Análisis del comportamiento de diferentes tecnologías de aerogeneradores ante ráfagas de viento y huecos de tensión

[ES]Ante el desarrollo que está experimentando la energía eólica en la actualidad, suponiendo un porcentaje cada vez más elevado de la totalidad de la potencia instalada, la adecuación de los requisitos técnicos que ha de cumplir esta tecnología para minimizar su impacto sobre la red eléctrica se ha convertido en una prioridad. Para aprovechar al máximo los beneficios medioambientales que presenta el aprovechamiento del viento como fuente de energía, se deben estudiar alternativas para mejorar su comportamiento ante ráfagas de viento y huecos de tensión. En este documento se incluye una breve explicación del funcionamiento de las tres diferentes tecnologías de aerogeneradores, así como los problemas que derivan de la aparición de huecos de tensión y el comportamiento que presentan ante variaciones en la velocidad de viento. Se comprueba, a su vez, el modo de operación y la eficacia de las posibles soluciones que existen en la actualidad para minimizar el impacto que los inconvenientes de la energía eólica tienen sobre la red y la calidad del suministro eléctrico mediante la realización de simulaciones.

Control de un sistema de accionamientos de traslación basado en correa para un manipulador de cinemática paralela

[ES]Este Trabajo de Fin de Grado “Control de un sistema de accionamientos de traslación basado en correa para un manipulador de cinemática paralela” tiene como objetivo principal la implementación de un sistema de control que nos permita manejar un manipulador de cinemática paralela de dos grados de libertad accionado mediante dos motores eléctricos de corriente continua. Como componente central de este sistema de control, se dispondrá de un ordenador portátil cuyo procesador será el encargado de ejecutar las acciones necesarias para que pueda llevarse a cabo esta actividad de control. De esta forma, la tarea más importante y laboriosa a llevar cabo en este proyecto será el desarrollo de un aplicación de control que, corriendo en el citado ordenador, permitirá al usuario manejar el manipulador de cinemática paralela en cuestión. Para ello, esta aplicación deberá ser capaz de interpretar las ordenes de movimiento dadas por el usuario y transmitirlas al procesador del mencionado ordenador. Además de todo lo anterior, para completar el desarrollo del sistema de control, será necesaria la implementación de diversos sensores que se encargarán de detectar y transmitir las señales necesarias para evitar situaciones de emergencia en el que el manipulador estuviese a punto de chocar con algún objeto o persona. En conclusión, mediante el cumplimiento de los objetivos de este Trabajo de Fin de Grado, se va a disponer de un sistema de control sencillo, intuitivo y fácilmente operable, que va a permitir a cualquier futuro usuario del mismo el manejo de un robot de cinemática paralela.

Proyecto de instalación eléctrica para el abastecimiento de una vivienda mediante energías renovables

El proyecto se centra en abastecer la demanda eléctrica del Centro Canino Berquier (Añorbe – Zona Media de Navarra), que cuenta una residencia canina, una consulta veterinaria y una vivienda, mediante un sistema aislado de la red y el uso de energías renovables. El abastecimiento de energía eléctrica mediante energías renovables, contará con un sistema de generación, almacenamiento y distribución, para garantizar un suministro en cantidad y calidad suficiente, del Centro Canino Berquier, Entre las opciones de abastecimiento doméstico renovable, tras un análisis preliminar de los recursos existentes en el emplazamiento del Centro Canino Berquier, se opta por una instalación híbrida eólica fotovoltaica autónoma, respaldada por un grupo electrógeno. Para el correcto dimensionado del mismo, se han seguido los siguientes pasos: - Estimación de los consumos del Centro Canino Berquier. - Caracterización del potencial eólico, evaluación y selección de la turbina eólica. - Radiación solar disponible, dimensionado, inclinación y orientación del generador FV. - Determinación de la capacidad de las baterías y del resto de componentes del sistema. - Cálculo del cableado y elementos de protección. - Esquema de conexiones. Si bien el proyecto, aparentemente, no aporta valor añadido en cuanto a la solución adoptada, (se ha empleado una tecnología técnicamente evaluada y económicamente viable), resulta recomendable como guía a la hora de afrontar proyectos de abastecimiento similares al nuestro.

Desarrollo de circuitos electrónicos para la extracción y conversión en energía eléctrica de la vibración aplicada a materiales piezoeléctricos

xx,145 p.

