A forte expansão da geração eólica é uma tendência mundial que altera a estrutura, o planejamento, a operação e a dinâmica dos sistemas de potência. Dessa forma, é importante que as unidades de geração eólica assumam responsabilidade pela confiabilidade e estabilidade do sistema de potência. Um bom desempenho transitório e uma boa margem de estabilidade para o sistema de potência dependem de estudos técnicos e da utilização de estratégias adequadas de controle. Nesse contexto, o presente trabalho propõe a inclusão de uma malha de controle suplementar em unidades eólicas de geração baseadas em gerador de indução duplamente alimentado. O objetivo da malha de controle suplementar proposta é melhorar a margem de estabilidade a pequenas perturbações de unidades eólicas e do sistema de potência. Controladores de amortecimento para a malha de controle suplementar proposta são projetados para amortecer as oscilações eletromecânicas causadas por unidades eólicas e por unidades de geração convencionais baseadas em gerador síncrono. Uma análise para definir a melhor entrada de controle para a inclusão da malha de controle suplementar da unidade de geração eólica é feita usando resíduos da função de transferência. As análises e testes são realizados usando dois sistemas diferentes: sistema composto por uma única unidade eólica conectada a um barramento infinito e sistema constituído por uma unidade eólica e uma unidade de geração convencional baseada em gerador síncrono conectadas a um barramento infinito. Duas diferentes metodologias são adotadas para o projeto/síntese do controlador da malha de controle suplementar. Uma metodologia de projeto é baseada na teoria de controle clássico e a outra metodologia baseia-se na teoria de controle modernorobusto. Os resultados obtidos mostram que a inclusão da malha de controle suplementar proposta foi eficaz na melhoria da margem de estabilidade a pequenas perturbações do sistema de potência. Esses resultados demonstram também que unidades eólicas baseadas em gerador de indução duplamente alimentado podem contribuir com a melhoria da margem de estabilidade do sistema de potência. / The strong expansion of wind generation is a global trend that changes the structure, planning operation and dynamics of power systems. Thus, it’s important that the units of wind generation take responsibility for the reliability and stability of power system. A good transient performance and good degree of stability for the power system depend of technical studies and of the use of appropriate strategy controls. In this context, this study proposes the inclusion of a additional control loop on generating wind turbines based on doubly fed induction generator. The purpose of the proposed additional control loop is to improve the stability margin to small perturbations of wind turbines and power system. Damping controllers for the proposes additional control loop are designed to damp the oscillations caused by the wind turbines and conventional generating units based on synchronous generator. An analysis to determinate the best control input for the inclusion of the control loop further wind power generation unit is performed using waste transfer function. The analyses and tests are performed using two different test systems: system comprising a single wind unit connected to a infinite bus and a system comprising a wind unit and a wind power generation based on the conventional synchronous generator connected to an infinite bus. Two different methods are adopted for the project / synthesis of the controller of the additional control loop. A project methodology is based on classical control theory and the other is based on modern-robust control theory. The obtained results show that the inclusion of additional control loop was efficient in improving the stability margin of small perturbations of the power system. These results also demonstrate that wind turbines based in doubly fed induction generator can contribute to improving the stability margin of the power system.

Orientador: Steven Frederick Durrant / Banca: Sandro Donnini Mancini / Banca: José Antonio Milito / Resumo: Dentre as diversas maneiras de se obter energia limpa, a energia eólica é o setor que esta em grande expansão, pois apresentou no Brasil, em 2015 um crescimento de 77,1% em comparação ao ano de 2014. Este crescimento acelerado traz juntamente uma enorme quantidade de resíduos gerados no processo de fabricação dos conjuntos geradores de energia. Um dos componentes dos conjuntos geradores é a pá eólica, confeccionada basicamente de uma estrutura, envolta por resina epóxi, fibra de vidro, madeira e cola. Uma empresa localizada na cidade de Sorocaba, fabricante de pás eólicas, têm capacidade de produção de 200 pás/mês que gera uma quantidade considerável de resíduos. Este trabalho visa incorporar a resina epóxi misturada com fibra de vidro, que é um resíduo gerado na produção das pás eólicas, em argamassa fabricada com cimento Portland CPII F32, com o objetivo de utilizar o resíduo substituindo parcialmente a areia empregada, pois desta forma há possibilidade de redução do descarte em aterros, e também diminuição da utilização de recursos naturais. Inicialmente o resíduo coletado na forma sólida, foi transformado em pó através do processo de torneamento, este pó foi caracterizado pelas técnicas de ângulo de contato, massa específica, teor de inorgânicos, granulometria, Difração de Raios X (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Espectroscopia de Raios X por Dispersão em Energia (EDS). Posterior às caracterizações, foram confeccionados corpos de prova cimentícios com di... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Among the various ways to obtain clean energy, wind power has been growing rapidly. In Brazil, the use of wind power grew 77.1% in 2015 compared with the previous year. This growth results in an enormous additional amount of residue produced during the manufacture of wind power generators. Wind turbine blades, which play an important role in the whole system, are made of a structure covered with epoxy resin, fiberglass, wood and glue. A company that manufactures wind power generators located in Sorocaba can produce up to 200 wind blades per month, which produces a considerable amount of residue. This project aims to incorporate epoxy resin together with fiberglass, which is also used in the production of such blades, into mortar made with Portland CPII F32 cement; that is to substitute residue for part of the sand used in this process, so that the quantity of residue (waste) can be reduced, and consequently also reduce the use of natural resources. Initially, this residue was collected in its solid form, and then turned into powder using the turning process for milling. This powder was characterized by contact angle and specific mass measurements, determination of inorganic elements, granulometry, X-ray diffraction, Scanning Electron Microscopy (SEM) and Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS). After the characterizations, some cement specimens were made with different quantities of residue substituting the sand, as well as a specimen (CP) without any substitution. Tests were then carried out, including resistance to bending traction and compression; determination of water absorption, void indices and of specific mass. The specimens showed positive results, having passed the mechanical resistance test (8MPa), when residue substituted up to 15% of the sand was substituted. In addition, the tests showed that the specific mass was also reduced, making... (Complete abstract electronic access below) / Mestre

Actualmente existen en Chile numerosos proyectos de generación eólica en distintas etapas de desarrollo. La mayoría de éstos se conectarán al Sistema Interconectado Central (SIC), y en particular en el norte del país, por lo que se espera que en el mediano plazo exista una gran cantidad de generación eólica en dicha zona. Dada la naturaleza estocástica del recurso viento, estos parques eólicos inyectarían una potencia variable al sistema de transmisión, lo que podría producir fluctuaciones de tensión en las barras del sistema de transmisión pudiendo, eventualmente, salir de los rangos permitidos. De esta problemática surge el objetivo principal de esta investigación, que es disponer de una estrategia para efectuar el control de tensión de un sistema eléctrico con las características propias del SIC, en el que puede existir una elevada penetración de generación eólica. En este estudio, primeramente se identificaron las fluctuaciones de tensión esperadas para las distintas tecnologías de generación eólica actualmente utilizadas. Se observó que los parques eólicos formados por aerogeneradores de velocidad fija es la tecnología de la que se espera mayores fluctuaciones de tensión. A un sistema eléctrico de ensayo base se le realizaron pequeñas modificaciones, obteniéndose distintas topologías, y a su vez, para cada una de éstas se construyó sistemas de distintos niveles de tensión: 66, 110 y 220 [kV]. Mediante la herramienta de flujos de potencia, en cada uno de estos sistemas se buscó la generación eólica tal que ocasionara problemas de tensión en las barras del sistema. Se propuso una estrategia de control de tensión que solucionara dicho problema. Se construyó un modelo de la zona norte del SIC, desde la barra Quillota 220 [kV] hasta la barra Paposo 220 [kV], en el que se probaron con éxito las estrategias de control de tensión propuestas en el sistema eléctrico de ensayo. Finalmente, se determina que la inclusión masiva de generación eólica en un sistema eléctrico puede traer problemas de subtensión en el punto de conexión (PCC) de los parques eólicos y/o en barras aledañas a los parques eólicos. Se propone para esto una estrategia de control de tensión que mitiga las fluctuaciones lentas de tensión. Esta estrategia consiste en que a medida que aumenta la penetración eólica en el sistema; a) barras aledañas (centrales y elementos de compensación reactiva) aporten reactivos a los parques eólico del sistema eléctrico, cuando es insuficiente; b) elevar el tap de los transformadores de conexión de los parques eólicos; c) añadir compensación reactiva en barras aledañas a los parques eólicos y d) Añadir compensación reactiva en los PCC de los parques eólicos. Por lo demás, c) y d) pueden ser excluyentes o se puede dar una combinación de ambas.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-04-25T04:10:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 344810.pdf: 3814184 bytes, checksum: 75b2bf2f6546681a6fcaa43a079fc6be (MD5) Previous issue date: 2016 / A presente pesquisa tem por finalidade realizar uma abordagem técnica quanto ao advento de uma nova categoria de tecnologia de geração de energia eólica, no caso, as Turbinas Eólicas Canalizadas (TEC) ou Ducted Wind Turbines (DWT) - sendo a mesma posta à prova, por meio de um estudo dissertativo dos seus aspectos intrínsecos, além de uma análise de eficiência e comparativa simulando um cenário de geração distribuída na cidade de Florianópolis - SC através do software HOMER. O presente trabalho tem como foco o cenário da possibilidade de implantação de uma nova tecnologia no campo energético, munida de alto desempenho. Os sistemas TECs exploram desenvolvimentos tecnológicos recentes e que têm como base o efeito Venturi como seu fundamental componente além de efetuar uma captação otimizada de ventos, com posterior segregação do mesmo em um sistema canalizado que direciona o ar para uma ou mais turbinas eólicas. As possibilidades de advento desta tecnologia no Brasil estão atreladas em sua maioria à geração distribuída, panorama aqui examinado por meio de uma abordagem de embasamentos técnicos e dados publicados sobre a inovação tecnológica em questão. Para tanto, o presente estudo tem como alicerce a legislação existente quanto à geração distribuída afim de idealizar um comparativo entre um sistema de microgeração baseado nas TECs e a tecnologia atual de Torres Eólicas Geradoras. De posse dos dados climáticos de velocidade do vento, além das legislações vigentes, foi escolhido o aerogerador SkyStream Land 2.4 kW de potência. As simulações acerca da eficiência e as análises realizadas no software HOMER fornecem um estudo específico de quanto a sensibilidade da velocidade do vento impacta nos resultados de forma a comparar a vantagem do sistema proposto através de seu fator de escala de aceleração. Os resultados obtidos demonstram que na condição atual, as TECs evidenciam fatores que podem fazer jus ao seu advento como custos inferiores e potencial gerador nominal na ordem de 4,9 vezes acima do método convencional. A pesquisa explana sobre os conceitos fundamentais de geração eólica, exibindo suas principais características técnicas e evolucionais, além de abordar uma nova proposta para viabilidade de geração em locais considerados atualmente como tendo baixo potencial eólico.