Resumo: As fontes de energia eólica são reconhecidas por nao emitir resíduos na atmosfera mas apresentam algumas outras questões ambientais que nao podem ser negligenciadas, possuem benefícios sociais e sao economicamente competitivas, o que indica um crescimento na aplicacão desta tecnologia. A previsão da capacidade energetica gerada em parques eolicos, sendo principalmente orientada a viabilidade de instalaçao de novos parques eolicos, gerenciamento de sistemas e planejamento de manutencães, e de interesse dos operadores do sistema e companhias de energia eletrica. O objetivo geral deste trabalho e levantar o desempenho da maquina de vetor suporte otimizada pela evolucao diferencial na identificação das series de ventos, para avaliar a viabilidade do uso destas tecnicas na previsão a curto prazo da geracao de energia eletrica proveniente destas fontes eolicas. A tecnica a ser aplicada neste trabalho, a máquina de vetor suporte à mínimos quadrados (LS-SVM, do ingles Least squares support vector machine). Uma vertente da maquina de vetor suporte original que substitui as inequações da teoria original por equacães, torna o metodo atrativo computacionalmente.Buscando um refinamento do processo de aprendizado, a evolucão diferencial e utilizado em conjunto ao de regressao. Sabendo que em sua essencia, otimizar e maximizar uma propriedade desejada do sistema enquanto simultaneamente minimiza uma característica indesejavel. O que sao estas propriedades e quao efetivamente podem ser melhoradas depende do problema em questao. Dentre diversas opcães existentes, dadas as características da otimizacao a ser realizada, optou-se por uma vertente da evolucao diferencial (ED) idealizada por Price e Storn, pesquisadores da Universidade de Berkeley, que a desenvolveram para ser um otimizador versátil, confiavel e eficiente. Esta vertente e dita alto adaptativa por otimiza seus proprios parâmetros durante as iterações da ED e e conhecida SADE, do ingles Self-adaptive Differential Evolution. Para a realizacão dos testes com os algoritmos foram utilizadas Series temporais de ventos reais, medidas pelo (Research Laboratory of Renewable Energy ,RERL) em três localidades distintas nos Estados Unidos da America. Neste contexto, as series adotadas foram as seguintes: Barnstable, Orleans e Paxton. Os testes apontam bons resultados para uma previsaão um passo a frente mas naão obteve um bom resultado para uma previsãao N passos a frente mas e mostrado que com alguns ajustes das entradas e uma melhor analise da correlação do erro esse algoritmo tem potencial para vir a ser aplicado na identificaçao e previsao de series de ventos. Alguns fatores devem ser observados quanto a identificacao de sistemas em geral, como o fato do modelo matematico ser sempre uma representaçcãao aproximada. Portanto não existe um modelo unico e ideal para um sistema e sim famílias de modelos com características e desempenhos variados.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:35:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-12-17Bitstream added on 2014-06-13T20:08:34Z : No. of bitstreams: 1 belini_l_dr_guara.pdf: 1356890 bytes, checksum: a21bcbee30093657a2c700bca66be37c (MD5) / Companhia Siderurgica de Tubarao / Sabe-se que um dos principais fatores (senão o maior) do aquecimento global e das mudanças climáticas é a utilização em larga escala de combustíveis fósseis na produção de energia. Esta tese tem como fundamento pensar as bases do desenvolvimento energético a partir da segurança no abastecimento energético e a segurança climática e propor alternativas quanto à adoção de energias limpas e renováveis no suprimento da demanda mundial. Por um lado, essas estão sendo sugestionadas para que possam reduzir as emissões de gases de efeito estufa e, por outro, para garantir o abastecimento energético frente ao seu avanço e à redução das fontes fósseis enquanto mantenedoras do atual sistema de produção e geração de energia. Para tanto, serão apontados modelos que estão sendo desenvolvidos e que podem instrumentalizar mudanças na atual estrutura energética. A ampliação no uso das energias renováveis e de programas de eficiência energética estão entre as propostas tecnicamente possíveis para alcançar tais objetivos. Portanto, dentre as propostas analisadas, este trabalho optou por estudar o modelo alemão de desenvolvimento de energia eólica e compará-lo com o modelo brasileiro. Buscou-se, também, estudar o atual estágio de desenvolvimento e uso dos biocombustíveis - em especial o etanol - brasileiro e compará-lo com o modelo alemão de produção do etanol e biodiesel. A escolha por essa estrutura de análise baseia-se na constatação que tais modelos, estruturados no desenvolvimento tecnológico e apoio político, ampliaram a contribuição para a redução das emissões de gases de efeito estufa e a segurança no abastecimento energético. A aceitação desses modelos sustenta-se no notório desenvolvimento alcançado quanto aos resultados de substituição das fontes fósseis em ambos os casos. As bases da pesquisa foram divididas entre o Brasil... / We know that one of the main factors (if It is not the largest) global warming and climate change is the large-scale use of fossil fuels in energy production. This thesis’s objective