Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânicas, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-12-05T10:53:28Z No. of bitstreams: 1 2016_TiagoLeitePereira.pdf: 4122953 bytes, checksum: de024caad7af7bec3a1a4b965e84484a (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-01-30T20:15:25Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_TiagoLeitePereira.pdf: 4122953 bytes, checksum: de024caad7af7bec3a1a4b965e84484a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-30T20:15:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_TiagoLeitePereira.pdf: 4122953 bytes, checksum: de024caad7af7bec3a1a4b965e84484a (MD5) / Diversas fontes de energias são foco de pesquisa nas últimas décadas, a colheita de energia do ambiente é uma dessas possibilidades e tem sido explorada recentemente através do uso de materiais piezelétricos. A colheita de energia, das vibrações mecânicas a partir da utilização materiais piezelétricos, é possível pelo efeito direto, onde o material é capaz de converter energia mecânica em energia elétrica. Essa energia obtida pode ser utilizada para alimentar dispositivos eletrônicos de baixa potência. Este trabalho apresenta um estudo de uma estrutura magnética que consiste em uma viga ferromagnética engastada em uma extremidade e livre na outra. A extremidade livre da viga possui um imã e a uma distância vertical d da extremidade existe outro imã que, devido a força repulsiva, cria um sistema não-linear biestável. Com o objetivo de usar essa estrutura como gerador piezelétrico, duas camadas de piezoceramica são fixadas na superfície da viga e um gerador bi laminar é obtido. A estrutura é submetida a três tipos de excitação: harmônica pura, aleatória pura e harmônica combinada com aleatória. No último caso, para identificar o forçamento define-se o parâmetro RRS que é a razão entre o forçamento aleatório pelo forçamento harmônico. O objetivo deste trabalho é avaliar e comparar o desempenho do gerador piezelétrico quando sujeito aos diferentes forçamentos. Neste contexto, propõe-se um método para avaliação do desempenho apropriada tanto para excitações harmônicas como para excitações aleatórias. Para isso, analisa-se os sinais de entrada, forçamento adimensional, e de saída, tensão elétrica adimensional, através da Densidade Espectral de Potência (PSD, do inglês Power Spectral Density) e estabelece-se um parâmetro que avalia a razão entre PSD de entrada e saída. Quando comparando os casos com forçamentos puros, o desempenho de excitação harmônica pura é superior ao forçamento aleatório puro. Para um forçamento combinado, os melhores resultados são obtidos para casos onde o forçamento harmônico é predominante e a resposta apresenta características de periodicidade. / Many alternative energy sources have been investigated in the last decades, energy harvesting from the environment is of these possibilities and have been explored recently by using piezoelectric material. This vibration-based energy harvesting using piezoelectric elements is possible by exploring the direct effect, where the piezoelectric material is able convert mechanical in to electrical energy. This application can be very useful for applications in powering small electronic devices. The energy harvesting system presented in this work is a magnetoelastic structure that consists of a ferromagnetic cantilevered beam with two permanent magnets, one located in the free end of the beam and the other at a vertical distance d from the beam free end. In order to use this device as a piezelectric power generator, two piezoceramic layers are attached to the root of the cantilever and a bimorph generator is obtained. The piezomagnetoelastic structure is subjected to harmonic excitation, random excitation and harmonic combined with random excitation. The parameter is proposed in order to verify different combination between random excitation to the harmonic excitation. The goal of the proposed analysis in this work is to evaluate the energy harvested and the performance of the piezomagnetoelastic. The numerical analysis presents a comparison between the Power Spectral Density (PSD) of the input, dimensionless force, and output signal, dimensionless electrical voltage, setting a parameter that evaluates the ratio of PSD of the input and output signal. When comparing harmonic and random excitations separately, energy harvesting performance of harmonically excited system is better than randomly excited system. For combined forcing, the best results are presented for cases where the harmonic forcing is predominant and the answer has periodic characteristics.