Metodologia de projeto de turbinas eólicas de pequeno porte.

O potencial eólico do Brasil, de vento firme e com viabilidade econômica de aproveitamento, é de 143 GW. Isso equivale ao dobro de toda a capacidade da geração já instalada no país. No Brasil, a energia eólica tem uma sazonalidade complementar à energia hidrelétrica, porque os períodos de melhor condição de vento coincidem com os de menor capacidade dos reservatórios. O projeto desenvolvido neste trabalho nasceu de uma chamada pública do FINEP, e sob os auspícios do recém criado CEPER. Ao projeto foi incorporado um caráter investigativo, de contribuição científica original, resultando em um produto de tecnologia inovadora para aerogeradores de baixa potência. Dentre os objetivos do projeto, destacamos a avaliação experimental de turbinas eólicas de 5000 W de potência. Mais especificamente, dentro do objetivo geral deste projeto estão incluídas análise estrutural, análise aerodinâmica e análise de viabilidade de novos materiais a serem empregados. Para cada uma das diferentes áreas de conhecimento que compõem o projeto, será adotada a metodologia mais adequada. Para a Análise aerodinâmica foi realizada uma simulação numérica preliminar seguida de ensaios experimentais em túnel de vento. A descrição dos procedimentos adotados é apresentada no Capítulo 3. O Capítulo 4 é dedicado aos testes elétricos. Nesta etapa, foi desenvolvido um banco de testes para obtenção das características específicas das máquinas-base, como curvas de potência, rendimento elétrico, análise e perdas mecânicas e elétricas, e aquecimento. Este capítulo termina com a análise crítica dos valores obtidos. Foram realizados testes de campo de todo o conjunto montado. Atualmente, o aerogerador de 5kW encontra-se em operação, instrumentado e equipado com sistema de aquisição de dados para consolidação dos testes de confiabilidade. Os testes de campo estão ocorrendo na cidade de Campos, RJ, e abrangeram as seguintes dimensões de análise; testes de eficiência para determinação da curva de potência, níveis de ruído e atuação de dispositivos de segurança. Os resultados esperados pelo projeto foram atingidos, consolidando o projeto de um aerogerador de 5000W.

Análisis de emplazamiento de un parque eólico en la parte peninsular española.

[ES]El objetivo de este trabajo fin de grado es analizar el recurso eólico presente en la parte peninsular español y diseñar un parque eólico en el que se considere el emplazamiento más óptimo. Para ello se analizan mapas de vientos, mapas de espacios protegidos, mapas de batimetría y de disposición del medio marino. Tras ello se concluye que ese punto óptimo se encuentra en la costa de Cádiz, cercana al Cabo de Trafalgar. En ese punto se diseña un parque eólico offshore. Adicionalmente, se calcula la generación de energía eléctrica anual en ese parque y se realiza su correspondiente planificación y análisis económico.

Control de frecuencia en parques eólicos.

[ES]de generación convencional basada en grandes centrales de generación térmica por lo que es necesaria la contribución de este tipo de generación en el mantenimiento de las magnitudes básicas del sistema. El objetivo del T.F.G, será analizar el impacto de la generación eólica en la frecuencia del sistema, así como las diferentes propuestas para que este tipo de generación participe en el control de frecuencia. En primer lugar se describen los aspectos técnicos de la generación eólica. A continuación se analiza el control de frecuencia y se examinan diferentes mecanismos de contribución de la generación eólica al control de frecuencia. Finalmente se realizará un ejemplo práctico mediante el programa de simulación Matlab/Simulink con objeto de analizar de forma simplificada el comportamiento de control de frecuencia en sistemas eléctricos con generación eólica.

Estudio del abastecimiento energético del municipio de Abadín mediante un sistema eólico.

[ES]Este trabajo tiene como objetivo satisfacer la demanda de energía del municipio de Abadín, situado en la provincia de Lugo, aprovechando los recursos eólicos de la zona. Para ello será necesario un análisis de la demanda total de la población y de las condiciones del viento en la zona. Después se elegirá el emplazamiento donde las condiciones de viento sean adecuadas para instalar el sistema eólico. Conocidos estos datos, se elegirá un aerogenerador y se calculará la potencia que proporciona en función de sus características. Por último, se concluirá si el sistema eólico diseñado cubre las necesidades energéticas del municipio o no.