<br> / Abstract : The present work aims to develop a technical approach to deal with a new category of wind energy generation technology, namely, the Ducted Wind Turbines (DWT). To achieve this aim, this dissertation investigates the DWT intrinsic characteristics and analyzes its efficiency simulating a scenario of a distributed generation in the city of Florianópolis, Brazil, through the HOMER software. The proposed development focuses on the main advantages (and disadvantages) of this new technology in an actual energy usage scenario, offering high performance. New DWT systems rely on recent technological developments based on the Venturi effect as a fundamental component and on harnessing the wind through a pipe system which conducts it to one or more wind turbines. There are promising possibilities of this technology in Brazil, mostly related to its newly created distributed generation system. The herein proposed study will examine these possibilities through a technical approach based on literature review and published research related to the subject. Also, it considers the Brazilian regulations and legislations on the distributed generation in order to compare micro systems based on TECs and on the current technology of Wind Generators Towers. Besides local climatological data of wind speed, the proposed study considered the specifications of the wind turbine SkyStream 2.4 kW. The accomplished simulations with the software HOMER provided a general sensitivity scale of the wind speed impact of the efficiency results, allowing a comparison of the system proposed advantages regarding its acceleration factor. Compared to the conventional Wind Towers, the results show that the current TEC technology can offer high efficiency at lower costs, providing up to 4.9 times higher power-generating potential. In brief, the proposed work discusses about the fundamental concepts of wind generation and its main technical and historical features, and presents a new possibility for generation in areas with low wind potential.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-05-23T04:22:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 345248.pdf: 4540254 bytes, checksum: b61753d1576a6ca395e102d19e3c04e0 (MD5) Previous issue date: 2016 / Abstract : Research institutes and industry have recently initiated the development of wind turbines for energy production at sites with lower wind speeds. The relatively high electric power production of this type of wind turbine is related to the growing of the swept area. Thus, in order to increase the swept area, the length of the new blades must be greater than the ones of traditional blades for horizontal axis wind turbines. The expansion of the rotors diameter of large wind turbines has some implications, such as the increase of gravity loads and new transportation logistics challenges. To overcome these challenges, advances in the blade technology have led to more efficient structural and aerodynamic design and optimized material usage. In this context, analytical models have to accurately predict aerodynamic loads acting on the blades and calculate the structural stresses developed during the turbine operation. Since composite materials have high strength/weight ratio compared to other structural materials and are flexible with respect to the fabrication process, they are more appropriate for blade applications. This dissertation presents an improvement in the aerodynamic model that takes into account an iterative procedure for determining Reynolds number instead of depending on experimental data for the process of airfoil selection along the blade span that maximize the power extracted from the wind. The multilayer shell theories and the relationship between the aerodynamic bending and torsional moments acting on the blade are presented. The in-plane normal and shear stresses on the thin-walled multilayer blade are determined by using the Shear Flow Theory. A case study is conducted on a 20 MW wind turbine developed in the Energy Research Centre of the Netherlands-ECN. The normal and shear stresses are calculated and the Tsai-Wu criterion is applied for the strength evaluation of the blade made of glass/epoxy. Results obtained with two stacking sequences are presented.<br> / Institutos de pesquisa e a indústria iniciaram recentemente o desenvolvimento de turbinas eólicas para a produção de energia em locais com baixas velocidades de vento. A produção de energia elétrica relativamente alta deste tipo de turbina está relacionada com o crescimento da área varrida pelo rotor. Assim, de forma a aumentar a área varrida, o comprimento das novas pás deve ser maior que o das pás tradicionais de turbinas eólicas de eixo horizontal. O aumento do diâmetro dos rotores das turbinas eólicas tem algumas implicações, tais como o aumento das cargas gravitacionais e desafios no seu transporte. Para superá-los, avanços na tecnologia de pás têm levado a projetos estruturais e aerodinâmicos mais eficientes. Neste contexto, modelos analíticos têm de prever com precisão as cargas aerodinâmicas atuando sobre as pás, além de calcular as tensões estruturais desenvolvidas durante sua operação. Uma vez que materiais compostos têm uma elevada relação resistência/peso em comparação com outros materiais estruturais, além de serem flexíveis no que diz respeito ao processo de fabricação, estes materiais têm sido os mais investigados para aplicações em pás de turbina eólica. Esta dissertação apresenta uma melhoria no modelo aerodinâmico que leva em conta um processo iterativo para a determinação do número de Reynolds, em vez de depender de dados experimentais para o processo de escolha do aerofólio ao longo da envergadura da pá que maximiza a potência extraída do vento. As teorias de cascas multilaminares e a relação entre os momentos aerodinâmicos fletores e de torção que atuam sobre a pá são apresentados. As tensões normais e de cisalhamento atuantes no plano da pá multilaminar de parede fina são determinadas utilizando a Teoria do Fluxo de Cisalhamento. Um estudo de caso é conduzido em uma turbina eólica de 20 MW desenvolvida no Centro de Pesquisa em Energia dos Países Baixos (ECN). As tensões normais e de cisalhamento são calculadas e o critério de Tsai-Wu é aplicado para a avaliação da resistência da pá feita em vidro/epóxi. Os resultados obtidos com duas sequências de empilhamento de lâminas são apresentados.