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-12-12T18:05:11Z No. of bitstreams: 1 2016_RonaldoSergioChaconCamargos.pdf: 9688182 bytes, checksum: aaa85f7935aa2f232ce1d8822752cb00 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-12-19T15:50:41Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_RonaldoSergioChaconCamargos.pdf: 9688182 bytes, checksum: aaa85f7935aa2f232ce1d8822752cb00 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-12-19T15:50:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_RonaldoSergioChaconCamargos.pdf: 9688182 bytes, checksum: aaa85f7935aa2f232ce1d8822752cb00 (MD5) / Devido ao constante aumento no consumo de energia elétrica pela sociedade, novas modalidades de geração surgiram trazendo com elas a utilização de energias renováveis como fonte primária para a geração de eletricidade. Dessa forma, a geração distribuída fotovoltaica (GDFV) surgiu como uma excelente opção para atender a essa demanda crescente de energia através da conexão de micro e minicentrais geradoras diretamente à rede de distribuição. Todavia, os alimentadores não estão preparados e precisam se adaptar a essa nova realidade. As redes de distribuição possuem um planejamento a ser seguido para sua expansão e ele deve considerar a instalação de geração distribuída (GD). A Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) exige que a expansão dos alimentadores seja planejada considerando a inserção desse tipo de geração, entretanto ela não define como isso deve ser feito. Com o intuito de contribuir para o preenchimento dessa lacuna, o presente trabalho propõe um método para a identificação dos limites de GDFV que alteram a necessidade de reforços detectada pelo planejamento da expansão de redes de distribuição de média tensão. Esse método analisa os critérios de carregamento, nível de tensão e perdas técnicas antes e após a instalação dessa geração. Após a aplicação do método em duas redes radiais, uma hipotética e uma real, variando-se as curvas de carga, conclui-se que a inserção de GDFV pode alterar as situações consideradas críticas pelo planejamento da expansão. Tradicionalmente, a situação crítica para a rede acontece quando a demanda dos consumidores é máxima, contudo, quando se instala GDFV, os cenários que exigem reforços para o alimentador ocorrem nos momentos em que a GDFV injeta maior potência na rede: nas horas de maior irradiância solar e menor consumo. ________________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Because of the constant increase in the electric energy consumption by society, new types of generation arose bringing together the use of renewables energies as the primary source for electricity generation. In this way, the photovoltaic distributed generation (PVDG) arose as one excellent option to meet this growing demand of energy through the direct connection to distribution networks of micro and minigenerators. However, these distribution networks are not prepared to receive those connections and they need to adapt to this new reality. The distributions networks have a planning for their augmentation and it must consider the installation of distributed generation (DG). However, the National Electric Energy Agency only requests that the network augmentation be planned considering the insertion of this kind of generation and it does not determine how this must be done. In this context, this study proposes a method for the identification of PVDG limits that change the requirements of reinforcements detected by the augmentation planning of medium voltage distribution networks. This method analyzes the criteria of loading, tension level and technical losses before and after the installation of PVDG. After the method application in two radials networks, one hypothetical and one real, varying the load curves, it concludes that the PVDG insertion can change the critical situations detected by the augmentation planning. Traditionally, the network’s critical scenario occurs when energy demand by consumers is maximum. However, when the PVDG is installed, the situations those requires reinforcements for the network are verified at the moments that PVDG inject more power in the network: when the solar irradiance is bigger and the energy demand is smaller.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Química, 2015. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-03-22T16:44:14Z No. of bitstreams: 1 2015_OsvaldoKojiroIha.pdf: 1809713 bytes, checksum: 148a5b9a409c038824eaf805b8912adc (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-03-23T19:41:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_OsvaldoKojiroIha.pdf: 1809713 bytes, checksum: 148a5b9a409c038824eaf805b8912adc (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-23T19:41:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_OsvaldoKojiroIha.pdf: 1809713 bytes, checksum: 148a5b9a409c038824eaf805b8912adc (MD5) / Esse trabalho visa a pesquisa na obtenção de combustíveis alternativos pelas rotas de esterificação, transesterificação e craqueamento, utilizando oleaginosas encontradas nas florestas e litorais brasileiros, como a macaúba, andiroba, castanhola e ouricuri, assim como os resíduos industriais, como o maracujá e a goiaba, com o intuito de encontrar fontes energéticas de menor importância alimentícia, capazes de suprir parcial ou totalmente a demanda de biocombustíveis produzidos a partir do óleo de soja. Dentre os biodieseis produzidos a maioria apresentou resultados satisfatórios em quase todas as análises, mostrando ser possível produzir energia alternativa utilizando oleaginosas alternativas. No entanto, algumas análises ficaram fora da especificação que é o caso do tempo de oxidação do biodiesel de macaúba, castanhola, maracujá e goiaba, e o resíduo de carbono do biodiesel de andiroba, que apresentou um resultado de 0,85%, que é um valor muito elevado. Já no caso do bio-óleo, os que apresentaram resultados satisfatórios foram os de Ouricuri e macaúba. Os outros apresentaram um resíduo de carbono acima da especificado, que é o caso da andiroba, maracujá e goiaba (0,7; 0,6 e 0,7% respectivamente). Esse resultado é consequência da quantidade de insaturações que acarretam na formação de compostos de cadeias longas, aumentando o resíduo. Com esse resultado notou-se que os óleos de maracujá e goiaba, não são apropriados para produção de bio-óleo, mas podem ser utilizados para outros fins. Então, com o intuito de melhorar a rota de produção de biodiesel, foram testados catalisadores de alumina titânio e zircônio. Inicialmente os catalisadores foram testados na produção de ácidos graxos livres (AG).Os catalisadores foram calcinados a 500 e 800 ºC, mas na reação foi utilizado apenas o catalisador calcinado a 500 ºC por apresentar maior área superficial, característica importante para catalisadores heterogêneo. Então, dentre os catalisadores testados, o que apresentou melhore resultados foi o AlZr utilizando 1% ou 5% de catalisador onde foi obtido um rendimento de 89% e 85% de monoalquilester, respectivamente. Isso mostra que para a reação a quantidade de catalizador não interfere na reação. Esse catalisador mostrou ser eficiente na reação por etapas apresentando um resultado de 98%. No entanto, para a reação de reciclo não apresentou resultado satisfatório. / This work has the objective of search the alternative fuels obtained by esterification, transesterification and cracking routes using diversified oil found in the Brazilian forests, how the andiroba, and coast, how the macaúba, castanhola and ouricuri, as well as industrial waste, how the passion fruit and guava, with the objective to find energy source with lowest important in the food able to supply partially or totally of the demand of biofuels produced from soybean oil. Among the biodiesels produced most showed satisfactory results and presented be possible to produce alternative energy using diversified oil. However, some tests those presented stayed out of specification how the oxidation time of macaúba, castanhola, passion fruit and guava biodiesel, and carbon residue of andiroba biodiesel, which had a result of 0.85% which is a very high value. In the bio-oil of ouricuri and macaúba had satisfactory results. The others had a carbon residue above the specification, how the andiroba, passion fruit and guava (0.7, 0.6 and 0.7% respectively). This result is a consequence of the amount of unsaturation that lead to the formation of long chain compounds during cracking reaction, increasing residue. With this result, it was noted that the passion fruit and guava oils are not suitable for bio-oil, but can be used for other purposes. Then in aim to improve the biodiesel production route, titanium and zirconium alumina catalysts were tested. Initially the catalysts were tested in the production of fatty acids (FFA's). The catalysts were calcined at 500 and 800 °C, but the reaction was used only the catalyst calcined at 500 °C due to its higher surface area important characteristic for heterogeneous catalysts. Then among the catalysts tested which showed better results was AlZr using 1% or 5% of catalyst was obtained a yield of 89% and 85% of monoester respectively. This shows that the amount of catalyst do not interfere in the reaction yield. This catalyst showed effectiveness in the steps reaction presenting a score of 98%. However, for the recycle reaction did not show satisfactory results.

Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade do Extremo Sul Catarinense - UNESC, como requisito à obtenção do título de Mestre em Ciência e Engenharia de Materiais. / A implantação de novas tecnologias para produção e armazenamento de energia limpa de modo eficiente, de química elevada, sustentável e de baixo custo, esta cada vez mais em evidência devido a estudos e previsões de crises energéticas no mundo todo. Uma alternativa para este problema são as células a combustíveis (CC), que são dispositivos eletroquímicos que consomem hidrogênio e oxigênio para produzir eletricidade - cujo estudo e produção são promissores. Este estudo apresenta a preparação e caracterização eletroquímica de membranas poliméricas de poli-{estireno co-ácido acrílico} sulfonado (PSAAS) e não sulfonado (PSAA) para aplicação em CC de membranas poliméricas (PMFC). Os copolímeros utilizados foram preparados na relação de 92:8, seguido por sulfonação com H2SO4, aumentando a eficiência, versatilidade, hidrofilicidade e condutividade da membrana polimérica. Eletrodos de Pt || PSAA e Pt || PSAAS foram preparados por casting a partir de uma solução de polímero depositada sobre a sua superfície. Os filmes poliméricos foram caracterizados por voltametria cíclica e espectroscopia de impedância electroquímica em meio ácido e neutro. Os voltamogramas cíclicos foram registrados em 0,5 mol.dm-3 em solução de H2SO4 e em 0,1 mol.dm-3 em solução de KCl, onde foi observada a presença de processos redox atribuídos à íons H+. A caracterização morfológica dos filmes foi realizada por meio de microscopia de força atômica, onde os filmes de PSAA e PSAAS apresentaram diferenças morfológicas, sendo que o PSAAS possui menos irregularidades e é visivelmente mais plano. A caracterização espectroscópica comprovou a presença de grupos funcionais característicos para o poli-{estireno co-ácido acrílico} sulfonado por meio das bandas 3500-3100, 2930, 1658, 1400-1000, 1400-1290, 1190-1120, 1182 e 1000 cm-1. Os espectros eletrônicos do filme PSAAS em pH 2.0 e 10.0 apresentaram _máx em 427 e 486nm. Por meio dos resultados, foi possível mostrar que as membranas de PSAAS são materiais poliméricos eletroativos e que podem ser usadas como célula a combustível de membrana permeável devido sua considerável condutividade protônica, diferentemente das membranas produzidas com PSAA que apresentaram pouca permeabilidade e menor condutividade.

Orientador: Jorge de Lucas Junior / Coorientador: David Ferreira Lopes / Banca: Mônica Sarolli Silva de Mendonça Costa / Banca: Maura Seiko Tsutsui Esperancini / Resumo: A tecnologia de biodigestão anaeróbia desperta interesse, por apresentar vantagens como a geração de energia elétrica, a redução da poluição dos recursos hídricos, do solo e do ar, com a produção de biogás e biofertilizante; produtos de elevado valor agregado à atividade agropecuária. Objetivou-se avaliar, tecnicamente e economicamente, o efeito da co-digestão de tubérculos de batata doce, com dejetos de bovinos leiteiros confinados, em relação aos potenciais de produção e qualidade do biogás e do biofertilizante, utilizando-se biodigestores de regime semicontínuo. O experimento foi dividido em duas etapas, ensaio de biodigestão anaeróbia e análise de viabilidade econômica. A primeira etapa teve duração de seis meses avaliando-se a inclusão de diferentes quantidades de batata doce (0%, 20%, 30%, 40%, 50%) em relação ao dejeto. Foram abastecidos 20 biodigestores sendo cinco tratamentos com quatro repetições. Para análise dos dados considerou-se um delineamento inteiramente casualizado, utilizando-se o programa Sigmaplot 12.0 com nível de significância de 5%. Na segunda etapa foram definidos os gastos e as receitas geradas com a implantação de biodigestores para cinco cenários estimados, cada qual, com 200 bovinos leiteiros, sendo os dejetos gerados por esses, co-digeridos com diferentes porcentagens de batata doce (0%, 20%, 30%, 40% e 50%). Por meio das técnicas do fluxo de caixa descontado, Valor Presente Líquido, Taxa Interna de Retorno, Payback descontado e Índice de lucrat... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Anaerobic biodigestion technology is of interest because it presents advantages such as the generation of electric energy, the reduction of pollution of water, soil, and air resources, with the production of biogas and biofertilizer; products of high added value to the livestock activity. The objective of this study was to evaluate, technically and economically, the effect of co-digestion of sweet potato root with confined dairy cattle's waste, in relation to the quantity and quality of the biogas and the quality of the biofertilizer, using biodigesters of semicontinuous regime. The experiment was divided into two stages, anaerobic biodigestion test and economic viability analysis. The first stage lasted six months, evaluating the inclusion of different percentage of sweet potatoes (0%, 20%, 30%, 40%, 50%) in relation to the waste. Twenty biodigesters were supplied of five treatments with four repetitions. For data analysis, a completely randomized design was used, using the Sigmaplot 12.0 program with a significance level of 5%. In the second stage, the outgoing and income generated with the implantation of biodigesters for five scenarios were estimated, each one with 200 dairy cattle, and the wastes generated by them, co-digested with different percentages of sweet potatoes (0%, 20 %, 30%, 40% and 50%). The economic data were analyzed.through the techniques of discounted cash flow, Net Present Value, Internal Rate of Return, Discounted Payback and Profitability Index. The addition of sweet potatoes to biodigesters with bovine milk manures increased linearly the production of biogas and methane as the proportions of sweet potatoes increased. The concentrations of methane were between 63% and 65.5%, characterizing the biogas obtained as good quality. The concentrations of nitrogen found in the biofertilizer increased in proportion to the increase of sweet potato, since the concentrations ... / Mestre

Resumo: Pesquisa qualitativa, exploratória e descritiva que visa discutir os mecanismos para identificação de informações provenientes de redes sociais online, a partir de modelos de uso da informação e criação de significado. Realiza um diagnóstico de uma rede social online, alvo de interesse de uma organização, para reconhecimento das características e possíveis conteúdos disponíveis. Identifica as necessidades de informação de uma organização e expectativas em relação à rede social online, com base no modelo de uso da informação de Choo. Busca informações na rede social online em consonância com as necessidades e expectativas identificadas. Verifica os significados das informações identificadas com base nos modelos de criação de significado de Weick e de Dervin. Discute, com base na teoria, o resultado da aplicação empírica dos modelos. Adota como método de pesquisa o estudo de caso e utiliza como técnicas de coleta e análise de dados a observação simples, reunião com especialistas, mineração de dados, entrevistas em profundidade, visualização da informação, e análise de conteúdo. Aponta como resultado do diagnóstico que a organização, alvo do estudo, tem uma necessidade de informação e que a mesma pode ser atendida, em parte, pelos comentários postados nos grupos de discussão da Rede Social online. Identifica como necessidade da organização encontrar na rede informações sobre os projetos construídos coletivamente alinhados com as temáticas prioritárias do Projeto Curitiba 2030, e descobrir informações que auxiliem o surgimento de novos projetos a partir da articulação entre os atores da rede e outros parceiros da organização. Os resultados da mineração de dados não atenderam as expectativas do estudo e foram desconsiderados na continuidade da pesquisa. Conclui que o modelo de uso da informação é um mecanismo possível para identificação de necessidades de informação de uma organização e a visualização da informação por meio de nuvens e árvores de palavras pode ser aplicado como método para identificação de informações significativas extraídas de uma rede social online como fonte de informações. A criação de significado a partir das nuvens e árvores, apesar das informações não serem precisas, fornecem pistas e ideias para buscas posteriores em outras fontes, confirmando ou não as informações apresentadas no grupo de discussão da rede social pesquisada.

