Os sistemas de controle e supervisão têm se revelado expressivamente importantes nos sistemas de produção. Garantir o funcionamento com qualidade dos processos industriais exige um controle permanente, sendo necessário manter constantes algumas variáveis. Um dos fatores que se destacam na utilização de monitoramento remoto é a possibilidade de centralizar o controle de um determinado processo em locais distintos, muitas vezes distantes do ponto de origem do problema, podendo ser acessado pelo responsável pelo processo e/ou muitas vezes resolvido pelo mesmo, sem a necessidade de locomover-se até o local do problema. Esse trabalho visou estudar e desenvolver um sistema utilizando a tecnologia de comunicação via rede elétrica e aquisição de dados, aplicado ao monitoramento e supervisão de temperatura do rotor de um aerogerador de pequeno porte por meio de um protótipo de simulação. O mesmo deu-se por meio de pesquisas e estudo de caso realizado em Laboratórios da Faculdade SATC, com a criação de um modelo de interface e aquisição de dados utilizando a rede elétrica para a transmissão e recepção de dados por intermédio da tecnologia PLC, como solução para o monitoramento remoto de uma variável definida como temperatura, simulando a temperatura do motor em um aerogerador de pequeno porte. Após a execução do protótipo, foram realizados testes comparativos entre a tecnologia PLC e a rede LAN em dois ambientes distintos: residencial e industrial. A análise do comportamento da rede LAN foi realizada através de um software de análise de redes, onde foram estabelecidos alguns parâmetros que representassem o desempenho da rede ao enviar e receber dados do sistema de monitoramento. Os resultados obtidos evidenciam as performances das tecnologias utilizadas como meios de transmissão, assim como apresentam um paralelo entre as mesmas. Os dados obtidos por este estudo mostram resultados satisfatórios da tecnologia PLC em relação à rede LAN, confirmando a possibilidade do uso desta tecnologia em sistemas de monitoramento remoto, permitindo assim um aumento na confiabilidade e comodidade operacional. / The control system and supervision have been revealed very important in product systems. To guarantee the function with quality, industrial process requires a permanent control being necessary keeping stable some variables. One important factor to point using remote monitoring is the possibility to centralize the control of one process in distinct place, many times far away from the problem original point. It can be accessed by responsible person for the process or many times solved by him without the necessity to be present where the problem started. This research studied and developed a monitoring system and supervision, using communication technology via electrical grid and data acquisition system. It was done by means of research and studies cases at SATC laboratory with data acquisition interface creation, using electric power distribution to transmit and receive the data by PLC technology as a solution to remote monitoring of a definite variable as temperature, simulating the temperature of a small wind power motor. After the prototype execution, comparatives tests were done between PLC technology and LAN network in two different environments: residential and industrial. The network behavior analysis was performed using a network analysis software, where were established some parameters that represent the performance of the network to send and receive data from the monitoring system.The data acquired in this research shows satisfactory results using PLC technology in relation to LAN network, confirming the possibility of use this technology in remote monitoring system allowing a reliability increase in operational convenience.

