Made available in DSpace on 2014-06-12T17:39:42Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7534_1.pdf: 1809288 bytes, checksum: 9f362f2bd5d3994785ef48a4ab0843f1 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2007 / A energia elétrica é considerada a mais nobre das formas de energias secundárias atualmente disponíveis. Torna-se difícil imaginar a sociedade moderna sem o advento da energia elétrica, das facilidades e do conforto que ela proporciona. O avanço tecnológico que a humanidade experimentou ao longo do tempo tem expressiva contribuição do controle e do uso da energia elétrica. Na eletrificação de locais remotos onde o acesso à rede elétrica convencional é difícil e onde os custos de instalação e manutenção são proibitivos ou inviáveis, as soluções a partir de fontes renováveis de energia e particularmente por energia eólica tem-se mostrado técnica e economicamente viáveis. Para tais aplicações a utilização de pequenas turbinas eólicas é uma solução para atender às comunidades mais afastadas dos grandes centros urbanos e dos centros de geração de eletricidade. A proposta desta Dissertação é projetar e implementar o protótipo de um Controlador de Carregamento de Baterias para Turbinas Eólicas de Pequeno Porte. Esse Controlador deverá viabilizar a recarga de um banco de baterias inserido no sistema, de modo garantir a estabilidade de tensão de forma confiável e economicamente viável, e que possa também, alimentar cargas CC ou inversores CC/CA. O presente Trabalho foi desenvolvido para uma Turbina Eólica WG910 com potência nominal de 100Watts, de fabricação da Marlec Co, cuja caracterização elétrica foi realizada a partir de experimentos em bancada de testes. O foco principal deste Trabalho foi a concepção de um Circuito Controlador de Carregamento de Baterias que viabilizasse o carregamento de baterias em baixas velocidades de vento e que além de controlar o fluxo de carga para a bateria efetuasse também a supervisão das condições de carga/descarga dela. Os resultados obtidos revelaram que com o advento do circuito Dobrador de Tensão a partir de uma velocidade de vento de 5m/s já havia aproveitamento de energia suficiente para promover o carregamento de bateria enquanto que sem o citado Circuito a energia somente seria aproveitada para a mesma finalidade, a partir de velocidades de vento de 8m/s. O estudo da viabilidade econômica da implementação do Circuito Controlador de Carregamento de Baterias mostrou que ao ser usado na cidade de Olinda-PE, com uma Turbina Eólica WG910, obtém-se no ano, o mesmo aproveitamento de energia que três Turbinas iguais juntas, ao custo de 30% do preço de uma delas

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:39:46Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7536_1.pdf: 2018835 bytes, checksum: ec8890bf5a259cfc7cb9457f4df605cd (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2007 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A crescente preocupação mundial com a emissão dos gases efeito estufa, bem como a necessidade de uso de eletricidade nas regiões isoladas serve de incentivo para desenvolvimento e disseminação de tecnologias de geração de eletricidade descentralizada com fontes limpas e renováveis. Este trabalho enfoca metodologias e ferramentas para projeto de sistemas híbridos de energia e demonstra a aplicação com um projeto real. A metodologia adotada envolve uma avaliação técnica-econômica de um sistema híbrido de geração de energia. A avaliação técnica inclui simulações em regime quase-estático realizadas hora-a-hora para verificar o funcionamento do sistema híbrido no período de um ano. As simulações são efetuadas utilizando o programa computacional Hybrid2, desenvolvido na Universidade de Massachusetts at Amherst. Uma caracterização precisa das fontes renováveis, do local em estudo, se faz necessário para determinar o comportamento diário, mensal e anual dos recursos. A demanda é estimada através de informações coletadas no local referentes à carga instalada, aos hábitos e costumes de uso de energia e à previsão de aumento da carga. Ainda, a metodologia apresenta a definição dos critérios para a configuração ideal dos componentes turbina eólica, módulos fotovoltaicos, geradores diesel e bateria para atender a demanda estimada para o sistema. Também, neste trabalho foi desenvolvida uma ferramenta de avaliação econômica acurada baseada no modelo econômico do Hybrid2, que inclui informações e formas de cálculo utilizadas no Brasil. A avaliação econômica contabiliza o custo de capital do sistema, os custos e despesas operacionais do sistema, além das receitas operacionais e os impostos acrescidos de juros e inflação. Finalmente, é apresentada uma aplicação da metodologia e ferramenta de análise para o projeto de um sistema híbrido para a Vila de Sucuriju, uma comunidade de pescadores localizada às margens do rio Sucuriju no estado do Amapá. Os resultados das simulações de várias configurações possíveis de sistemas híbridos foram classificados em função do consumo de óleo diesel, interrupções de fornecimento de energia, excesso de energia, número de horas de operação dos geradores diesel e a contribuição e vida útil do banco de baterias. Enquanto que a avaliação econômica das configurações foi baseada nos seguintes parâmetros: valor presente líquido, custo de geração de energia, período de retorno simples e taxa interna de retorno

A geração de energia a partir de fontes renováveis tem apresentado um maior grau de relevância nos governos mundiais devido à crescente preocupação pelo meio ambiente e em especial pelos efeitos nocivos1 que a utilização de combustíveis fósseis produz. No panorama brasileiro essa preocupação está presente, e uma das ações implementadas corresponde ao estabelecimento de políticas que favorecem à geração de energia limpa como o Programa de Incentivo às Fontes Alternativas (PROINFA). Por essa razão, é muito importante estabelecer e analisar o potencial de geração mediante fontes renováveis como solar e eólica que são as fontes que tem aumentado sua inserção na matriz energética brasileira nos últimos anos, além de ter demonstrado sua viabilidade econômica e técnica na maioria dos projetos. Essa análise inicial de levantamento de potencial deve estar apoiada em tecnologias como as ferramentas de geoprocessamento, que permitem otimizar variáveis como os recursos, o tempo, entre outras, para ter uma primeira aproximação e avaliação da escolha de fonte energética que seja mais adequada no local ou seleção de locais ótimos para a geração por determinado tipo de fonte, além de outras aplicações em diversos estudos no setor energético. Este projeto de pesquisa pretendeu propor uma metodologia para realizar uma pré-avaliação do potencial de geração por fontes renováveis, levando em conta uma análise conjunta de critérios com relação à infraestrutura existente, o cálculo do recurso energético, e um componente ambiental apoiado no geoprocessamento. Foi aplicado num estudo de Caso no Campus Butantã da Universidade de São Paulo, para o potencial de geração de energia solar e eólica. / The generation of energy from renewable sources has shown a greater degree of relevance in the world governments due to the growing concern for the environment and especially the harmful effects that the use of fossil fuels produces. In the Brazilian scenario this concern is present, and one of the implemented actions corresponds to the establishment of policies that favor the generation of clean energy such as the Alternative Sources Incentive Program (PROINFA). For this reason, it is very important to establish and analyze the generation potential using renewable sources such as solar and wind, which are the sources that have increased their insertion in the Brazilian energy matrix in recent years, besides having demonstrated their economic and technical feasibility in most Projects. This initial analysis of potential survey should be supported by technologies such as geoprocessing tools, which allow optimizing variables such as resources, time, among others, to have a first approximation and evaluation of the choice of energy source that is more appropriate in the place Or selection of optimal locations for generation by a particular type of source, as well as other applications in several studies in the energy sector. This research project intends to propose a methodology to carry out a pre-evaluation of the potential of generation by renewable sources, taking into account a joint analysis of criteria regarding the existing infrastructure, the calculation of the energy resource, and an environmental component supported in geoprocessing. It was applied in a case study at the Butantã Campus of the University of São Paulo, for the potential of solar and wind power generation.

Nos últimos leilões de energia promovidos pelo Governo projetos eólicos foram protagonistas, sendo a fonte com maior número de projetos cadastrados e vencedores. Nessa perspectiva, que de fato tem fomentado o interesse, tanto por empreendedores como por agentes do setor elétrico, pelo entendimento dos fatores de risco que podem influenciar o retorno financeiro dos investidores que encontraram nesta fonte uma alternativa interessante para diversificar seu portfólio de projetos. Diante desta oportunidade, este trabalho tem como objetivo desenvolver uma metodologia para reconstrução de séries históricas de geração eólica possibilitando estudos energéticos de complementariedade entre fontes. Esta dissertação possibilitou a avaliação da complementariedade energética entre os recursos eólicos e hídricos. Por meio da análise da correlação entre séries de geração de energia eólica e hídrica, foi possível identificar o benefício energético existente na formação de um portfólio hidro-eólico. A complementariedade entre a energia eólica e hidráulica possibilita que geradores que possuam portfolio com ambas as fontes compartilhem a exposição dos riscos relacionados à sazonalidade dos ventos, beneficiando diretamente o mercado consumidor com diminuição dos custos na geração. / In recent energy auctions, held by the government wind projects were protagonists, being the source with the highest number of registered and winning projects. From this perspective, which in fact has stimulated interest, both as investors by electrical sector agents, by understanding the risk factors that may influence the financial returns to investors who have found this an interesting alternative source to diversify its project portfolio. Considering this opportunity, this work aims to develop a methodology for reconstruction historical series of wind generation enabling studies of complementarity between energy sources. This work has enabled an evaluation of complementarity between wind and hydro generation. By analyzing, the correlation between wind and hydro series was possible to identify the energetic benefit in a composition of a hydro-wind portfolio. The complementarity between wind and hydropower enables generators in the same portfolio share risks related to exposure due to seasonality of winds, directly benefiting the market with lower generations costs, driven by increased competition resulting from the participation of wind power in all segments of marketing.

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.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2018. / Em busca de melhor aproveitamento da energia eólica disponível, a demanda em relação a projetos de torres eólicas é por torres cada vez mais altas e pás maiores. Pás de torres eólicas são estruturas flexíveis que estão sujeitas a altas velocidades do vento e restritas pela movimentação da torre. As principais forças aplicadas no sistema são do tipo inercial, gravitacional e aerodinâmica, que são responsáveis pelas vibrações da pá. Além disso, o acoplamento das vibrações da pá e da torre leva à um sistema com elevado grau de complexidade. A torre, em função de suas dimensões, pode ser modelada como uma viga esbelta e pode estar sujeita a vibrações excessivas, que podem causar acidentes. A primeira frequência natural da torre está contida na faixa de atuação das pás, então um estudo do seu acoplamento com as pás é necessário. Este trabalho foca no estudo da resposta dinâmica da interação torre-pá através de modelos dinâmicos discretos. O modelo discreto considera efeitos de peso-próprio e de força centrífuga devido à rotação das pás. Evidencia-se a relação entre posição do rotor e frequência de resposta do sistema e, também, entre velocidade de rotação e frequência de resposta do sistema. / To better exploit available wind energy, the demand for wind tower design is for increasingly higher towers and larger blades. Wind tower blades are flexible structures that are subject to high forcing velocities and restricted by tower movement. The main forces applied in the system are inertial, gravitational and aerodynamic, which are responsible for blade vibrations. In addition, coupling vibrations of the blade and the tower leads to a system with a high degree of complexity. The tower, depending on its size, is considered a slender beam and may be subject to excessive vibrations, which may cause accidents. The first natural frequency of the tower is contained in the operating range of the blades, so a study of their coupling with the blades is necessary. This work presents a study on dynamic response of tower-blade interaction through discrete dynamical models. The discrete model considers self-weight effects and centrifugal force due to blade rotation. It shows the relationship between rotor position and system frequency response and also between rotation speed and frequency response of the system.

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

Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

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

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (especialização em Construções). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008