Sistema de detecção e diagnóstico de falhas em geradores de indução duplamente alimentados

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Base de dados do potencial eólico em Portugal Continental

Portugal é um dos países com maior capacidade eólica instalada a nível mundial e tem mantido uma tendência de crescimento. A aposta nas renováveis tem permitido aos países reduzir a sua dependência energética do exterior. Neste âmbito, os Sistemas de Informação Geográfica constituem uma mais-valia para o mapeamento georreferenciado do potencial eólico em plataformas padrão, permitindo a gestão e actualização da elevada qualidade de informação disponível. A presente dissertação propõe-se apresentar uma nova e actualizada base de dados do potencial eólico em Portugal Continental, georreferenciada, com a possibilidade de seleccionar dados informativos por zonas de interesse e detalhar informação por parque ou zona de potencial eólico. Torna-se, assim, uma ferramenta útil para empresas, decisores e outros potenciais interessados em explorar este recurso no país. É um projecto inovador que combina duas tecnologias empreendedoras: os sistemas eólicos e os SIG. A relevância deste projecto é do interesse público, possibilitando recolha de informação de forma fácil e sistemática, evidenciando, por isso, a pertinência da sua consecução.

Limitações dos sistemas de transmissão AC quando aplicados a parques eólicos offshore

De modo a garantir as metas propostas pela União Europeia de diminuição de emissão de gases poluentes, alguns países membros apostaram na tecnologia eólica offshore. Com a evolução tecnológica, estes países pretendem aumentar as potências instaladas nos parques eólicos offshore, garantindo a sua otimização ao estarem em águas profundas, tendo assim um maior aproveitamento do potencial eólico. Com esta dissertação, realizou-se um estudo para analisar, sob o ponto de vista de modelos, as limitações dos sistemas de transmissão em HVAC (High Voltage Alternating Current) quando estabelecidos em cabos submarinos. Os mecanismos dos sistemas de alimentação em HVAC, na forma tradicional (linhas aérea), são confrontados com condicionalismos. Este tipo de infraestrutura submarina impõe restrições, pelo simples facto dos parâmetros de capacidade e indutância serem bastante significativos, que para uma situação de trânsito de energia, inviabilizam o transporte de energia, devido ao elevado consumo de potência reativa, bem como os seus custos extremamente elevados. Assim, os sistemas de alimentação em HVAC quando aplicados a parques eólicos offshore apresentam limitações. O recurso à tecnologia HVDC (High Voltage Direct Current), poderá ser a solução que se revela mais adequada para os sistemas de transmissão de energia associados aos parques eólicos offshore. Para além dos fatores técnicos é fundamental considerar os custos associados à construção e exploração do parque eólico, sendo fundamental analisar todos os dados relacionados com o projeto.

Indicadores de desempenho ambiental do sector eléctrico em Portugal

O sector da energia, e em particular, da energia eléctrica representa um papel na sociedade que dificilmente se equipara a qualquer outro. O crescimento populacional e o aumento da procura energética em prol da evolução tecnológica levaram à expansão dos sistemas de fornecimento de energia eléctrica, com graves consequências ambientais. A presente dissertação tem como principal objectivo a análise do desempenho ambiental do Sector Eléctrico em Portugal. Neste trabalho foram comparadas as seis principais tecnologias (carvão, gás natural, gasóleo, hídrica, eólica e fotovoltaica) que constituem o mix de produção nacional segundo uma abordagem de análise de ciclo de vida e foram avaliados os impactes ambientais segundo os seis indicadores do método Ecoblok (extracção de água (WA), extracção de recursos (RE), uso do solo (LU), emissão de gases com efeito de estufa (GHG), poluição do ar (PA) e poluição da água e solo (PWL)). Os resultados obtidos foram divididos segundo a produção de uma unidade funcional (kWh, MWh ou GWh) e segundo uma perspectiva nacional. Em termos globais e como era esperado, a tecnologia térmica-carvão revelou os maiores impactes na maioria dos indicadores, nomeadamente nos indicadores RE, WA, GHG e PWL. No indicador WA, o consumo de água da componente térmica deve-se ao arrefecimento dos grupos de geradores da central, enquanto que na componente hídrica é referente à evaporação que foi considerada como consumo. Dada a área que ocupam, os aproveitamentos hidroeléctricos registaram impactes muito significativos ao nível do indicador LU, nomeadamente a barragem do Alqueva. Surpreendentemente, na emissão de poluentes para o ar, foi concluído que a energia eólica, devido às emissões nos processos de produção e processamento metalúrgico dos vários materiais, regista os valores mais elevados. Os resultados obtidos revelam a utilidade e importância de uma abordagem de ciclo de vida na análise a sistemas energéticos.

