Understanding the complexities of the interior of planets and stars requires the help of analyzing the effects of high pressures on certain elements believed to be found within. The Hartree-Fock method uses the Schr¨odinger equation, Kummer’s differential equations and a confinement potential to simulate an atom being squeezed to high pressures. The Hartree-Fock method was used to calculate the total energies of atoms. After being compared to Gaussian03 and VASP, the results were deemed accurate. It was also observed that the pressure versus density data closely approximated those pairs found in outer space in the interiors of, for example, Jupiter.

This paper analyzes, from an auction design perspective, the results of the auction of renewable energy that the Peruvian State has initiated since 2008, allowing to show significant results such as the introduction of new technologies for power generation with low CO2 emissions, competitive prices and high levels of competition. Although they are also shown the outstanding issues as the lack of clear direction and heading for future of renewable energy, as well as the need to strengthen institutions to create areas of renewable energies to integrate synergies around the energy transition. / El presente artículo analiza, desde la perspectiva del diseño de subastas, los resultados obtenidos en las subastas de energías renovables que el Estado Peruano ha iniciado desde el año 2008, permitiendo mostrar importantes resultados como la introducción de nuevas tecnologías de generación de electricidad con bajas emisiones de CO2, precios competitivos y altos niveles de competencia. También se muestran los temas pendientes como la falta de dirección y rumbo claros para el futuro de las energías renovables, así como la necesidad de fortalecer las instituciones para crear áreas de energías renovables que integren las sinergiasexistentes en torno a la transición energética.

O interesse mundial e os investimentos em fontes renováveis de energia têm aumentado consideravelmente nos últimos anos. Estas tecnologias têm a vantagem de aproveitar os recursos disponíveis localmente, reduzindo a dependência de fontes externas. Entretanto, um dos principais problemas associados a muitas das tecnologias de energias renováveis é sua imprevisibilidade ou intermitência. O armazenamento de energia é a técnica mais utilizada para moderar estas intermitências. Para aproveitamento em grande escala, os reservatórios hidrelétricos (de usinas hidrelétricas convencionais com reservatório e usinas hidrelétricas reversíveis) representam a tecnologia mais madura e amplamente aproveitada para armazenamento de energia elétrica na forma de energia potencial no volume de água. Isto faz destes uma opção importante a ser incluída no projeto de um sistema autônomo híbrido de geração de energia. Segundo diferentes autores consultados, o software HOMER (Hybrid Optimization Model for Electric Renewables) é a ferramenta mais amplamente utilizada em pesquisas relacionadas à simulação e configuração ótima deste tipo de sistemas. Esta tese apresenta um conjunto de procedimentos para determinar, em nível de pré-viabilidade, a configuração ótima (em termos do custo presente líquido) e o conjunto de arranjos viáveis de um sistema autônomo de geração de energia incluindo fontes renováveis intermitentes e reservatórios hidrelétricos. O software HOMER é aplicado na simulação e avaliação dos sistemas híbridos dos estudos de caso hipotéticos do presente trabalho, utilizados para validar os métodos propostos. Estes exemplos foram criados a partir de dados reais relacionados ao Estado de Rio Grande do Sul. Os procedimentos descritos são aplicáveis a qualquer região do mundo onde exista um local com potencial para reservatórios hidrelétricos, assim como dados de disponibilidade e custos relacionados a fontes renováveis intermitentes. Além de determinar a configuração ótima e o conjunto de arranjos viáveis, os resultados obtidos indicam que os procedimentos descritos podem ajudar na definição da melhor utilização de um local com potencial hidrelétrico. Igualmente, permitem estimar a quantidade de eletricidade excedente que poderia ser recuperada através de usinas reversíveis. Os resultados mostram que configuração ótima depende de muitos fatores, tais como restrições hidrológicas, a carga a ser atendida e o custo de geração de cada fonte. / Global interest and investments in renewable energy sources has increased considerably in recent years. These technologies have the advantage of using locally available resources, reducing dependence on external energy sources. However, most renewable energy technologies suffer from an intermittent characteristic due to the diurnal and seasonal patterns of the natural resources needed for power generation. Energy Storage is the most used technique to buffer this intermittency. For large-scale applications, hydropower