Dissertação (mestrado)-Universidade de Brasília, Faculdade de Economia, Administração, Contabilidade e Ciência da Informação e Documentação, 2011. / Submitted by Shayane Marques Zica (marquacizh@uol.com.br) on 2011-10-31T11:42:34Z No. of bitstreams: 1 2011_LincolnBragaeSouza.pdf: 951650 bytes, checksum: 9f123cb8d888e7a2310673860e459e97 (MD5) / Approved for entry into archive by Elzi Bittencourt(elzi@bce.unb.br) on 2011-10-31T14:29:08Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_LincolnBragaeSouza.pdf: 951650 bytes, checksum: 9f123cb8d888e7a2310673860e459e97 (MD5) / Made available in DSpace on 2011-10-31T14:29:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_LincolnBragaeSouza.pdf: 951650 bytes, checksum: 9f123cb8d888e7a2310673860e459e97 (MD5) / Esta dissertação apresenta fatores históricos do desenvolvimento das turbinas eólicas, dados da capacidade instalada mundial, itens relacionados à sua operação, custos básicos, aspectos ambientais e complementaridade com as usinas hidráulicas. Ademais, foi relatado o contexto em que as usinas eólicas estão inseridas no setor elétrico do Brasil. Foi feita a análise da viabilidade econômica das eólicas no Brasil, a partir das despesas e receitas utilizadas na construção do fluxo de caixa. Obteve-se o comparativo entre as usinas hidrelétricas, termelétricas e eólicas quanto à rentabilidade dos projetos. Em seguida, fez-se a análise de robustez dos projetos de usinas eólicas. Por fim, foram abordadas as sugestões que poderiam ser adotadas para a melhoria da rentabilidade dos projetos de usinas eólicas, bem como as conclusões sobre a viabilidade destas fontes na atual conjuntura do setor elétrico. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT / This dissertation presents historical factors about the development of wind turbines, the installed capacity worldwide, items related to its operation, basic costs, environmental aspects and complementarity with hydropower generation. Moreover, the context in which wind farms are located in the brazilian electrical sector was reported. An analysis was made about the economic viability of wind farms in Brazil, based on the costs and revenues used in the construction of cash flow. A comparison between hydro, thermal and wind plants was obtained on the profitability of projects. Then, an analysis of the robustness of wind farms projects was carried out. Finally, suggestions were raised that could be adopted to improve the profitability on wind farm projects as well as the conclusions about its viability in the current conjuncture of the electricity sector.

Nos recentes leilões de energia realizados no setor elétrico brasileiro, a energia térmica foi uma das principais vencedoras. Este trabalho avalia a possibilidade de reversão desta tendência, mantendo a trajetória anterior de uma matriz limpa e renovável. A maior parte da eletricidade brasileira tem sido proveniente de hidrelétricas. O plano energético oficial, com horizonte de 2030, elaborado para o Governo pela Empresa de Pesquisa Energética (EPE) dá ênfase à geração térmica, à gás natural, carvão e nuclear, como alternativa de complementação à geração hídrica. Neste estudo, em contraponto à proposta oficial, a geração eólica é analisada como opção de complementação, ao invés da energia térmica. A curva de aprendizado da tecnologia eólica, no Brasil e no mundo, é investigada e seu resultado evidencia o potencial de competitividade quando comparada a outras fontes, como térmicas nucleares, a gás e a carvão. A substituição do parque de expansão térmica pela eólica é simulada mediante a análise comparativa dos custos de capital, combustível, operação e manutenção, considerando a curva de aprendizado potencial. Os resultados da simulação, em termos de custo a valor presente das alternativas, indicam que a geração eólica pode se tornar atrativa, tendo como atrativo adicional a redução da emissão de gases de efeito estufa. Dificuldades e barreiras para a penetração da geração da energia eólica são avaliadas. Também é analisada a possibilidade do atendimento da demanda de energia no Brasil no contexto do cenário da estabilização populacional e do consumo, na década de 2040, mediante oferta de energia renovável, substancialmente hidro-eólica. / In the recent energy auctions held in the Brazilian electric sector, thermal power plants were the major winners. This study evaluates the possibility of reversing such trend, maintaining the previous path of a clean and renewable energy mix. Most of Brazil\'s electricity has been generated by hydropower. However the official energy plan, with the horizon of 2030, prepared for the Government by the Energy Research Company (EPE) gives emphasis to the thermal generation to natural gas, coal and nuclear energy as an alternative to hydropower generation complementation. In this study, in contrast to the official proposal, wind generation is considered as an option to complement, rather than the thermal energy. The learning curve of wind technology in Brazil and worldwide, is investigated and its result shows the potential of competitiveness compared to other sources such as nuclear thermal, gas and coal. The replacement of thermal based expansion by the wind is simulated, by a comparative analysis of capital costs, fuel, operation and maintenance, considering the potential learning. The simulation results in terms of present value cost of the alternatives indicate that wind generation can become attractive, with the added benefit of reduction in emission of greenhouse gases. Difficulties and barriers to the penetration of wind power generation are evaluated. The possibility of meeting the demand for energy in Brazil in the context of the scenario population and energy demand stabilization, in the 2040s, through renewable and sustainable energy sources, substantially hydro and wind, is also assessed.

