Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2012-10-16T02:58:19Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T16:37:59Z : No. of bitstreams: 1 79161.pdf: 2828601 bytes, checksum: 202014ba9a2a7717df5e2057704620ed (MD5) / A atenção do trabalho se concentra no tratamento de erros de topologia na estimação de estados em sistemas de potência. O problema da estimação de estados em sistemas de potência de erros grosseiros são analisados com o uso de argumentos geométricos. Os efeitos dos erros de topologia são estudados e interpretados geometricamente. As condições para a detectabilidade dos erros são estabelecidas com o uso do conceito de medidas críticas. Um método para a detecção e localização de erros topológicos baseados na análise de sensibilidade dos resíduos com respeito aos fluxos nas linhas é proposto e testado. O método também permite o discernimento entre erros grosseiros em medidas e erros de topologia.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-16T20:52:19Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T13:42:51Z : No. of bitstreams: 1 180635.pdf: 1733240 bytes, checksum: 3f24ef21e01ed67d777238001f29e65f (MD5)

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T11:21:36Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T19:00:00Z : No. of bitstreams: 1 152595.pdf: 2630278 bytes, checksum: f2826c0668cc41d18f1ca312638f5f08 (MD5) / Este trabalho aborda a identificação de transações bilaterais não-reveladas que podem afetar a área de controle de um Operador Independente do Sistema (OIS) , cuja função é monitorar a rede elétrica para assegurar uma operação segura do sistema de potência. Para realizar isto, o OIS deve estar informado de todas as transações que podem acontecer dentro da sua área de controle. No entanto, isto nem sempre acontece, e as áreas de controle afetadas podem não ser notificadas da existência de certas transações. Tais situações podem resultar em grandes fluxos de potência, incrementos das perdas da rede e outras conseqüências negativas à operação do sistema de potência. O método proposto baseia-se no uso da estimação de estados, que é a ferramenta básica para monitoração de sistemas de potência em tempo real, a qual é modificada para incluir as TBNRs como variáveis de estado. A extensão para identificação de TBNRs é baseada na ferramenta estatística de testes de hipóteses, centrada no uso do teorema de Bayes

Resumo: Somente com a melhoria do processo de produção e a com a utilização consciente da energia por parte da população é que se conseguirá atingir êxito de acordo com os objetivos referentes ao seu uso racional. Para isso, faz-se necessário que professores sejam orientados a tratar os conhecimentos sobre energia a partir da ótica científica e tecnológica em suas aulas. Estudos apontam que utilizar recursos didáticos que possibilitem a contextualização do conteúdo transmitido com o uso de exemplos do cotidiano é a forma eficiente de se promover conhecimento. Indo mais além, é possível delinear uma mudança de comportamento que promova uma postura pró-eficiência energética. Neste sentido, a presente tese tem como objetivo pesquisar, desenvolver e testar uma proposta de intervenção educacional no tratamento da temática "Educação em Energia e Eficiência Energética" para professores do Ensino Fundamental. Em se tratando de métodos de abordagem, os procedimentos utilizados basearam-se em técnicas referenciadas na pesquisa-ação, que possibilitaram ao pesquisador intervir e testar possíveis soluções para o problema. Uma série de atividades foram desenvolvidas, incluindo uma formação complementar de professores, elaboração de materiais didáticos e formas de intervenção e conscientização de alunos, todas elas norteadas segundo critérios da metodologia da Aprendizagem Baseada em Projetos. Estas ações foram pautadas na conscientização do grupo estudado sobre os problemas atuais que a sociedade está enfrentando e a urgente necessidade de se praticar o uso racional de energia. O resultado final mostrou que é viável realizar uma ampla campanha de divulgação sistematizada sobre o tema no Ensino Básico, despertar o interesse de professores e alunos e, ainda, atingir metas de redução de consumo em longo prazo / Abstract: It is certainly true that only through the improvement of the production process and the conscious use by the population will make it possible to achieve goals concerning the rational use of energy. It is necessary that teachers are instructed to deal with knowledge about energy from the scientific and technological point of view along their lessons. Studies point that using instructional resources that make the knowledge contextualization possible by including examples of daily life is an efficient form of transmitting knowledge. Furthermore, it is possible to outline the behavior change that promotes a proactive stance on energy efficiency. In this sense, this thesis goal is to research, develop and test an educational intervention proposal in the thematic treatment of "Energy Education and Energy Efficiency" for teachers of elementary school. When it comes to methods of approach, the procedures used were based on techniques referenced in action research that enable the researcher