Estudio de viabilidad financiera de un proyecto de inversión en energías alternativas

A través de este estudio se ha querido buscar una alternativa a la dependencia de la red eléctrica dada la escasez de combustible fósil y el encarecimiento de las tarifas eléctricas. Es por ello, que tras una larga búsqueda de energías renovables y eligiendo la energía solar y eólica como las más factibles, se ha hecho un estudio sobre la viabilidad financiera que supondría una instalación de bien paneles solares o bien un aerogenerador. En cuanto al proceso que conlleva la instalación, ha sido necesaria una rigurosa revisión de las legislaciones vigentes referentes a la instalación de este tipo de sistemas, para así, poder estimar el coste del procedimiento de la instalación, incluidas las tasas además de los costes de legalización. También se ha evaluado el consumo de la familia en una vivienda unifamiliar con el fin de estimar la potencia necesaria para hacer frente a dicho consumo. Una vez obtenido el consumo y la necesidad energética se ha realizado una compra de paneles solares y un aerogenerador. Para hacer frente a la suma de gastos se ha recurrido a un préstamo como única fuente de financiación. Por último, con el fin de estimar la viabilidad financiera, se han creado dos escenarios en los cuales por una parte estimaremos los rendimientos bajo el supuesto de que nos abasteceremos únicamente a través de los paneles solares o aerogenerador, y por la otra suponiendo que durante cuatro meses al año no vamos a recibir toda la electricidad necesaria y tendremos que recurrir a la red eléctrica; y como métodos de valoración se han utilizado el payback y TIR. Idioma: castellano.

Acordo Aeroespacial Teuto-Brasileiro (1969-1989; 1990-2001 e 2002-2011): uma cooperação complementar

Este projeto de dissertação se propõe a analisar a cooperação aeroespacial entre o Brasil e a Alemanha de 1969 a 2011 em três recortes temporais: 1969 a 1989, 1990 a 2001 e 2002 a 2011. Seguindo as bases teóricas de classificação da CID (Cooperação Internacional para o Desenvolvimento), e apoiada em pesquisa de campo conduzida em ambos os países, este trabalho apresenta um novo conceito de cooperação que, até onde a pesquisa bibliográfica aqui conduzida avaliou, constitui uma contribuição original deste trabalho: a Cooperação Complementar. A cooperação aeroespacial teuto-brasileira é pouco conhecida e divulgada, embora tenha completado vigorosas quatro décadas de exitosa existência. A conclusão de êxito desta cooperação encontrou lastro em pesquisa de campo conduzida pela autora no Brasil (IAE Instituto de Aeronáutica e Espaço) e na Alemanha (DLR Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt), consubstanciada por quatro entrevistas (SILVA, 2011a), (SILVA, 2011c), (SILVA, 2011d) e (SILVA, 2011e) realizadas junto a importantes representantes destes dois centros. Os conhecimentos extraídos por meio destas entrevistas agregaram, no entender desta autora, importantes informações à bibliografia específica e relativamente escassa disponível em ambos os países.O êxito defendido nesta dissertação fundamenta-se não apenas na longevidade advinda dos 40 anos de existência desta Cooperação, na sua capacidade de renovação e na complementaridade atingida, mas sobretudo pela consecução dos diversos objetivos técnico-científicos integrantes do escopo do referido Tratado, muitos dos quais responsáveis por importantes desdobramentos de tecnologias em outras áreas do saber, tais como o projeto DEBRA 25 (SCHUSTER, 2011), de energia eólica, e o projeto VLS (Veículo Lançador de Satélites), que utiliza como seus motores os foguetes desenvolvidos no escopo desta Cooperação.

Otimização de torre de aço para aerogerador eólico.