Orientador : Prof. Msc. Mauricy Kawano / Co-orientador : Dr. Andreas Friedrich Grauer / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Mestrado Profissional em Meio Ambiente Urbano e Industrial, em parceria com o Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial e a Universität Stuttgart. Defesa: Curitiba, 30/11/2016 / Inclui referências: f. 75-82 / Resumo: A destinação final dos Resíduos Sólidos Urbanos é um dos maiores desafios enfrentados pela sociedade moderna, isso porque são descartadas enormes quantidades de resíduos diariamente por residências e empresas, resíduos estes, que podem servir como matéria-prima para negócios, pois podem produzir energia, recuperando o valor econômico dos resíduos e contribuindo com o meio ambiente. O presente estudo teve como objetivo realizar a estimativa do aproveitamento energético dos RSU gerados pelo município de Campo Largo com foco na valoração, para isso, tornou-se fundamental reconhecer os principais processos térmicos para a destinação final de resíduos existentes, tais como a incineração, o coprocessamento, a pirólise, a gaseificação e a biodigestão. Dentre as várias tecnologias existentes de tratamento térmico com aproveitamento energético, se destaca a incineração, a qual consiste em um processo de combustão controlada que converte a energia química em calor. A partir do estudo de caso da cidade de Campo Largo - PR foi possível compilar informações bibliográficas já existentes, identificar as vantagens e desvantagens da técnica da incineração para o aproveitamento energético de resíduos sólidos e posteriormente estimou-se o aproveitamento energético de RSU resultante do processo de incineração para Campo Largo e Curitiba. A quantidade estimada de energia produzida em Campo Largo foi de 1,97 MWe e para Curitiba 48,67 MWe, tendo como base estes valores, foi possível estimar a quantidade de casas abastecidas, sendo para Campo Largo, 7.880 residências e para Curitiba 194.680 residências. A técnica de incineração possibilita destinar corretamente o resíduo, sendo então uma forma alternativa de geração de energia e destinação de rejeitos, otimiza a quantidade energética existente do Resíduo Sólido Urbano, possibilita a redução de áreas necessárias para aterro, garante da destruição térmica e geração de melhorias na qualidade ambiental e de saúde pública visando melhorias em termos ambientais e no bem-estar social. Palavras-chave: Resíduos sólidos urbanos. Incineração. Valoração. Energia. / Abstract: The final destination of Urban Solid Waste is one of the major challenges faced by modern society, because huge amounts of waste are discarded daily by residences and companies, these residues, which can serve as raw material for business, as they can produce energy, recovering The economic value of waste and contributing to the environment. The objective of this study was to estimate the energy utilization of the RSU generated by the municipality of Campo Largo with a focus on valuation. For this purpose, it became fundamental to recognize the main thermal processes for the final disposal of existing residues such as incineration, Co-processing, pyrolysis, gasification and biodigestion. Among the various existing heat treatment technologies with energy recovery, incineration is highlighted, which consists of a controlled combustion process that converts chemical energy to heat. Based on the case study of the city of Campo Largo - PR, it was possible to compile existing bibliographical information, identify the advantages and disadvantages of the incineration technique for the energetic use of solid waste, and subsequently estimate the energy utilization of the solid waste resulting from the process Of incineration to Campo Largo and Curitiba. The estimated amount of energy produced in Campo Largo was 1.97 MWe and for Curitiba 48.68 MWe, based on these values, it was possible to estimate the number of houses supplied, being Campo Largo, 7,880 residences and for Curitiba 194,680 residences . The incineration technique makes it possible to correctly allocate the waste, which is an alternative form of energy generation and waste disposal, optimizes the existing amount of urban solid waste, enables the reduction of areas required for landfill, guarantees thermal destruction and generation of waste. Improvements in environmental and public health quality aiming at environmental improvements and social welfare. Keywords: Urban solid waste. Incineration. Valuation. Energy.

