Fonte comutada de baixa tensão para utilização em supercondensadores como fonte primária de energia

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica Ramo Energia

As tecnologias de armazenamento de energia têm sido alvo de sucessivos avanços tecnológicos, por forma a acompanhar a crescente demanda de energia por parte do ser humano. A par do aumento do consumo de energia, a maior dependência relativamente às fontes de energia renováveis coloca novos desafios às tecnologias de armazenamento convencionais, devido à intermitência dos períodos de geração, que compromete, entre outros, o ciclo de carregamento das baterias químicas. Neste contexto, surgem os supercondensadores como tecnologia alternativa p ara o armazenamento de energia, caracterizados por uma elevada densidade de potência, um processo de carregamento simples e um elevado número de ciclos de carregamento. No entanto, e apesar das vantagens apresentadas, a baixa densidade de energia e adiminuição da tensão aos terminais dos supercondensadores ao longo da sua descarga comprometem a generalização da sua utilização como fonte principal de energia. Numa tentativa de colmatar esta desvantagem, desenvolveu-se, neste trabalho, uma fonte de comutação que permitiu elevar a tensão de um supercondensador durante a alimentação de uma carga, através de um processo de dimensionamento teórico e validação experimental.

Abstract: The technologies of energy storage have been being object of several developments in order to keep up with the growing demand of energy from human activities. Besides this growing consumption of energy, the higher dependence from new renewable energy sources has been representing a new challenge for the conventional technologies of energy storage, due to the intermittency of their energy generating periods, that compromise, for example, the charging cycles of chemical batteries. In this context, the supercapacitors arise as an alternative technology for energy storage, with a high power density, a simple charging process and a high number of charging cycles. However, and despite those advantages presented, the low density of energy of the supercapacitors and the characteristic voltage decreasing at their terminals during its discharge undermine their widespread use as a main source of energy. In an attempt to overcome this disadvantage, in this work, it was developed a DC-DC converter to boost the voltage of a supercapacitor during the load supply, through a process of theoretical design and experimental validation