are to think the basis of energy development from the energy supply security, the climate security and propose alternatives regarding the adoption of clean and renewable energy in front of the global demand supplies. They have been suggested because can be alternatives for reducing emissions of greenhouse gases and one kind of guarantee for forward energy supplies progress, as well as for reduction of fossil fuels as the main current system of power production. To this end, we consider models that have been developed and that would help change the current energy structure. The increase in the use of renewable energy and energy efficiency programs are among the proposals technically possible to achieve such goals. Therefore, among the proposals considered, this thesis chose to study the German model of wind power development and compare it with the Brazilian model. We also sought to study the current stage of development and Brazilian biofuels uses - especially ethanol. We compared it with the German model of producing ethanol and biodiesel. The choice of this structure analysis is based on the finding that such models are structured in technological development and political support, increased the contribution to reducing emissions of greenhouse gases and energy supply security. The acceptance of these models is sustained in the notorious development reached on the results of replacing fossil fuels in both cases. The bases of the research were divided between Brazil and Germany. These were sustained in an intense bibliographical survey of the literature: books, academic papers and journals on environmental issues. Being a current and in constant update, we sought also the literature of journalism, follow... (Complete abstract click electronic access below)

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologla, Departamento de Engenharia Mecanica, 2017. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2017-05-02T16:26:32Z No. of bitstreams: 1 2017_EduardoAkiraPinheiroUema.pdf: 6973768 bytes, checksum: c0f8cc95028518ae48a200126030a57d (MD5) / Approved for entry into archive by Ruthléa Nascimento (ruthleanascimento@bce.unb.br) on 2017-05-02T17:50:36Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_EduardoAkiraPinheiroUema.pdf: 6973768 bytes, checksum: c0f8cc95028518ae48a200126030a57d (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-02T17:50:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_EduardoAkiraPinheiroUema.pdf: 6973768 bytes, checksum: c0f8cc95028518ae48a200126030a57d (MD5) / Este trabalho apresenta a modelagem matemática de um sistema de transmissão eletromecânica típico de uma turbina eólica incorporando modelos de flutuações determinísticas de cisalhamento do vento (wind shear) e de sombreamento da torre (tower shadow) e de perfis estocásticos de velocidade do vento, utilizando as densidades espectrais de potência de Davenport e Kaimal. Num primeiro instante, apresenta-se a formulação matemática do modelo do sistema de transmissão utilizado que inclui rotor, caixa multiplicadora e gerador síncrono de ímãs permanentes. Posteriormente, apresenta-se a formulação de dois efeitos determinísticos, um de cisalhamento do vento e outro de sombreamento da torre. Acrescentam-se ainda os perfis estocásticos de velocidade do vento usando as densidades espectrais de potência supracitadas. É apresentada também uma análise paramétrica do modelo variando a velocidade do vento à altura do cubo e o raio do rotor da turbina. O fenômeno de oscilações 3p é observado em quase todos os parâmetros de saída do modelo. A presença da torre gera um perfil dente de serra nesses parâmetros que, quando combinado com a flutuação devido ao cisalhamento do vento, é suavizado. A corrente e tensão elétrica no sistema trifásico não apresentaram diferenças significativas. A introdução de perfis estocásticos de velocidade do vento apresentou variações no coeficiente de potência e na tensão elétrica no sistema trifásico gerada pelo modelo. / This work presents the mathematical modelling of an electromechanical transmission system most commonly found in wind turbines, incorporating models of deterministic fluctuations caused by the effects of wind shear and tower shadow, as well as stochastic effects useng Davenport’s and Kaimal’s power spectral densities. Initially, the mathematical formulation of the power train is presented, including the rotor, drivetrain and permanent magnet synchronous generator (PMSG). Additionally, the effects of both wind shear and tower shadow as well as the aforementioned power spectral densities are included afterwards. A parametric analysis is also presented, varying the wind speed at hub height and the radius of the rotor. The phenomenon characterised by the 3p oscillations is observed in almost all output parameters of the model. The presence of the tower generates a sawtooth wave in these parameters, which is smoothed when combined with the wind shear effect. The current and voltage in the three-phase system have not shown any significant change when considering the deterministic fluctuations alone. The introduction of stochastic wind velocities has caused variations in the power coefficient and the three-phase voltage of the transmission system.