Orientador : Prof. Dr. Alexandre K. Guetter / Coorientador : Prof. Dr. Saulo R. Freitas / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental. Defesa: Curitiba, 31/08/2016 / Inclui referências : f. 189-197 / Area de Concentração: Engenharia de rercursos hídricos / Resumo: O presente trabalho propõe um método para a previsão da geração de energia eólica, no horizonte de curtíssimo e curto prazo, até 72 h à frente, a cada 10 minutos. O método consiste em uma combinação da previsão determinística do vento, realizada por um modelo numérico de previsão de tempo, com modelos estocásticos, para reduzir do erro da previsão. Após a correção, o vento é convertido em potência elétrica. O modelo numérico de previsão de tempo selecionado é o BRAMS (Brazilian Developments on the Regional Atmospheric Modelling System), mantido e desenvolvido pelo INPE/CPTEC (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais/Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos). O modelo estocástico de atualização de estado, o filtro de Kalman, empregado com o objetivo de se assimilar as observações em tempo real para redução da magnitude dos erros na previsão de vento e geração eólica. A assimilação do vento e geração observados atualiza os estados de um modelo dinâmico produzido pelas previsões de vento do modelo BRAMS. O modelo dinâmico foi formulado com funções polinomiais, cujos coeficientes foram estimados pelas análises de regressão aplicadas às previsões de vento do BRAMS. A energia eólica é calculada de duas formas distintas: interpolação da curva de potência do aerogerador e equações de regressão. O modelo estocástico é complementado com uma segunda implementação do filtro de Kalman para previsão da energia eólica. O modelo meteorológico-estocástico é validado com medições de vento e geração da usina eólio-elétrica (UEE) de Palmas (PR) e de vento de uma torre anemométrica localizada no município de São Bento do Norte (RN). A aplicação de um modelo de previsão da geração eólica para um país de dimensões continentais como o Brasil requer a sua avaliação de desempenho para regiões com diferentes características de variabilidade diurna e sazonal do regime de ventos. Finalmente, o método proposto poderá ser empregado para qualquer parque eólico localizado no Brasil. Palavras-chave: Energia eólica, Modelos de previsão de tempo, Filtro de Kalman, Aerogerador, Curva de potência. / Abstract: This work proposes a method for wind power forecasting, for very short and short-term, up to 72 hours ahead, at each 10 minutes. The method consists of a combination of deterministic wind forecasting, performed by a numerical weather prediction model, with stochastic models, to reduce the forecast error. After this correction, wind is converted in electric power. The numerical weather prediction model selected is BRAMS (Brazilian Developments on the Regional Atmospheric Modeling on System), maintained and developed by INPE/CPTEC (National Institute for Space Research/Center for Weather Forecasting and Climate Studies). The stochastic model for state update is the Kalman filter, applied to assimilate the observations in real-time to reduce wind prediction errors magnitude and, consequently, wind generation. Wind assimilation and observed generation updates the states of a dynamic model produced by wind forecasts of BRAMS. The dynamic model was formulated with polynomial functions, whose coefficients were estimated by regression analysis applied to BRAMS wind forecasts. Wind power and energy are calculated in two ways: interpolation of the wind turbine power curve and regression equations. The stochastic model is complemented with a second implementation of the Kalman filter to wind power forecast. The weather-stochastic model is validated with wind and generation measurements of Palmas wind farm (PR) and wind measurements of mast located in São Bento do Norte (RN). Applying a wind power forecasting method for a country of continental dimensions like Brazil requires its performance evaluation in regions of different characteristics of diurnal and seasonal variability of the wind regime. Finally, the proposed method can be used for any wind farm located in Brazil. Keywords: Wind power, Numerical atmospheric models, Kalman filter, Wind turbine, Power curve.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:17Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-08-17Bitstream added on 2014-06-13T18:20:30Z : No. of bitstreams: 1 espiritosanto_zn_me_arafcl.pdf: 1220276 bytes, checksum: 7b9a9f794fcf49a75a5b27eb3a367fb5 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este estudo discute a sustentabilidade do etanol brasileiro com base nos aspectos sócioambientais resultantes dos métodos e processos de produção utilizados na cadeia produtiva do setor sucro-alcooleiro, e do consumo de etanol combustível em substituição à gasolina. Apresenta também as oportunidades de expansão do mercado internacional para este produto, em razão dos incentivos para a busca de substitutos para o petróleo, combustível fóssil sujeito ao esgotamento e responsável por grande parte da emissão de CO2 na atmosfera. Essas oportunidades são reforçadas pelas metas firmadas no Protocolo de Quioto, que estipulam redução da emissão dos gases causadores do efeito estufa, favorecendo o investimento das empresas em energias renováveis e tecnologias menos poluentes, contribuindo para o desenvolvimento sustentável dos países. O Brasil, que foi o pioneiro na produção de álcool combustível em larga escala e ocupa atualmente a liderança na exportação, dispõe de extensões de terras para ampliação da sua produção e tem grande potencial para se tornar líder nesse mercado. Esta é a percepção do Governo, que tem feito esforços diplomáticos para promover o etanol a uma commodity de destaque na pauta exportadora brasileira, incluindo negociações na OMC para maior acesso a mercado. No entanto, os aspectos avaliados neste estudo servem de alerta para os possíveis impactos sócio-ambientais associados a essa expansão. / This is a study of the sustainability of Brazilian ethanol and the socio-environmental aspects of production methods and processes used in the sugar and alcohol sector and of the substitution of gasoline with ethanol fuel. The study also presents opportunities for expansion of the international market for this product that have appeared with the growing search for substitutes for fossil fuels, which are bound to run out and which are responsible for a large part of the emission of CO2 into the atmosphere. These opportunities are substanciated by the objectives laid down in the Kyoto Protocol, which stipulate the reduction in the emission of greenhouse gasses, favoring investment in renewable energy sources, less poluting technologies and sustainable development. In Brazil, which was a pioneer in the development of alcohol fuel in large scale and which is currently the largest exporter, there are large areas which can be used to expand production and make the country the market leader. This is the view of the country s government, which has made diplomatic efforts to promote ethanol as a leading Brazilian export commodity, including negotiations with the WTO to gain better access to the market. However, the aspects assessed in this study are a warning of the socio-environmental impact associated with this expansion.

Resumo: A tecnologia de célula de combustível se apresenta como uma opção promissora de produção de energia limpa, quando consideradas sua alta eficiência e mínimo impacto ambiental. Entretanto seu alto custo é um dos desafios que impedem sua extensiva utilização. Por isso neste trabalho busca-se a otimização do desempenho de um protótipo da célula de combustível de membrana alcalina (AMFC). Como ferramenta para prever o desempenho da AMFC, um modelo matemático para uma AMFC unitária é introduzido neste trabalho. É necessário que o modelo seja confiável e computacionalmente rápido para prever a resposta da AMFC unitária de acordo com as variações das propriedades físicas dos materiais, e parâmetros de operação e de projeto. Por isso, o modelo é baseado em princípios eletroquímicos, e conservação de massa, momento, energia e espécies. Além disso, considera a perda de carga dos canais de gases e os gradientes de temperatura e pressão em relação ao espaço na direção do fluxo. Como resultados da simulação, apresentam-se a distribuição de temperatura, curvas de polarização e de potência líquida que foram validadas experimentalmente por comparação direta com as medidas de potencial e corrente realizadas num protótipo da AMFC, para diferentes concentrações (y) de solução de eletrólito (KOH), que mostraram boa concordância tanto quantitativa como qualitativa. Conclui-se a partir de resultados experimentais que o transiente de start-up é curto e que existem valores ótimos de y (~40%), que conduzem a potência máxima. Também foram formuladas correlações empíricas para a densidade de corrente de troca (i0) dos eletrodos em função da concentração de eletrólito. O modelo ajustado e validado foi utilizado como ferramenta para o projeto construtal (otimização termodinâmica) da AMFC, visando máxima potência líquida sob uma restrição de volume. O procedimento de otimização foi feito em dois níveis: a estrutura interna, em que é otimizada a configuração interna (espessuras das camadas difusivas e catalíticas dos dois eletrodos) e a estrutura externa, em que se busca a forma externa (razão de aspecto) ótima. O volume disponível é distribuído otimamente através do sistema tal que a potência líquida, i.e. elétrica menos a de bombeamento, é maximizada. Os resultados numéricos mostram que os ótimos encontrados são acentuados, observando-se uma variação de até 600% na potência líquida na faixa testada de razões de aspecto externas da AMFC, o que destaca a importância de encontrar os parâmetros ótimos da AMFC, seja qual for a complexidade do projeto real. Mostra-se também que a potência líquida maximizada três vezes aumenta monotonicamente com o volume total elevado à potência 0,7 (~3/4), similarmente à taxa metabólica e a massa de animais. Por último, mas não menos importante, pelo fato de combinar precisão com baixo tempo computacional, espera-se que o modelo possa ser usado como importante ferramenta para projeto, controle e otimização da AMFC para pilhas de células de combustível.