reservoirs (of conventional and pumped storage plants) are the most mature and the most widely employed technology for electricity storage in the form of potential energy. For this reason, a hydropower reservoir is a suitable option to consider including in an autonomous hybrid power system. According to many authors, the HOMER model (Hybrid Optimization Model for Electric Renewables) is the most widely used tool in research studies related to simulation and optimal design of this type of systems. This thesis presents some procedures to define, as a pre-feasibility assessment, the optimal configuration (in terms of Net Present Cost) and set of feasible designs of an autonomous hybrid power system that includes intermittent renewable energy sources and hydropower reservoirs. The HOMER software is used for simulating and evaluating the hybrid power systems of the hypothetical case studies, used to validate the proposed methods. These examples were created based on real data related to the State of Rio Grande do Sul, Brazil. The procedures described can be adapted to any other region of the world where exists a site suitable for the construction of hydropower reservoirs, along with available data regarding intermittent renewable sources and generation costs. Besides defining the optimal configuration and the set of feasible designs, the results indicate that the procedures explained could help in the definition of the best use of a site with hydropower potential. Likewise, these methods can also be used to estimate how much excess electricity can be recovered by means of pumped storage hydropower. The results show that the optimal system design depends on many factors such as hydrological constraints, average load to serve and energy cost of each source.

L'exploitation des ressources énergétiques et minérales terrestres rencontre des limites face à l'augmentation rapide de la population mondiale. Ce n'est qu'après la seconde guerre mondiale que les États ont compris qu'ils devaient maîtriser l'océan pour pouvoir en extraire ses ressources. 1982 marque l'adoption de la Convention des Nations-Unies sur le droit de la mer. L'espace maritime fut alors découpé en zones, sur lesquelles les États côtiers avaient le plus souvent des droits. Ce découpage permettait une meilleure exploitation des ressources maritimes. Ainsi, en mer territoriale, les États pouvaient mettre en place des systèmes de production d'électricité à partir de sources renouvelables. Plus loin, dans la zone économique exclusive, les États peuvent autoriser l'exploration et l'exploitation des hydrocarbures. Enfin, sur le plateau continental, l'évolution de la technologie nous permettra bientôt d'aller exploiter les ressources minérales marines. La question centrale qui se pose est de savoir s'il est possible d'exploiter ces ressources de façon durable sans détruire l'environnement marin. La protection de l'environnement ne peut exister sans un droit fort et appliqué. Il doit constituer un rempart contre les agissements d'entreprises ou d’États peu soucieux de l'impact à long terme de leurs actions. L'Océan, immense, aux fonds invisibles et mystérieux, est vulnérable. Sa protection ne pourra avoir lieu que lorsque le grand public, les États et les entreprises, auront compris son importance pour la survie de l'Humanité. C'est le devoir des hommes et des femmes de droit de rendre cette protection effective. / The exploitation of terrestrial energy and mineral resources is limited by the rapid increase of the world's population. It was only after the Second World War that States realised that they had to control the ocean in order to extract its resources. 1982 marks the adoption of the United Nations Convention on the Law of the Sea. The maritime are: was then divided into zones, over which coastal States most often had rights. This division allowed for a better exploitation of maritime resources. In the territorial sea, for example, States could set up electricity production systems from renewable sources. Further, in the exclusive economic zone, States could allow the exploration and exploitation of hydrocarbons. Finally, on the continental shelf, the evolution of technology will soon allow us to exploit marine mineral resources. The central question is whether it is possible to exploit these resources in a sustainable way without destroying the marine environment. The protection of the environment cannot exist without a strong and applied legislation. It must be a bulwark against the actions of companies or States that have little regard for the long-term impact of their actions. The ocean, immense, with invisible and mysterious bottoms, is vulnerable. Its protection can only take place when the general public, States and companies understand its importance for the survival of Humanity. It is the duty of the men and women of law to render this protection effective.

