Consumo inteligente de energia elétrica

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia de Redes de Comunicação e Multimédia

Sistema de monitorização da qualidade e consumo de energia elétrica

A racionalização do consumo de energia elétrica é um tema que assume uma importância crescente nos dias de hoje. O elevado consumo de energia, principalmente a nível comercial/industrial, tem motivado o aparecimento de questões políticas, económico-sociais e ambientais que visam a sensibilização dos consumidores para a gestão eficiente dos seus recursos. Neste sentido, as empresas e instituições têm demonstrado interesse em encontrar soluções de gestão nas suas instalações elétricas que permitam a monitorização de indicadores e a previsão de falhas cuja ocorrência acarreta elevados custos de reparação/substituição, de paragem de produção, entre outros. O estudo aqui apresentado surge no âmbito de um projeto académico, cuja finalidade se prende com a implementação de um sistema de monitorização da qualidade e consumo de energia elétrica no Instituto Superior de Engenharia do Porto (ISEP). Baseado numa rede de dispositivos analisadores de parâmetros de energia elétrica, estes equipamentos de medição dispõem de software próprio, o GridVis, que permite o acesso remoto, através de uma rede Ethernet, aos parâmetros de energia (grandezas físicas elétricas). O sistema desenvolvido é capaz de identificar parâmetros de consumo de energia anómalos e emitir alertas, pré-programados em linguagem C++ e diagrama de blocos. Permite, por exemplo, detetar um consumo instantâneo excessivo de energia e alertar a sua ocorrência. As páginas de acesso aos parâmetros medidos por cada dispositivo são acessíveis através de uma interface gráfica desenvolvida em Adobe Flash que inclui, de uma forma simples e organizada, a informação relativa à distribuição dos dispositivos de medição. Num contexto de expansão deste projeto para outros edifícios do ISEP, a solução desenvolvida encontra-se preparada para ser adaptada em qualquer local, desde que reúna certos requisitos.

Previsão de consumo de energia de curto-prazo (dia seguinte) com recurso a wavelets

A actividade de produção de energia eléctrica, bem como o seu transporte e distri-buição até aos consumidores finais iniciou-se no final do século XIX e, desde essa altura, o sector tem conhecido muitas transformações aos mais variados níveis. Mais recentemente, nas últimas décadas, o sector eléctrico tem enfrentado muitos desafios que têm contribuí-do bastante para o seu desenvolvimento e inovação. A previsão de consumos de energia eléctrica é tradicionalmente importante para o equilíbrio entre a oferta e a procura, bem como para uma rigorosa gestão e planeamento das redes eléctricas de transporte e distribuição. A sua importância é ainda reforçada, ac-tualmente, com a liberalização dos mercados energéticos, na medida que os comercializa-dores pretendem dispor de ferramentas que lhes permita estimar com precisão a curva de procura agregada de consumidores com quem contratualizam. Os sistemas de previsão de carga podem ser classificados de acordo com o horizonte temporal, sendo regularmente divididos em três categorias: previsão a longo prazo; pre-visão a médio prazo; previsão a curto prazo. Neste trabalho de dissertação, pretende-se desenvolver um sistema de previsão de consumo de energia para o dia seguinte (hora a hora) com o recurso a Wavelets, capaz de apresentar o consumo associado a cada período horário ao longo do dia. Para tal, foram desenvolvidos dois métodos que diferem entre si na forma como o conceito de Wavelets é aplicado na decomposição dos dados.

Categorização do consumo de energia em sistemas de povoamento de Data Warehouses

Os recursos computacionais exigidos durante o processamento de grandes volumes de dados durante um processo de povoamento de um data warehouse faz com que a necessidade da procura de novas implementações tenha também em atenção a eficiência energética dos diversos componentes processuais que integram um qualquer sistema de povoamento. A lacuna de técnicas ou metodologias para categorizar e avaliar o consumo de energia em sistemas de povoamento de data warehouses é claramente notória. O acesso a esse tipo de informação possibilitaria a construção de sistemas de povoamento de data warehouses com níveis de consumo de energia mais baixos e, portanto, mais eficientes. Partindo da adaptação de técnicas aplicadas a sistemas de gestão de base de dados para a obtenção dos consumos energéticos da execução de interrogações, desenhámos e implementámos uma nova técnica que nos permite obter os consumos de energia para um qualquer processo de povoamento de um data warehouse, através da avaliação do consumo de cada um dos componentes utilizados na sua implementação utilizando uma ferramenta convencional. Neste artigo apresentamos a forma como fazemos tal avaliação, utilizando na demonstração da viabilidade da nossa proposta um processo de povoamento bastante típico em data warehouses – substituição encadeada de chaves operacionais -, que foi implementado através da ferramenta Kettle.

Biodiesel de soja: taxa de conversão em ésteres etílicos, caracterização físico-química e consumo em gerador de energia

Biodiesel was produced by the transesterification of neutral soybean oil and anhydrous ethanol using NaOH as catalyst. Combinations of biodiesel and diesel in the proportions of 0, 5, 10, 20, 40, 60, 80 and 100% were tested, respectively, as fuel in an energy generator. The average consumption and mixture performance were analysed. The tests showed a reduction in Diesel oil consumption when mixed with up to 20% of biodiesel. The quality characteristics of these fuels were analyzed.