to intervene and to test possible solutions for the problem. A series of activities were developed, including complementary training of teachers, elaboration of didactic materials, forms of assistance and awareness of students, and all of them were oriented according to the Problem-Based Learning. These actions were based on the awareness of the studied group about the current problems that modern society is experiencing and the urgent need to practice the rational use of energy. The final result showed that it is feasible to conduct a broad campaign of systematized disclosure on the topic to arouse the interest of teachers and students and still achieve aims of consumption reduction in the long term / Orientador: Janio Itiro Akamatsu / Coorientador: Galeno José de Sena / Banca: Rubens Alves Dias / Banca: Silvio Henrique Fiscarelli / Banca: Jorge Roberto Pimentel / Banca: Luiz Fernando Tibaldi Kurahassi / Doutor

As regras do novo modelo de mercado para o Setor Elétrico Brasileiro (SEB) foram publicadas em julho de 2004. A base deste modelo está na criação do Ambiente de Contratação Regulada (ACR) e o Ambiente de Contratação Livre (ACL), para comercialização de energia elétrica. No ACR, a contratação é feita por leilão, procurando-se atender à soma das demandas de todas as Distribuidoras participantes. Cada Gerador, vencedor do leilão, assina contratos bilaterais com todas as Distribuidoras, as quais podem estar localizadas em submercados diferentes e, assim, expor os Geradores ao chamado “risco de submercado”. No entanto, no ACR, este risco é assumido pelas Distribuidoras, que poderão, eventualmente, repassá-los aos consumidores finais. Por outro lado, no ACL este risco continuará sendo assumido pelos Geradores no caso de contratos entre submercados. Neste contexto, o objetivo do presente trabalho é propor uma metodologia para precificação e análise dos riscos de submercado de um Gerador operando no ACL, com base na teoria da “utilidade esperada”. São analisados dois estudos de caso, de uma contratação bilateral diretamente com um consumidor e da participação em um leilão de compra de energia elétrica realizado em um submercado “vizinho”. Em ambos os casos, analisados com dados reais do sistema elétrico brasileiro, os resultados obtidos comprovam que a abordagem de “utilidade esperada” captura de forma mais coerente o perfil de risco do Gerador, comparada à abordagem tradicional de precificação do risco pelo valor presente médio da renda, que considera o Gerador como sendo neutro à situações de risco.

No Brasil, assim como em outros países que recebem abundantes quantidades de radiação solar durante todo o ano, há um grande potencial para os sistemas que usam a tecnologia fotovoltaica para promover o bombeamento de água. Entretanto, a escolha dos conjuntos de motores e bombas mais adequados para cada situação passa pela análise do desempenho dos sistemas de bombeamento. Portanto, devem ser analisadas tanto as melhores configurações de geradores fotovoltaicos destinados a operar os conjuntos formados pelos motores e bombas, quanto às eficiências das bombas e da conversão fotovoltaica. Nesse trabalho são apresentadas medidas e comparações do desempenho de dois sistemas de bombeamento diretamente acoplados a geradores fotovoltaicos. Para tanto, foi construída uma bancada destinada a realizar uma série de experimentos. Um dos sistemas usou uma bomba centrífuga acoplada a um gerador fotovoltaico formado por três módulos fotovoltaicos. O outro, utilizou uma bomba volumétrica de diafragma acoplada a um único módulo fotovoltaico. Os experimentos foram conduzidos em duas etapas distintas. A primeira foi feita com os motores acoplados a uma fonte de potência em corrente contínua e serviu para a determinação das curvas de desempenho de cada uma das bombas, das curvas dos sistemas, assim como das curvas de corrente (I) e de tensão (V) de cada um dos motores que acionavam as bombas. A segunda foi realizada com os sistemas acoplados diretamente aos geradores fotovoltaicos. A determinação da configuração dos geradores fotovoltaicos destinados a acionar os diferentes sistemas de bombeamento em análise nesse trabalho foi feita por meio da sobreposição das curvas de corrente e tensão dos motores e dos módulos fotovoltaicos. A parte experimental, estando os sistemas acoplados aos geradores, constou de medidas realizadas em intervalos de tempo de cinco segundos, para cada bomba e em várias alturas, das seguintes variáveis: temperatura ambiente, irradiância, temperatura dos módulos, corrente e tensão do motor, rotação do motor, temperatura da água, diferencial de pressão entre entrada e saída da bomba e vazão. As diversas alturas foram simuladas por meio da abertura e/ou fechamento de uma válvula de controle de vazão colocada na extremidade tubulação de descarga, operada manualmente. Os procedimentos adotados nessa dissertação permitiram caracterizar os sistemas de bombeamento propostos, assim como determinar quais os arranjos mais adequados para operar cada sistema. Verificou-se que o melhor arranjo para operar o conjunto motor e bomba centrífuga foi aquele formado por três módulos fotovoltaicos ligados em paralelo, enquanto que a melhor opção para operar o conjunto