Electrospray ionization mass spectrometry (ESI-MS) with induced collision energy was used to carry out a comprehensive study on the interaction energies between cations and anions of dicationic ionic liquids. The influence of the anion ([Br]-, [NO3]-, [BF4]-, [SCN]- and [Cl]-) and the size of alkyl chain (n = 4,6,8 and 10) in the interaction energy of ionic liquids derived from the 1, n-bis (3-methylimidazolyl-1-yl) alkane with n = 4,6,8 and 10, in the gas phase was investigated. Three experiments were carried out to determine the cation-anion interaction energy: (i) ESI-MS of binary (1:1) mixtures of ionic liquids with different anions or cations; (Ii) ESI-MS of ionic liquid individually with variation of the applied collision energy and determination of the center of mass energy (Ecm) using the relation between the intensity of the precursor ion and the sum of the ions; (iii) the rate of variation of the intensity of the precursor ion as a function of collision energy at different concentrations of all ionic liquids was obtained. From this correlation, the cation-anion dissociation constant of the dicationic ionic liquids was obtained. The results showed the appearance of mixed species (example: [Bis-C8(MIM)22XY]- and [C8(MIM)XY]-) in the binary mixtures. The application of the induced collision energy in the mixtures allowed estimating which anion interacts more effectively with the cation. Also for this experiments, the dicationic ionic liquids with the anions [Cl]-, [Br]- and [NO3]- presented higher cation-anion interaction energy. The increasing order of interaction energy was [BF4]- <[SCN]- <[NO3]- <[Br]- <[Cl]-. The Ecm values for ionic liquids with different anions did not indicate trends in the interaction energy in relation to structural factors such as ionic radius and molecular volume. Thus, for the anions, it was found that the interaction increases in the following order: [SCN]- <[Cl]- <[NO3]- <[Br]- <[BF4]-. On the other hand, increasing the size of the spacer alkyl chain caused an increase in cation-anion interaction energy. As the concentration of the ionic liquid increased, an increase in the precursor ion intensity was observed. / A espectrometria de massa com ionização por electrospray (ESI-MS) com energia de colisão induzida foi utilizada para realizar um estudo compreensivo sobre as energias de interação entre cátions e ânions de líquidos iônicos dicatiônicos. Foi avaliada a influência do ânion ([Br]-, [NO3]-, [BF4]-, [SCN]- e [Cl]-) e o tamanho da cadeia alquílica espaçadora (n=4,6,8 e 10) na energia de interação dos líquidos iônicos dicatiônicos, derivados do 1,n-bis(3-metilimidazolil-1-íneo)alcano em fase gasosa. Três experimentos foram realizados para a determinação da energia de interação cátion-ânion: (i) ESI-MS de misturas binárias (1:1) de líquidos iônicos com diferentes ânions ou cátions; (ii) ESI-MS de cada líquido iônico individualmente com variação da energia de colisão aplicada e determinação da energia de centro de massa (Ecm) usando a relação entre intensidade do íon precursor e somatório dos íons. (iii) Por fim, foi obtida a taxa de variação da intensidade do íon precursor em função energia de colisão de todos os líquidos iônicos. A partir desta correlação, foi obtida a constante de dissociação cátion-ânion dos líquidos iônicos dicatiônicos. Os resultados mostraram o aparecimento de espécies mistas (exemplo: [Bis-C8(MIM)22XY]- e [C8(MIM)XY]-) nos experimentos das misturas. A aplicação da energia de colisão induzida nas misturas também permitiu estimar qual ânion interage mais efetivamente com o cátion. Ainda para este experimentos, os líquidos iônicos dicatiônicos com os ânions [Cl]-, [Br]- e [NO3]- apresentaram maior energia de interação cátion-ânion. A escala em ordem crescente de energia de interação foi [BF4]-< [SCN]- < [NO3]- < [Br]- < [Cl]-. Os valores de Ecm para os líquidos iônicos com diferentes ânions não indicou tendências na energia de interação em relação fatores estruturais tais como raio iônico e volume molecular. Dessa forma, para os ânions, foi encontrado que a interação aumenta na seguinte ordem: [SCN]-<[Cl]-<[NO3]-<[Br]-<[BF4]-. Por outro lado, o aumento do tamanho da cadeia alquílica espaçadora causou um aumento na energia de interação cátion-ânion. Com o aumento da concentração do líquido iônico, foi observado um aumento na intensidade do íon precursor.