As decisões governamentais, que permitem a expansão da geração hidrelétrica no Brasil, com bases em interesses voltados apenas ao crescimento econômico, traduzido quase exclusivamente pelo aumento do Produto Interno Bruto (PIB), estão em conflito com o fato do potencial hidráulico brasileiro, disponível para aproveitamento hidrelétrico, estar situado em bacias hidrográficas estabelecidas em áreas de ampla biodiversidade, ocupadas em grande medida por populações ribeirinhas, tradicionais e indígenas. Nesse contexto, a presente tese tem como objetivo central demonstrar por meio de uma análise teórico-empírica, que parte das estratégias institucionais, governamentais e empresariais componentes do processo decisório que estabelece a expansão da geração hidrelétrica no Brasil tem, em sua estruturação, dificultado a contestação dos que se opõem, ao limitar os espaços democráticos de decisão, inseridos em tais estratégias. A análise teórica estruturou-se a partir de conceitos centrais como: espaços de poder, poder simbólico, decisões tecnológicas, conflitos socioambientais, justiça ambiental, democracia e participação, na busca por fundamentar as reflexões referentes às estratégias decisórias, sua estruturação e o modo como estas invisibilizam alguns grupos, ao limitar a participação, fragilizando, assim, a democratização do processo envolto em muitos e diversos interesses. Para melhor estabelecer a compreensão e demonstração de tais questões, buscou-se ainda, de modo empírico, relacionar as discussões teóricas com a vivência relativa ao processo de planejamento e licenciamento da UHE Belo Monte, construída no rio Xingu no estado do Pará. Por meio das análises e reflexões, tem-se a intenção de contribuir com indicativas que possam corroborar com as discussões, entre a academia, os movimentos sociais e as instituições ambientais e, incentivar a continuação das análises, na busca por indicar caminhos mais democráticos e menos excludentes para os processos decisórios futuros, advindos das relações entre as instituições governamentais e a indústria de energia elétrica. / The governmental decisions, which have allowed the expansion of the hydroelectric generation in Brazil on the basis of interests focused on economic growth, almost exclusively on the increase in the Gross Domestic Product (GDP), are in conflict with the fact that the Brazilian Hydraulic Potential, available for hydroelectric, is located in basins established in areas of large biodiversity, occupied largely by riverside populations, traditional and indigenous communities. In this context, this thesis aims to demonstrate by means of an empirical-theoretical analysis, that some of the institutional strategies, governmental and business components of the decision-making process that establishes the expansion of electricity generation in Brazil, with a focus on hydroelectric power, have made tough the critical questioning of those who are opposed to them. Limiting, then, the democratic spaces of decision in such strategies. The analysis seated in a theoretical discussion that sought, from the relation of concepts such as: development, developmentalism, energy security, territory, spaces of power, symbolic power, technological decisions, environmental conflicts, democracy and participation. Understand how some decision-making strategies may make some groups invisible in its structuring , weakening the democratization of the process involved in many and diverse interests. In order to better establish the understanding of these issues, we sought to relate the theoretical discussions with the experience concerning the process of planning and licensing of Belo Monte hydroelectric power plant, built in the Xingu River in the state of Pará. Intending that our studies contribute with allocations that might motivate the continuation of discussions, aiming that more democratic and less exclusive measures can be part of these decision-making processes in the future.

Submitted by Pieter de Jong (pieterj@ufba.br) on 2017-09-06T00:37:40Z No. of bitstreams: 1 DE JONG, Pieter - Forecasting, integration, and storage of renewable energy generation in the Northeast of Brazil.pdf: 4104557 bytes, checksum: 286729716f48be77c37ddb6f4cf2c93d (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Reis (vanessa.jamile@ufba.br) on 2017-09-06T10:26:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DE JONG, Pieter - Forecasting, integration, and storage of renewable energy generation in the Northeast of Brazil.pdf: 4104557 bytes, checksum: 286729716f48be77c37ddb6f4cf2c93d (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-06T10:26:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DE JONG, Pieter - Forecasting, integration, and storage of renewable energy generation in the Northeast of Brazil.pdf: 4104557 bytes, checksum: 286729716f48be77c37ddb6f4cf2c93d (MD5) / CAPES e FAPESB. / As a result of global climate change, during the coming decades less rainfall and higher temperatures are projected for the Brazilian Northeast (NE). Consequently these regional climatic changes could severely impact hydroelectric generation in the NE as well as influence solar and wind power potential. The ongoing drought in the Brazilian NE region has caused hydroelectric generation to decline substantially during the last 5 years and in 2016 hydroelectricity only supplied 25% of the NE’s total demand. In contrast, wind power supplied 30% of demand and is expected to generate 55-60% of the NE’s electricity supply by 2020. Therefore, this paper is focused on both short term forecasting and long-term projections of renewable energy generation and resource availability. It also explores the economic, environmental and technical feasibility of renewable energy integration in the NE region of Brazil. First, the long-term impacts of climate change on the NE region’s hydroelectric and wind energy production are analysed. Particular attention is paid to the long-term projections of annual rainfall and streamflow in the São Francisco basin which could decline by approximately 47% and 80%, respectively, by 2050. On the other hand, wind energy potential is projected to increase substantially during the same period. This thesis also estimates the economic, social, and environmental viability of renewable and non-renewable generation technologies in Brazil. The Levelised Cost of Electricity (LCOE) including externalities is calculated for several different case study power plants, the majority of which are located in the Brazilian NE. It was found that wind power becomes the cheapest generation technology in the NE region, once all externality and transmission line costs are taken into consideration. The LCOE for the entire Northeast’s generation matrix is calculated for various configurations, including scenarios in which hydroelectric generation is restricted due to drought conditions. It was concluded that a generation mix in which wind power replaces all fossil fuel generation by 2020, could feasibly reduce the overall LCOE in the region by approximately 46% and substantially decrease CO2eq emissions. Two different methods are used to examine the limits of integrating high penetrations of variable renewable generation technologies into a power system with a large proportion of hydroelectric capacity. In the first method existing wind generation data from 16 wind farms is extrapolated in time and space, while the second method uses a numerical weather prediction model to simulate future wind energy generation in the NE region. Considering the minimum generation requirements of the São Francisco’s hydroelectric dams, the maximum wind energy penetration in the NE region is estimated to be approximately 50% before significant amounts of energy would need to be curtailed or exported to other Brazilian regions. Finally, this thesis reviews additional literature on energy storage and the impact of large scale variable renewable energy integration on grid stability and power quality. It was found that there are several existing technologies such as power factor and voltage regulation devices that can resolve these issues. / Como consequência da mudança climática global, nas próximas décadas menos precipitação e temperaturas mais altas são projetados para Nordeste (NE) do Brasil. Consequentemente, essas mudanças climáticas regionais podem afetar severamente a geração hidrelétrica no NE, bem como influenciar o potencial de energia solar e eólica. A seca atual nessa região do Brasil fez com que a geração hidrelétrica caísse substancialmente durante os últimos 5 anos e em 2016, as usinas hidrelétricas apenas forneceram 25% da demanda total do NE. Em contraste, a energia eólica forneceu 30% da demanda e deverá gerar 55-60% do fornecimento de energia elétrica do NE até 2020. Portanto, este trabalho está focado tanto na previsão a curto quanto projeções a longo prazo da geração de energia renovável e disponibilidade de recursos. Ele também explora a viabilidade econômica, ambiental e técnica da integração de energias renováveis na região NE. Primeiramente, os impactos de longo prazo das mudanças climáticas na produção hidrelétrica e eólica da região NE são analisados. Especial atenção é dada às projeções de longo prazo de precipitação anual e fluxo na bacia do São Francisco, que podem diminuir em aproximadamente 47% e 80%, respectivamente, até 2050. Por outro lado, prevê-se que o potencial da energia eólica aumente substancialmente durante o mesmo período. Esta tese também estima a viabilidade econômica, social e ambiental das tecnologias de geração renováveis e não-renováveis no Brasil. O custo nivelado de energia elétrica (LCOE), incluindo externalidades, é calculado para diversas usinas de estudo de caso, a maioria localizada no NE. Verificou-se que, a energia eólica se torna a tecnologia de geração mais barata na região NE, uma vez que todos os custos de externalidades e de linhas de transmissão são levados em consideração. O LCOE para a matriz de geração do Nordeste é calculado para várias configurações, incluindo cenários em que a geração hidrelétrica é restrita devido às condições de seca. Concluiu-se que, uma mistura de geração em que a energia eólica substitui toda a geração de combustíveis fósseis até 2020, poderia reduzir o LCOE na região em aproximadamente 46% e diminuir substancialmente as emissões de CO2eq. Dois métodos diferentes são usados para examinar os limites da integração de altas penetrações de tecnologias de geração renovável variáveis em um sistema de energia com uma grande proporção de capacidade hidrelétrica. No primeiro método, dados de geração eólica existentes de 16 parques eólicos são extrapolados no tempo e no espaço, enquanto o segundo método utiliza um modelo de previsão numérica de tempo para simular a futura geração de energia eólica na região NE. Considerando as exigências mínimas de geração das hidrelétricas do São Francisco, estima-se que a penetração máxima de energia eólica na região NE seja de aproximadamente 50% antes que quantidades significativas de energia precisem ser desperdiçadas ou exportadas para outras regiões brasileiras. Finalmente, esta tese examina literatura adicional sobre armazenamento de energia e o impacto da integração de energia renovável variável em larga escala na estabilidade da rede elétrica e na qualidade da energia. Verificou-se que existem várias tecnologias existentes, como dispositivos de regulação de fator de potência e tensão que podem resolver estes problemas.

As decisões governamentais, que permitem a expansão da geração hidrelétrica no Brasil, com bases em interesses voltados apenas ao crescimento econômico, traduzido quase exclusivamente pelo aumento do Produto Interno Bruto (PIB), estão em conflito com o fato do potencial hidráulico brasileiro, disponível para aproveitamento hidrelétrico, estar situado em bacias hidrográficas estabelecidas em áreas de ampla biodiversidade, ocupadas em grande medida por populações ribeirinhas, tradicionais e indígenas. Nesse contexto, a presente tese tem como objetivo central demonstrar por meio de uma análise teórico-empírica, que parte das estratégias institucionais, governamentais e empresariais componentes do processo decisório que estabelece a expansão da geração hidrelétrica no Brasil tem, em sua estruturação, dificultado a contestação dos que se opõem, ao limitar os espaços democráticos de decisão, inseridos em tais estratégias. A análise teórica estruturou-se a partir de conceitos centrais como: espaços de poder, poder simbólico, decisões tecnológicas, conflitos socioambientais, justiça ambiental, democracia e participação, na busca por fundamentar as reflexões referentes às estratégias decisórias, sua estruturação e o modo como estas invisibilizam alguns grupos, ao limitar a participação, fragilizando, assim, a democratização do processo envolto em muitos e diversos interesses. Para melhor estabelecer a compreensão e demonstração de tais questões, buscou-se ainda, de modo empírico, relacionar as discussões teóricas com a vivência relativa ao processo de planejamento e licenciamento da UHE Belo Monte, construída no rio Xingu no estado do Pará. Por meio das análises e reflexões, tem-se a intenção de contribuir com indicativas que possam corroborar com as discussões, entre a academia, os movimentos sociais e as instituições ambientais e, incentivar a continuação das análises, na busca por indicar caminhos mais democráticos e menos excludentes para os processos decisórios futuros, advindos das relações entre as instituições governamentais e a indústria de energia elétrica. / The governmental decisions, which have allowed the expansion of the hydroelectric generation in Brazil on the basis of interests focused on