MACÊDO, C. H. S. Experimento em escala e comparação do desempenho de duas turbinas eólicas equipadas com difusor com diferentes ângulos de ataque. 2016. 76 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica)–Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016. / Submitted by Hohana Sanders (hohanasanders@hotmail.com) on 2017-03-31T12:20:54Z No. of bitstreams: 1 2016_dis_chsmacêdo.pdf: 2331305 bytes, checksum: 31cba277af6711d5d71ddae30736deae (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2017-06-16T16:58:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_dis_chsmacêdo.pdf: 2331305 bytes, checksum: 31cba277af6711d5d71ddae30736deae (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-16T16:58:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_dis_chsmacêdo.pdf: 2331305 bytes, checksum: 31cba277af6711d5d71ddae30736deae (MD5) Previous issue date: 2016-10-06 / One of the most promising concepts for increasing the efficiency of a wind turbine is the horizontal axis wind turbine equipped with an aerodynamic diffuser. The diffuser controls the expansion of the turbine exhaust flow, creating a low pressure area at the turbine exit. This increase in pressure difference induces a greater mass flow of air through the turbine when compared to a conventional turbine of the same diameter. Thus, this work proposes to design, build, test and compare the results obtained by one rotor in scale with a rotor system - diffuser. One rotor was designed and developed with tip speed ratio value 7. Rotor blades were chosen with length of 180 mm and aerodynamic airfoil NREL S809, based on the concepts of the blade element momentum (BEM). Two aerodynamic diffusers were built with NACA 4412, made of plywood and cut by laser, profiles with attack angles of 7º and 11º. They were filled with a polyurethane foam, covered with fiberglass tissue and subsequently a thermoplastic. The tests were performed in the Aerodynamics and Fluid Mechanics Laboratory of the Federal University of Ceará, where free flow velocity data, flow velocity with the rotor and the rotor system - diffuser in operation, as well as angular velocity measurements and torque generated by the blades were collected in order to know the power curve of each rotor and the rotor system - diffuser. It was possible to observe a maximum of 3.6% increase in power coefficient for the rotor equipped with the diffuser with attack angle of 7º and 4% with attack angle 11º for the intervals of = 6.2 to = 6.7. This power coefficient increase can be considered negligible, it not showing the expected increase of a rotor-diffuser system. / Um dos mais promissores conceitos para aumentar a eficiência de um aerogerador é a turbina eólica de eixo horizontal equipada com um difusor aerodinâmico. O difusor controla a expansão do fluxo de escape da turbina, produzindo uma zona de baixa pressão na saída da mesma. Esse aumento na diferença de pressão induz um fluxo maior de massa de ar através da turbina, em comparação com uma turbina convencional de mesmo diâmetro. Diante disso, esse trabalho propõe projetar, construir, testar e comparar os resultados obtidos por um rotor em escala com um sistema rotor – difusor. Foi projetado e desenvolvido um rotor com valor de velocidade específica de ponta 7. Foram escolhidas pás eólicas com 180 mm de comprimento e perfil aerodinâmico NREL S809, a partir do conceito da quantidade de movimento do elemento da pá (BEM). Os dois difusores aerodinâmicos foram construídos com perfis NACA 4412, feitos de madeira compensada cortada a laser, com ângulos de ataque 7º e 11º. Foram preenchidos por uma espuma de poliuretano, cobertos por tecido de fibra de vidro e posteriormente por um termoplástico. Os testes foram realizados no Laboratório de Aerodinâmica e Mecânica dos Fluidos da Universidade Federal do Ceará, de onde foram coletados dados de velocidade de escoamento livre, velocidade de escoamento com o rotor e o conjunto rotor – difusor em operação, assim como medidas de velocidade angular e torque gerado pelas pás, com a finalidade de conhecer a curva de potência de cada rotor e do conjunto rotor – difusor. Foi possível observar um acréscimo máximo do Coeficiente de Potência de 3,6 % para o rotor equipado com o difusor com ângulo de ataque 7º e de 4 % para o de ângulo de ataque 11º para os intervalos de a . Esse acréscimo do Coeficiente de Potência pode ser considerado pouco significativo, não evidenciando o aumento esperado de um sistema rotor-difusor.

