Este trabalho propõe caracterizar a complementaridade espacial-temporal entre energia eólica e solar fotovoltaica entre regiões do Brasil e estudar, no âmbito da comercialização de energia elétrica no Setor Elétrico Brasileiro - SEB, se um portfólio formado por estas fontes trazem vantagens econômicas relevantes para o investidor. Para atender a estes objetivos, foram estudados métodos para tratamento dos dados como a correção da irradiância solar, cálculo da energia gerada pelas fontes estudadas, o ambiente de contratação de energia elétrica no Brasil, métodos de otimização e modelos de análise de risco para contratação de energia no mercado livre de energia. A metodologia proposta para responder as questões colocadas foi aplicada em um estudo de caso envolvendo três regiões brasileiras em um horizonte de dez anos. Concluiu-se que existe a complementaridade energética entre as fontes nas diferentes regiões estudadas e em diferentes períodos de tempo. Confirmou-se que tecnicamente pode-se reduzir a oscilação na geração de energia analisando as fontes de forma complementar, porém, o custo de instalação da fonte fotovoltaica ainda é muito alto, inviabilizando até o momento investimentos em larga escala e de forma complementar a fonte eólica. Também verificou-se, dentro dos locais avaliados, que somente um dos três locais apresentou benefício econômico-financeiro com a formação de portfólio das fontes eólica e solar atuando no mercado de venda de energia e atendendo os critérios de risco limite estabelecidos quando avaliadas segundo a ótica da maximização da receita no mercado livre. / This thesis proposes to characterize the spatial-temporal complementarity between wind and solar photovoltaic energy between regions of Brazil and study, in the marketing of electricity in the Brazilian Electrical Sector - SEB, a portfolio formed by these sources bring significant economic benefits to the investor. To meet these goals, methods for data processing were studied as correction of solar irradiance calculation of the energy generated by the sources studied, the environment of contracting electricity in Brazil, optimization methods and models for risk analysis for contracting energy in the free energy market. The proposed methodology to answer the questions was applied in a case study involving three Brazilian regions with a horizon of ten years time series. It was concluded that there is complementarity between energy sources in the different regions studied and in different time periods. It was confirmed that technically can reduce the fluctuation in power generation by analyzing the complement of sources, however, the installation cost of photovoltaic power is still too high, preventing yet large-scale investments and complementary way the source wind. Also it was found within the sites evaluated, only one of the three sites presented economic and financial benefit by the portfolio of wind and solar sources acting in the sale of energy market and considering the risk criteria limit established when evaluated according to perspective of maximizing revenue in the free energy market.

O objetivo do trabalho é avaliar os recursos energéticos eólico, solar e biocombustíveis disponíveis na Região Administrativa de Araçatuba, através da metodologia de Planejamento Integrado de Recursos Energéticos, que busca sistematizar e qualificar os impactos inerentes à utilização energética integrando a oferta e a demanda e buscando o menor custo completo considerando as características de cada recurso energético nas dimensões ambiental, social, política e técnico-econômica. Trabalhando com a Previsão de Demanda para os cenários energéticos Tendencial, Sustentável, Otimista e Sustentável-Primoroso para a integração dos Recursos energéticos ao longo do Tempo e considerando os Vigilantes do Mapeamento Energoambiental, buscando o atendimento de demanda local e de exportação de energia. Permitindo assim concluir que os recursos energéticos considerados poderão atender os requerimentos da demanda em todos os cenários, porém com a possibilidade de esgotamento em determinados cenários com horizonte de planejamento maiores que 30 anos. / The aims of this work is to evaluate the wind power, solar energy resources and biofuels available in Araçatuba through integrated resources planning methodology, which seeks to systemize and qualify the impacts associated with the use of energy by integrating supply and demand and seeking the lowest full-cost recital characteristics of each energy resource in environmental, social, political and technical-economic dimensions. Working with the demand forecast for trend, sustainable energy scenarios, optimistic and sustainable-prime as a PIN for the integration of energy resources over time, and considering the vigilant of Energy-environmental parameters, fetching mapping meeting local demand and export of energy. Thus conclude that the energy resources considered may meet the requirements of demand in all scenarios, but with the possibility of exhaustion in certain scenarios with planning horizon larger than 30 years.