economic growth, almost exclusively on the increase in the Gross Domestic Product (GDP), are in conflict with the fact that the Brazilian Hydraulic Potential, available for hydroelectric, is located in basins established in areas of large biodiversity, occupied largely by riverside populations, traditional and indigenous communities. In this context, this thesis aims to demonstrate by means of an empirical-theoretical analysis, that some of the institutional strategies, governmental and business components of the decision-making process that establishes the expansion of electricity generation in Brazil, with a focus on hydroelectric power, have made tough the critical questioning of those who are opposed to them. Limiting, then, the democratic spaces of decision in such strategies. The analysis seated in a theoretical discussion that sought, from the relation of concepts such as: development, developmentalism, energy security, territory, spaces of power, symbolic power, technological decisions, environmental conflicts, democracy and participation. Understand how some decision-making strategies may make some groups invisible in its structuring , weakening the democratization of the process involved in many and diverse interests. In order to better establish the understanding of these issues, we sought to relate the theoretical discussions with the experience concerning the process of planning and licensing of Belo Monte hydroelectric power plant, built in the Xingu River in the state of Pará. Intending that our studies contribute with allocations that might motivate the continuation of discussions, aiming that more democratic and less exclusive measures can be part of these decision-making processes in the future.

Fontes renováveis de energia representam alternativas para a mitigação da mudança do clima global, no entanto, são mais suscetíveis a mudanças nas condições climáticas. O sistema elétrico brasileiro (SEB) possui a peculiaridade de ter maior parte de sua energia gerada a partir de fontes renováveis, principalmente usinas hidrelétricas. Por essa razão, constitui uma amostra representativa das dificuldades de operar uma matriz energética de base predominantemente renovável. A geração predominantemente hidrelétrica de energia permite operar com baixas emissões e baixos custos operacionais, nada obstante a forte dependência dessa envolve considerável risco hidrológico, principalmente em um contexto em que as restrições à armazenagem de energia em grandes barragens são maiores. Por conseguinte, a combinação de investimentos inadequados na capacidade de geração com escassez de chuvas pode, eventualmente, levar a situações nas quais a capacidade de oferta seja inferior à demanda e até mesmo a racionamentos (2001). É evidente que a capacidade de prever com precisão o índice de chuvas e, consequentemente, as vazões disponíveis para o próximo período caracteriza-se como uma importante ferramenta para a operação do setor elétrico brasileiro. Hoje, as previsões de vazões futuras são realizadas com base na observação de vazões passadas sem incorporar nas análises as variáveis que as determinam (por exemplo, variáveis climáticas). Entretanto, existem evidências de que a variabilidade das vazões na América do Sul é cadenciada pelos sistemas acoplados do tipo oceano-atmosférico, os chamados fenômenos de grande escala como é o caso do El Niño. No entanto as técnicas tradicionais de previsão até então não utilizam de forma sistêmica as informações climáticas. A metodologia aqui apresentada incorpora informações sobre o clima para tomada de decisões envolvendo recursos hídricos, sendo demonstrada sua aplicação para a região Sudeste do Brasil. Demonstra-se que o manuseamento de variáveis climáticas (mais particularmente aquelas vinculadas ao fenômeno do El Niño) permite calcular a previsão de vazões tão bem quanto os programas oficiais, tendo como vantagem acompanhar as mudanças climáticas eminentes. A metodologia proposta é formada pelas seguintes partes: Modelo SARIMAX; Levantamento de Dados; Análise Gráfica de Correlações; Análise de Séries Temporais; Análise de Gráfica de wavelets e Análise de correlação em Mapas georreferenciados. Esses procedimentos são necessários para visualizar-se com clareza o histórico embutido nas informações analisadas e uma melhor compreensão para a fase de modelagem com o método SARIMAX. Os resultados indicam que o modelo SARIMAX, com variáveis macroclimáticas, é melhor que o NEWAVE. / Renewable energy sources represent alternatives to the mitigation of global climate change, but they are more susceptible to changing on weather conditions. The Brazilian electricity system has the peculiarity that most of its energy is generated from renewable sources, mainly by hydroelectric plants. For this reason, it provides a representative sample of the difficulties for operating a predominantly renewable