MENDES, Jocicléa de Sousa. Parques eólicos e comunidades tradicionais no Nordeste brasileiro: estudo de caso da Comunidade de Xavier, litoral oeste do Ceará, por meio da abordagem ecológica/participativa. 2016. 160 f. Tese (Doutorado em Geografia)-Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016. / Submitted by Aline Mendes (alinemendes.ufc@gmail.com) on 2017-05-17T22:51:57Z No. of bitstreams: 1 2016_tese_jsmendes.pdf: 8878674 bytes, checksum: b010902fb9493437aab10fff4379165e (MD5) / Approved for entry into archive by Jairo Viana (jairo@ufc.br) on 2017-05-19T20:03:38Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_tese_jsmendes.pdf: 8878674 bytes, checksum: b010902fb9493437aab10fff4379165e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-19T20:03:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_tese_jsmendes.pdf: 8878674 bytes, checksum: b010902fb9493437aab10fff4379165e (MD5) Previous issue date: 2016 / The northeastern coast of Brazil has been occupied gradually by large enterprises, all justified as sources of employment thus improving the quality of life of traditional communities. In Ceará, most part of these enterprises have been located in traditional communities territories, influencing their way of life. In this context, it is inserted the Xavier community, located approximately 347 km from Fortaleza, the state capital. This community is consisted of 20 families who survive from extractive activities like artisanal fishing and shellfish picking besides crop in ebb terrains (lower wetlands formed from dunes near ponds), configured as an essentially traditional community. However, in the midst of the community sustainable living, in 2009, it was inserted about 200 meters from the far eastern of the houses densification, one of the biggest centers of wind farms in Brazil. The insertion of this great enterprise in the area has caused bitter disputes and territorial losses. In this context, the objective of this study was to carry out an integrated analysis of the scenario, especially the socioeconomic dynamic with the community of Xavier beach, through participatory methodologies, focusing on the impacts caused by the installation of the wind farm. The research was based on the Geoecology of Landscapes method that gave support and guidance to achieve the proposed goals. In relation to the methodological aspects of the research, it was used questionnaires, participant observations, techniques of social cartography, application of Q method, field work and construction of maps. The result of the research found that in Xavier beach there are several landscape units: (i) Marine coastal ii) beach and after beach, iv) moving dunes, v) fixed and semi-fixed dunes, vi) eolianites, vii) sprinkling wind plain viii) estuarine plain and ix) coastal, characterized by the integration of various elements that maintains mutual relations with each other and are continuously subjected to flows of matter and energy, as well as the external human action, specifically the construction of the wind project. On the other hand, in social terms, the community is characterized as being essentially traditional and historically without adequate public services (education, health, basic sanitation, public transport and housing), although part of the these services have now been made possible by the compensatory actions of the wind farm. The impacts of the wind farm could be divided into: (a) Positives: access to quality housing and energy; improved school transport and roads leading to the community, all arising as compensatory actions after intense struggle between the local community and the Brazilian Justice; and (b) Negatives: privatization of common areas (dunes and ponds); reduction of surface freshwater supply; suppression of freshwater ponds where it was artisanal fishing; uncomfortable noise from the wind turbines; constant fear of some accident; and internal conflicts, especially after the compensatory actions. Thus, it was concluded that the installation of the wind farm in Xavier community caused essentially negative impacts, affecting expressively the natural elements and the routine of local residents and by having the compensatory actions influenced directly on the acceptance of inhabitants of the wind farm, thereby creating internal conflicts and behavioral changes in individual and collective character. Here are some actions that can contribute to the permanence of the Xavier community territory and ensure the continuation of extractive activities and family agriculture: (i) Strengthening of Residents Association (ii) public investment in artisanal fishing (iii) Creation of a Marine Extractive Reserve (RESEX) in the region. / O litoral nordestino do Brasil vem sendo ocupado, gradativamente, por grandes empreendimentos, todos justificados como geradores de emprego e de melhoria na qualidade de vida das comunidades tradicionais. No Ceará, grande parte desses empreendimentos foi locado em territórios de comunidades tradicionais e influenciou no modo de vida da população. Nesse contexto, se insere a comunidade de Xavier, localizada a, aproximadamente, 347 km de Fortaleza, capital do estado do Ceará. Essa comunidade é constituída por 20 famílias, que sobrevivem de atividades extrativistas como a pesca artesanal e a mariscagem e praticam, ainda, cultivos em terrenos de vazantes (áreas úmidas rebaixadas de dunas próximas a lagoas), configurando-se como uma comunidade essencialmente tradicional. Porém, em meio ao cotidiano sustentável da comunidade, em 2009, foi implantado, a cerca de 200 metros do extremo leste do adensamento das casas, um dos maiores centros de produção de energia eólica do Brasil. A inserção desse grande empreendimento na área vem ocasionando