motor e bomba de diafragma foi com somente um módulo fotovoltaico. De posse dos dados medidos foi possível determinar as eficiências: instantâneas, máximas instantâneas e diárias da conversão fotovoltaica assim como dos conjuntos motores e bombas, em diferentes alturas. Relativamente à conversão fotovoltaica, verificou-se que o conjunto motor e bomba centrífuga operou com eficiência instantânea máxima de 5,74% e eficiência diária de 4,70%, enquanto que o conjunto motor e bomba volumétrica de diafragma operou com eficiência instantânea máxima de 7,66% e eficiência diária de 5,82%. Relativamente à eficiência dos conjuntos motores e bombas, verificou-se que o conjunto motor e bomba centrífuga operou com eficiência instantânea máxima de 19,19% e eficiência diária de 16,79%, enquanto que o conjunto motor e bomba volumétrica de diafragma operou com eficiência instantânea máxima de 38,88% e eficiência diária de 34,30%. Verificou-se ainda que a altura foi determinante na eficiência do conjunto motor e bomba centrífuga e pouco influenciou na eficiência do conjunto motor e bomba de diafragma. Além dessas, outras considerações sobre o comportamento dos sistemas de bombeamento ao longo de um dia também foram ser registrados, tais como: limiares de irradiância para início e final de vazão, correntes de pico ou de arranque dos motores e correntes de início de vazão ou escoamento. / In Brazil as well as in other countries which receive a great amount of solar radiation during all year long there is a great potential for the systems which use the photovoltaic technology for water pumping. However, the performance of the motors and pumps should be accordingly analyzed for each situation. Therefore, should be analyzed the best configurations of photovoltaic arrays which will be used to drive the motors and pumps as well as the efficiency of the pumps and of the photovoltaic conversion. This work shows the measurements made during the experiences and compares the performance of two water pumping systems directly coupled to the photovoltaic arrays. A laboratory test facility was built to evaluate the photovoltaic pumping systems. One of the systems used a centrifugal pump directly coupled to an array assembled with three photovoltaic modules. The other system used a volumetric diaphragm pump directly coupled to an only one photovoltaic module. The experiences were made in two stages. On the first stage the motors and pump were coupled to a DC power source. In this stage all the experiments and data were used to evaluate the characteristic performance of the pumps as well as their current and voltage performances. On the second stage the motors and pumps were directly coupled to the photovoltaic arrays. The determination of the best array to be used to drive the different sets of motors and pumps were made by superimposing the current and voltage curves of the motors to the current and voltage curves of the photovoltaic arrays. The following measurements of the variables were made with the motors and pumps directly coupled to the photovoltaic arrays: weather temperature, solar radiation, cell and module temperature, current and voltage of the motors, velocity of the motors in rpm, water temperature, pressure differential between entrance and exit of the pump and water flow. All the experiences were made for several pump heads and the measurements were made at each five seconds. The several pump heads were simulated by a control valve manually operated. The procedures adopted in that work allowed characterizing the proposed pumping systems, as well as determining which the arrays more adapted to operate each system. It was verified that the best array to operate the motor and centrifugal pump set was that formed by three photovoltaic modules connected in parallel, while the best option to operate the motor and diaphragm pump set was with only a photovoltaic module. With all the measured data was possible to determinate the instantaneous efficiency, the maximum instantaneous efficiency and the daily efficiency of the photovoltaic conversion as well as of the motors and pumps sets. Relatively to the photovoltaic conversion, it was verified that motor and centrifugal pump set operated with a maximum instantaneous efficiency of 5,74% and a daily efficiency of 4,70%, while motor and volumetric diaphragm pump operated with a maximum instantaneous efficiency of 7,66% and a daily efficiency of 5,82%. Relatively to the efficiency of motors and pumps sets, it was verified that the motor and centrifugal pump set operated with a maximum instantaneous efficiency of 19,19% and a daily efficiency of 16,79%, while the group motor and bomb diaphragm volumetric operated with a maximum instantaneous efficiency of 38,88 % and a daily efficiency of 34,30%. It was also verified that the head pumping is strongly decisive in the efficiency of motor and centrifugal pump set and little influenced in the efficiency of motor and volumetric diaphragm pump set. A series of considerations about the behavior of the pumping systems along the day could also be registered, such as: irradiance threshold for the beginning and flow stop, peak current of the motors and current for the beginning of flow.