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento e simulação de um Controlador Supervisório Inteligente para sistemas híbridos de energia de pequeno porte. O controlador utiliza técnicas de inteligência artificial, baseadas em redes neurais artificiais e lógica neuro-fuzzy, para realizar previsões de velocidade de vento e demanda de curto prazo, permitindo a tomada de decisões otimizadas de despacho para o sistema híbrido de energia. Os principais objetivos do controlador são: o atendimento à carga, a maximização na utilização da fonte renovável eólica e a redução da participação do gerador diesel, assim como são tomados procedimentos adequados para preservar a vida útil da bateria. Um modelo computacional foi criado para calcular o balanço energético de qualquer sistema híbrido a partir de séries de dados medidos de demanda e velocidade de vento. A avaliação do desempenho do controlador foi realizada comparando-se os resultados obtidos com dois outros algoritmos comumente usados para controle de sistemas híbridos. Também foi feita uma análise econômica simplificada usando a figura de mérito do custo de ciclo de vida (CCV) para destacar as vantagens do novo controlador supervisório inteligente para sistemas híbridos. / This work presents the development and simulation results of an Intelligent Supervisory Controller for hybrid power systems. The controller uses artificial intelligence techniques, based on artificial neural networks and neuro-fuzzy logic, to forecast both wind power and load, and to take optimal dispatch decisions for hybrid power systems. The main controller objectives are: supply the load, priorize wind power and minimize diesel contribution while following appropriate procedures to preserve batteries life. A simulation tool has been created to compute the energy balance of any hybrid system using measured load and wind speed time series. The performance analysis was carried out by comparing the simulation results against two other common hybrid systems\' control algorithms. Also, a simplified life cycle cost analysis (CCV) has been executed in order to point out the economic advantages of the new intelligent supervisory controller for hybrid power systems.

As condições do setor eólico internacional em crise e a subsequente instalação de fornecedores no Brasil tem auxiliado no aumento de instalações de Centrais de Geração Eólica (CGE) no Brasil. A quantidade de projetos de detalhamento e implantação de centros geradores de energia eólica cresceram na mesma proporção. Os projetos dos parques eólicos no Brasil são concebidos, projetados, detalhados e implantados por um conjunto de profissionais de diferentes disciplinas e especialidades que, a partir de informações de referência e delimitações do escopo de trabalho, realizam suas atribuições em momentos distintos dentro do ciclo de implantação de um CGE. Durante a concepção, são considerados parâmetros, tais como interferências físicas, especificação de equipamento, estudos básicos, análise da distribuição, transmissão de energia e capacidades de geração de energia elétrica. Durante toda a fase de desenvolvimento do projeto, um dos principais pontos de atenção são as análises de risco do projeto que avalia o andamento do projeto e visa reduzir os riscos de fracasso da empreitada. Caso estes índices sinalizem problemas ou barreiras intransponíveis, as atividades de detalhamento do projeto eólico devem ser interrompidas. Este trabalho tem como objetivo desenvolver uma metodologia que auxilie na análise de riscos de projetos de detalhamento eólico. Esta metodologia auxiliará profissionais menos experientes ou que não atuem no mercado eólico e precisam de subsídios técnicos para elaborar relatórios aos responsáveis pelo planejamento estratégico de futuros empreendimentos eólico. / The crisis of the international wind industry and the subsequent installation of suppliers in Brazil has helped in the increase of the central premises of wind generation (CGE) in Brazil. The amount of detailing projects and deployment of wind energy generating centers grew in proportion. The wind farms projects in Brazil are designed, engineered, detailed and implemented by a group of professionals from different disciplines and specialties, that perform their duties at different times within the cycle development of a CGE using different reference informations and delimitations of scope of work. During design, are considered parameters such as physical interference, equipment specification, basic studies, analysis of the distribution, power transmission and generation capacity of electricity. Throughout the development phase of a project, one of the main points of attention is the project risk analysis that evaluates the progress of the project and aims to reduce the risk of failure of the venture. If these indices to signal problems or insurmountable barriers, detailing the activities of the wind project should be stopped. This work aims to develop a methodology that assists in the analysis of wind power detailed project risks. This methodology will assist less experienced professionals or professionals that are not used to work in the wind energy power market and need more information for reporting technical issues to those responsible for strategic planning of future wind projects.