Portugal

In 2014, the wind energy sector achieved a maturity status within the Portuguese power system. While it still experienced some additional capacity deployment (222 MW), after 15 years of intense deployment Portugal reached 4, 953 MW of installed wind power capacity by the end of 2014. Wind power represents 25% (considering only mainland Portugal) of the total operational capacity and 42% of renewable energy capacity in the country. In 2014, Portuguese wind parks produced 12.1 TWh maintaining a wind energy contribution of 24% of the annually electricity consumption. This high wind penetration was influenced by the favorable wind conditions observed in the first three months of the year over central and northern regions of mainland Portugal that also correspond to the largest concentration of installed wind capacity.

A bombagem hidroelétrica em Portugal no quadro do mercado ibérico

Portugal tem vindo a reduzir na produção de energia elétrica com base nos sistemas convencionais de origem fóssil, em contraste com a forte aposta no sector das energias renováveis, privilegiando essencialmente a energia eólica e hídrica através de projetos de grandes dimensões. A maioria das fontes renováveis são caraterizadas pela sua imprevisibilidade e variabilidade, implicando por vezes défices e excessos de produção conforme os fatores meteorológicos. As centrais hídricas reversíveis têm a capacidade de armazenamento de energia, através da bombagem de água nos períodos em que existem excessos de produção de energia elétrica, turbinando-a nas horas em que existe maior procura. Esta funcionalidade tem sido alegada para a implementação de um conjunto de novos aproveitamentos hidroelétricos deste tipo no país. Tendo em conta os aspetos referidos, este trabalho tem como objetivo principal analisar a bombagem hidroelétrica em Portugal, de modo a verificar como é usada a capacidade de bombagem já instalada, e se a nova capacidade apresenta ou não benefícios ao país. Esta análise é feita num contexto de mercado ibérico em que são analisadas as interligações entre Portugal e Espanha, tendo em conta a estreita ligação entre a bombagem e a importação/exportação de energia elétrica. Os resultados do presente estudo indicam que existe um excesso de potência de bombagem atualmente instalada no país. A capacidade instalada ou em instalação ultrapassa o dobro do solicitado, sem contar com novas barragens. Nas condições presentes do mercado a rentabilidade da bombagem é marginal nos empreendimentos existentes e negativa em qualquer empreendimento novo. Relativamente às interligações e redes internas de Portugal e Espanha, têm sido alvo de constantes reforços, o que contribuiu para uma reduzida percentagem de congestionamentos nas interligações em 2014 e consequentemente preços de mercado diário idênticos entre os dois países na grande maioria do tempo. Nas condições presentes do mercado a oferta é excedentária, encontrando-se já ao nível das metas assumidas para 2030.

Comercialização de energia em mercados em bolsa: simulador multi-agente e análise do impacto da geração variável nos preços diários