O presente trabalho é dedicado à simulação numérica de sistemas térmicos de potência. O trabalho é iniciado com a modelagem de um ciclo Rankine, dedicado à produção de energia elétrica, para o qual foi elaborado um programa de simulação com a linguagem de programação MATLAB. A partir desse primeiro caso, são apresentados os modelos empregados para representar os diversos componentes que formam o circuito, como o gerador de vapor, a turbina, o condensador e a bomba. Além desses componentes, são introduzidas as equações que representam o escoamento do fluido de trabalho, no caso a água, permitindo assim o cálculo da perda de carga nas diferentes canalizações do circuito, sendo também acoplado o funcionamento da bomba. Essa alternativa pennite uma melhor avaliação do trabalho despendido para operar o sistema. A modelagem do ciclo deixa então de ser exclusivamente tennodinâmica, e passa a incluir aspectos de mecânica de fluidos. Outras variantes desse ciclo simples são também modelados e simulados, incluindo ciclos Rankine regenerativos e com irreversibilidades. As simulações são efetuadas admitindo-se parâmetros de operação, como, potência da turbina, temperatura do vapor d'água na entrada da turbina e pressão do vapor d'água na saída da turbina, com a variante de fixar-se o título do vapor d'água na saída da turbina.

Com a progressiva disseminação de sistemas fotovoltaicos nos últimos anos tornouse cada vez mais importante a correta caracterização dos módulos fotovoltaicos. A partir da análise da curva corrente versus tensão são obtidas as principais características elétricas de um módulo fotovoltaico, especialmente a potência máxima que o módulo é capaz de fornecer a uma determinada carga. Nesta dissertação é descrito o desenvolvimento de um sistema de ensaios e apresentada uma metodologia para a determinação de curvas características 1-V de módulos fotovoltaicos sob iluminação natural. Sempre observando as normas nacionais e internacionais que regulam ensaios de dispositivos fotovoltaicos, foram estudadas as grandezas necessárias para o levantamento das curvas e qual a instrumentação mais adequada em função das disponibilidades do Laboratório de Energia Solar da UFRGS. o sistema de medidas foi montado e posto em operação. Para o funcionamento automatizado deste sistema foi desenvolvido e implantado um software específico de aquisição de dados e controle. Com o sistema desenvolvido foi levantada a curva I-V de um módulo padrão, previamente calibrado no Instituto de Energías Renovables do Centro de Investigaciones Energéticas y Medioambientales de Madrid, Espanha, e comparados os resultados, os quais mostraram ótima concordância. Através de uma análise das incertezasassociadas ao experimento é demonstradaa adequaçãodo métodoe do instrumentalutilizado.

A utilização de sistemas fotovoltaicos tem se intensificado bastante nos últimos anos. A medida que a demanda exigida do sistema aumenta, torna-se necessário associar uma certa quantidade de módulos fotovoltaicos em arranjos série e paralelo a fim de que se tenham níveis de tensões e intensidades de correntes adequados. Essas associações de módulos ocasionam perdas de potência pois os módulos não apresentam características idênticas. Essa não identicidade e eventuais desuniformidades de iluminamento entre os módulos do sistema também podem provocar o aparecimento de pontos quentes no sistema e fazer com que alguns módulos operem como carga e não como geradores de energia elétrica. Com a finalidade de analisar o comportamento de sistemas fotovoltaicos ao longo de seu funcionamento, foi montado um sistema fotovoltaico experimental nas dependências do Laboratório de Energia Solar da UFRGS. Os módulos que o compuseram foram caracterizados individualmente através do levantamento de suas curvas características I-V e foram associados em duas configurações diferentes. Durante os ensaios, as principais grandezas do sistema foram monitoradas e armazenadas em arquivos através de um programa de aquisição de dados especialmente implementado para este fim. Através do monitoramento do sistema ao longo do seu funcionamento, foi possível compreender melhor as causas das perdas de potência de sistemas fotovoltaicos Nesta Tese é analisado o comportamento deste sistema fotovoltaico, nas duas configurações, nas situações de circuito aberto, curto-circuito e em operação perto do ponto de máxima potência, com e sem sombreamento de módulos, incluindo a comparação entre os resultados experimentais e os previstos teoricamente. Esta análise permitiu estender a caracterização de efeitos possíveis para outros sistemas que venham a operar em situações similares. Além destas análises de comportamento do sistema, foi implementado um programa de simulação do desempenho de sistemas fotovoltaicos, o qual considera um grande número de fatores que influenciam no mesmo entre eles a temperatura dos módulos, a reflexão da radiação solar, a variação do espectro solar em função da massa de ar e a queda de tensão nos condutores do sistema. Os dados monitorados também foram utilizados para validar os resultados obtidos através deste programa, podendo ser observada uma ótima concordância.

