Ingeniera Civil Eléctrica / Este trabajo tiene como objetivo principal determinar un lugar que posea un alto potencial eólico y una alta radiación solar, para obtener un máximo aprovechamiento de estas energías renovables mediante una central mixta fotovoltaica-eólica. Para llevar a cabo este proyecto, primero se dan los conceptos básicos de energía solar fotovoltaica y energía eólica, abarcando sus generalidades, características, consideraciones, las centrales que utilizan estas energías y sus aplicaciones actuales. Se proponen y determinan distintos lugares adecuados para el emplazamiento de la central mixta fotovoltaica-eólica, haciendo un catastro de radiación solar y potencial eólico en cada uno de estos lugares, utilizando las herramientas Explorador Solar y Explorador Eólico del Departamento de Geofísica de la Universidad de Chile, con los cuales se encuentra que existen tres lugares óptimos, siendo éstos Calama, Taltal y Vicuña. Se determina, finalmente, mediante superposición de radiación y viento, que el mejor lugar se ubica en Calama, donde se ha considerado como una buena opción la localidad de San Francisco de Chiu Chiu para el emplazamiento de la central mixta fotovoltaica-eólica. Se procede con el desarrollo del proyecto utilizando como supuesto que la demanda de energía de San Francisco de Chiu Chiu se comporta similar a la demanda de energía de la localidad de Ollagüe, de la cual se tiene los datos gracias a un estudio del Centro de Energía de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile (CE-FCFM). Se obtiene, así, una demanda aproximada para San Francisco de Chiu Chiu, lo que permite dimensionar la central eólica y la central fotovoltaica de la central mixta, la cual operará aislada del Sistema Interconectado. Se realiza una evaluación económica de la central mixta, considerando la inversión inicial y el costo de operación, obteniéndose un aproximado del costo total, con lo cual se realiza una comparación con la situación actual del poblado, que es obtener energía mediante empresas distribuidoras de energía. Finalmente, se expresan las conclusiones del proyecto realizando análisis de resultados y de sensibilidad, considerando el trabajo futuro y el aporte de este trabajo de memoria para la sociedad.

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.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores - Major Energia. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Submitted by Maykon Nascimento (maykon.albani@hotmail.com) on 2015-11-16T18:15:13Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Avaliacao do limitador supercondutor resistivo no elo-CC do DFIG para suportabilidade a afundamentos de tensao.pdf: 2595378 bytes, checksum: 555c76d8ac8053bf86c8ee4bdb825fe0 (MD5) / Approved for entry into archive by Morgana Andrade (morgana.andrade@ufes.br) on 2016-01-07T11:06:00Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Avaliacao do limitador supercondutor resistivo no elo-CC do DFIG para suportabilidade a afundamentos de tensao.pdf: 2595378 bytes, checksum: 555c76d8ac8053bf86c8ee4bdb825fe0 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-07T11:06:01Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Avaliacao do limitador supercondutor resistivo no elo-CC do DFIG para suportabilidade a afundamentos de tensao.pdf: 2595378 bytes, checksum: 555c76d8ac8053bf86c8ee4bdb825fe0 (MD5) Previous issue date: 2015 / CNPQ / Em um contexto de necessidade de aumento da oferta de energia elétrica e de busca por fontes renováveis e limpas de energia, a energia eólica tem experimentado um crescimento expressivo nos últimos anos. Uma das tecnologias mais empregadas em geradores eólicos, o DFIG, possui como maior susceptibilidade os distúrbios da rede, principalmente o afundamento de tensão. Soluções na topologia e no controle do gerador têm sido propostas para aumento da suportabilidade do gerador a esses fenômenos. Este trabalho avalia a utilização de um limitador de corrente supercondutor resistivo no elo-CC do conversor back-to-back para proteção do conversor e aumento da suportabilidade a afundamentos de tensão em um gerador eólico baseado em DFIG. A aplicação da tecnologia de supercondutores na proteção de sistemas eólicos é recente e os resultados obtidos nesse trabalho contribuem com os estudos feitos na área. Com o gerador DFIG operando em condições normais, o supercondutor não transita para o estado condutor, e permanece invisível à operação. Na ocorrência de um afundamento de tensão na rede a corrente no circuito de rotor aumenta ultrapassando o valor da corrente crítica e levando o supercondutor ao estado condutor, inserindo um elemento resistivo, limitando assim, a corrente. As análises são feitas utilizando o software de simulação de transitórios eletromagnéticos PSCAD/EMTDC com a implementação do limitador supercondutor em uma turbina eólica de 2MW. São avaliados aspectos tais como limitação de corrente, influência na resposta e atendimento à normativa de suportabilidade para duas posições do limitador dentro do elo-CC do conversor back-to-back. Os resultados obtidos demonstram que a inserção do limitador no elo-CC limita a corrente no rotor durante a ocorrência de afundamentos de tensão, ao mesmo tempo em que mantém a tensão do elo-CC em valores seguros, confirmando a validade da proposta. / In a context of necessity to increase electric energy offer and to search clean and renewable energy sources, wind energy have experienced an expressive expansion through the last few years. One of the most employed wind generators, the DFIG, has its performance significantly affected by grid disturbances, especially voltage sag. Topology and control solutions have been presented to increase generator’s supportability to these phenomena. This work verifies the use of superconducting resistive current limiter placed on back-to-back converter DC-link to protect the converter and to increase low voltage ride-through for a DFIG-based wind generator. The application of superconducting technology on wind systems protection is novel and the obtained results contribute with other works in this area. Under DFIG normal operation, the superconductor doesn’t transits to conductor state and remains invisible to the system. During a voltage dip the rotor circuit current surpasses the device critical current turning the superconductor to a conductor state inserting a resistive element, limiting the hazardous current. The studies are made through electromagnetic transient simulation software PSCAD/EMTDC with implementation of a superconducting current limiter on a 2MW wind turbine. Aspects as current limitation, response influence and supportability standard attendance are evaluated for limiter inside back-to-back converter DC-link in two different settings. The obtained results demonstrate that if voltage sag occurs the limiter insertion on DC-link limits the rotor current at the same time that it maintains DC-link voltage in safe values, proving the proposal validly.

Submitted by Amanda Freitas (amanda.freitas@ufpe.br) on 2015-04-17T12:37:18Z No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO Carmem Lúcia Tavares.pdf: 10286032 bytes, checksum: ce5f398032de4fc3fa71433f43eb6149 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-17T12:37:18Z (GMT). No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO Carmem Lúcia Tavares.pdf: 10286032 bytes, checksum: ce5f398032de4fc3fa71433f43eb6149 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2013-01-29 / A inserção de Centrais de Geração Eólica no sistema elétrico brasileiro trouxe consigo novos desafios. A concentração de grandes blocos de energia eólica em determinadas regiões do país tem apontado a necessidade de análises mais detalhadas, como estudos de transitórios eletromagnéticos. Para a realização de tais análises faz-se necessário à utilização de programas que permitam a representação de um sistema real. No Brasil, o programa mais difundido para este fim é o ATP. Este trabalho teve por escolha desenvolver a modelagem de uma máquina de indução de dupla alimentação no programa ATP onde foi possível modelar toda parte física considerada necessária para uma análise fiel da operação desse tipo de aerogerador. O trabalho apresenta a modelagem da máquina de indução de dupla alimentação, a modelagem aerodinâmica da turbina, do sistema de transmissão mecânica e dos conversores, bem como as estratégias de controle adotadas no modelo desenvolvido. A partir do modelo desenvolvido são realizadas simulações, considerando um sistema real, que representam os principais distúrbios ocorrentes no sistema elétrico e aos quais estão sujeitas as Centrais de Geração Eólica, fazendo-se uma comparação entre dois tipos distintos de modelagem dos conversores. Dessa forma, é possível observar o comportamento dos aerogeradores diante de determinado distúrbio e quais os impactos que os mesmos causam sobre os demais equipamentos conectados à Rede Básica e ao sistema de distribuição.

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Ingeniero Civil Eléctrico / Altas tasas de contaminación y procesos productivos poco sustentables han alterado de manera significativa el medio ambiente. Para atenuar este efecto, un gran número de países ha decidido aumentar las fuentes de energía renovables en sus matrices energéticas. Debido a esto y a la baja de los costos de inversión, la penetración de energía eólica ha tenido un alza sostenida en los sistemas eléctricos de potencia durante los últimos años, en los que la industria ha privilegiando el uso de aerogeneradores de velocidad variable. El objetivo general de este trabajo es revisar diferentes opciones de control de potencia activa y reactiva en aerogeneradores basados en generadores de inducción doblemente alimentados (DFIG), focalizando el estudio en estrategias de control de potencia activa. Para lograr esto, se realiza en primer lugar una investigación en la literatura especializada de los principales aspectos referentes al control de potencia activa y reactiva de este tipo de aerogeneradores. Posteriormente, en la plataforma MATLAB/Simulink, se implementan dos modelos dinámicos de aerogenerador con DFIG, uno equipado con ángulo de paso variable y el otro con ángulo de paso fijo. El control de potencia activa, en la región de velocidades de viento que están por debajo de la velocidad de viento nominal, lo efectúan bajo dos esquemas distintos de seguimiento del punto de extracción de máxima potencia (MPPT). La limitación de potencia para vientos por sobre la velocidad de viento nominal, la llevan a cabo a través del control del ángulo de paso y por pérdida aerodinámica asistida por control de velocidad. Una de las principales conclusiones es que los aerogeneradores con DFIG con limitación de potencia por pérdida aerodinámica asistida por control de velocidad deben tolerar torques considerablemente mayores que los que poseen ángulo de paso variable. Además, la calidad de la potencia generada a velocidades de viento sobre la nominal es mejor en este último. Por otro lado, se concluye que existe un compromiso entre la eficiencia y las cargas a las cuales se ve sometido el aerogenerador al considerar un esquema MPPT basado en la regulación de velocidad del rotor. Además, dependiendo del ajuste de sus controladores, este esquema puede lograr un mejor seguimiento del coeficiente de potencia óptimo, en comparación con un esquema MPPT que utiliza la velocidad del rotor para determinar la referencia de potencia activa.