A utilização de fontes de energias renováveis vem a cada dia se destacando como forma de suprir um mundo em constante desenvolvimento tecnológico e crescimento econômico. O crescimento de uma economia é sempre acompanhado por um aumento da demanda de energia, e em tempos de aquecimento global e consciência ecológica, a busca pelo maior uso de fontes de energia renováveis passa a ocupar uma posição de destaque. O fato de mais de 8 milhões de pessoas, ou 5,2% da população, ainda esperarem pela disponibilidade de energia elétrica no Brasil, deve levar ao estudo e desenvolvimento de alternativas que preencham essa lacuna, e proporcionem uma maior qualidade de vida. Programas de incentivo criados pelo governo, como LUZ PARA TODOS, e o PRODEEM, e o potencial apontado pela energia dos ventos no Brasil, motivaram um estudo sobre como a reservação de energia hidráulica poderia afetar o uso da energia eólica em sistemas isolados. Este trabalho teve por objetivo estudar a influência das diversas variáveis presentes em um sistema de reservação de energia hidráulica, visando explorar o uso da energia eólica, e garantir o atendimento da crescente demanda energética. Através de simulações numéricas, utilizando o programa Visual Basic, variáveis como cotas entre reservatórios, proporção entre demanda e potências instaladas, e diferentes capacidades de reservatórios foram exploradas, e através do uso de reservatórios hidráulicos, foi possível elevar o atendimento de demandas em sistemas isolados de menos de 50% em sistemas convencionais, para 99,6% em sistemas com reservação hidráulica, e obter custos de energia próximos dos US$90/MWh. Estes dados situam o sistema de geração de energia eólica com reservação hidráulica em sistemas isolados dentro da faixa de atendimento e custos praticados atualmente, e abrem caminho para futuros estudos, avaliando diferentes regimes de ventos, ou aplicando a tecnologia de reservação hidráulica a outras fontes de energia renováveis, como a energia proveniente das ondas, por exemplo. / The use of renewable energy sources to supply a world in constant technological and economical development is a growing trend. A growing economy is always followed by an increased demand, and in a time of global warming and ecological awareness, the seeking for major renewable energy use takes a prominent position. In a continental country such as Brazil, the fact that 8 million people, or about 5.2% of population, are still waiting for electric energy, leads to the study and development of alternatives to fill this gap and to provide a better life quality. Incentive programs, by the Brazilian government, as LUZ PARA TODOS, and PRODEEM, and the great potential seen in the wind energy in Brazil, motivated a study about how pumped storage may affect the wind generation for isolated systems. The main goal of this work is to understand the influence of the several variables present on a pumped storage system, as a way to better use the wind energy, and to ensure the supply of the growing energy demand. Variables as vertical heads, demand to installed power ratio, and different reservoir capacities are studied, and by the use of hydraulic reservoirs, the feasibility of increasing the wind energy supply, from the 50% in conventional systems up to 99.6% on a pumped storage scheme, while obtaining energy costs around US$90/MWh, is demonstrated. These results place the pumped storage wind power within the expected supply reliability and energy cost levels actually practiced, and suggest future studies, evaluating different wind regimes, or applying the pumped storage technology to other renewable energy sources, such as ocean waves for example.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-05-09T15:37:16Z No. of bitstreams: 1 2017_WeslyJean.pdf: 5526673 bytes, checksum: 767ff8d97a23b06a67704044e5d525b2 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline (jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2017-05-16T14:36:43Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_WeslyJean.pdf: 5526673 bytes, checksum: 767ff8d97a23b06a67704044e5d525b2 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-16T14:36:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_WeslyJean.pdf: 5526673 bytes, checksum: 767ff8d97a23b06a67704044e5d525b2 (MD5) / A eletrificação das comunidades isoladas e/ou áreas rurais tem sido uma grande preocupação de muitos governos e instituições não governamentais nos últimos anos. As fontes renováveis de energia vêm sendo uma das alternativas mais promissoras utilizadas nas últimas décadas para enfrentar esse grande desafio. Este presente trabalho consiste em usar os recursos locais (solar e eólico) para projetar e simular um sistema híbrido de energia por meio do programa HOMER numa comunidade isolada no Haiti. A comunidade possui uma igreja, uma escola e algumas residências, portanto, o projeto deve atender as cargas elétricas de todas essas unidades. No trabalho foi feita análises de viabilidade econômica e técnica da implantação do projeto. É um projeto que pode entrar no programa “Banm limyè, banm lavi” do governo haitiano que tem por objetivo de levar energia elétrica para todas as comunidades do país. Primeiramente, foi feita uma revisão de literatura sobre os principais temas envolvendo o trabalho, onde foram descritas as relações entre energia e comunidades, energia e pobreza, energia e sustentabilidade, sistemas híbridos e ferramentas de simulação. Depois, foi feita a caracterização da comunidade, apresentando os seus aspectos geográficos, econômicos, populacional e climáticos, assim como, a sua caracterização energética. Em seguida, foi apresentado o estado da arte do programa em questão, com sua descrição geral, sua formulação energética e os principais recursos usados nesse trabalho. E por último foi realizado a simulação através da ferramenta computacional HOMER para determinar se o projeto é tecnicamente e financeiramente viável, neste, para fins de análises, foi comparado algumas configurações encontradas na simulação e que nesse trabalho são denominadas de configurações intensivas. Analisando os resultados, foi possível determinar qual foi a configuração intensiva que melhor atende a comunidade visando equilibrar os detalhes técnicos e econômicos. As conclusões mostraram que projetos de energias deste tipo podem contribuir para abastecer comunidades isoladas usando os recursos locais e assim, fazendo a inclusão social destas pessoas desprovidas das necessidades mais básicas. / The electrification of isolated communities and/or rural areas is a major concern of many governments and non-governmental institutions around the world. Recently, one of the most promising alternatives to meet this great challenge is the use of renewable energy sources. This work consists of using the local resources (solar and wind) to design and simulate a hybrid energy system through the HOMER program in an isolated Haitian community. This community has a church, a school and some residences, thus the project must meet the electric charges of all these entities. The economic and technical feasibility analyzes of the project implemented were made as part of this work. This research project could enter into the "Banm limyè, banm lavi" program of the Haitian government that aims to bring electricity to all communities in the country. Firstly, a literature review was carried out on the main themes involving the work, where the relations between energy and communities, energy and poverty, energy and sustainability, hybrid systems and simulation tools were described. Afterwards, the community was characterized by presenting its geographic, economic, population and climatic aspects, as well as its energy characterization. Next, the state of the art of the program in question was presented by underlining the general description, energetic formulation and the main resources used in this work. Finally, the simulation through the HOMER program was performed to determine if the project is technically and financially viable. For analysis purpose, we compared some of the configurations found in the simulation, which are called intensive configurations. The intensive configuration which well serves the community in order of balancing the technical and economic details was determined through the results analysing. This work shows that energy projects of this type can contribute to supply energy to the isolated communities using local resources and make the social development of these people devoid of the most basic needs.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2016. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-07-18T18:06:54Z No. of bitstreams: 1 2016_RaffaeldeQueirozAlmeida.pdf: 3539696 bytes, checksum: e6d1e5d75f8ac8743901deaccfbc3831 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2017-07-26T20:48:24Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_RaffaeldeQueirozAlmeida.pdf: 3539696 bytes, checksum: e6d1e5d75f8ac8743901deaccfbc3831 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-26T20:48:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_RaffaeldeQueirozAlmeida.pdf: 3539696 bytes, checksum: e6d1e5d75f8ac8743901deaccfbc3831 (MD5) Previous issue date: 2017-07-26 / O desenvolvimento e o crescimento na demanda por energia eólica fazem com que se desenvolvam cada vez