O processo de reestruturação do setor elétrico deu origem à criação de diferentes estruturas de mercado, tendo como objetivo o aumento da competitividade e eficiência. Atualmente, a comercialização de energia elétrica pode ser realizada com recurso a mercados em bolsa ou através da celebração de contratos bilaterais. Sendo o mercado em bolsa caraterizado por uma forte volatilidade de preços, e considerando a atribuição de incentivos para o crescimento da geração renovável não controlada, revela-se importante analisar o impacto de níveis elevados de energia eólica sobre os preços do mercado diário. Neste contexto, a presente dissertação tem como principais objetivos estudar e implementar os algoritmos de preço marginal único e preço marginal local, normalmente utilizados no mercado em bolsa, bem como dotar o simuladormultiagente MANREM com um módulo para simular os mercados diário e intradiário, e analisar o impacto de níveis elevados de energia eólica sobre os preços do mercado diário. O estudo detalhado de um caso prático e os resultados obtidos com recurso ao simuladormulti-agente permitiram replicar, em computador, o impacto esperado, sendo possível observar uma redução de preços e uma alteração dos compromissos de produção dos produtores convencionais. O estudo contemplou a simulação do mercado diário com recurso aos algoritmos de preço marginal único e preço marginal local, podendo constatar-se que a ferramenta multi-agente constitui um auxiliar importante à tomada de decisão nos mercados de eletricidade.

Abordagem metodológica de avaliação da perceção pública em relação às energias renováveis marinhas

O setor das energias renováveis marinhas (ERM) encontra-se em franco desenvolvimento, com uma aposta sólida na componente I&D e presença de inúmeras tecnologias em versão experimental. Até agora, apenas tecnologias de energia eólica offshore de estrutura fixa se encontram em versão comercial, o que demonstra a necessidade de uma pesquisa contínua neste setor. Portugal coloca-se como pioneiro na exploração de energia eólica offshore e energia das ondas, após sucessos em demonstrações de exequibilidade tecnológica em território nacional. Uma das barreiras não-tecnológicas associadas a este tipo de tecnologia é a perceção pública, que se pode revelar um obstáculo ao desenvolvimento de projetos inovadores com potencial comercial. A presente dissertação propõe uma abordagem metodológica de avaliação da perceção pública em relação às energias renováveis marinhas. A metodologia proposta pretende corrigir lacunas identificadas na área. A abordagem de investigação é composta por uma metodologia qualitativa (entrevistas) e quantitativa (inquéritos) que foi validada através da sua aplicação a dois casos de estudo de referência nacionais, o projeto Windfloat e o projeto Waveroller. Foram identificados os tópicos que melhor caracterizam a perceção pública no que diz respeito ao apoio e oposição a projetos de ERM. Foi comparada a informação resultante da aplicação das duas metodologias para conhecer as diferenças entre a perceção do público e dos stakeholders chave. As principais preocupações levantadas são de caráter económico. Em ambos os projetos é percetível o desinteresse da comunidade, embora seja mais evidente no caso do Waveroller. O projeto Windfloat teve maior exposição devido à oposição do setor pesqueiro e decorrente do misticismo envolvente. Os resultados demonstram também a necessidade do desenvolvimento de métodos que, após a avaliação de perceções, estimulem a participação desde a fase inicial dos projetos. Os resultados mostram a complexidade da perceção pública e a necessidade das empresas responsáveis em transmitir uma mensagem fundamentada e positiva assim que determinado projeto surge.

Dimensionamento mecânico de um equipamento de aproveitamento de energia das ondas pelo sistema YOYOGEN

Nos últimos anos tem havido um grande investimento nas energias renováveis tendo como principal objetivo a redução das emissões de dióxido de carbono. Em vários ramos das renováveis a tecnologia já atingiu um estado de maturidade, como no caso da energia hídrica, eólica e solar. No entanto o mesmo não se passa com a energia das ondas onde ainda não se encontrou uma solução viável, que juntamente com o ele-vado potencial para a produção de energia elétrica abre o caminho para o estudo de abordagens alternativas a esta fonte de energia. O principal objetivo deste trabalho foi o dimensionamento do sistema mecânico do equipamento de aproveitamento de energia das ondas YOYOGEN, composto por um veio e vários geradores e engrenagens planetárias. Foi utilizado o software SolidWorks® para modelar em 3D todos os componen-tes do sistema mecânico. Nos cálculos para dimensionamento das engrenagens foram utilizadas as normas Britânicas e para os cálculos dos outros componentes as fórmulas da resistência dos materiais. Os resultados obtidos mostram que embora do ponto de vista dinâmico o sistema funcione, os requisitos de projeto para que o sistema funcione submerso durante 20 anos sem manutenção resultaram numa solução com engrenagens de dimensões e peso consideráveis. Estes resultados poderão por em causa a viabilidade do projeto visto que o sistema mecânico tem de se mover dentro de água com uma largura de aproxi-madamente 4 metros e uma massa a rondar as 3 toneladas.