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:10:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JonasINO_DISSERT.pdf: 890224 bytes, checksum: a68b1b3f5f169bb87b98314d116a12b3 (MD5) Previous issue date: 2012-03-02 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / In this dissertation, the theoretical principles governing the molecular modeling were applied for electronic characterization of oligopeptide &#945;3 and its variants (5Q, 7Q)-&#945;3, as well as in the quantum description of the interaction of the aminoglycoside hygromycin B and the 30S subunit of bacterial ribosome. In the first study, the linear and neutral dipeptides which make up the mentioned oligopeptides were modeled and then optimized for a structure of lower potential energy and appropriate dihedral angles. In this case, three subsequent geometric optimization processes, based on classical Newtonian theory, the semi-empirical and density functional theory (DFT), explore the energy landscape of each dipeptide during the search of ideal minimum energy structures. Finally, great conformers were described about its electrostatic potential, ionization energy (amino acids), and frontier molecular orbitals and hopping term. From the hopping terms described in this study, it was possible in subsequent studies to characterize the charge transport propertie of these peptides models. It envisioned a new biosensor technology capable of diagnosing amyloid diseases, related to an accumulation of misshapen proteins, based on the conductivity displayed by proteins of the patient. In a second step of this dissertation, a study carried out by quantum molecular modeling of the interaction energy of an antibiotic ribosomal aminoglicos?dico on your receiver. It is known that the hygromycin B (hygB) is an aminoglycoside antibiotic that affects ribosomal translocation by direct interaction with the small subunit of the bacterial ribosome (30S), specifically with nucleotides in helix 44 of the 16S ribosomal RNA (16S rRNA). Due to strong electrostatic character of this connection, it was proposed an energetic investigation of the binding mechanism of this complex using different values of dielectric constants (&#949; = 0, 4, 10, 20 and 40), which have been widely used to study the electrostatic properties of biomolecules. For this, increasing radii centered on the hygB centroid were measured from the 30S-hygB crystal structure (1HNZ.pdb), and only the individual interaction energy of each enclosed nucleotide was determined for quantum calculations using molecular fractionation with conjugate caps (MFCC) strategy. It was noticed that the dielectric constants underestimated the energies of individual interactions, allowing the convergence state is achieved quickly. But only for &#949; = 40, the total binding energy of drug-receptor interaction is stabilized at r = 18A, which provided an appropriate binding pocket because it encompassed the main residues that interact more strongly with the hygB - C1403, C1404, G1405, A1493, G1494, U1495, U1498 and C1496. Thus, the dielectric constant &#8776; 40 is ideal for the treatment of systems with many electrical charges. By comparing the individual binding energies of 16S rRNA nucleotides with the experimental tests that