O método envolve a avaliação da geração termoelétrica regionalizada, em pequena escala e a partir dos resíduos agrícolas existentes em fontes locais de pós-colheita, beneficiamento e transformação da produção primária. O trabalho está apoiado na adequação técnico-tecnológica, na viabilidade econômico-financeira, no inventário geo-referenciado da disponibilidade de biomassa e na aproximação multicriteríal de apoio a decisão. Para subsidiar as informações com dados, fez-se uma varredura das principais tecnologias existentes, sua disponibilidade e custo, e aplicou-se um questionário específico, dirigido ao diagnóstico energético das empresas trabalhadas, todas do setor arrozeiro. Esses números, que alimentam as simulações efetuadas para os casos reais, são amostrados em um Município tomado como representativo da média das regiões do Estado do Rio Grande do Sul. As avaliações econômicas utilizam-se de dois índices: a TIR e o Payback, ambos descontados a uma taxa empregada como mínima de atratividade econômica. O pequeno volume investido e as grandes oscilações dos indicadores, conduzem a instabilidade da análise, em que pequenas variações, relativas ao valor total do investimento expresso em termos de fluxo de caixa, causam grandes alterações nos valores finais da TIR. Um maior prazo de financiamento e percentual de participação nos itens financiados é desejável para alavancar projetos termoelétricos dessa natureza. Alternativas tecnológicas, como de gaseificação, e associação de empresas geradoras de resíduo potencialmente combustível, são recomendáveis especialmente para escalas inferiores a 200 kW, de potência instalada. O método multicriterial mostrou-se útil, especialmente se acompanhado da tecnologia do sistema de infomações geográficas (SIG). É uma eficiente e valiosa ferramenta para avaliação de projetos e para hierarquizqão de preferências das possióilidades existentes, apresentando uma priorização que pode, ou não, ser adotada para o estabelecimento de políticas de incentivo. É, ainda, perfeitamente aplicável a projetos de geração termoelétrico de pequeno porte, especialmente em co&guração de auto consumo, em empresas que se utilizem dos resíduos agrícolas próprios, próximos, ou em conjunto com outras unidades, abrindo caminhos para a gestão ambienta1 dos resíduos através da geração de biotermoeletricidade. / The study develops an evaluation of the regionalised thermoelectrical power generation, in small scale using the local existent agricultural residues like those fiom crops, benefiting and transformation procedures of the primary production. The work is based on the techniciantechnological settle down, the economic-hancial viability, the geo referenciated inventory of the residual biomass disponibility, and in the multicriterial decision aid approach. To provide the system with information data, a survey of the main existent technologies are made, and the readiness and cost are saved. Also a spesc questionnaire was applied, intended to obtain an energy diagnosis of the worked companies, all of thern dealing with rice. Those numbers feed the simulations that are made based on real cases, sampled in a county taken as representative of the average areas of the State of Rio Grande do Sul - Brazil. The economic evaluations make use of two indexes: the real discount rate (RDR) and the Payback, both discounted for a minimum economic attractiveness. The small amount invested and the great oscillations of the indexes, conduce to a moderate instabiity of the analysis, where small variations of the whole investrnent, expressed in cash flow terms, cause great alterations in the final values of RDR. Increasing the h c i n g perbd and percentage of participation in the financed items is desirable to improve thermoelectrical project competitiveness. Technological advancing like gaseification, and association of some companies that are potentidy fbel residue generators, are altematives to power plants, especially recornmended for scales lower than 200 kWe. The multicriterial method seems to be very usem, especially if accompanied of the geographical information system (GIS) methodology. It is an efficient and valuable to01 in the evaluation of projects and in the preferences hierarchization of the existing possibilities, presenting a priorization scale that can or not, be adopted for incentive policy. It is also perfectly applicable to small scale power generation projects, especially in self consumer contiguration, and in companies that used their own or nearby agricultural residues, or together with other enterprise, so open opportunities for the residues administration by the biothermoelechicity generation way.