Cette étude analyse l’évolution actuelle des énergies alternatives et renouvelables et ses implications sociétales. La relation entre les hommes et, entre l’homme et la nature, a été historiquement imprégnée par la manière par lequel les premières on produit, reproduire, alloués et distribués l’énergie. Actuellement, le phénomène de société du risque et de la crise écologique constituent une preuve nouvelle provoquant un impact quasi instantané sur les différentes sociétés. Ajouté à cela, le phénomène de la crise énergétique, marquée soit par la finitude annoncée des combustibles fossiles, soit par l’incapacité actuelle de répondre à la demande croissante d’énergie à partir d’énergies renouvelables et alternatives, pose un problème impératif pour la survie et la reproduction de l’humanité. Compte tenu de ce scénario et en s’appuyant sur la sociologie de l’environnement et de la science, cette étude discute la situation du développement énergétique et ses défis actuels. Les données empiriques de l’étude sont basées sur une étude comparative internationale, développée au Brésil et au Canadá, qui comprenait la collecte des données et des entrevues avec des laboratoires, entreprises, institutions et associations de la société civile. Parmi les principales conclusions soulignent l’émergence du phénomène que nous appelons la transition énergétique, marquée par des contradictions et des hétérogénéités résultant de la recherche pour l’approvisionnement durable de l’énergie dans un contexte de demande croissante de l’économie mondiale capitaliste. Il faut également signaler que les institutions internationales, gouvernements et des entreprises, laboratoires et société civileconstituant des réseaux sociotéchniques, associés aux mécanismes de chaîne et tradution- sont des acteurs clés dans le développement national et international de l’énergie alternative. / Este estudo analisa o desenvolvimento atual das energias alternativas e suas implicações sociais. A relação entre homens e, entre os homens e a natureza, foi historicamente perpassada pela forma como esses produziam, reproduziam, se apropriavam e distribuíam a energia. Na atualidade, a emergência da sociedade do risco e a crise ecológica constituem elementos novos que provocam impactos globais sobre as diferentes sociedades. Somado a isso, a crise energética, marcada tanto pela finitude dos combustíveis fósseis, quanto pela incapacidade de responder a demanda crescente de energia a partir de fontes renováveis e alternativas, constitui-se num gravíssimo problema que afeta o conjunto da humanidade. Tendo em vista esse cenário, e se apoiando sobre a sociologia da ciência e do meio ambiente, esse estudo discute a situação do desenvolvimento energético e seus desafios atuais. Os resultados empíricos se baseiam num estudo comparativo desenvolvido no Brasil e no Canadá que contou com a realização de coleta de dados e entrevistas junto a laboratórios, empresas, instituições e associações da sociedade civil. Entre as principais constatações destaca-se a emergência do fenômeno denominado de transição energética, marcado pelas contradições e heterogeneidade resultantes da busca de produção renovável de energia diante do crescimento constante da economia capitalista. Também destaca-se que as instituições internacionais, governos e empresas, laboratórios e a sociedade civil – constituindo uma rede sócio-técnica associada aos mecanismos de tradução e encadeamento – são agentes-chave no desenvolvimento nacional e internacional das energias alternativas.