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

Dentro das fontes renováveis de energia, a energia eólica é uma das mais estudadas e que tem uma importante participação na capacidade instalada no mundo. Porém, é uma alternativa que está concentrada em poucos países como uma verdadeira opção para cobrir a demanda de energia elétrica. As principais razões dessa concentração estão ligadas a questões climáticas, econômicas e de regulamentação. Em relação à questão econômica a principal limitação é o custo da energia em comparação com fontes tradicionais; na questão de regulamentação o limitante é a carência de métodos de cálculo e regras que incentivem a instalação de usinas. Para vencer essas limitações é proposta uma regulamentação do tipo econômica baseada na energia firme das usinas eólicas. A influência desse incentivo pode ser medida no comportamento de uma usina eólica hipotética atuando sem regulamentação no mercado elétrico e em um cenário com a regulamentação proposta. A energia firme é um conceito que existe para fontes hidráulicas e térmicas. Usando esse conceito com as características da energia eólica, é possível desenvolver uma metodologia de cálculo que incentiva a implementação de projetos em países com escassa tradição eólica. O resultado permite calcular um fator característico de energia firme para cada tipo de aerogerador e uma forma de remuneração que atua no valor presente líquido do projeto. / Among renewable energy sources, wind energy is one of the most studied and has an important stake in installed capacity in the world. However, it is an alternative concentrated in a few countries as a real option to cover the energy demand. The main reasons for this concentration are linked to climate, economic and regulatory issues. Regarding the economic issue the main limitation is the cost of energy production in comparison to other sources; the limitation of the regulatory issue is the lack of calculation methods and rules that encourage the installation of wind power plants. To overcome these limitations, it is proposed an economic regulation based on firm energy of wind farms. The influence of this incentive can be measured in the behavior of a hypothetical wind farm operating in an electricity market without regulation and in a scenario with the proposed regulation. The firm energy is a concept that exists for hydraulic and thermal sources. Using this concept with the characteristics of wind power, it is possible to develop a methodology for calculation that encourages the implementation of projects in countries with small wind power installed capacity. The result allows calculating a characteristic factor of firm energy for each type of wind turbine and a method of remuneration, which operates on the net present value of a project.

Os sistemas de controle e supervisão têm se revelado expressivamente importantes nos sistemas de produção. Garantir o funcionamento com qualidade dos processos industriais exige um controle permanente, sendo necessário manter constantes algumas variáveis. Um dos fatores que se destacam na utilização de monitoramento remoto é a possibilidade de centralizar o controle de um determinado processo em locais distintos, muitas vezes distantes do ponto de origem do problema, podendo ser acessado pelo responsável pelo processo e/ou muitas vezes resolvido pelo mesmo, sem a necessidade de locomover-se até o local do problema. Esse trabalho visou estudar e desenvolver um sistema utilizando a tecnologia de comunicação via rede elétrica e aquisição de dados, aplicado ao monitoramento e supervisão de temperatura do rotor de um aerogerador de pequeno porte por meio de um protótipo de simulação. O mesmo deu-se por meio de pesquisas e estudo de caso realizado em Laboratórios da Faculdade SATC, com a criação de um modelo de interface e aquisição de dados utilizando a rede elétrica para a transmissão e recepção de dados por intermédio da tecnologia PLC, como solução para o monitoramento remoto de uma variável definida como temperatura, simulando a temperatura do motor em um aerogerador de pequeno porte. Após a execução do protótipo, foram realizados testes comparativos entre a tecnologia PLC e a rede LAN em dois ambientes distintos: residencial e industrial. A análise do comportamento da rede LAN foi realizada através de um software de análise de redes, onde foram estabelecidos alguns parâmetros que representassem o desempenho da rede ao enviar e receber dados do sistema de monitoramento. Os resultados obtidos evidenciam as performances das tecnologias utilizadas como meios de transmissão, assim como apresentam um paralelo entre as mesmas. Os dados obtidos por este estudo mostram resultados satisfatórios da tecnologia PLC em relação à rede LAN, confirmando a possibilidade do uso desta tecnologia em sistemas de monitoramento remoto, permitindo assim um aumento na confiabilidade e comodidade operacional. / The control system and supervision have been revealed very important in product systems. To guarantee the function with quality, industrial process requires a permanent control being necessary keeping stable some variables. One important factor to point using remote monitoring is the possibility to centralize the control of one process in distinct place, many times far away from the problem original point. It can be accessed by responsible person for the process or many times solved by him without the necessity to be present where the problem started. This research studied and developed a monitoring system and supervision, using communication technology via electrical grid and data acquisition system. It was done by means of research and studies cases at SATC laboratory with data acquisition interface creation, using electric power distribution to transmit and receive the data by PLC technology as a solution to remote monitoring of a definite variable as temperature, simulating the temperature of a small wind power motor. After the prototype execution, comparatives tests were done between PLC technology and LAN network in two different environments: residential and industrial. The network behavior analysis was performed using a network analysis software, where were established some parameters that represent the performance of the network to send and receive data from the monitoring system.The data acquired in this research shows satisfactory results using PLC technology in relation to LAN network, confirming the possibility of use this technology in remote monitoring system allowing a reliability increase in operational convenience.