basis energy matrix. On one hand, the main hydroelectric generation allows low emissions and low operating costs; on the other hand, the heavy dependence on hydropower involves considerable hydrological risks, specially in an environment where restrictions on energy storage (large dams) are high. Thus, the combination of inadequate investment in generation capacity with low rainfall may, eventually, lead to situations in which the supply capacity is less than the demand, leading even rationing (2002). It is then clear that the ability to accurately predict the rainfall index and hence flow rates available for the next period is an important tool for the operation of the Brazilian electric sector (SEB). Presently, future flows forecasting are only based on observation of past flows without incorporating the analysis of the variables that determine such flows (e.g. climate variables). However, there are evidences that the variability of flows in South America is punctuated by coupled ocean-atmosphere type systems, the so-called large-scale phenomena such as El Niño. However, the traditional forecasting techniques still do not use climate information in a systematic way. The methodology presented here incorporates weather information for decision making in water resources, and demonstrates its applicability to the Southeastern region of Brazil. It is showed that the use of climatic variables (particularly those related to the El Niño phenomenon) predicts streamflow forecasting as well as the official programs do, with the advantage of following eminent climate change. The proposed methodology is formed of the following parts, not necessarily in this order: Model SARIMAX; Data Collection; Graphic analysis of correlations; Time Series Analysis; Wavelets Graphical analysis and Correlation analysis of geo-referenced maps. These procedures are necessary to clearly see the embedded historical information of the information analyzed and better understanding of the modeling stage with SARIMAX method. The results indicate that the SARIMAX model, with large scale variables, is better than the NEWAVE.

Fontes renováveis de energia representam alternativas para a mitigação da mudança do clima global, no entanto, são mais suscetíveis a mudanças nas condições climáticas. O sistema elétrico brasileiro (SEB) possui a peculiaridade de ter maior parte de sua energia gerada a partir de fontes renováveis, principalmente usinas hidrelétricas. Por essa razão, constitui uma amostra representativa das dificuldades de operar uma matriz energética de base predominantemente renovável. A geração predominantemente hidrelétrica de energia permite operar com baixas emissões e baixos custos operacionais, nada obstante a forte dependência dessa envolve considerável risco hidrológico, principalmente em um contexto em que as restrições à armazenagem de energia em grandes barragens são maiores. Por conseguinte, a combinação de investimentos inadequados na capacidade de geração com escassez de chuvas pode, eventualmente, levar a situações nas quais a capacidade de oferta seja inferior à demanda e até mesmo a racionamentos (2001). É evidente que a capacidade de prever com precisão o índice de chuvas e, consequentemente, as vazões disponíveis para o próximo período caracteriza-se como uma importante ferramenta para a operação do setor elétrico brasileiro. Hoje, as previsões de vazões futuras são realizadas com base na observação de vazões passadas sem incorporar nas análises as variáveis que as determinam (por exemplo, variáveis climáticas). Entretanto, existem evidências de que a variabilidade das vazões na América do Sul é cadenciada pelos sistemas acoplados do tipo oceano-atmosférico, os chamados fenômenos de grande escala como é o caso do El Niño. No entanto as técnicas tradicionais de previsão até então não utilizam de forma sistêmica as informações climáticas. A metodologia aqui apresentada incorpora informações sobre o clima para tomada de decisões envolvendo recursos hídricos, sendo demonstrada sua aplicação para a região Sudeste do Brasil. Demonstra-se que o manuseamento de variáveis climáticas (mais particularmente aquelas vinculadas ao fenômeno do El Niño) permite calcular a previsão de vazões tão bem quanto os programas oficiais, tendo como vantagem acompanhar as mudanças climáticas eminentes. A metodologia proposta é formada pelas seguintes partes: Modelo SARIMAX; Levantamento de Dados; Análise Gráfica de Correlações; Análise de Séries Temporais; Análise de Gráfica de wavelets e Análise de correlação em Mapas georreferenciados. Esses procedimentos são necessários para visualizar-se com clareza o histórico embutido nas informações analisadas e uma melhor compreensão para a fase de modelagem com o método SARIMAX. Os resultados indicam que o modelo SARIMAX, com variáveis macroclimáticas, é melhor que o NEWAVE. / Renewable energy sources represent alternatives to the mitigation of global climate change, but they are more susceptible to changing on weather conditions. The Brazilian electricity system has the peculiarity that most of its energy is generated from renewable sources, mainly by hydroelectric plants. For this reason, it provides a representative sample of the difficulties for operating a predominantly renewable basis energy matrix. On one hand, the main hydroelectric generation allows low emissions and low operating costs; on the other hand, the heavy dependence on hydropower involves considerable hydrological risks, specially in an environment where restrictions on energy storage (large dams) are high. Thus, the combination of inadequate investment in generation capacity with low rainfall may, eventually, lead to situations in which the supply capacity is less than the demand, leading even rationing (2002). It is then clear that the ability to accurately predict the rainfall index and hence flow rates available for the next period is an important tool for the operation of the Brazilian electric sector (SEB). Presently, future flows forecasting are only based on observation of past flows without incorporating the analysis of the variables that determine such flows (e.g. climate variables). However, there are evidences that the variability of flows in South America is punctuated by coupled ocean-atmosphere type systems, the so-called large-scale phenomena such as El Niño. However, the traditional forecasting techniques still do not use climate information in a systematic way. The methodology presented here incorporates weather information for decision making in water resources, and demonstrates its applicability to the Southeastern region of Brazil. It is showed that the use of climatic variables (particularly those related to the El Niño phenomenon) predicts streamflow forecasting as well as the official programs do, with the advantage of following eminent climate change. The proposed methodology is formed of the following parts, not necessarily in this order: Model SARIMAX; Data Collection; Graphic analysis of correlations; Time Series Analysis; Wavelets Graphical analysis and Correlation analysis of geo-referenced maps. These procedures are necessary to clearly see the embedded historical information of the information analyzed and better understanding of the modeling stage with SARIMAX method. The results indicate that the SARIMAX model, with large scale variables, is better than the NEWAVE.

[pt] Essa pesquisa analisa as abordagens mais presentes sobre a hidroeletricidade em livros didáticos atuais de Geografia, referendados pelo Ministério da Educação para o Ensino Médio. Para esse fim, foram selecionadas as seguintes obras: Magnoli (2012); Araújo et al. (2015); Moreira e Sene (2012); Lozano et al. (2012). Neles são identificados discursos sobre os usos e apropriações das águas de bacias hidrográficas, em particular na Amazônia. Também reconhece a pluratividade dos usos em ambientes de bacia, como realidade na dinâmica regional amazônica concernente à relação território-territórios (Haesbaert, 2010) e indica quais fontes geradoras de eletricidade são apontadas como as mais promissoras substitutas da hidroeletricidade. O início das investigações é destinado às pesquisas telematizada (Yin, 2005) e documental, ambas concatenadas à revisão de literatura. Foram realizadas entrevistas por pautas com docentes da rede pública do Maranhão e Pará, áreas historicamente influenciadas pela edificação de grandes barramentos fluviais. Esses procedimentos forneceram subsídios voltados à indicação de oportunidades de aperfeiçoamento dos impressos didáticos examinados, no encerramento das discussões. / [en] This research analyzes the most current approaches to hydroelectricity in current Geography textbooks, endorsed by the Ministry of Education for Secondary Education. For this purpose, the following works were selected: Magnoli (2012); Araújo et al. (2015); Moreira and Sene (2012); Lozano et al. (2012). In them are identified discourses on the uses and appropriations of waters of watersheds, in particular in the Amazon. It also recognizes the pluracy of uses in basin environments, as a reality in the Amazon regional dynamics concerning the territory-territory relationship (Haesbaert, 2010) and indicates which electricity generating sources are identified as the most promising substitutes for hydroelectricity. The beginning of the investigations is destined to telematicized (Yin, 2005) and documentary research, both linked to the literature review. Interviews were conducted with teachers from the public network of Maranhão and Pará, areas historically influenced by the construction of large riverbanks. These procedures provided support for the indication of opportunities for improvement of the didactic forms examined at the close of the discussions.

L'objectif de cette thèse est de contribuer au développement de l'énergie éolienne au Liban et des problèmes de stockage qui y sont liés. Une analyse des caractéristiques du vent dans 14 sites libanais a été effectuée dans le but de sélectionner les sites optimaux pour l'implantation d'éoliennes. Après la sélection de ces cinq sites optimaux, le choix de l'éolienne adéquate et la détermination du nombre d'éoliennes qui pourrait être érigées dans chacun de ces cinq sites, une évaluation du potentiel éolien a été réalisée afin d'estimer la quantité d'électricité qui pourrait être produite par ces éoliennes. Les résultats montrent qu'il y a un excédent d'électricité produite par les éoliennes qui pourrait être enregistré pendant la nuit, ce qui nous a incités à travailler sur la conception et le dimensionnement d'un système de stockage hydraulique de l'énergie éolienne afin d'optimiser sa pénétration dans le réseau. Les cinq sites sélectionnés pour l'implantation d'éoliennes au Liban ont été soumis à la procédure d'évaluation et d'examen des impacts sur l'environnement, notamment sur le paysage et les oiseaux, ce qui aide à faciliter l'élaboration des projets prenant en compte tous les enjeux environnementaux. A la fin du travail, des pistes d'élaboration d'un règlement pour l'implantation d'éoliennes au Liban et une analyse économique du projet d'implantation d'éoliennes et d'un système de stockage ont été menées. / The objective of this thesis is to investigate of the development of the wind power in Lebanon and storage related issues. An analysis of wind characteristics at 14 Lebanese sites was carried out in order to select the optimal sites for the implementation of wind turbines. After the optimization procedure (5 sites in final), the choice of the appropriate wind turbine (in terms of capacity) and the determination of the number of wind turbines that could be erected in each of selected sites, an evaluation of the wind potential has been performed to estimate the level of electrical power that could be produced. The results show that there is an overproduction of electricity could be registered during the night, which prompted us to work on the design and dimensioning of a hydraulic storage of wind energy system to optimize its penetration into the grid. The five selected sites for the installation of wind turbines in Lebanon were subjected to the evaluation process and review of environmental impacts, particularly regarding landscape and birds, which helps to facilitate project development taking into account all environmental issues. At the end of the work, tentative regulations to erect wind turbines in Lebanon and an economic analysis of the wind project and implementation of a storage system have been proposed. / Doctorat en Sciences de l'ingénieur et technologie / info:eu-repo/semantics/nonPublished

This master thesis explores the application of Pumped-Storage Hydroelectricity (PSH) within an electricity market characterised by a substantial share of renewable and intermittent electricity production. The purpose of PSH is to enhance the alignment of supply with demand by storing energy at electricity surplus and releasing it during shortage. The Juktan Power Station, once the largest pumped hydro storage facility in Sweden with a storage capacity of about 25 GWh and maximum generation of 335 MW, serves as a case study. An in-depth analysis of the properties of the Swedish electricity market and its influencing factors is conducted. Wind speed data is successfully used to increase accuracy of price prediction. Furthermore, a model is developed to calculate potential profitability employing various operation methods. In conclusion, large-scale PSH provide significant benefit to the stability of the electricity system with a clear increase in value after 2020. However, concerns about grid tariff design, electricity market development and energy storage incentives means that investments are not obviously profitable. / Detta examensarbete utforskar tillämpningen av pumpkraftverk på en modern elmarknad med betydande andel förnyelsebar och intermittent electricitetsproduktion. Syftet med pumpkraft är att förbättra anpassningen av tillgång och efterfrågan genom att lagra energi vid elöverskott och frigöra den vid underskott. Juktan Kraftstation, tidigare Sveriges största pumpkraftverk med en lagringskapacitet på ca 25 GWh och maximal generatoreffekt på 335 MW, används som fallstudie. En analys av den svenska elmarknaden och dess påverkande faktorer genomförs. Vindhastighetsdata används framgångsrikt för att förbättra träffsäkerheten för elprisförutsägelser. Vidare utvecklas en modell för att beräkna potentiell lönsamhet med olika driftmetoder. Sammanfattningsvis visas att storskalig pumpkraft ger betydande fördelar för elsystemet med tydlig förstärkning efter 2020. Däremot identifieras potentiella problem såsom elnätsavgiften, svårigheten att långsiktigt förutspå elmarknadens utveckling samt incitament för energilagring, vilka sammantaget gör att pumpkraftinvesteringar inte är självklart lönsamma.

No description available.

Concerns about climate change brought about by the increasing usage of fossil fuels has made it imperative to develop sustainable energy usage based on renewable sources. Micro-hydel plants are an important source of renewable energy that can be exploited to supply requirements of local loads in remote locations while operating as an isolated source, or the larger network when operating in grid connected mode. The focus of this research is to develop an alternative topology to the one currently in use in micro-hydel power plants. While existing plants are based on a ballast-controlled, fixed-speed, operator-supervised model, the proposed work introduces a ballast-free, variable-speed generator capable of unsupervised operation. Conventional micro-hydel generators use o-the-shelf machines with the purported aim of reducing costs. They run at a fixed speed, maintaining constant electrical load by switch-ing a plant-situated ballast load to compensate for consumer load changes. Although the intention is to have a simplified control scheme and reduced costs, the conventional plants end up being expensive since the balance-of-system costs are increased. The plant re-quires supervision by a trained operator and frequent maintenance, failing which the reliability suers. The cost and maintenance reduction possible is analysed by comparing the proposed topology with a typical well designed conventional micro-hydel plant. The proposed topology takes the characteristics of the turbine into account, and by running at variable speed, ensures that only as much power is generated as required by the consumer load. This eliminates the ballast load and associated problems present in conventional plants. The generator can be connected to the grid, if present, enabling the available power to be fully utilized. The behavior of a hydraulic turbine operating at a fixed head and discharge rate with no flow control is analyzed. Based on the turbine characteristics, a generator topology is developed, which operates in a speed range dictated by the characteristics of the turbine. Continual supervision is unnecessary since the operation of the generator is within safe limits at all times. A simple emulator that can mimic the steady state and dynamic behaviour of the turbine is developed to test the proposed generator. The two-machine wound rotor generator proposed has an auxiliary exciter similar to a conventional brushless alternator with the additional provision for bidirectional power transfer. The shaft mounted rotor side electronics facilitate brushless operation, and to-gether with the stator side controllers form an embedded system that does away with having to tune the plant in-situ. The control scheme is evaluated for expected perfor-mance in dierent operating modes. The thesis also discusses an optimization of the synchronous speed of the generator with respect to the turbine characteristics. This minimizes the bidirectional slip power transfer requirements of the rotor side converters and leads to the lowest rating for the auxiliary machine. The proposed generator can then operate like a conventional synchronous gen-erator in the grid connected mode with a simplified control scheme.