Strategic planning of electricity systems: Integrating renewable energies

Tese de Doutoramento - Programa Doutoral em Engenharia Industrial e Sistemas (PDEIS)

Modelação numérica de uma solução de reforço de solos para fundações de aerogeradores

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil

Persistencia, producción y utilización de pasturas perennes en el centro-sur de la provincia de Córdoba

La producción ganadera sobre pasturas perennes es la alternativa más factible para elevar los rendimientos de los sistemas agrícola-ganadero. Esto permitiría disminuir costos al no requerir siembras anuales, obtener una oferta forrajera más estable a lo largo del año, incrementar la producción secundaria mediante el aumento de la carga animal y mejorar los rendimientos agrícolas por la modificación de las condiciones físicas y químicas del suelo, protegiéndolo en una región muy susceptible a la erosión hídrica y eólica. Las especies perenne integrantes de las praderas de mayor difusión en la región son: alfalfa ( Medicago sativa ) entre las leguminosas y los géneros Festuca, Elitrigia, Bromus y Dactylis de las gramíneas perennes de ciclo otoño-invierno-primaveral. Sin embargo, presentan serios problemas de persistencia y producción con un importante déficit de la oferta forrajera en el período invernal. Hipótesis: En la persistencia y producción de pasturas perennes existen factores climáticos, edáficos, sanitarios y de manejo de la defoliación con diferentes niveles jerárquicos, ya sea por su participación individual o interactuando entre sí. Objetivo General: Estudiar y analizar los efectos de diferentes factores productivos sobre la persistencia y producción de pasturas perennes con el fin de jerarquizar cada uno de ellos. Objetivos Específicos: - Determinar los efectos de algunos factores climáticos, edáficos y de manejo del cultivo sobre la persistencia y producción de alfalfa. - Evaluar distintos regímenes de defoliación en gramíneas perennes de ciclo otoño-invierno-primaveral y relacionarlos con la persistencia y producción invernal. - Analizar en pasturas consociadas base alfalfa el efecto de la carga animal sobre algunos parámetros edáficos, el comportamiento de cada uno de los componentes de la pastura y la producción secundaria. Para el cumplimiento de los objetivos se propone la ejecución de tres subproyectos: * Subproyecto I: Producción y persistencia de praderas consociadas base alfalfa. * Subproyecto II: Manejo de la defoliación de gramíneas perennes de ciclo otoño-invierno-primaveral. * Subproyecto III: Respuesta animal, producción y persistencia de una pastura base alfalfa con tres niveles de carga.

Estrategias para el mejoramiento de la producción de maní mediante la inoculación de microorganismos biofertilizantes y controladores de enfermedades fúngicas. Strategies to the Improvement of the peanut productivity through of inoculation with microorganism biofertilizers and controllers of fungal diseases.

El cultivo de maní es de gran importancia en la provincia de Córdoba. En los últimos años, la pérdida de rendimiento del cultivo en la región centro debido a la degradación de los suelos, la incidencia de enfermedades causadas por hongos y la erosión hídrica y eólica ha desplazado el área de siembra hacia el sur de la provincia. La hipótesis planteada en este proyecto es que la diversidad de bacterias que habitan la rizósfera y/o los tejidos de maní constituye una fuente para la selección de aquéllos que, por sus propiedades fisiológicas y metabólicas, permitan mejorar el rendimiento del cultivo, actuando como biocontroladores de fitopatógenos o biofertilizantes. Los objetivos propuestos son: 1) Evaluar y caracterizar la actividad antifúngica en una población previamente seleccionada de microorganismos del suelo del área manisera de Córdoba para su utilización en el desarrollo de prácticas sustentables tendientes a optimizar la producción de dicho cultivo mediante funciones biocontroladoras. 2) Seleccionar bacterias nativas nodulantes de maní competitivas y eficientes en la fijación y asimilación de nitrógeno en maní para ser utilizadas como un inoculante potencial. La metodología a utilizar consistirá en ensayos de interacción planta-microorganismos usando técnicas moleculares y bioquímicas. Los estudios sobre el conocimiento de la biodiversidad del suelo en el área manisera aportarán herramientas para una transición hacia una agricultura sustentable, generándose un catálogo de bacterias simbióticas y de vida libre que muestran actividad PGPR y que podrían ser empleadas como biofertilizantes o biocontroladoras de fitopatógenos. Ello podría constituir un importante impulso en la economía regional, la cual se basa principalmente en la explotación agrícola.