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

Nos últimos anos, a utilização da energia eólica vem apresentando uma tendência de aumento. Um dos principais aspectos para determinar a viabilidade técnica e econômica de uma instalação eólica é a avaliação precisa da distribuição das velocidades de vento na área de aproveitamento. A instalação de turbinas eólicas em áreas com terrenos complexos tem determinado a necessidade de aprimorar a metodologia de previsão do campo de velocidades do vento visando à melhor determinação da distribuição dos equipamentos e aproveitamento do potencial existente. Neste contexto, esta dissertação apresenta um estudo sobre a aplicação da Dinâmica dos Fluidos Computacional - CFD para avaliação do potencial eólico e o comportamento do vento sobre um modelo de uma superfície de topografia complexa. Resultados numéricos com diferentes alternativas de modelagem do problema são comparados com dados de um experimento em túnel de vento, visando determinar a metodologia adequada para avaliação do problema proposto. As simulações numéricas do escoamento de ar sobre o terreno são realizadas com o uso do programa ANSYS-Fluent 13.0, que utiliza o método de volumes finitos para a solução das equações de Navier-Stokes com médias de Reynolds (RANS). O estudo é dividido em três casos. No primeiro caso, a rugosidade superficial é negligenciada e o problema de fechamento é contornado com a utilização do modelo de turbulência k ω SST. No segundo caso, a rugosidade superficial é estipulada de acordo com modelo utilizado no ensaio experimental e o problema de fechamento é contornado com a utilização do modelo de turbulência k - ε. No terceiro caso, a rugosidade superficial também é estipulada de acordo com modelo utilizado no ensaio experimental e o problema de fechamento é contornado com a utilização do modelo de turbulência k ω SST. Os resultados das simulações são apresentados de forma que se possa observar o perfil de velocidades adimensional sobre a superfície da geometria para cada caso, para que seja possível verificar o campo de velocidades sobre a superfície em estudo. O resultado das simulações são comparados com dados experimentais obtidos em túnel de vento: verifica-se um comportamento similar nos perfis de velocidade alcançados. Através da análise do campo de velocidades sobre a superfície em estudo, pode-se obter a localização que apresenta o melhor potencial eólico de uma região. Este processo é conhecido como Micrositing. / In recent years the use of wind energy has shown an increasing. A key aspect to determine the technical and economic viability for the wind power plant is the accurate assessment of the distribution of wind speeds in the area of utilization. The installation of wind turbines in areas with complex terrain has determined the necessity of improve the methodology for the prediction of wind velocity field in order to better determine the distribution of equipment and utilization of existing potential. In this context this work presents a study on the application of computational fluid dynamics to evaluate the wind potential and the behavior of the wind on a model of a complex surface topography. Numerical results with different alternatives for modeling the problem are compared with data from an experiment in wind tunnel to determine the appropriate methodology for evaluation of the problem. The numerical simulations of the air flow over the terrain are performed using the ANSYS Fluent 13.0 which uses the finite volumes method for solving the Reynolds Averaged Navier Stokes (RANS) equation. The study is divided in three cases. In the first one, the surface roughness is neglected and the closure problem is solved by k ω SST turbulence model. In the second case, the surface roughness is stipulated according to the model used in the experimental test and the closure problem is solved by k ε turbulence model. In the third case, the surface roughness is stipulated according to the model used in the experimental test and the closure problem is solved by k ω SST turbulence model. The simulation results are presented so that one can observe the dimensionless velocity profile on the surface in each case in order to check the velocity field on the surface under investigation. These results are compared with experimental data obtained in wind tunnel which shows consistency with them. By analyzing the velocity field on the surface, it can be verified that the exact location where there is the best wind potential of a region. This process is called Micrositing.