mais pesquisas na área de otimização de potência de produção de turbinas eólicas. O presente trabalho mostra a estratégia de modelagem e controle para solucionar a imprecisão nas curvas de potência, causada por um problema de stall em turbinas operando em baixas rotações. A dissertação tem por objetivo fazer a modelagem dinâmica de uma turbina eólica em escala reduzida que está localizada dentro de um túnel de vento, utilizando a variação de uma resistência externa como sinal de entrada para funcionar como um freio eletrônico, além de realizar testes para a validação do modelo proposto. O problema de stall causa um salto em uma determinada zona de pontos de operação causando uma instabilidade no sistema, logo foi aplicado o método de linearização tangente para a correta identificação da zona de instabilidade do sistema e posteriormente foram aplicados no sistema um controlador PID e um controlador por planicidade diferencial. Os testes experimentais realizados com os controladores foram capazes de estabilizar a velocidade de rotação do sistema na zona de instabilidade, provando assim a eficácia da estratégia proposta para o freio eletrônico e assim comprovando que o presente estudo pode ser usado como uma referência na área de controle da velocidade de rotação de turbinas eólicas. / The development and growth in demand for wind energy keeps active research on the power optimization of production area of wind turbines. This work presents the modeling and control strategy to solve the instabilities in the power curves, caused by a stall problem in turbines operating at low speeds. The dissertation aims to make the dynamic modeling of a wind turbine on a reduced scale set up that is located inside a wind tunnel using the variation of an external resistor as an input signal to operate as an electronic brake, and perform tests for validation of the proposed model. The stall problem causes a jump in a certain area of operation points causing system instability, it was applied the method of linearization tangent to the correct identification of system instability zone and later applied to the system with a PID controller and a Flatness controller. The experimental tests performed with the controllers were able to stabilize the system the rotational speed of the unstable area, thus proving the effectiveness of the proposed strategy for the electronic brake and thus confirming that this study could be used as a reference in the control area the rotation speed of wind turbines.

Sistemas para a geração de eletricidade a partir de fontes renováveis de energia, com um mínimo impacto ambiental, apresentam uma contribuição energética cada vez mais significativa, sendo importante conhecer em detalhe o comportamento dos mesmos. A radiação solar e o vento podem se mostrar complementares, sendo interessante empregar uma combinação eólica e fotovoltaica em um sistema único. Os sistemas assim constituídos recebem o nome de sistemas híbridos eólico-fotovoltaicos e em algumas aplicações podem mostrar vantagens em relação aos sistemas singelos. Esta Tese tem por objetivo contribuir com o conhecimento sobre o comportamento de sistemas híbridos eólico-fotovoltaicos de pequeno porte. Para obter dados experimentais foi montado um protótipo no Laboratório de Energia Solar, constituído de um painel de 420 Wp e de um aerogerador de 400 W de potência nominal, sendo que para o acionamento do aerogerador foi instalado um túnel de vento. Para a observação do comportamento do sistema híbrido foi também montado um sistema de monitoramento, sendo analisadas na Tese as incertezas associadas às medições realizadas. O sistema de monitoramento forma parte de um sistema mais amplo, que permite também o controle da velocidade do vento no túnel de vento e a ativação automática de um conjunto de cargas resistivas para simular o perfil de consumo. A Tese discute os modelos matemáticos de todos os componentes do sistema, assim como as principais configurações que podem ser dadas aos sistemas híbridos. Foram realizadas várias experiências com o sistema híbrido que permitiram a coleta de informações sobre o comportamento dos componentes independentes e como um todo Essas informações, por sua vez, serviram de base para a validação de modelos matemáticos dos diversos componentes do sistema, que foram integrados em um programa computacional de simulação elaborado como parte desta Tese. Além dos resultados do funcionamento do sistema híbrido experimental, a Tese mostra os resultados do programa de simulação e faz uma estimativa da aplicação de sistemas híbridos semelhantes em localidades de Rio Grande do Sul, a partir da informação do Atlas Eólico do Estado.