determine the minimum inhibitory concentration (MIC) of hygB, it is believed that those residues with high binding values generated bacterial resistance to the drug when mutated. With the same reasoning, since those with low interaction energy do not influence effectively the affinity of the hygB in its binding site, there is no loss of effectiveness if they were replaced. / Nessa disserta??o, os princ?pios te?ricos que regem a Modelagem Molecular foram aplicados na caracteriza??o eletr?nica do oligopept?deo &#945;3 e seus variantes (5Q,7Q)-&#945;3, como tamb?m na descri??o qu?ntica da intera??o do aminoglicos?deo higromicina B e a subunidade 30S do ribossomo bacteriano. No primeiro estudo, os dipept?deos lineares e neutros constituintes das biomol?culas mencionados foram modelados e posteriormente otimizados at? uma estrutura de menor energia potencial e ?ngulos diedros adequados. No caso, tr?s processos de otimiza??o geom?trica, baseados subsequentemente na teoria cl?ssica newtoniana, na semi-emp?rica e na teoria do funcional da densidade (DFT), varreram a paisagem de energia de cada dipept?deos na busca de uma estrutura de energia m?nima ideal. Por fim, os conf?rmeros ?timos foram descritos quanto ao potencial eletrost?tico, energia de ioniza??o (amino?cidos), orbitais de fronteira HOMO/HOMO-1 e termo de hopping. A partir dos termos de hopping descritos nesse trabalho, foi poss?vel, em estudos subsequentes, caracterizar as propriedades de transporte de cargas destes modelos pept?dicos. Vislumbra-se uma nova tecnologia de biosensores capaz de diagnosticar doen?as amiloides, relacionadas ao ac?mulo de pept?deos disformes, a partir do perfil de condutividade el?trica apresentado pelas prote?nas do paciente. Em um segundo momento dessa disserta??o, realiza-se um estudo qu?ntico por modelagem molecular da energia de intera??o de um antibi?tico aminoglicos?dico em seu receptor riboss?mico. Sabe-se que a higromicina B (higB) ? um antibi?tico aminoglicos?deo que afeta a transloca??o ribossomal pela intera??o direta com a subunidade menor do ribossomo bacteriano (30S), especificamente com nucleot?deos da h?lice 44 do RNA riboss?mico 16S (rRNA 16S). Devido ao forte car?ter eletrost?tico desta conex?o, foi proposta a investiga??o energ?tica do mecanismo de liga??o da higB no 30S usando diferentes valores de constantes diel?tricas (&#949;=0, 4, 10, 20 e 40), as quais s?o amplamente utilizadas no estudo das propriedades eletrost?ticas de biomol?culas. Para isso, foram medidos raios crescentes centralizados no centr?ide da higB tendo por base a estrutura cristalina higB-30S (1HNZ.pdb), e apenas a energia de intera??o individual de cada nucleot?deo englobado foi calculada quanticamente utilizando a estrat?gia de fracionamento molecular com capuzes conjugados (MFCC). Percebeu-se que as constantes diel?tricas subestimam as energias de intera??o individuais, permitindo que o estado de converg?ncia energ?tica seja alcan?ado rapidamente. Por?m apenas para &#949;=40, a energia de intera??o total droga-receptor se estabilizou em r=18?, o que se constituiu como um adequado s?tio de liga??o, pois englobou os res?duos do 16S que interagem mais fortemente com a higB - C1403, C1404, G1405, A1493, G1494, U1495, C1496 e U1498. Assim, a constante diel?trica &#8776;40 ? ideal para o tratamento de sistemas com muitas cargas. Confrontando as energias de liga??o individuais dos nucleot?deos 16SrRNA com ensaios experimentais para determina??o da concentra??o inibit?ria m?nima (MIC) da higB, acredita-se que esses res?duos com elevados valores de intera??o gerariam resist?ncia bacteriana ? droga quando mutados. Com o mesmo racioc?nio, visto que aqueles com baixa energia n?o influenciariam de forma eficaz a afinidade da higB em seu s?tio de liga??o, n?o ocorreria perda de efic?cia caso fossem substitu?dos.

O interesse mundial e os investimentos em fontes renováveis de energia têm aumentado consideravelmente nos últimos anos. Estas tecnologias têm a vantagem de aproveitar os recursos disponíveis localmente, reduzindo a dependência de fontes externas. Entretanto, um dos principais problemas associados a muitas das tecnologias de energias renováveis é sua imprevisibilidade ou intermitência. O armazenamento de energia é a técnica mais utilizada para moderar estas intermitências. Para aproveitamento em grande escala, os reservatórios hidrelétricos (de usinas hidrelétricas convencionais com reservatório e usinas hidrelétricas reversíveis) representam a tecnologia mais madura e amplamente aproveitada para armazenamento de energia elétrica na forma de energia potencial no volume de água. Isto faz destes uma opção importante a ser incluída no projeto de um sistema autônomo híbrido de geração de energia. Segundo diferentes autores consultados, o software HOMER (Hybrid Optimization Model for Electric Renewables) é a ferramenta mais amplamente utilizada em pesquisas relacionadas à simulação e configuração ótima deste tipo de sistemas. Esta tese apresenta um conjunto de procedimentos para determinar, em nível de pré-viabilidade, a configuração ótima (em termos do custo presente líquido) e o conjunto de arranjos viáveis de um sistema autônomo de geração de energia incluindo fontes renováveis intermitentes e reservatórios hidrelétricos. O software HOMER é aplicado na simulação e avaliação dos sistemas híbridos dos estudos de caso hipotéticos do presente trabalho, utilizados para validar os métodos propostos. Estes exemplos foram criados a partir de dados reais relacionados ao Estado de Rio Grande do Sul. Os procedimentos descritos são aplicáveis a qualquer região do mundo onde exista um local com potencial para reservatórios hidrelétricos, assim como dados de disponibilidade e custos relacionados a fontes renováveis intermitentes. Além de determinar a configuração ótima e o conjunto de arranjos viáveis, os resultados obtidos indicam que os procedimentos descritos podem ajudar na definição da melhor utilização de um local com potencial hidrelétrico. Igualmente, permitem estimar a quantidade de eletricidade excedente que poderia ser recuperada através de usinas reversíveis. Os resultados mostram que configuração ótima depende de muitos fatores, tais como restrições hidrológicas, a carga a ser atendida e o custo de geração de cada fonte. / Global interest and investments in renewable energy sources has increased considerably in recent years. These technologies have the advantage of using locally available resources, reducing dependence on external energy sources. However, most renewable energy technologies suffer from an intermittent characteristic due to the diurnal and seasonal patterns of the natural resources needed for power generation. Energy Storage is the most used technique to buffer this intermittency. For large-scale applications, hydropower reservoirs (of conventional and pumped storage plants) are the most mature and the most widely employed technology for electricity storage in the form of potential energy. For this reason, a hydropower reservoir is a suitable option to consider including in an autonomous hybrid power system. According to many authors, the HOMER model (Hybrid Optimization Model for Electric Renewables) is the most widely used tool in research studies related to simulation and optimal design of this type of systems. This thesis presents some procedures to define, as a pre-feasibility assessment, the optimal configuration (in terms of Net Present Cost) and set of feasible designs of an autonomous hybrid power system that includes intermittent renewable energy sources and hydropower reservoirs. The HOMER software is used for simulating and evaluating the hybrid power systems of the hypothetical case studies, used to validate the proposed methods. These examples were created based on real data related to the State of Rio Grande do Sul, Brazil. The procedures described can be adapted to any other region of the world where exists a site suitable for the construction of hydropower reservoirs, along with available data regarding intermittent renewable sources and generation costs. Besides defining the optimal configuration and the set of feasible designs, the results indicate that the procedures explained could help in the definition of the best use of a site with hydropower potential. Likewise, these methods can also be used to estimate how much excess electricity can be recovered by means of pumped storage hydropower. The results show that the optimal system design depends on many factors such as hydrological constraints, average load to serve and energy cost of each source.

O interesse mundial e os investimentos em fontes renováveis de energia têm aumentado consideravelmente nos últimos anos. Estas tecnologias têm a vantagem de aproveitar os recursos disponíveis localmente, reduzindo a dependência de fontes externas. Entretanto, um dos principais problemas associados a muitas das tecnologias de energias renováveis é sua imprevisibilidade ou intermitência. O armazenamento de energia é a técnica mais utilizada para moderar estas intermitências. Para aproveitamento em grande escala, os reservatórios hidrelétricos (de usinas hidrelétricas convencionais com reservatório e usinas hidrelétricas reversíveis) representam a tecnologia mais madura e amplamente aproveitada para armazenamento de energia elétrica na forma de energia potencial no volume de água. Isto faz destes uma opção importante a ser incluída no projeto de um sistema autônomo híbrido de geração de energia. Segundo diferentes autores consultados, o software HOMER (Hybrid Optimization Model for Electric Renewables) é a ferramenta mais amplamente utilizada em pesquisas relacionadas à simulação e configuração ótima deste tipo de sistemas. Esta tese apresenta um conjunto de procedimentos para determinar, em nível de pré-viabilidade, a configuração ótima (em termos do custo presente líquido) e o conjunto de arranjos viáveis de um sistema autônomo de geração de energia incluindo fontes renováveis intermitentes e reservatórios hidrelétricos. O software HOMER é aplicado na simulação e avaliação dos sistemas híbridos dos estudos de caso hipotéticos do presente trabalho, utilizados para validar os métodos propostos. Estes exemplos foram criados a partir de dados reais relacionados ao Estado de Rio Grande do Sul. Os procedimentos descritos são aplicáveis a qualquer região do mundo onde exista um local com potencial para reservatórios hidrelétricos, assim como dados de disponibilidade e custos relacionados a fontes renováveis intermitentes. Além de determinar a configuração ótima e o conjunto de arranjos viáveis, os resultados obtidos indicam que os procedimentos descritos podem ajudar na definição da melhor utilização de um local com potencial hidrelétrico. Igualmente, permitem estimar a quantidade de eletricidade excedente que poderia ser recuperada através de usinas reversíveis. Os resultados mostram que configuração ótima depende de muitos fatores, tais como restrições hidrológicas, a carga a ser atendida e o custo de geração de cada fonte. / Global interest and investments in renewable energy sources has increased considerably in recent years. These technologies have the advantage of using locally available resources, reducing dependence on external energy sources. However, most renewable energy technologies suffer from an intermittent characteristic due to the diurnal and seasonal patterns of the natural resources needed for power generation. Energy Storage is the most used technique to buffer this intermittency. For large-scale applications, hydropower reservoirs (of conventional and pumped storage plants) are the most mature and the most widely employed technology for electricity storage in the form of potential energy. For this reason, a hydropower reservoir is a suitable option to consider including in an autonomous hybrid power system. According to many authors, the HOMER model (Hybrid Optimization Model for Electric Renewables) is the most widely used tool in research studies related to simulation and optimal design of this type of systems. This thesis presents some procedures to define, as a pre-feasibility assessment, the optimal configuration (in terms of Net Present Cost) and set of feasible designs of an autonomous hybrid power system that includes intermittent renewable energy sources and hydropower reservoirs. The HOMER software is used for simulating and evaluating the hybrid power systems of the hypothetical case studies, used to validate the proposed methods. These examples were created based on real data related to the State of Rio Grande do Sul, Brazil. The procedures described can be adapted to any other region of the world where exists a site suitable for the construction of hydropower reservoirs, along with available data regarding intermittent renewable sources and generation costs. Besides defining the optimal configuration and the set of feasible designs, the results indicate that the procedures explained could help in the definition of the best use of a site with hydropower potential. Likewise, these methods can also be used to estimate how much excess electricity can be recovered by means of pumped storage hydropower. The results show that the optimal system design depends on many factors such as hydrological constraints, average load to serve and energy cost of each source.