acirradas disputas e perdas territoriais. Nesse contexto, o objetivo do estudo foi realizar uma análise integrada da paisagem, sobretudo da dinâmica socioeconômica junto à comunidade da Praia de Xavier, através de metodologias participativas, com foco nos impactos ocasionados pela instalação do parque eólico. A pesquisa apoiou-se no método da Geoecologia das Paisagens que deu suporte e direcionamento para se alcançar o objetivo proposto. Quanto aos aspectos metodológicos da pesquisa, foram utilizados questionários, observações participantes, técnicas de cartografia social, aplicação do Método Q, trabalhos de campo e construção de mapas. O resultado da investigação constatou que na praia de Xavier existem diversas unidades de paisagem: (i) mar litorâneo, ii) praia e pós-praia, iv) dunas móveis, v) dunas fixas e semifixas, vi) eolianitos, vii) planície de aspersão eólica, viii) planície estuarina e ix) tabuleiro costeiro, caracterizados pela integração de variados elementos que mantém relações mútuas entre si e são continuamente submetidos aos fluxos de matéria e energia, assim como a ação humana externa, especificamente a construção do empreendimento eólico. Por outra parte, em termos sociais a comunidade é caraterizada por ser essencialmente tradicional e historicamente não detém de serviços públicos adequados (educação, saúde, saneamento básico, transporte público e moradia), apesar de parte destes serviços terem sido atualmente viabilizados pelas medidas compensatórias adotadas pelo parque eólico. Os impactos da energia eólica puderam ser divididos em: (a) Positivos: acesso à moradia de qualidade e à energia elétrica; melhoria do transporte escolar e das vias que dão acesso à comunidade, todos advindos como medidas compensatórias após intensa luta da comunidade junto à justiça brasileira; e (b) Negativos: privatização de áreas de usos comuns (campos de dunas e lagoas); redução do aporte de água doce superficial; supressão de lagoas de água doce onde se realizava pesca artesanal; incômodo com o ruído dos aerogeradores; medo constante de algum acidente; e conflitos internos proporcionados, principalmente, após as medidas compensatórias. Conclui-se que a instalação do parque eólico na comunidade Xavier provocou impactos essencialmente negativos, afetando expressivamente os elementos naturais e o cotidiano dos moradores locais, tendo as medidas compensatórias influenciado de forma direta na aceitação, por parte dos habitantes, do parque eólico, gerando conflitos internos e mudanças de comportamento, em caráter individual e coletivo. Seguem algumas ações que podem contribuir para a permanência do território da comunidade de Xavier e assegurar a permanência das atividades extrativistas e da agricultura familiar: (i) fortalecimento da associação de moradores da comunidade, (ii) investimento público na pesca artesanal e (iii) criação de uma Reserva Extrativista Marinha (RESEX) na região.

O setor eólico está em processo de consolidação no Brasil desde o início dos anos 2000, e oportunidades de pesquisas e desenvolvimento estão presentes em todas as etapas do processo. Este trabalho apresenta uma relação entre os parâmetros de velocidade do vento, energia, efeito de esteira e intensidade de turbulência com diferentes alturas de turbinas existentes no mercado brasileiro, em três regiões distintas, Triunfo/PE, São João do Cariri/PB e São Martinho da Serra/RS. A finalidade do trabalho é auxiliar os desenvolvedores e os investidores de parques eólicos na tomada de decisão sobre as alturas de aerogeradores a serem consideradas em seus projetos eólicos, antecipando a avaliação criteriosa do recurso eólico local. Para tal, primeiramente são citadas referências de trabalhos similares disponíveis na literatura bem como é realizada a fundamentação teórica do estudo com as principais equações e modelos utilizados na área. A metodologia do cálculo é teórica e aplicada às ferramentas computacionais do WAsP para a modelagem do vento e do WindFarmer para avaliar a produção de energia elétrica, com adaptações específicas para cada projeto. Procedimentos estatísticos são efetuados a fim de se garantir que as análises contenham o menor nível possível de incerteza na identificação do recurso eólico de cada região. Os resultados do trabalho são apresentados comparativamente entre os sete modelos de aerogerador testados e também entre as três áreas estudadas. O comportamento das turbinas é consideravelmente diferente em todas as opções estudadas. Os modelos de aerogerador A e D são os que apresentam o maior ganho energético percentual com o incremento da altura da turbina com valores médios de 0,42% e 0,44% a cada metro. Já os modelos C e D apresentam as melhorias mais consideráveis em termos de redução de intensidade de turbulência e diminuição de perdas por efeito de esteira, conforme se aumenta a altura das turbinas. As áreas apresentam, também, recursos eólicos distintos entre elas. O projeto eólico de Triunfo é o que apresenta a maior geração de energia dentre os estudados, sendo 24,2% maior que em São Martinho da Serra e 45,0% maior que em São João do Cariri. Verifica-se, também, que caso a velocidade média do vento de longo prazo fosse dobrada em Triunfo, a energia líquida teria um acréscimo de 88%. Já em São Martinho da Serra este valor chegaria em 170% e em São João do Cariri em 220%. / The wind energy sector has been under consolidation in Brazil since the early 2000s. Opportunities for researches and developments are present at all stages of the process. This paper presents a link among wind speed, energy, wake effect and turbulence intensity parameters and the height of existing wind turbine models in Brazil, considering three distinct regions as Triunfo/PE, São João do Cariri/PB and