Nessa dissertação foram analisados os Relatórios de Impacto Ambiental Rima de Belo Monte (PA) e das Centrais Eólicas de Guajirú, Mundaú e Estrela , no litoral cearense. Essa análise foi feita com o objetivo de se levantar os impactos que foram negligenciados pelos estudos de forma demonstrar que independentemente da natureza, localização e dimensão os empreendimentos elétricos compartilham uma lógica em comum de como eles se relacionam com a sociedade e ambiente, nos quais estão inseridos. Para isso, além dos Rimas foram usadas fontes secundárias e se realizou entrevistas semiestruturadas com representantes das comunidades atingidas pelas Centrais Eólicas de Trairi a única central eólica desse complexo que não foi considerada nesse estudo foi a de Flecheiras I que se encontra distante das comunidades, o que inviabiliza o levantamento de fontes primárias para a análise. A escolha desses casos se deveu à natureza, dimensão e localização diferentes dos empreendimentos, além da disponibilidade de Rimas das centrais eólicas do Ceará, já que pela dimensão reduzida dos empreendimentos eólicos em muitos estados brasileiros não há a necessidade da elaboração desse tipo de documentos. Para se atingir os objetivos propostos o trabalho se dividiu em duas partes, nas quais se pontuam e se analisam os impactos em cada um dos Rimas dos casos analisados, para em seguida, na conclusão, serem relacionados de forma a evidenciar a existência de uma lógica de posicionamentos. Dentre os impactos analisados percebe-se uma sistemática de exclusão de grupos populacionais, como os ribeirinhos, grupos indígenas em Belo Monte, e as comunidade circunvizinhas em Trairi. Além dessas exclusões, foi percebida a presença de lacunas metodológicas em relação aos levantamentos dos impactos em relação a fauna. Nessa fase da análise foram encontrados problemas nos levantamentos em relação as populações de quirópteros morcegos , em Trairi, e de quelônios, em Belo Monte. A partir dessa análise percebeu- se que há um expediente de negligenciamento dos impactos sobre a fauna, já que se verificou falhas metodológicas que impedem que se cheguem a conclusões em linha com o verificado em estudos que consideraram de um número de indivíduos maior. Isso pode ser verificado no caso dos impactos sobre a ictiofauna, no qual o Rima de Belo Monte considera espécies de peixes que só são encontradas em outras regiões do Brasil o que acaba inflando o número de espécies encontradas no rio Xingu. Outro ponto que se levanta é em relação ao patrimônio arqueológico que em todos os casos analisados sofrem de ausência de ações mitigatórias e deficiências na metodologia usada. Posto isso, podemos pontuar que apesar da natureza, localidade e dimensão diferente os casos analisados apresentam características semelhantes no tratamento da sociedade e ambiente que excluem e negligenciam impactos visando a redução de possíveis custos de mitigação e facilitação na obtenção das licenças necessárias para a instalação e operação dos empreendimentos. / In this dissertation, the Environmental Impact Reports Rima of Belo Monte (PA) and the wind energy power plants of Guajirú, Estrela and Mundaú, were analyzed in the Ceará coast. This analysis was done with the aim of raising the impacts that were neglected by studies to demonstrate that regardless of the nature, location and dimension of electrical ventures share a common logic of how they relate to society and environment, in which they are inserted. In addition to the Rimas, secondary sources were used, and was carried out with a few structured interviews with representatives of the communities affected by the Trairi the only wind central of this complex which was not considered in this study was that of Flecheiras I that is distant from the communities, which makes it impossible to survey primary sources for analysis. The choice of these cases was due to the different nature, size and location of the ventures, as well as the availability of Rimas from the wind power plants of Ceará, since by the reduced size of the wind farms in many Brazilian states there is no need for the elaboration of that type of documents. To achieve the proposed goals the work was divided in two parts, in which they score and analyse the impacts on each of the Rimas of the analyzed cases, then, in conclusion, to be related in order to highlight the existence of a logic of positioning. Among the impacts analyzed a systematic exclusion of population groups, such as the beiradeiros, indigenous groups in Belo Monte, and the surrounding community in Trairi. In addition to these exclusions, there was a perceived presence of methodological gaps in relation to the withdrawals of the impacts on fauna. At this stage, problems were encountered in the surveys of the populations of Chiroptera bats in Trairi, and turtles in Belo Monte. From this analysis it has been realized that there is a expedient disregard of the impacts on the fauna, since there has been a methodological flaw that prevents it from reaching conclusions in line with the verified studies that have considered a number of larger individuals. This can be verified in the case of the impacts on the Ichthyofauna, in which the Rimas of Belo Monte considers fish species that are only found in other regions of Brazil, which ends up inflating the number of species found in the Xingu River. Another point that arises is relative to the archaeological heritage that in all cases analyzed on the absence of Mitigating actions and deficiencies in the methodology used. With that, we can punctuate that despite the nature, locale and different dimension the analyzed cases have similar characteristics in the treatment of society and environment that exclude and neglect impacts aiming at reducing possible mitigation costs and facilitation in obtaining the necessary licenses for the installation and operation of the enterprises.

Após o choque do racionamento de energia elétrica, decorrente do desequilíbrio entre oferta e demanda, os vários setores da sociedade brasileira constataram a real e iminente necessidade de diversificação das fontes de geração de energia elétrica e de seu uso racional. Busca-se hoje novas fontes, entre as quais a eólica, uma alternativa nova e promissora. A geração de energia elétrica deve atender a rígidos requisitos normatizados de qualidade quanto à freqüência elétrica, injeção de harmônicos, controle de tensão, geração de potencia reativa entre outros. As pesquisas sobre este tema apontam para soluções tecnológicas capazes de satisfazer a estas exigências. Este trabalho descreve os princípios da geração eólica, através de um gerador assíncrono com rotor bobinado conectado a um conversor estático duplo em ligação “back-to-back” com circuito CC intermediário, utilizando a técnica de modulação em largura de pulsos (PWM) e Controle Vetorial. É apresentada a comparação de preços entre duas alternativas distintas para a parte elétrica de uma turbina eólica: Gerador com rotor em gaiola e gerador com rotor bobinado em anéis (duplamente excitado). Finalmente, é ainda apresentada uma simulação, com ênfase em regime permanente e ensaios de curto-circuito, da instalação de geração eólica na rede da empresa distribuidora de energia elétrica no estado de Mato Grosso do Sul, a ENERSUL SA, para avaliação da viabilidade da conexão dessa fonte na rede primária da concessionária e dos possíveis benefícios proporcionados por essa opção. / After the electrical energy rationing shock, which arose from the unbalanced condition between supply and demand in Brazil, different society sectors found the real and imminent need to diversify the Brazilian electrical energy generation sources and its rational usage. Today research focuses on several new generation sources. Wind energy is a promising alternative. The electrical energy generation should meet the very stiff quality standard requirements related to electric frequency, harmonics injection, voltage control, reactive power generation and so forth. Research in this area is pointing to technological solutions that are capable to satisfy all these requirements. This study describes the concepts of wind generation, through a doubly fed induction generator using back-to-back PWM converters with DC intermediate circuit, using vector control. A comparison of costs is carried out involving two different alternatives for the electrical system from a wind turbine: squirrel cage induction generator and doubly fed induction generator (slip ring machine). Finally, it is also presented a simulation, with emphasis on steady state and short-circuit tests, of wind generation connection to the network of the utility company net in Mato Grosso do Sul (a Brazilian state) - ENERSUL SA, in order to study its feasibility and possible benefits.

Made available in DSpace on 2017-07-10T15:14:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissertacaoRobersonParizotto.pdf: 2503168 bytes, checksum: db5f1a0599dffdd5ab378e0d828d8f19 (MD5) Previous issue date: 2014-02-21 / This project aimed to install a water pumping system with wind generator and evaluation of the performance of the same field, considering the availability of wind energy on site. The system was composed of a small wind turbine Horizontal axis Greatwatt the brand mounted on a self-supporting tower and a water pump from SHURflo brand model 8000, it was installed on CASA (Center for Analysis of Alternative Systems) project. Data on the local wind speed, the power generated by the wind turbine and the water flow pumped by the motor pump were collected. With these data it was possible to determine the wind energy in place, the energy generated by the wind turbine, the wind turbine performance and the relationship between energy generated and the pump flow. Thus, by determining the best times of incidence of wind where it was possible to evaluate the best time range for wind power generation and performance of the pump under the action of different levels of wind speed system. / Este projeto teve como objetivo a instalação de um sistema de bombeamento d água com gerador eólico e avaliação do desempenho do mesmo em campo, considerando a disponibilidade de energia eólica no local. O sistema foi composto de um aerogerador de pequeno porte de eixo horizontal da marca Greatwatt instalado sobre uma torre autoportante e uma bomba d água da marca SHURflo modelo 8000, o mesmo foi instalado no projeto CASA (Centro de Analises de Sistemas Alternativos). Foram coletados dados de velocidade do vento no local, a energia gerada pelo aerogerador e a vazão d água bombeada pela moto bomba. Com esses dados foi possível determinar a energia eólica no local, a energia gerada pelo aerogerador, o rendimento do aerogerador e a relação entre a energia gerada e a vazão da bomba. Com isso determinou-se os horários de melhor incidência de vento onde foi possível avaliar a melhor faixa de horário para geração de energia eólica e o desempenho do sistema de bombeamento sob a ação de diferentes patamares de velocidade do vento.

The overall purpose of the study was to examine the aesthetic impacts of wind farm obstruction lighting. The research problems investigated in this study were; aviation safety regulations for wind farm obstruction lighting in different countries, obstruction lighting technology, and the public attitudes towards wind farming. The research was designed taking into account the research problems, questions, and the researcher experience. Hence, mixed method approach was employed to collect as much, and as diverse data as possible. The sample was drawn focusing wind energy project developers, operators, and the owners. Seeking to build a detailed narrative, a web-based survey was conducted to gather the thoughts, and opinions of the sample population, in addition, to a thorough literature review conducted earlier. The key findings of this study are that the lighting system should be efficient to operate in terms of technology with least aesthetic impacts. Out-dated wind farm obstruction lighting systems are annoying, and contributes to overall aesthetic impacts that triggers nagetive attitudes towards wind farming. In addition, for wind farms near any aerodrome, infrared integrated into light emitting diodes obstruction lighting have minimal aesthetic impacts. Whereas, the radar-activated obstruction lighting is a better choice for wind farms further away from aerodromes. The study argued that understanding the affecting components of attitudes would give various stakeholders a realistic understanding about attitudes towards wind farming. This study concludes that the optimization of lighting angle, intensity, color, and luminance will help reducing the aesthetic impacts under the prevailing regulations, and mapping affective components of attitudes will help in better understanding the public support towards wind farming.

Após o choque do racionamento de energia elétrica, decorrente do desequilíbrio entre oferta e demanda, os vários setores da sociedade brasileira constataram a real e iminente necessidade de diversificação das fontes de geração de energia elétrica e de seu uso racional. Busca-se hoje novas fontes, entre as quais a eólica, uma alternativa nova e promissora. A geração de energia elétrica deve atender a rígidos requisitos normatizados de qualidade quanto à freqüência elétrica, injeção de harmônicos, controle de tensão, geração de potencia reativa entre outros. As pesquisas sobre este tema apontam para soluções tecnológicas capazes de satisfazer a estas exigências. Este trabalho descreve os princípios da geração eólica, através de um gerador assíncrono com rotor bobinado conectado a um conversor estático duplo em ligação “back-to-back" com circuito CC intermediário, utilizando a técnica de modulação em largura de pulsos (PWM) e Controle Vetorial. É apresentada a comparação de preços entre duas alternativas distintas para a parte elétrica de uma turbina eólica: Gerador com rotor em gaiola e gerador com rotor bobinado em anéis (duplamente excitado). Finalmente, é ainda apresentada uma simulação, com ênfase em regime permanente e ensaios de curto-circuito, da instalação de geração eólica na rede da empresa distribuidora de energia elétrica no estado de Mato Grosso do Sul, a ENERSUL SA, para avaliação da viabilidade da conexão dessa fonte na rede primária da concessionária e dos possíveis benefícios proporcionados por essa opção. / After the electrical energy rationing shock, which arose from the unbalanced condition between supply and demand in Brazil, different society sectors found the real and imminent need to diversify the Brazilian electrical energy generation sources and its rational usage. Today research focuses on several new generation sources. Wind energy is a promising alternative. The electrical energy generation should meet the very stiff quality standard requirements related to electric frequency, harmonics injection, voltage control, reactive power generation and so forth. Research in this area is pointing to technological solutions that are capable to satisfy all these requirements. This study describes the concepts of wind generation, through a doubly fed induction generator using back-to-back PWM converters with DC intermediate circuit, using vector control. A comparison of costs is carried out involving two different alternatives for the electrical system from a wind turbine: squirrel cage induction generator and doubly fed induction generator (slip ring machine). Finally, it is also presented a simulation, with emphasis on steady state and short-circuit tests, of wind generation connection to the network of the utility company net in Mato Grosso do Sul (a Brazilian state) - ENERSUL SA, in order to study its feasibility and possible benefits.

Vibrations of a wind turbine have a negative impact on its performance and therefore approaches to effectively control turbine vibrations are sought by wind industry. The body of previous research on wind turbine vibrations has focused on physics-based models. Such models come with limitations as some ideal assumptions do not reflect reality. In this Thesis a data-driven approach to analyze the wind turbine vibrations is introduced. Improvements in the data collection of information system allow collection of large volumes of industrial process data. Although the sufficient information is contained in collected data, they cannot be fully utilized to solve the challenging industrial modeling issues. Data-mining is a novel science offers platform to identify models or recognize patterns from large data set. Various successful applications of data mining proved its capability in extracting models accurately describing the processes of interest. The vibrations of a wind turbine originate at various sources. This Thesis focuses on mitigating vibrations with wind turbine control. Data mining algorithms are utilized to construct vibration models of a wind turbine that are represented by two parameters, drive train acceleration and tower acceleration. An evolutionary strategy algorithm is employed to optimize the wind turbine performance expressed with three objectives, power generation, vibration of wind turbine drive train, and vibration of wind turbine tower. The methodology presented in this Thesis is applicable to industrial processes other than wind industry.