Neste trabalho será apresentado um estudo de caso sobre o cálculo da distorção harmônica gerada por um parque eólico através da sua modelagem nos domínios do tempo e da frequência. Será analisada a propagação das frequências harmônicas na rede básica e a influência da modelagem das linhas de transmissão nos resultados de distorção harmônica. Para este estudo serão utilizados os programas EMTP (ElectroMagnetic Transient Program) e HarmZs para as simulações no domínio do tempo e da frequência, respectivamente. Os parques eólicos simulados utilizam geradores do tipo multipolar síncrono, e para a sua conexão à rede elétrica um conversor de frequência. Os resultados obtidos com o programa EMTP serão comparados para validação com os dados obtidos através da simulação no domínio da frequência utilizando o programa de simulação HarmZ. Já a análise da propagação das frequências harmônicas será simulada somente no domínio do tempo. Assim, através dos resultados obtidos será possível comparar os programas de simulação, determinar os níveis de distorção harmônica em diversos pontos do sistema elétrico e a influência dos modelos utilizados. / This work will present a case study on the calculation of the harmonic distortion generated by a wind farm. Time and frequency domain simulations will be performed. Harmonic propagation will be analyzed. Furthermore, the influence of transmission lines and underground cables models will be verified when there are several frequencies present in the system. Softwares EMTP (ElectroMagnetic Transient Program) and HarmZs will be used for the simulations in the time and frequency domain, respectively. The simulated wind farm use multipolar synchronous generators and their connection to the grid is made through a frequency converter. The results obtained with EMTP will be compared for validation with the results obtained with HarmZs. Thus, by the obtained results it will be possible to compare simulation programs and to determine the levels of harmonic distortion at several points of the electrical system.

Submitted by Victor Hugo Albuquerque Rizzo (victor.rizzo@ufpe.br) on 2015-04-14T14:46:40Z No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO Frederico Alvarez.pdf: 5141765 bytes, checksum: 3e123a71478d296a912188ec63c57ca2 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-14T14:46:40Z (GMT). No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO Frederico Alvarez.pdf: 5141765 bytes, checksum: 3e123a71478d296a912188ec63c57ca2 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2013 / O objetivo do presente trabalho é o desenvolvimento de um sistema computacional, utilizando um banco de dados integrado a um software estatístico, tendo como finalidade o armazenamento, gerenciamento e análise de dados eólicos. Inicialmente, foi realizado o processo de seleção de softwares livre, preferencialmente de código aberto, para a montagem da plataforma sobre a qual seria implementado o sistema computacional. Em seguida, foram desenvolvidos estudos com especialistas da área de estatística para determinação do software estatístico mais indicado para a realização do acesso direto à base de dados e que atendesse ao conjunto de requisitos do projeto. Após as análises, realizou-se a escolha do banco de dados SQLite para o gerenciamento dos dados e pelo software estatístico R. Esses softwares foram os que melhor atendiam as necessidades do projeto. Concomitantemente à escolha dos softwares a serem utilizados, foi desenvolvida a modelagem do sistema e sua respectiva implantação. Em seguida, foram desenvolvidos os processos de análise estatística, com suas respectivas gerações de gráficos. Finalmente, foi efetuada a validação do sistema e suas conclusões.