Diversas formas de geração de energia vêm sendo desenvolvidas com o objetivo de oferecer alternativas ecologicamente corretas. Neste contexto, a energia eólica vem se destacando na região Nordeste do Brasil, devido ao grande potencial dos ventos da região. As torres, que representam parcela significativa do custo total do sistema, tendem a crescer buscando ventos mais fortes e permitindo assim a utilização de aerogeradores com maior capacidade de geração de energia. Este trabalho tem como objetivo formular um modelo de otimização de torres tubulares de aço, para aerogeradores eólicos. Busca-se minimizar o volume total (custo, indiretamente), tendo como variáveis de projeto as espessuras da parede da torre. São impostas restrições relativas à frequência natural e ao comportamento estrutural (tensão e deslocamento máximo de acordo com recomendações da norma Europeia). A estrutura da torre é modelada com base no Método dos Elementos Finitos e o carregamento atuante na estrutura inclui os pesos da torre, do conjunto de equipamentos instalados no topo (aerogerador), e o efeito estático da ação do vento sobre a torre. Para verificação das tensões, deslocamentos e frequências naturais, foram utilizados elementos finitos de casca disponíveis na biblioteca do programa de análise ANSYS. Os modelos de otimização foram também implementados no modulo de otimização do programa ANSYS (design optimization), que utiliza técnicas matemáticas em um processo iterativo computadorizado até que um projeto considerado ótimo seja alcançado. Nas aplicações foram usados os métodos de aproximação por subproblemas e o método de primeira ordem. Os resultados obtidos revelam que torres para aerogeradores merecem atenção especial, em relação à concepção do projeto estrutural, sendo que seu desempenho deve ser verificado através de metodologias completas que englobem além das análises clássicas (estáticas e dinâmicas), incluam também as análises de otimização.

Monitoramento da expansão agropecuária na Região Oeste da Bahia.

A região Oeste do Estado da Bahia, tradicionalmente ocupada pela pecuária extensiva, conheceu um desenvolvimento da atividade agrícola sem precedentes nos últimos 15 anos. Essa rápida e intensa mudança no uso das terras tem produzido impactos ambientais antes inexistentes na região, tais como: erosão hídrica e eólica, perda de habitats, alteração dos povoamentos e populações faunísticas, diminuição da vazão dos rios que drenam a região, assoreamento, erosão genética e redução da biodiversidade. No atual ritmo de desenvolvimento, o volume de investimento tende a crescer, impulsionando os demais setores da economia e dos vários segmentos do agronegócio no oeste baiano. Neste contexto, surge a necessidade de maior conhecimento sobre a dinâmica de ocupação regional e as transformações ambientais decorrentes da antropização de paisagens naturais. A constituição de uma base de dados geográficos sobre a área, incluindo o mapeamento e o monitoramento do uso e cobertura das terras através de imagens de satélite contribui para avaliar a situação atual, a dinâmica em curso e o impacto de projetos de desenvolvimento regional existentes. Mais especificamente, a análise baseada em geoinformação otimiza a quantificação direta dos fenômenos mapeados e a identificação dos processos de antropização associados à expansão e intensificação agropecuária, constituindo um importante instrumento de apoio à decisão e orientação de políticas públicas que conciliem o desenvolvimento regional e a preservação dos recursos naturais remanescentes. Baseado num enfoque de sustentabilidade para o gerenciamento e o planejamento do modelo de desenvolvimento para o oeste do Estado da Bahia, o BNDES e a Embrapa Monitoramento por Satélite firmaram um contrato técnico para a constituição de uma base de dados espaciais, num esforço conjunto para viabilizar a gestão ambiental estratégica da região.

Experimental pig yersiniosis to assess attenuation of Yersinia enterocolitica O:8 mutant strains

An experimental oral pig model was used to assess the pathogenic and immunogenic potential of Yersinia enterocolitica serotype O:8 wild-type strain 8081-L2 and its lipopolysaccharide (LPS) mutant derivatives: a spontaneous rough mutant 8081-R2, strain 8081-DeltawzzGB expressing O-antigen with uncontrolled chain lengths, and strain 8081-wbcEGB expressing semirough LPS with only one O-unit. Microbiological and immunological parameters of the infected pigs were followed from day 7 to 60 postinfection. The wild-type and all LPS mutant strains persisted in the lymphoid tissue of tonsils and small intestines, causing asymptomatic infection without any pathological changes. Although the pig is known as a reservoir of Yersiniae, a precise analysis of pathogenic and immunogenic parameters based on different in vitro tests (hematological response, killing ability of leukocytes and blood sera, antibody response, hydrogen peroxide production by macrophages, classical and alternative pathways of complement activation), revealed significant attenuation in the pathogenicity of the LPS mutant strains but not the loss of immunogenic potential. In comparison with the other strains, strain 8081-DeltawzzGB demonstrated more continuous leucocytosis with monocytosis, higher invasive potential, significant activation of hydrogen peroxide production by macrophages and an effective immunoglobulin G immune response accompanied by relevant histological immunomorphological rearrangements.