Integración energética y cambio climático en la Unión Europea y en Mercosur.

Alemania e Italia, miembros fundadores del proceso conducente a la formación de la Unión Europea, son líderes en el uso de energía renovable, particularmente de la energía eólica. Argentina y Brasil, por otro lado, posicionados como dos de los países más poderosos en Mercosur, son importantes potencias regionales y globales en la generación de recursos no renovables, tales como el petróleo. Sin embargo, en el curso de los últimos diez años, también han ganado importancia en la creación de energías renovables. La investigación, por tanto, se focaliza en el análisis de la integración regional en la Unión Europea (tomando los casos de Alemania e Italia) y en Mercosur (tomando los casos de Argentina y Brasil), en el sector de la energía eólica, desde una perspectiva comparada. Dado el diferente estado de la producción, generación y abastecimiento energético en Europa y en Sudamérica, el proyecto de investigación apunta a analizar en qué medida la energía renovable ha tenido recepción normativa e implementación práctica en ambos bloques regionales. Además, teniendo en cuenta la vinculación existente entre la política energética y el cambio climático, se busca analizar la importancia asignada al cambio climático en los procesos de decisión política y en la construcción de la integración regional en dicho sector.

Evaluación de recursos forrajeros promisorios para áreas desfavorecidas.

En la región árida y semiárida del país, los pastizales naturales son la base de la alimentación animal en un 90 % y de ese porcentaje se estima que un 10 % se encuentra en buena condición y el resto muestra algún grado de deterioro. Esta situación de deterioro prevalece hoy en día en el 70% del territorio argentino. Una de las más graves preocupaciones acerca de la desertificación es el extenso daño causado al suelo. Estos suelos en todas estas regiones tienen un cierto grado de degradación, lo que los hace susceptibles a pérdidas por erosión eólica e hídrica. La mitigación de la degradación casi generalizada que presentan los recursos pastoriles en la zona árida y en menor medida en la zona semiárida argentina podría lograrse mediante la revegetación con especies herbáceas nativas y exóticas, así como la implantación de arbustos forrajeros exóticos. La utilización de nuevos recursos forrajeros evaluados y/o mejorados en los sistemas de producción de áreas desfavorecidas, permitirá mejorar e incrementar la productividad sustentable de las mismas. El presente proyecto plantea el objetivo general de generar conocimientos sobre adaptación, caracterización morfológica, productividad y calidad de germoplasma forrajero introducido en áreas ecológicamente desfavorecidas para incrementar la oferta forrajera, la producción y la estabilidad de los sistemas ganaderos. Se caracterizarán adecuadamente las especies en estudio (arbustos, subarbustos y herbáceas), de las familias Chenopodáceas y Fabáceas a través de la fenotipización de caracteres específicos de las especies promisorias. Se evaluará la persistencia, el crecimiento, la producción y la calidad de las accesiones adaptadas a las diversas condiciones ambientales (tres sitios de estudio). Además, el proyecto se vinculará con las redes de evaluación de gramíneas megatérmicas (INTA) con metodología estandarizada, estableciendo nexos entre proyectos similares con la institución relacionada y evaluará la calidad de genotipos mejorados de gramíneas megatérmicas con la institución relacionada (INTA). Este proyecto generará conocimientos que permitirán incrementar la oferta forrajera, la producción y la estabilidad de los sistemas ganaderos de dichas áreas. Esto permitirá paliar las necesidades de los productores de las áreas desfavorecidas y por ende su calidad de vida.