A energia solar e a energia eólica são fontes de energias renováveis com potencial inesgotável e que não liberam contaminantes ao meio ambiente. O uso destas energias em conjunto, explorando a sua complementaridade, pode viabilizar economicamente e permitir um uso confiável deste sistema, denominado sistema híbrido fotovoltaico-eólico, podendo ser um sistema autônomo de geração de energia elétrica. Dependendo das aplicações, o sistema híbrido fotovoltaico-eólico pode apresentar vantagens em comparação ao sistema que utiliza somente uma das fontes de energia solar ou eólica, dito singelo. A elaboração de mapas de complementaridade dos potenciais solar e eólico no Estado do Rio Grande do Sul, permitiria um melhor aproveitamento de sistemas híbridos fotovoltaico-eólico neste Estado do Brasil. O uso desses mapas é de grande valia para a identificação de potenciais locais geográficos para o emprego de sistemas híbridos fotovoltaico-eólico no Estado do Rio Grande do Sul. Através de uma pesquisa dos dados existentes e dos métodos utilizados para estimar a radiação solar e a velocidade dos ventos, obtiveram-se valores das médias trimestrais correspondentes às quatro estações do ano (verão, outono, inverno e primavera) e a média anual, que possibilitaram a elaboração dos mapas de complementaridade dos potenciais solar e eólico para serem utilizados em sistemas híbridos fotovoltaico-eólico no Estado do Rio Grande do Sul para estes períodos. A metodologia utilizada para a obtenção dos dados de mapas da velocidade dos ventos a 10 metros de altura no Estado do Rio Grande do Sul fez uso de um programa de leitura de mapas de velocidade do vento a 50 metros de altura e de rugosidade e, após foi feita a correção para obtenção da velocidade do vento a 10 metros de altura. Os dados referentes à radiação solar horizontal também sofreram uma correção da inclinação, para a obtenção da radiação incidente em uma superfície inclinada, de forma a obter-se o melhor rendimento do módulo fotovoltaico. A conclusão obtida é que existem regiões no Estado do Rio Grande do Sul que apresentam um potencial energético fotovoltaico-eólico que viabilizariam o uso dos sistemas híbridos fotovoltaico-eólico, possibilitando uma opção a mais para o uso de energias alternativas.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-03-15T18:50:35Z No. of bitstreams: 1 2016_JéssicaSantoroGonçalvesPena.pdf: 7785177 bytes, checksum: 19c31a231e1c525d812b241b55bf980b (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-03-17T18:24:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_JéssicaSantoroGonçalvesPena.pdf: 7785177 bytes, checksum: 19c31a231e1c525d812b241b55bf980b (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-17T18:24:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_JéssicaSantoroGonçalvesPena.pdf: 7785177 bytes, checksum: 19c31a231e1c525d812b241b55bf980b (MD5) / Convencionalmente, a estimação do conteúdo harmônico e inter-harmônico dos sinais de tensão e corrente, é baseada no uso da Transformada Discreta de Fourier (ou DFT, do inglês Discrete Fourier Transform). Entretanto, o aumento da participação da geração eólica na matriz energética mundial justifica a execução de estudos que avaliem a adequação dos atuais procedimentos de medição das emissões dos mencionados fenômenos. As recomendações tradicionais são baseadas nos padrões IEC 61000-4-7 e IEC 61000-4-30, que, dentre outros aspectos, estabelece que o processamento dos sinais se dê por meio do emprego da DFT com uma janela de tempo retangular de 12 ciclos de 60 Hz e com um período de medição de pelo menos 7 dias. Porém, em sistemas eólicos, é esperada a ocorrência de harmônicas e de inter-harmônicas com variação temporal, o que pode tornar a estimação das componentes espectrais via DFT imprecisa e/ou o período de monitoração de 7 dias inapropriado. Posto isso, este trabalho visa apresentar uma metodologia de análise voltada para a identificação do tamanho da janela de tempo e do período de medição mínimo para o monitoramento das emissões harmônicas e inter-harmônicas no contexto da geração eólica. Para tal, realiza-se uma avaliação comparativa entre uma metodologia de medição oriunda da combinação do Método de Prony com o Filtro de Kalman e uma segunda fundamentada na DFT. Em seguida, utilizando-se ferramentas estatísticas, propõe-se um período mínimo de medição das distorções. A aplicação desta metodologia em sinais reais de tensão oriundos de uma usina eólica evidencia a necessidade de um intervalo de monitoramento mínimo de 3 dias e o uso de uma janela de tempo retangular de 15 ciclos de 60 Hz. ______________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Conventionally, the estimation of harmonic and inter-harmonic contents of voltage and current signals is based on the use of the Discrete Fourier Transform (DFT). However, the increase of the participation of wind power generation in the global energy matrix justifies the carrying out of studies which evaluate the adequacy of the current procedures for measuring emissions of the mentioned phenomena. The traditional recommendations are based on the IEC 61000-4-7 and IEC 61000-4-30 standards, which, among other aspects, establishes that the processing of the signals is given through the use of the DFT with a 60 Hz rectangular time window of 12 cycles and a measuring period of at least 7 days. However, in wind power systems, the occurrence of harmonic and inter-harmonic with time variation, which can render the estimation of the spectral components by the DFT inaccurate and/or the monitoring period of 7 days inappropriate is expected. With that said, this study aims to present a methodology focused on identifying the size of the time window and of the minimum measurement period for monitoring the harmonic and inter-harmonic emissions in the context of wind power generation. For such, a comparative evaluation between a measurement methodology derived from the combination of the Prony method with the Kalman filter and a second based on the DFT is carried out. Then, using statistical tools, a minimum period for measuring distortions is proposed. The application of this methodology in real voltage signals originating from a wind power plant shows the need for a minimum measurement interval of 3 days and the use of a 60 Hz rectangular time window of 15 cycles.