Le Cambodge est un pays situé en Asie du Sud-Est, avec grand potentiel de ressources en énergies renouvelables. Même fort de ce potentiel, la puissance électrique actuellement installée n'est pas suffisante pour tout le pays. Environ 80% de la population vit dans les zones rurales et 75% des ménages sont sans réseau électrique. Ils utilisent une batterie, le moteur diesel, des bougies ou du kérosène pour l'éclairage, la télévision, les multimédia et autres appareils ménagers. Une minorité des citoyens, dans la partie nord utilise des modules pico hydro électriques acheté dans les pays voisins pour éclairage. Mais la tension de sortie et la fréquence ne sont pas vraiment stables en cas de modification de la charge ou de la vitesse de rotation de la turbine. La durée de vie des appareils électroménagers peut ainsi être réduite et des réparations locales sont nécessaires. Des millions de Cambodgiens ne peuvent pas accéder à l'énergie électrique en raison de deux facteurs principaux : les barrières technologiques et les coûts d'investissement élevés. Nos activités de recherche visent à éliminer ces barrières technologiques en concevant des systèmes de production d'énergie pico-hydroélectrique avec une installation rapide et peu coûteuse, simple et adaptée à une application locale tout en gardant une qualité de l'alimentation électrique satisfaisante. La première partie de cet ouvrage décrit la situation de l'énergie dans les zones rurales du Cambodge où les gens sont confrontés à un manque d'alimentation électrique. En conséquence, ils ne peuvent ni améliorer leur niveau de vie, ni développer leur communauté. Les villageois riches utilisent une batterie de voiture, des systèmes photovoltaïques ou pico-hydroélectriques alors que les villageois pauvres utilisent des bougies ou du kérosène pour l'éclairage. Des entreprises locales fournissent des solutions électriques basées sur des énergies renouvelables, mais les prix sont inabordables et loin de leurs attentes. Par conséquent, une solution originale est proposée dans cette thèse avec la récupération de composants électriques d'occasion en vue de la mise en œuvre d'un nouveau système de génération d'électricité pour les zones rurales isolées. Il s'agit ici d'innovation frugale pour le bas de la pyramide sociale. Les composants utilisés sont : machine asynchrone, alimentation sans interruption (UPS), alimentation de PC et d'autres équipements électroniques, etc. Ces composants recyclés peuvent être rassemblés pour former ainsi une solution technologique intéressante permettant de délivrer la puissance de sortie nécessaire. La deuxième partie de ce mémoire présente la modélisation de l'étage de puissance de la machine asynchrone triphasée utilisée comme un générateur asynchrone monophasé avec une phase d'excitation et les deux autres phases connectées en série pour alimenter la charge. Cette configuration est nommée 'Excited Induction Generator (EIG)'. / Cambodia is a country located in Southeast Asia, with its high potential of renewable energy resource. Even if this country has a high potential for renewable, the installed power is still not high enough to cover the whole country. About 80% of population living in rural areas and 75% of the households live without electricity. They survive by using battery, diesel engine, candle, kerosene for lighting, TV, multimedia and some other household appliances. A few of residents in northern part of the country use pico-hydro power units bought from neighbor countries in order to electrify their houses. In these systems, the output voltage and frequency are not really stable while the load under load or speed variations. Consequently, the lifetime of household appliances could be reduced or the items damaged and local repairs are needed. Moreover, millions of Cambodian people cannot access neither take an advantage from the available energy resources due to two main factors: technology barriers and high investment cost. This research aims to remove technology barriers by designing simple systems for pico-hydro power generation with fast and simple installation, suitable for local applications with high quality of electrical supply. The first part of this work briefly describes the energy situation in rural areas of Cambodia where people are facing the lack of electrical supply which. They cannot neither improve their living standard nor develop their community. Rich villagers use car battery, solar PV applications, pico-hydro power while poor villagers use candle/kerosene for lighting. Local enterprises can provide renewable energy solutions but the prices are unaffordable and far from their expectations. Therefore, an original solution is proposed in this thesis by using wasted electric and electronic equipment (second-life components) to form the new power generation systems for remote rural areas. This is frugal innovation to serve the bottom of the social pyramid. The used components are: induction machine, Uninterrupted Power Supply (UPS), power supply of a computer and other electronic equipment, etc. These wasted components can be arranged together to form a good solution with an interesting output power. The second part of this thesis presents the modelling of the power stage of three-phase induction machine as a single-phase induction generator by using one phase for excitation while the other two phases are connected in series to supply load, named "Excited Induction Generator (EIG)". Capacitor banks are added to EIG for compensating the reactive power. Capacitor values influence poles and zeros locations which are described and analyzed in the root locus according to the parameter variations. The third part of this thesis is devoted to onsite modelling of losses in induction machine. The method should achieve results simply, rapidly, without any prior information on the machine, in order to further integrate this model into energy optimization algorithms. Design of experiments is a good candidate. Experimental models of the total loss (iron loss and rotor copper losses) are proposed for motor operation and generator mode for different machines of different powers. The last part of this thesis describes output voltage/current response for both simulation results and experimental results of the induction generators. Proportional-integral and proportional-resonant controllers are tested. The implementation of closed loop controller is first achieved in an analog circuit and then, with dSPACE/MATLAB Simulink environment.

As energias renováveis vêm ocupando parcelas cada vez maiores das matrizes energéticas dos principais países do mundo, devido aos custos e impactos da exploração de combustíveis fósseis, e à necessidade de ampliação dos suprimentos de energia. Atualmente, as energias hidrelétrica, eólica e solar apresentam viabilidade técnica e econômica para uma grande quantidade de aplicações, com desenvolvimento tecnológico em alto nível de maturidade. A energia de ondas oceânicas ainda exige investimentos razoáveis para se tornar uma alternativa viável para fornecimento de energia elétrica, e vem sendo alvo de projetos para prospecção de potenciais e para desenvolvimento de tecnologias para conversão de energia. Neste estudo, chegou-se ao valor médio anual de 12 kW por metro de frente de onda como estimativa do potencial energético das ondas oceânicas do litoral norte do Rio Grande do Sul (RS). Esse valor é considerado razoável se comparado a potenciais em outros locais do mundo, e pode representar um acréscimo interessante de suprimentos de energia ao sistema energético local, que se mostra bastante receptivo aos recursos renováveis. Este trabalho tem como objetivo avaliar, em nível de pré-viabilidade, a inserção de suprimentos de energia de ondas no sistema interligado do litoral norte do RS, com base em simulações computacionais realizadas com o software HOMER, desenvolvido especialmente para otimização de sistemas de geração de energia baseados em recursos renováveis. Os resultados obtidos sugerem que empreendimentos para aproveitamento de energia de ondas atinjam viabilidade econômica quando seus custos específicos se tornarem pelo menos iguais ao dobro dos custos específicos associados aos aproveitamentos eólicos. / Renewable energies are increasingly occupying larger areas of the power generation matrices in major countries in the world, because of the costs and impacts of the fossil fuels exploitation, and because of the need to increase energy supplies. Currently, hydro, wind and solar energies present technical and economic feasibility for a lot of applications, with technological development at a high level of maturity. The wave energy still requires reasonable investment to become a viable alternative for electric energy supply, and has been the target for research projects about locations of potential energy and for development of power conversion technologies. The potential of the coast of Rio Grande do Sul (RS) has already been estimated and presents an annual average around 12 kW per meter of wave front. This value is considered reasonable compared to other potential sites in the world, and may represent an interesting addition to the energy supply of the local energy system, which shows a great receptivity to renewable resources. This study aims to assess, in pre-feasibility level, the insertion of wave energy supplies in the interconnected system of the northern coast of RS, based on computer simulations performed with the software HOMER, specially developed for optimization of power generation systems based on renewable resources. The results suggest that projects for harnessing wave energy reach economic feasibility when their specific costs become at least twice the specific costs associated with wind farms.

La simulation de systèmes d'énergie est un outil important pour la conception, le développement et l'évaluation de nouvelles architectures et des contrôles grille dans le concept de réseau intelligent pour les dernières décennies. Cet outil a évolué pour répondre aux questions proposées par les chercheurs et les ingénieurs dans les applications de l'industrie, et pour offrant des différentes alternatives pour couvrir plusieurs scénarios réalistes.Aujourd'hui, en raison des progrès récents dans le matériel informatique, la Simulation numérique en temps réel (DRTS) est utilisée pour concevoir des systèmes de puissance, afin de soutenir les décisions prises dans les systèmes de gestion de l'énergie automatisés (SME) et de réduire le délai de commercialisation de produits, entre des autres applications.Les simulations de réseaux électriques peuvent être classées dans les catégories suivantes: (1) la simulation analogique (2) hors simulation de ligne (3) de simulation entièrement numérique (4) la simulation rapide (5) Contrôleur Hardware-In-the-Loop (CHIL) et (6) Puissance Hardware-In-the-Loop (PHIL).Les dernière 3 sont axés sur la simulation Real-Time hardware-in-the-Loop (HIL RT-). Ces catégories portent sur les questions liées à Transitoires électromagnétiques (liste EMT), la simulation de phaseurs ou mixte (phaseur et EMT). Comme mentionné ci-dessus, ces progrès sont possibles en raison de l'évolution des architectures informatiques (matériels et logiciels); Cependant, pour le cas particulier de l'analyse des flux de puissance des réseaux de distribution (DS), il y a encore des défis à résoudre.Les architectures informatiques actuelles sont composées de plusieurs noyaux, laissant derrière lui le paradigme de la programmation séquentielle et conduisant les développeurs de systèmes numériques pour examiner des concepts comme le parallélisme, la concurrence et les événements asynchrones. D'autre part, les méthodes pour résoudre le flux de puissance dynamique des systèmes de distribution considérer le système comme un seul bloc; ainsi, ils utilisent une seule base pour l'analyse des flux de puissance, indépendamment de l'existence de plusieurs cœurs disponibles pour améliorer les performances de la simulation.Répartis dans des procédés en phase et de la séquence, ces procédés ont en caractéristiques communes telles que l'examen d'une seule matrice creuse pour décrire les DS et qu'ils peuvent résoudre simultanément une seule fréquence.Ces caractéristiques font dès les méthodes mentionné sont pas appropriées pour le traitement avec multiple noyaux. En conséquence, les architectures informatiques actuelles sont sous-utilisés, et dégrade la performance des simulateurs lors de la manipulation de grandes DS échelle, changer DS topologie et y compris les modèles avancés, entre autres des activités de la vie réelle.Pour relever ces défis Cette thèse propose une approche appelée A-Diakoptics, qui combine la puissance de Diakoptics et le modèle de l'acteur; le but est de faire toute méthode classique d'analyse de flux d'énergie appropriée pour le traitement multithread. En conséquence, la nature et la complexité du système d'alimentation peuvent être modélisées sans affecter le temps de calcul, même si plusieurs parties du système d'alimentation fonctionnent à une fréquence de base différente comme dans le cas de micro-réseaux à courant continu. Par conséquent, l'analyse des flux de charge dynamique de DS peut être effectuée pour couvrir les besoins de simulation différents tels que la simulation hors ligne, simulation rapide, CHIL et PHIL. Cette méthode est une stratégie avancée pour simuler les systèmes de distribution à grande échelle dans des conditions déséquilibrées; couvrant les besoins de base pour la mise en œuvre d'applications de réseaux intelligents. / Simulation of power systems is an important tool for designing, developing and assessment of new grid architectures and controls within the smart grid concept for the last decades. This tool has evolved for answering the questions proposed by academic researchers and engineers in industry applications; providing different alternatives for covering several realistic scenarios. Nowadays, due to the recent advances in computing hardware, Digital Real-Time Simulation (DRTS) is used to design power systems, to support decisions made in automated Energy Management Systems (EMS) and to reduce the Time to Market of products, among other applications.Power system simulations can be classified in the following categories: (1) Analog simulation (2) off line simulation (3) Fully digital simulation (4) Fast simulation (5) Controller Hardware-In-the-Loop (CHIL) simulation and (6) Power Hardware-In-the-Loop (PHIL) simulation. The latest 3 are focused on Real-Time Hardware-In-the-Loop (RT-HIL) simulation. These categories cover issues related to Electromagnetic Transients (EMT), phasor simulation or mixed (phasor and EMT). As mentioned above, these advances are possible due to the evolution of computing architectures (hardware and software); however, for the particular case of power flow analysis of Distribution Systems (DS) there are still challenges to be solved.The current computing architectures are composed by several cores, leaving behind the paradigm of the sequential programing and leading the digital system developers to consider concepts such as parallelism, concurrency and asynchronous events. On the other hand, the methods for solving the dynamic power flow of distribution systems consider the system as a single block; thus they only use a single core for power flow analysis, regardless of the existence of multiple cores available for improving the simulation performance.Divided into phase and sequence frame methods, these methods have in common features such as considering a single sparse matrix for describing the DS and that they can solve a single frequency simultaneously. These features make of the mentioned methods non-suitable for multithread processing. As a consequence, current computer architectures are sub-used, affecting simulator's performance when handling large scale DS, changing DS topology and including advanced models, among others real life activities.To address these challenges this thesis proposes an approach called A-Diakoptics, which combines the power of Diakoptics and the Actor model; the aim is to make any conventional power flow analysis method suitable for multithread processing. As a result, the nature and complexity of the power system can be modeled without affecting the computing time, even if several parts of the power system operate at different base frequency as in the case of DC microgrids. Therefore, the dynamic load flow analysis of DS can be performed for covering different simulation needs such as off-line simulation, fast simulation, CHIL and PHIL. This method is an advanced strategy for simulating large-scale distribution systems in unbalanced conditions; covering the basic needs for the implementation of smart grid applications.

As energias renováveis vêm ocupando parcelas cada vez maiores das matrizes energéticas dos principais países do mundo, devido aos custos e impactos da exploração de combustíveis fósseis, e à necessidade de ampliação dos suprimentos de energia. Atualmente, as energias hidrelétrica, eólica e solar apresentam viabilidade técnica e econômica para uma grande quantidade de aplicações, com desenvolvimento tecnológico em alto nível de maturidade. A energia de ondas oceânicas ainda exige investimentos razoáveis para se tornar uma alternativa viável para fornecimento de energia elétrica, e vem sendo alvo de projetos para prospecção de potenciais e para desenvolvimento de tecnologias para conversão de energia. Neste estudo, chegou-se ao valor médio anual de 12 kW por metro de frente de onda como estimativa do potencial energético das ondas oceânicas do litoral norte do Rio Grande do Sul (RS). Esse valor é considerado razoável se comparado a potenciais em outros locais do mundo, e pode representar um acréscimo interessante de suprimentos de energia ao sistema energético local, que se mostra bastante receptivo aos recursos renováveis. Este trabalho tem como objetivo avaliar, em nível de pré-viabilidade, a inserção de suprimentos de energia de ondas no sistema interligado do litoral norte do RS, com base em simulações computacionais realizadas com o software HOMER, desenvolvido especialmente para otimização de sistemas de geração de energia baseados em recursos renováveis. Os resultados obtidos sugerem que empreendimentos para aproveitamento de energia de ondas atinjam viabilidade econômica quando seus custos específicos se tornarem pelo menos iguais ao dobro dos custos específicos associados aos aproveitamentos eólicos. / Renewable energies are increasingly occupying larger areas of the power generation matrices in major countries in the world, because of the costs and impacts of the fossil fuels exploitation, and because of the need to increase energy supplies. Currently, hydro, wind and solar energies present technical and economic feasibility for a lot of applications, with technological development at a high level of maturity. The wave energy still requires reasonable investment to become a viable alternative for electric energy supply, and has been the target for research projects about locations of potential energy and for development of power conversion technologies. The potential of the coast of Rio Grande do Sul (RS) has already been estimated and presents an annual average around 12 kW per meter of wave front. This value is considered reasonable compared to other potential sites in the world, and may represent an interesting addition to the energy supply of the local energy system, which shows a great receptivity to renewable resources. This study aims to assess, in pre-feasibility level, the insertion of wave energy supplies in the interconnected system of the northern coast of RS, based on computer simulations performed with the software HOMER, specially developed for optimization of power generation systems based on renewable resources. The results suggest that projects for harnessing wave energy reach economic feasibility when their specific costs become at least twice the specific costs associated with wind farms.

Cette étude analyse l’évolution actuelle des énergies alternatives et renouvelables et ses implications sociétales. La relation entre les hommes et, entre l’homme et la nature, a été historiquement imprégnée par la manière par lequel les premières on produit, reproduire, alloués et distribués l’énergie. Actuellement, le phénomène de société du risque et de la crise écologique constituent une preuve nouvelle provoquant un impact quasi instantané sur les différentes sociétés. Ajouté à cela, le phénomène de la crise énergétique, marquée soit par la finitude annoncée des combustibles fossiles, soit par l’incapacité actuelle de répondre à la demande croissante d’énergie à partir d’énergies renouvelables et alternatives, pose un problème impératif pour la survie et la reproduction de l’humanité. Compte tenu de ce scénario et en s’appuyant sur la sociologie de l’environnement et de la science, cette étude discute la situation du développement énergétique et ses défis actuels. Les données empiriques de l’étude sont basées sur une étude comparative internationale, développée au Brésil et au Canadá, qui comprenait la collecte des données et des entrevues avec des laboratoires, entreprises, institutions et associations de la société civile. Parmi les principales conclusions soulignent l’émergence du phénomène que nous appelons la transition énergétique, marquée par des contradictions et des hétérogénéités résultant de la recherche pour l’approvisionnement durable de l’énergie dans un contexte de demande croissante de l’économie mondiale capitaliste. Il faut également signaler que les institutions internationales, gouvernements et des entreprises, laboratoires et société civileconstituant des réseaux sociotéchniques, associés aux mécanismes de chaîne et tradution- sont des acteurs clés dans le développement national et international de l’énergie alternative. / Este estudo analisa o desenvolvimento atual das energias alternativas e suas implicações sociais. A relação entre homens e, entre os homens e a natureza, foi historicamente perpassada pela forma como esses produziam, reproduziam, se apropriavam e distribuíam a energia. Na atualidade, a emergência da sociedade do risco e a crise ecológica constituem elementos novos que provocam impactos globais sobre as diferentes sociedades. Somado a isso, a crise energética, marcada tanto pela finitude dos combustíveis fósseis, quanto pela incapacidade de responder a demanda crescente de energia a partir de fontes renováveis e alternativas, constitui-se num gravíssimo problema que afeta o conjunto da humanidade. Tendo em vista esse cenário, e se apoiando sobre a sociologia da ciência e do meio ambiente, esse estudo discute a situação do desenvolvimento energético e seus desafios atuais. Os resultados empíricos se baseiam num estudo comparativo desenvolvido no Brasil e no Canadá que contou com a realização de coleta de dados e entrevistas junto a laboratórios, empresas, instituições e associações da sociedade civil. Entre as principais constatações destaca-se a emergência do fenômeno denominado de transição energética, marcado pelas contradições e heterogeneidade resultantes da busca de produção renovável de energia diante do crescimento constante da economia capitalista. Também destaca-se que as instituições internacionais, governos e empresas, laboratórios e a sociedade civil – constituindo uma rede sócio-técnica associada aos mecanismos de tradução e encadeamento – são agentes-chave no desenvolvimento nacional e internacional das energias alternativas.

Há um cenário de agrave na indústria de energia elétrica no Brasil, por escassez de energia afluente na produção hídrica, exigindo maior acionamento térmico. Para o futuro, usinas predominantemente a fio dágua, que estão sendo inseridas, estarão pronunciando ainda mais essa necessidade. Por força da estruturação térmica, sobrarão mais emissões de gases de efeito estufa - GEEs e consumo de recursos fósseis por unidade de energia elétrica produzida. Este estudo visa testar a possibilidade de construção de um cenário futuro, eleito 2050, de fornecimento de energia elétrica no país, balizado na aceleração do uso das fontes renováveis, premissa postulada como alinhamento à busca de desenvolvimento sustentável para o país. É utilizada a pesquisa, análise e síntese, com abordagem sistêmica, e aplicação de indicadores eleitos fundamentais para alcance do objetivo. São sistematizados dados e informações existentes em diferentes tipos de documentos elaborados por autores e organizações nacionais e internacionais, e nos planos governamentais de expansão da produção de energia elétrica. A partir do referencial teórico metodológico adotado, os resultados obtidos demonstram que é possível estabelecer um planejamento de longo prazo baseado no uso renovável dos recursos de que o país dispõe, com menores pressões socioambientais, consumos de fósseis, e emissões de gases de efeito estufa, por unidade de energia produzida. São obtidas maiores participações de fontes renováveis com menor participação da fonte hídrica, e menores participações de emissões de gases de efeito estufa e de consumo de óleo combustível. Sem incorrer em aumento nos custos de produção. Resulta um sistema descentralizado, híbrido, com maior expansão das fontes térmicas renováveis, eólica e solar, maior participação de produção independente cogeração, autoprodução, e geração distribuída e menor carga na rede de transmissão, comparativamente ao cenário atual. / There is an aggravated prospect in the Brazilian electric energy industry, due to a shortage of affluent energy in the hydric production, requiring a greater thermal use. For the future, the insertion of hydroelectric power plants predominantly without reservoirs will make this need even more evident. Due to the thermal structuring, there will be more emissions of greenhouse gases (GHGs) and consumption of fossil resources per unit of electric energy produced. This study aims to test the possibility of building a future setting, elected 2050, of electric energy supply in the country, beaconed on the acceleration of the use of renewable sources, premise postulated in alignment with the pursuit of sustainable development for the country. The research, analysis and synthesis is adopted, with a systemic approach, and applying the indicators elected as paramount to reach the goal. Data and information from different types of documents produced by international and national authors and organizations as well as governmental plans of expansion of electric energy production were systematized. From the theoretical and methodological framework adopted, the results obtained have shown that it is possible to establish a long term plan, based on the use of the available resources, with decreased social and environmental pressure, fossil consumption, and emission of GHGs per unity of energy produced. A greater participation of renewable sources is achieved, while the participation of hydric sources, the emissions of GHGs and consumption of oil-fuels are reduced. There is no increase in the production costs. The result is a decentralized, hybrid system with larger expansion of renewable thermal, wind and solar sources, larger participation of independent production co-generation, auto-generation and distributed generation and a diminished load on the transmission network, compared to the current scenario.

Cette étude analyse l’évolution actuelle des énergies alternatives et renouvelables et ses implications sociétales. La relation entre les hommes et, entre l’homme et la nature, a été historiquement imprégnée par la manière par lequel les premières on produit, reproduire, alloués et distribués l’énergie. Actuellement, le phénomène de société du risque et de la crise écologique constituent une preuve nouvelle provoquant un impact quasi instantané sur les différentes sociétés. Ajouté à cela, le phénomène de la crise énergétique, marquée soit par la finitude annoncée des combustibles fossiles, soit par l’incapacité actuelle de répondre à la demande croissante d’énergie à partir d’énergies renouvelables et alternatives, pose un problème impératif pour la survie et la reproduction de l’humanité. Compte tenu de ce scénario et en s’appuyant sur la sociologie de l’environnement et de la science, cette étude discute la situation du développement énergétique et ses défis actuels. Les données empiriques de l’étude sont basées sur une étude comparative internationale, développée au Brésil et au Canadá, qui comprenait la collecte des données et des entrevues avec des laboratoires, entreprises, institutions et associations de la société civile. Parmi les principales conclusions soulignent l’émergence du phénomène que nous appelons la transition énergétique, marquée par des contradictions et des hétérogénéités résultant de la recherche pour l’approvisionnement durable de l’énergie dans un contexte de demande croissante de l’économie mondiale capitaliste. Il faut également signaler que les institutions internationales, gouvernements et des entreprises, laboratoires et société civileconstituant des réseaux sociotéchniques, associés aux mécanismes de chaîne et tradution- sont des acteurs clés dans le développement national et international de l’énergie alternative. / Este estudo analisa o desenvolvimento atual das energias alternativas e suas implicações sociais. A relação entre homens e, entre os homens e a natureza, foi historicamente perpassada pela forma como esses produziam, reproduziam, se apropriavam e distribuíam a energia. Na atualidade, a emergência da sociedade do risco e a crise ecológica constituem elementos novos que provocam impactos globais sobre as diferentes sociedades. Somado a isso, a crise energética, marcada tanto pela finitude dos combustíveis fósseis, quanto pela incapacidade de responder a demanda crescente de energia a partir de fontes renováveis e alternativas, constitui-se num gravíssimo problema que afeta o conjunto da humanidade. Tendo em vista esse cenário, e se apoiando sobre a sociologia da ciência e do meio ambiente, esse estudo discute a situação do desenvolvimento energético e seus desafios atuais. Os resultados empíricos se baseiam num estudo comparativo desenvolvido no Brasil e no Canadá que contou com a realização de coleta de dados e entrevistas junto a laboratórios, empresas, instituições e associações da sociedade civil. Entre as principais constatações destaca-se a emergência do fenômeno denominado de transição energética, marcado pelas contradições e heterogeneidade resultantes da busca de produção renovável de energia diante do crescimento constante da economia capitalista. Também destaca-se que as instituições internacionais, governos e empresas, laboratórios e a sociedade civil – constituindo uma rede sócio-técnica associada aos mecanismos de tradução e encadeamento – são agentes-chave no desenvolvimento nacional e internacional das energias alternativas.

As energias renováveis vêm ocupando parcelas cada vez maiores das matrizes energéticas dos principais países do mundo, devido aos custos e impactos da exploração de combustíveis fósseis, e à necessidade de ampliação dos suprimentos de energia. Atualmente, as energias hidrelétrica, eólica e solar apresentam viabilidade técnica e econômica para uma grande quantidade de aplicações, com desenvolvimento tecnológico em alto nível de maturidade. A energia de ondas oceânicas ainda exige investimentos razoáveis para se tornar uma alternativa viável para fornecimento de energia elétrica, e vem sendo alvo de projetos para prospecção de potenciais e para desenvolvimento de tecnologias para conversão de energia. Neste estudo, chegou-se ao valor médio anual de 12 kW por metro de frente de onda como estimativa do potencial energético das ondas oceânicas do litoral norte do Rio Grande do Sul (RS). Esse valor é considerado razoável se comparado a potenciais em outros locais do mundo, e pode representar um acréscimo interessante de suprimentos de energia ao sistema energético local, que se mostra bastante receptivo aos recursos renováveis. Este trabalho tem como objetivo avaliar, em nível de pré-viabilidade, a inserção de suprimentos de energia de ondas no sistema interligado do litoral norte do RS, com base em simulações computacionais realizadas com o software HOMER, desenvolvido especialmente para otimização de sistemas de geração de energia baseados em recursos renováveis. Os resultados obtidos sugerem que empreendimentos para aproveitamento de energia de ondas atinjam viabilidade econômica quando seus custos específicos se tornarem pelo menos iguais ao dobro dos custos específicos associados aos aproveitamentos eólicos. / Renewable energies are increasingly occupying larger areas of the power generation matrices in major countries in the world, because of the costs and impacts of the fossil fuels exploitation, and because of the need to increase energy supplies. Currently, hydro, wind and solar energies present technical and economic feasibility for a lot of applications, with technological development at a high level of maturity. The wave energy still requires reasonable investment to become a viable alternative for electric energy supply, and has been the target for research projects about locations of potential energy and for development of power conversion technologies. The potential of the coast of Rio Grande do Sul (RS) has already been estimated and presents an annual average around 12 kW per meter of wave front. This value is considered reasonable compared to other potential sites in the world, and may represent an interesting addition to the energy supply of the local energy system, which shows a great receptivity to renewable resources. This study aims to assess, in pre-feasibility level, the insertion of wave energy supplies in the interconnected system of the northern coast of RS, based on computer simulations performed with the software HOMER, specially developed for optimization of power generation systems based on renewable resources. The results suggest that projects for harnessing wave energy reach economic feasibility when their specific costs become at least twice the specific costs associated with wind farms.

Orientador: Rogério Custodio / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-18T08:56:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Abreu_Leandrode_M.pdf: 3333566 bytes, checksum: 9df2fe3268e83e70fae31b792fc76513 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Este trabalho avaliou o cálculo de energias de ionização verticais e as possibilidades de construção e interpretação de diagramas de correlação através do uso dos métodos Monte Carlo Quântico (MCQ) e Outer Valence Green¿s Function (OVGF). O trabalho foi dividido em quatro partes: Energias de ionização simples: Avaliou-se a capacidade dos métodos MCQ e OVGF em descrever os valores de energia de ionização de valência e de caroço e testou-se o uso de funções de onda relaxadas. A faixa dos desvios observados obtidas com o método Monte Carlo Quântico de Difusão (MCQD), em relação aos valores experimentais, é comparável a de outros métodos, como DFT (Teoria do Funcional de Densidade - Density Functional Theory) e CCGF (Funções de Green com Pares Acoplados - Coupled-Cluster Green¿s Function), 0,01 a 2 eV, e verificou-se que uso das funções de onda relaxadas é importante na descrição das ionizações de caroço. Energias de ionização sucessivas: Estimou-se as energias de ionização sucessivas dos elementos do 2º período a partir das energias orbitais do sistema neutro e comparou-se com resultados obtidos através dos métodos MCQ utilizando-se a função de onda do sistema não-ionizado. Pode-se demonstrar a falha das energias orbitais em descrever as energias de ionização sucessivas e obter correções com o uso dos métodos MCQ. Diagramas de correlação: Construíram-se diagramas de energia eletrônica total e de correlação quantitativos utilizando energia de ionização como binding energy para moléculas do tipo BAB (H2O e Li2O) através do uso dos métodos MCQ. Foram construídos diagramas de cargas parciais de Bader através das distribuições discretas de carga obtidas com os métodos MCQ para tentar interpretar os diagramas de correlação, porém a interpretação por comparação direta não foi possível, contudo foram obtidas informações importantes através dos diagramas de cargas parciais. Energias de dupla ionização: Foram calculadas energias de dupla ionização de sistemas atômicos e moleculares através do método OVGF e compararam-se os resultados obtidos com a Teoria do Funcional de Densidade (DFT). O método OVGF mostrou-se tão preciso quanto a teoria DFT na descrição das energias de dupla ionização / Abstract: The study was divided into 4 parts: Simple Ionization Energies: We evaluated the ability of MQC and OVGF methods in describing the values of the ionization energy of valence and core and tested the use of relaxed wave functions. The range of deviations obtained with the method of diffusion quantum Monte Carlo (MCQD), in relation to the experimental values, is comparable to other methods such as DFT (Density Functional Theory) and CCGF (Coupled-Cluster Green's Function), from 0.01 to 2 eV, and it was found that the use of the relaxed wave functions is important in the description of core ionizations. Successive Ionization Energies: We estimated the successive ionization energies of successive elements of the 2nd period from the orbital energies of the neutral system and compared with results obtained using the methods MCQ with the wave function of nonionized system. It can be shown the failure of the orbital energies to describe the successive ionization energies and to obtain corrections with the use of MCQ methods. Correlation Diagrams: Diagrams of total electronic energy and quantitative correlation diagrams were constructed using the ionization energy as binding energy for molecules of the type BAB (Li2O and H2O) through the use of MCQ methods. We constructed Bader¿s partial charges diagrams with the discrete charge distributions obtained with MCQ methods to try to interpret the correlation diagrams, but the interpretation by direct comparison was not possible, however, important information was obtained through diagrams of partial charges. Double Ionization Energies: We calculated double ionization energies of atomic and molecular systems by the OVGF method and compared the results obtained with the Density Functional Theory (DFT). The OVGF method proved to be as accurate as the DFT theory in describing the double ionization energies / Mestrado / Físico-Química / Mestre em Química