São Martinho da Serra/RS. This paper also aims to support developers and investors in the decision making process in the wind turbines height that should be considered in its wind farms. To this end, the references of similar studies as well as the theoretical basis for the study, including the main equations and models, are presented. The calculation methodology is theoretical and it has been applied to the computational tools WAsP (wind modeling) and WindFarmer (evaluate the energy production), considering specific adaptations for each project. Statistical procedures are performed in order to ensure that the analyses contain the lowest possible level of uncertainty in the characterization of the wind resources in each region. The results are presented comparatively among the seven tested turbine models and also among the three studied areas. The turbine models behavior is considerably different for all options. The wind turbine models A and D are those with the highest percentage energy increase with increasing the turbine height. Their average values are 0.42% and 0.44% per meter height. The models C and D present the most considerable improvements in terms of turbulence intensity and wake effect reductions with increasing the turbine height. The different locations also present distinguished wind resources among them. Triunfo wind farm is the one with the highest energy generation, 24.2% higher than in São Martinho da Serra and 45.0% higher than in São João do Cariri. It is also noted that if the long term mean wind speed was doubled in the project locations, the energy would have an increase of 88% in Triunfo, 170% in São Martinho da Serra and 220% in São João do Cariri.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-04-29T21:04:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 333227.pdf: 10694718 bytes, checksum: a50bb83118004a0e641464675cf56413 (MD5) Previous issue date: 2014 / Esta tese propõe um novo sistema de controle baseado na Teoria da Potencia Instantânea para um aerogerador com um gerador síncrono de ímãs permanentes (GSIP). Este gerador possui uma força eletromotriz trapezoidal por esta razão o controle proposto traz vantagens em relação aos usuais baseados na transformação de Park. Uma bancada de ensaios foi montada para a validação dos resultados simulados. Utilizou-se um conversor de frequência comandado por um controlador lógico programável (CLP) e estes conectados a uma maquina síncrona de ímãs permanentes, como simulador da turbina eólica, com a finalidade de produzir energia, para acionar o GSIP de 3 kW. O GSIP converte a energia rotacional mecânica em energia elétrica. Dois conversores do tipo fonte de tensão, conectados em topologia back-to-back, são utilizados para conectar este gerador à rede elétrica, nos quais o disparo das chaves se da por modulação PWM vetorial (SV-PWM). A estratégia de controle do conversor do lado do gerador foi implementada com um dSPACE, enquanto que o conversor do lado da rede foi controlado por um DSP. Para garantir a estabilidade do controle da corrente do gerador em toda a sua faixa de potencia, determinou-se matematicamente, em função da posição do rotor, a força eletromotriz (FEM) do GSIP. O sistema se auto ajusta para transferir o máximo de potencia à rede em função da velocidade do vento. A tensão do barramento de corrente contínua (CC) tem seu controle pelo conversor do lado do gerador garantindo a estabilidade do sistema frente a afundamentos simétricos e assimétricos da tensão da rede elétrica. São apresentados resultados de simulação em ambiente Matlab/Simulink, e experimentais coletados na bancada. Com os resultados fica evidente a possibilidade de implantar este sistema com a finalidade de garantir a qualidade de energia de um sistema de geração acoplado à rede elétrica, bem como cumprir as exigências impostas pelas agencias regulamentadoras das concessionarias de energia elétrica.<br> / Abstract : This thesis proposes a new control system based on the Theory of Instantaneous Power for a wind turbine with a permanent magnet synchronous generator (PMSG). This generator has a trapezoidal electromotive force, for this reason the proposed control brings advantages over the usual one based on the Park transformation. A test bench was set to validate the simulated results. We used an electrical drive controlled by a programmable logic controller (PLC) and these are connected to a permanent magnet synchronous machine, as a wind turbine simulator, in order to produce power to drive the 3 kW PMSG. The PMSG converts mechanical rotational energy into electrical energy. Two voltage source converters connected in back-to-back topology, are used to connect the generator to the grid, in which the switching is space vector modulated (SV-PWM). The control strategy of the generator-side converter has been implemented with a DSpace, while the network side converter is controlled by a DSP. To ensure the generator current control stability in its entire power band, the PMSG electromotive force (FEM) was determined mathematically as a function of the rotor position. The system automatically adjusts itself to transfer the maximum power to the network as a function of the wind speed. The generatorside converter control of the DC bus voltage ensures the stability of the system when facing symmetrical and asymmetrical voltage sags at the grid terminals. Matlab/Simulink simulation results are presented as well as experimental ones collected on the test bench. With the results it is evident the effectiveness of implementing this system in order to ensure the quality of energy of a generation system coupled to the power grid, as well as meet the requirements imposed by regulatory agencies of electricity concessionaires.

CARDOSO, O. C. V. Análise particionada de turbinas eólicas Offshore utilizando o método de multiplicadores de lagrange localizados. 2014. 113 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-02-13T14:42:15Z No. of bitstreams: 1 2014_dis_ocvcardoso.pdf: 4801586 bytes, checksum: eef398e36bf5e86cf506701b92625eca (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-02-13T14:43:01Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_dis_ocvcardoso.pdf: 4801586 bytes, checksum: eef398e36bf5e86cf506701b92625eca (MD5) / Made available in DSpace on 2015-02-13T14:43:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_dis_ocvcardoso.pdf: 4801586 bytes, checksum: eef398e36bf5e86cf506701b92625eca (MD5) Previous issue date: 2014-06-06 / Among the new-found data about the availability of fossil fuels, which affirms that oil and natural gas sources will be almost depleted in the next century and the coal in the following two centuries. There is a global pursuit about new ways to produce energy. Another important fact that ratify this quest, lies at rise of the environment imbalance arouse from the burn of fossil fuels which, through the greenhouse effect, leads, for instance, to melting glaciers and increasing the temperature in the earth. The wind power, already used to move ships since antiquity is a relevant alternative way to produce energy, since it dispose of, at least, two great advantages, namely, it is endless and produce low negative consequences to environment. A place is considered to be good to receive the wind power engines called wind turbines, which convert the wind kinetic energy in electricity, if it is a ground plane with little amount of barriers. The sea, especially the regions far from the coast, satisfy the two latter requirement, and, furthermore, it is a place in which there are less obstructions about the noise pollution from the offshore wind turbines and there is not concern about deceases arouse in people who leave near of wind farms. In order to install the wind turbines in those spots away from the seashore, is required that its towers must be attached at the sea floor or must be develop a system that allow the turbine to float. Therefore the objective of the present work is to develop a structural modelling of the Monopile, TLP (Tension Leg Platform) and Spar type wind turbines subject using Finite Element Methods with the coupling method accomplished by Localized Lagrange Multipliers, jointly with the software SolidWorks and Autocad (drawing creation), ANSYS (mesh development) and Matlab (solver). The obtained results are relevant since such models are those which are most commonly used in offshore wind power plants. Lastly, due to the use of the latter coupling method, there is not the requisition to develop the study using meshes that agree each other. On the contrary, the analysis can be performed with non match meshes adjusting them with the Zero Moment Rule described in this present study. / Diante dos mais recentes dados com respeito a quantidade de combustíveis fósseis ainda disponíveis na natureza, os quais atestam que não há mais nem um século sequer para que o petróleo e o gás natural sejam praticamente extintos e que as reservas de carvão mineral suprirão somente mais 2 séculos de consumo, levando em conta o gasto atual. A preocupação quanto a novas formas de extração de energia se tornam necessárias e urgentes. Outro importante fator que ratifica o imediatismo de se buscar diferentes fontes de energia em detrimento de combustível fóssil, é o fato de que as emissões intrínsecas à sua queima estão gerando desequilíbrio no clima global pela intensificação do efeito estufa, apontado como um dos principais contribuidores do derretimento de geleiras e aquecimento da temperatura da terra. A energia eólica, já utilizada desde a antiguidade para auxílio de locomoção de embarcações e em moinhos de vento, se mostra uma alternativa de extrema relevância, já que, ela não é portadora dos dois problemas críticos citados anteriormente. A saber, ela é infindável e tem baixa consequência negativa ao meio ambiente. Quanto aos locais que oferecem maior rendimento e produção para instalação dos aerogeradores, responsáveis pela conversão da energia cinética do vento em energia elétrica, são os que dispõem de terreno mais plano e ausente de barreiras que impeçam a continuidade do fluxo de vento. O mar, sobretudo as regiões mais distantes da costa, satisfazem às duas necessidades citadas anteriormente, e, ainda se tratam de um local no qual não há a preocupação quanto a poluição sonora gerada pelos aerogeradores e nem com distúrbios e doenças que possam ser desencadeadas em pessoas que residam pertos de grandes parques éolicos. A utilização de aerogeradores no mar (offshore) distantes da costa, e por conseguinte, em grandes profundidades, requer torres de sustentação fixadas ao solo ou um sistema que proporcione que a turbina flutue. Diante do exposto, o trabalho em questão tem por objetivo realizar a modelagem estrutural do aerogerador flutuante (Spar), do portador de torre de tripé e do modelo monopile, sujeitos a carregamentos decorrentes de situações normais e extremas, utilizando os métodos dos Elementos Finitos juntamente com o Método de Acoplamento por Multiplicadores de Lagrange Localizados, atrelados aos softwares SolidWorks e Autocad (criação do desenho), ANSYS (malha) e Matlab (solver). E, em decorrência do fato da utilização do método de acoplamento, não há necessidade de que as malhas dos subdomínios envolvidos sejam coincidentes. Pelo contrário, pode-se utilizar malhas não encaixantes para discretizar o sistema e, nas regiões onde há contato entre malhas que não coicidem, aplica-se a Regra do Momento Zero, descrita no presente trabalho. Nesse tipo de abordagem, pode haver uma separação dos códigos computacionais utilizados para o fluido e para a estrutura, os quais são inicialmente tratados como entidades individuais e só após terem sido discretizados é que a informação sobre suas malhas é recebida pela parte do código responsável por realizar o acoplamento dos subdomínios. Problemas de malhas que não se encaixam podem surgir por diversos motivos, dentre eles, o fato de um subdomínio requerer uma malha mais refinada do que outros para que dele resultem resultados acurados. Pesquisadores de diferentes áreas podem gerar malhas separadas de distintos subdomínios e desejarem uní-los pelo método abordado nesse trabalho em uma simulação, ou a conformidade das malhas pode requerer muito tempo dispendido devido ao grande esforço computacional para a geração de malhas conformes. Por fim, a aplicação do método produz resultados de grande relevância, visto que, os modelos a que dizem respeito são os mais comumente utilizados em projetos de aproveitamento de energia eólica offshore.