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-03-04T10:45:15Z No. of bitstreams: 1 leandrodamottaborges.pdf: 2242416 bytes, checksum: 10ac80b836250ec857dfe2dc8f819119 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-04-24T01:49:45Z (GMT) No. of bitstreams: 1 leandrodamottaborges.pdf: 2242416 bytes, checksum: 10ac80b836250ec857dfe2dc8f819119 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-24T01:49:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 leandrodamottaborges.pdf: 2242416 bytes, checksum: 10ac80b836250ec857dfe2dc8f819119 (MD5) Previous issue date: 2013-09-27 / Este trabalho apresenta o estudo, dimensionamento e gestão de um sistema solar fotovoltaico isolado da rede elétrica para alimentar cargas de equipamentos de automação industrial. Um exemplo de aplicação são unidades de comando e sinalização ferroviária que, em alguns casos, são comandadas por relés e, mais atualmente, sendo substituídas por Controladores Lógico Programáveis. No sistema solar fotovoltaico isolado, o excedente de energia elétrica produzida nos painéis solares fotovoltaicos é armazenado em baterias eletroquímicas estacionárias de chumbo-ácido para posterior aproveitamento durante o período noturno e de baixa produção de eletricidade. Esse tipo de bateria apresenta efeito de memória, não pode sofrer descarga profunda ou ser submetida a tensões elevadas. Assim, este trabalho visa especificar e dimensionar um sistema solar fotovoltaico para aplicações em cargas de automação industrial isolados da rede elétrica, bem como assegurar elevada vida útil da bateria eletroquímica de chumbo-ácido sem prejudicar o rastreamento de máxima potência dos painéis solares fotovoltaicos. Para isso, uma estratégia de gestão de energia possibilita alterar o controle do conversor CC-CC que realiza a interconexão entre os painéis solares fotovoltaicos e a bateria eletroquímica. Resultados de simulação computacional apontam para o bom desempenho conceitual do sistema e seu potencial para a aplicação pretendida. / This work presents the study, design and management of a stand-alone photovoltaic system to feed industrial automation load. E examples of application are railway signaling unit controls, which in some cases are controlled by electromechanical relays and more currently being replaced by programmable logical controllers. In a stand-alone photovoltaic system, the excess of electricity produced in the photovoltaic panels is stored in lead-acid stationary electrochemical batteries for later use during the night and low electricity production periods. This kind of battery presents memory effect, cannot have deep discharge or be subjected to high voltages. Thus, this work aims to specify and size a solar photovoltaic system for applications in industrial automation loads isolated from the grid, as well as ensuring longer lifetime to electrochemical battery of lead-acid without harming the maximum power tracker of photovoltaic panels. For this, a strategy for changing power management enables the control of DC-DC converter that performs the interconnection of photovoltaic panels and electrochemical battery. Results of computer simulation indicate the good conceptual performance of the system and its potential for the intended application.

Notre nouveau défi est de protéger l’environnement. Pour réussir cette tâche, beaucoup considèrent qu'il faut réduire notre consommation énergétique. Le développement des énergies renouvelables permettra la réduction des gaz à effet de serre ainsi que notre consommation énergétique. Les pays nordiques ont mis en place des politiques énergétiques différentes selon leurs ressources et leurs expériences. Mais il n'est pas facile de réduire la consommation d’énergie quand les besoins augmentent et qu'il est nécessaire de conserver un haut niveau de vie. Les choix politiques sont très importants surtout pendant ces temps de crise. Il est cependant possible d'utiliser cette nouvelle révolution verte pour relancer l’économie, créer des emplois et bâtir un développement durable respectueux de l’environnement. C'est le défi auquel sont notamment confrontées les économies de l'Europe du nord. Les pays scandinaves partagent la même culture et la même histoire, mais leurs politiques énergétiques sont différentes. Ainsi, la Norvège exploite les hydrocarbures, le Danemark a opté pour l’énergie éolienne, la Suède et la Finlande recourent à l’énergie nucléaire et l’Islande développe son potentiel géothermique. Les choix énergétiques y ont souvent été argumentés par la réduction des gaz à effet de serre, même si la réalité est parfois divergente, les pays nordiques sont sur le bon chemin pour constituer un modèle dans le monde pour le développement durable et pour montrer une nouvelle façon de vivre et une nouvelle façon de penser aux générations futures. / Our new challenge is to succeed in protecting the environment; we have to reduce our energy consumption. The development of renewable energies will decrease greenhouse gases and our energy consumption. The Nordic countries have set up a different energy policy, depending on their own natural resources and know-how. It’s not easy to reduce energy consumption when needs are increasing. Political choices are very important, especially during this crisis period. We must use this new green revolution to revitalize the economy, create employment and build a good sustainable development, which respects the environment and society. The Nordic countries share the same culture, history and language, but their energy policies are different. Norway has chosen hydrocarbons, Denmark wind power, Sweden and Finland nuclear power and Iceland geothermal energy. These choices have always been an argument for the reduction of greenhouse gases, even if the reality is sometimes different. The Nordic countries are setting a good example to the world in sustainable development and showing a new way of life and thinking for the next generations.