Orientador: Agnelo Marotta Cassula / Coorientador: Jose Luz Silveira / Banca: Edson Costa Bortoni / Banca: Celso Eduardo Tuna / Resumo: Sistemas autônomos baseados em energias renováveis se apresentam como uma solução alternativa aos problemas de eletrificação em regiões afastadas da rede elétrica. O abastecimento de energia de forma autônoma se refere ao fornecimento de eletricidade de forma independente da rede de distribuição interligada. Dentre as fontes renováveis a solar fotovoltaica e a eólica, além de possuírem vantagens que as tornam adequadas a diversos tipos de aplicações, podem ser ainda utilizadas de forma conjunta, com ou sem a presença de outras fontes, constituindo o que se conhece por sistemas híbridos de geração de energia. Em este trabalho se propõe uma metodologia diferente para avaliar o desempenho de um Sistema Híbrido de Geração de Energia (SHGE) solar-eólico-diesel considerando variações probabilísticas da carga e dos recursos renováveis. Foi desenvolvido um algoritmo que simula o funcionamento típico do sistema utilizando uma base de tempo de uma hora e, de um intervalo para outro, se consideram variações estocásticas da carga e dos recursos renováveis (vento, radiação solar e temperatura). Em ambos os casos, a aleatoriedade da ocorrência dos eventos é modelada com base no método de Simulação de Monte Carlo seqüencial. A metodologia desenvolvida para a avaliação do SHGE foi aplicada em um estudo de caso como dados reais para os recursos renováveis e para a demanda, em um local pré-selecionado, para duas configurações de sistema híbrido, SGHE solar-eólico-diesel e SHGE solar-eólico. O método de simulação proposto mostrou-se como uma ferramenta interessante para tomada a de decisões e para a ponderação de possíveis cenários de funcionamento. A apresentação dos resultados em forma de histograma permitiu... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Off-grid power systems based on renewable energy resources are presented as an alternative solution for electrification problems in remote isolated areas. Off-grid power generation refers to the electricity supply, regardless of the energy distribution network. Among the renewable energy sources available nowadays, the solar photovoltaic and the wind power not only have the advantages that make them suitable for various types of applications, but also can be used jointly with or without the presence of other sources, constituting what is known as hybrid power generation systems. This work proposes a different methodology to evaluate the performance of a solar-wind-diesel Hybrid Power Generation System (HPGS) considering probabilistic variations of load and renewable resources. An algorithm that simulates the typical operation of the system was developed using a periodically time lapse of an hour. Load and renewable resources (wind, solar radiation and temperature) stochastic variations are considered and analyzed hourly. In both cases, the event occurrence randomness is modeled using the Sequential Monte Carlo simulation method. The proposed methodology for assessing the performance of a HPGS was applied to a case study using actual data for the renewable resources and the load, in a pre-selected location. Two different hybrid system configurations were evaluated, a solar-wind-diesel HPGS and a solar-wind HPGS. The performance evaluation method proved to be an interesting tool for decision making and for pondering possible operating scenarios. The results presentation as histogram graphics allowed estimating the probability occurrence of unusual possible scenarios. The application of the proposed methodology in this work presented satisfactory results. For both... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre