Country has excellent natural resources for this type of generation. The objective of this study is to make the valuation analysis of a wind energy project in the Brazilian State of Ceará. The research methodology used in this thesis will be the case study of a wind energy generation plant using the real option analysis. The ROA comes as an alternative method for the traditional valuation analysis and tries to overcome its limitations adding uncertainty. The result of this study confirms the importance not only of wind power to the Brazilian energy matrix but also the ROA as an alternative method to calculate risks and opportunities included in projects.

abstract: With a ground-based Doppler lidar on the upwind side of a wind farm in the Tehachapi Pass of California, radial wind velocity measurements were collected for repeating sector sweeps, scanning up to 10 kilometers away. This region consisted of complex terrain, with the scans made between mountains. The dataset was utilized for techniques being studied for short-term forecasting of wind power by correlating changes in energy content and of turbulence intensity by tracking spatial variance, in the wind ahead of a wind farm. A ramp event was also captured and its propagation was tracked. Orthogonal horizontal wind vectors were retrieved from the radial velocity using a sector Velocity Azimuth Display method. Streamlines were plotted to determine the potential sites for a correlation of upstream wind speed with wind speed at downstream locations near the wind farm. A "virtual wind turbine" was "placed" in locations along the streamline by using the time-series velocity data at the location as the input to a modeled wind turbine, to determine the extractable energy content at that location. The relationship between this time-dependent energy content upstream and near the wind farm was studied. By correlating the energy content with each upstream location based on a time shift estimated according to advection at the mean wind speed, several fits were evaluated. A prediction of the downstream energy content was produced by shifting the power output in time and applying the best-fit function. This method made predictions of the power near the wind farm several minutes in advance. Predictions were also made up to an hour in advance for a large ramp event. The Magnitude Absolute Error and Standard Deviation are presented for the predictions based on each selected upstream location. / Dissertation/Thesis / Masters Thesis Mechanical Engineering 2014

Submitted by Maike Costa (maiksebas@gmail.com) on 2016-04-18T14:01:14Z No. of bitstreams: 1 arquivo total.pdf: 2925662 bytes, checksum: 39921b598836414d197ca9de4f67c758 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-18T14:01:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivo total.pdf: 2925662 bytes, checksum: 39921b598836414d197ca9de4f67c758 (MD5) Previous issue date: 2015-03-20 / The use of wind as a means for electricity generation around the world has contributed to increase the installed power generation capacity, providing greater supply safety and security to meet new consumption demands. Added to this, another contribution of the use of wind energy is the reduction of environmental damage resulting from the consumption of energy generated by non-renewable sources and pollutants, such as oil and coal. The available wind power generation potential in Brazil is more than 143 GW, however only 2.11 GW are currently utilized, corresponding to only 1.47% of the available potential. This thesis aims to clarify the reason of a so little use, identifying the main factors which contribute to the low utilization of the wind power potential in Brazil. For this purpose, used the fundamentals of the Grounded Theory method based on a literature review of the available wind power potential, its recent developments, expansion regulatory policies, costs analysis confronting all these same dimensions mith expert opinions collected by a questionnaire. Even with an immense available potential, one can conclude that the Brazilian electric sector management presents a series of factors such as regulatory barriers, little technology knowledge, poor supply chain management, environmental licensing barriers, which hinder the widespread use of wind power in Brazil. / O aproveitamento do vento como forma de geração de energia elétrica no mundo tem contribuído para o aumento da capacidade de geração de energia instalada, dando maior segurança e garantia de suprimento para as novas demandas de consumo. Adicionado a isto, outra contribuição do uso da energia eólica está na redução dos danos ambientais, decorrentes do consumo de energia gerada por fontes não renováveis e poluentes, tais como petróleo e carvão. No Brasil o potencial disponível de geração de energia eólica é superior a 143 GW, no entanto, apenas 2,11 GW são atualmente aproveitados, representando apenas 1,47% do potencial disponível. Esta dissertação tem o objetivo de analisar porque não há o desenvolvimento pleno do uso da energia eólica no Nordeste do Brasil. Para tal foram utilizados os fundamentos do método da Grounded Theory, baseada em uma revisão literária do potencial disponível de energia eólica, sua evolução recente, as políticas regulatórias para expansão e análise dos custos associados, confrontando essas mesmas dimensões com opiniões de especialistas coletadas por um questionário. Mesmo diante de imenso potencial disponível para uso, conclui-se que a gestão do setor elétrico brasileiro apresenta uma série de fatores como barreiras regulatórias, falta domínio da tecnologia, mal gerenciamento da gestão da cadeia de suprimento, entraves relacionados ao licenciamento ambiental, que dificultam a disseminação do uso da energia eólica no Brasil.

Thesis (MTech (Electrical Engineering))--Cape Peninsula University of Technology, 2015. / From the electric power generation perspective, the last three decades have been characterized by sustained growth in the amount of Distributed Power Generation (DPG) systems integrated into the electric grid. This trend is anticipated to continue, especially in light of the widespread acceptance of the many benefits envisaged in the increase of renewable-based power generation. The potential for grid-integrated DPG systems to significantly contribute to electric power supply reliability has consistently attracted extensive research in recent times, although concerns continue to be raised over their adverse impact on the normal grid operation at high penetration levels. These concerns largely stem from the limited controllability of most DPG systems, which tend to exhibit large output impedance variation, and non-deterministic power output characteristics. There has therefore also been a growing need to develop effective control strategies that can enhance the overall impact of the DPG systems on the grid operation, thus improving their synergistic properties, and probably also enabling an even higher penetration level into the utility grid. In line with this identified need, this thesis discusses the modeling and controller design for an inverter-based DPG system with the capability to effectively operate both in grid-connected and autonomous (i.e. independent of the utility grid) operational modes. The dual-mode operation of the DPG is made possible by incorporating into the inverter interface control scheme the means to ensure seamless transition of the DPG between the grid-connected and autonomous modes of operation. The intention is to have a grid-integrated inverter-based DPG system whose operation approximates that of an online Uninterruptible Power Supply (UPS) system, in that it is able to sustain power supply to the local load in the absence of the grid supply, which would be desirable for critical loads, for which the level of power supply reliability guaranteed by the grid often falls short of the requirements. The work developed in this thesis considers three of the aspects associated with grid-integrated DPG systems that are equipped with autonomous-mode operation capability.