Economic optimization of wind farms in function of the cost of energy produced

Esta tese apresenta um estudo sobre otimização económica de parques eólicos, com o objetivo de obter um algoritmo para otimização económica de parques eólicos através do custo da energia produzida. No estudo utilizou-se uma abordagem multidisciplinar. Inicialmente, apresentam-se as principais tecnologias e diferentes arquiteturas utilizadas nos parques eólicos. Bem como esquemas de funcionamento e gestão dos parques. São identificadas variáveis necessárias e apresenta-se um modelo dimensionamento para cálculo dos custos da energia produzida, tendo-se dado ênfase às instalações onshore e ligados a rede elétrica de distribuição. É feita uma análise rigorosa das características das topologias dos aerogeradores disponíveis no mercado, e simula-se o funcionamento de um parque eólico para testar a validade dos modelos desenvolvidos. Também é implementado um algoritmo para a obtenção de uma resposta otimizada para o ciclo de vida económico do parque eólico em estudo. A abordagem proposta envolve algoritmos para otimização do custo de produção com multiplas funções objetivas com base na descrição matemática da produção de eletricidade. Foram desenvolvidos modelos de otimização linear, que estabelece a ligação entre o custo económico e a produção de eletricidade, tendo em conta ainda as emissões de CO2 em instrumentos de política energética para energia eólica. São propostas expressões para o cálculo do custo de energia com variáveis não convencionais, nomeadamente, para a produção variável do parque eólico, fator de funcionamento e coeficiente de eficiência geral do sistema. Para as duas últimas, também é analisado o impacto da distribuição do vento predominante no sistema de conversão de energia eólica. Verifica-se que os resultados obtidos pelos algoritmos propostos são similares às obtidas por demais métodos numéricos já publicados na comunidade científica, e que o algoritmo de otimização económica sofre influência significativa dos valores obtidos dos coeficientes em questão. Finalmente, é demonstrado que o algoritmo proposto (LCOEwso) é útil para o dimensionamento e cálculo dos custos de capital e O&M dos parques eólicos com informação incompleta ou em fase de projeto. Nesse sentido, o contributo desta tese vem ser desenvolver uma ferramenta de apoio à tomada de decisão de um gestor, investidor ou ainda agente público em fomentar a implantação de um parque eólico.

Wind energy resource modelling in Portugal and its future large-scale alteration due to anthropogenic induced climate changes

The high dependence of Portugal from foreign energy sources (mainly fossil fuels), together with the international commitments assumed by Portugal and the national strategy in terms of energy policy, as well as resources sustainability and climate change issues, inevitably force Portugal to invest in its energetic self-sufficiency. The 20/20/20 Strategy defined by the European Union defines that in 2020 60% of the total electricity consumption must come from renewable energy sources. Wind energy is currently a major source of electricity generation in Portugal, producing about 23% of the national total electricity consumption in 2013. The National Energy Strategy 2020 (ENE2020), which aims to ensure the national compliance of the European Strategy 20/20/20, states that about half of this 60% target will be provided by wind energy. This work aims to implement and optimise a numerical weather prediction model in the simulation and modelling of the wind energy resource in Portugal, both in offshore and onshore areas. The numerical model optimisation consisted in the determination of which initial and boundary conditions and planetary boundary layer physical parameterizations options provide wind power flux (or energy density), wind speed and direction simulations closest to in situ measured wind data. Specifically for offshore areas, it is also intended to evaluate if the numerical model, once optimised, is able to produce power flux, wind speed and direction simulations more consistent with in situ measured data than wind measurements collected by satellites. This work also aims to study and analyse possible impacts that anthropogenic climate changes may have on the future wind energetic resource in Europe. The results show that the ECMWF reanalysis ERA-Interim are those that, among all the forcing databases currently available to drive numerical weather prediction models, allow wind power flux, wind speed and direction simulations more consistent with in situ wind measurements. It was also found that the Pleim-Xiu and ACM2 planetary boundary layer parameterizations are the ones that showed the best performance in terms of wind power flux, wind speed and direction simulations. This model optimisation allowed a significant reduction of the wind power flux, wind speed and direction simulations errors and, specifically for offshore areas, wind power flux, wind speed and direction simulations more consistent with in situ wind measurements than data obtained from satellites, which is a very valuable and interesting achievement. This work also revealed that future anthropogenic climate changes can negatively impact future European wind energy resource, due to tendencies towards a reduction in future wind speeds especially by the end of the current century and under stronger radiative forcing conditions.