Ingeniero Civil Industrial / Este trabajo de título corresponde a un estudio sobre el impacto económico y ambiental que tiene la incorporación de las fuentes eólica y solar a la matriz energética chilena, bajo distintos escenarios, para el periodo comprendido entre los años 2018 a 2026. Para esto se utilizan principalmente modelos de simulación, los cuales estiman el funcionamiento futuro del sistema eléctrico, proyectando la generación por tipo de fuente, entre otros resultados. Además se utiliza información histórica de la generación en el Sistema Interconectado Central a fin de estudiar la interacción entre las fuentes renovables eólicas y solares con el resto de las generadoras. Se ha determinado que con una participación de las fuentes renovables no convencionales del 10%, el sistema eléctrico en su conjunto presenta un costo total de 20 mil millones de dólares, entre los años 2018 y 2026. Al aumentar la participación de estas fuentes en 5%, dicho valor aumenta en 1.100 millones de dólares; luego, para llegar a una participación de 20%, los costos totales aumentan en 2.200 millones de dólares sobre el escenario base; mientras que para llegar al 30%, dicho aumento es de 4.500 millones de dólares. Esto implica que los costos medios de la energía aumentan en $2, $5 y 10 dólares por MWh para los escenarios de 15%, 20% y 30% respectivamente en relación el escenario base. En cuanto a la reducción de las emisiones de dióxido de carbono, se ha estimado que un aumento del 5% en la generación a partir de las fuentes eólica y solar, con respecto al escenario actual, las reduce en 9 millones de toneladas. Al aumentar la participación a 20%, dicha reducción es de 26,3 millones de toneladas; mientras que para el 30%, es de 58,8 millones de toneladas. Esto implica que, con respecto a las emisiones totales del Sistema Interconectado Central para el periodo comprendido entre los años 2018 y 2026, las emisiones de dióxido de carbono se reducen en 3%, 9% y 20% al llegar a las metas de 15%, 20% y 30% de generación a partir de fuentes ERNC respectivamente.

Ingeniero Civil Mecánico / Este estudio presenta simulaciones numéricas de una turbina eólica de eje vertical tipo Darrieus, con el objetivo de determinar el efecto de la inclinación de los álabes sobre el desempeño aerodinámico de la turbina. Específicamente, se varía la geometría cilíndrica a la de un cono invertido, dejando el radio superior constante. Lo anterior se realiza tanto para un perfil de velocidad de aire uniforme, como para un perfil de velocidad de aire variable obtenido sobre el techo de un hogar. El método de volúmenes finitos fue utilizado en ANSYS Fluent® para las distintas simulaciones. Para la turbulencia se usó el modelo k-w SST y se dividió el dominio en uno rotativo y otro estático. Además se utiliza el modelo DMS (Double-Multiple Streamtube) para la comparación de resultados. Como resultado se obtiene que la inclinación de los álabes produce un desplazamiento de la zona de operación de la turbina, extendiéndose para velocidades angulares mayores sin cambiar su coeficiente de potencia, tanto para el caso de velocidad del aire uniforme, como para un perfil de velocidad del aire variable. Además para ambos casos, inclinar los álabes ayuda al inicio de su funcionamiento. Se concluyó que la variación de la curva de CP vs TSR, para los ángulos de inclinación 0°, 30° y 45° no es significativa para una turbina instalada en la zona de mayor potencial eólico aledaña a una vivienda, que presenta un perfil variable de velocidad del viento, en comparación con un perfil uniforme de velocidad. Sin embargo, para una inclinación de 15° se aumenta el coeficiente de potencia hasta un 11% en comparación al caso de un perfil uniforme. Para futuros trabajos se propone realizar una investigación más detallada para pequeños ángulos de inclinación menores a 15° esto tanto para el perfil de velocidad uniforme de velocidad del viento como el perfil variable, y encontrar la inclinación óptima. También experimentar con otras variaciones en el radio que no sean lineales con respecto a la altura, ya que al eliminar la restricción que impone la inclinación en la relación entre el radio de giro y la altura, se puede lograr un incremento de potencia. Finalmente, estudiar simulación 3D para observar como interfiere la estela entre cada uno de los cortes.