Avaliação de método de questionário para estudo da relação entre presença e uso de aparelhos de refrigeração, arborização viária e consumo de energia elétrica

Dentre os inúmeros benefícios da arborização viária, destaca-se a capacidade de redução da temperatura do ar, seja pelo sombreamento causado pela copa das árvores, seja pela evapotranspiração. O aumento de temperatura em áreas urbanas eleva a demanda pelo resfriamento do ar, afetando dramaticamente os custos de energia elétrica. O objetivo deste trabalho foi o de avaliar a aplicação de questionários para o estudo da relação entre a vegetação viária na cidade de São Paulo, o consumo de energia elétrica e o uso de aparelhos de refrigeração em residências. Foram escolhidas três áreas na cidade de São Paulo/SP que diferissem em termos de quantidade de vegetação, selecionadas através de amostragem sistemática e 100 residências em cada área, nas quais foram aplicados questionários e analisadas as contas de energia elétrica. Conclui-se que o uso do questionário não foi eficiente para estabelecer uma relação entre a vegetação viária, o consumo de energia elétrica em residências e o uso de aparelhos de refrigeração. Isso porque não houve diferença estatística tanto entre os hábitos de uso de aparelhos de ar condicionado, quanto na quantidade de tais aparelhos nas três áreas. Ao contrário, o consumo de energia elétrica diferiu entre as áreas, ou seja, apenas com os dados coletados nos questionários não foi possível isolar o efeito dos aparelhos de ar condicionado no valor total do consumo de energia elétrica, já que tal consumo variou nas três áreas, mas a quantidade e o uso não diferiram.

Potencial de redução do consumo de energia elétrica pela utilização de aquecedores solares no Estado de Goiás

O presente trabalho analisa a viabilidade técnica da redução do uso de energia elétrica pela substituição dos chuveiros elétricos por aquecedores solares e apresenta uma análise da redução do custo mensal de energia elétrica para os diferentes municípios de Goiás. Por meio do processamento de dados climatológicos e com o auxílio do aplicativo de informações geográficas SPRING®, foram calculados os valores de irradiâncias (MJ m-2 anual-1) e do número de horas anuais de brilho solar sobre a superfície da Terra e no topo da atmosfera, respectivamente, para os municípios do Estado de Goiás. Com base em dados censitários, calcularam-se o consumo médio de energia elétrica mensal por domicílio (kWh mês-1) e o total anual (kWh ano-1). Analisou-se a redução do custo mensal de energia elétrica por domicílio pela substituição de chuveiros elétricos com diferentes potências comerciais por aquecedores solares. Analisaram-se, ainda, a redução da vazão que passa na turbina (m³ s-1) da principal usina hidrelétrica de Goiás e a relação entre a redução da potência total anual (kW) e a potência gerada por essa usina (kW). Procedeu-se, finalmente, à análise econômica, avaliando-se a relação custo/benefício da substituição proposta. Os resultados mostraram redução média mensal da conta de energia de R$ 36,92 e média de 13 meses para o retorno do capital investido. Pôde-se concluir pela viabilidade técnica, econômica e ambiental da substituição dos chuveiros elétricos pelos sistemas aquecedores/reservatórios térmicos.

Efeito do lignossulfonato de cálcio e magnésio na resistência mecânica e consumo de energia na fabricação de alimento extrusado para cães

Utiliza-se a extrusão termoplástica na produção de alimento animal para obter extrusados que se mantenham íntegros, pois sua desintegração resulta em oneroso reprocessamento. Os objetivos do presente trabalho foram avaliar o efeito da adição de lignossulfonato de cálcio e magnésio, nas concentrações de 0,5; 1,0; 1,5; 2,0 e 4,0%, em massa, em formulação genérica para cães adultos em manutenção, na resistência mecânica do extrusado e medir o consumo de energia elétrica da extrusora, em escala industrial. Não houve diferenças na resistência mecânica do extrusado, quando avaliado através de penetração com ponteira cilíndrica. Porém, utilizando a compressão entre pratos planos rígidos e paralelos, discriminou-se a resistência dos extrusados que continham lignossulfonato em sua formulação daqueles da testemunha. A adição do lignossulfonato não afetou a durabilidade do extrusado. O tempo de processamento diminuiu com o aumento da quantidade de lignossulfonato presente na formulação da ração.

Estratégias para minimizar o consumo de energia elétrica no apoio a sistemas solares de aquecimento de água

É muito difícil falar sobre aquecimento de água usando energia solar, sem falar em energia de apoio, ou auxiliar. Essa indispensável energia auxiliar, que pode ser eletricidade, gás ou um outro combustível qualquer, tem por objetivo substituir a energia solar nos dias nublados, ou complementá-la nos períodos de baixa radiação solar. Sua finalidade é manter um certo volume de água quente dentro das condições mínimas de temperatura para uso imediato. Essa energia, tão importante para a eficácia do sistema, tem sempre um custo agregado que deve ser considerado no projeto. A escolha do tipo de energia auxiliar recai justamente sobre a eletricidade por sua facilidade de controle e baixo investimento inicial. O custo da energia elétrica, contudo, é hoje alto o suficiente para que a fração elétrica no consumo de energia do sistema seja importante e passe a merecer mais atenção. Esta dissertação visa a estudar estratégias para minimizar o consumo de energia elétrica auxiliar. O trabalho foi desenvolvido através da simulação do atendimento de uma residência unifamiliar, habitada por cinco pessoas, com um consumo de água quente variável ao longo do dia e igual para todos os dias do ano. Empregou-se para as simulações de todos os casos estudados, o software TRNSYS em sua versão 14.2, (KLEIN, 1997) que demonstrou eficácia e coerência nos resultados obtidos Ao longo do trabalho foram simulados mais de setecentos casos, variando-se parâmetros como área de coletores, volume do reservatório, potência elétrica, dentre outros. Com os resultados obtidos nas simulações foram elaboradas tabelas e gráficos dos quais foi possível retirar algumas conclusões relevantes tais como a dependência do consumo de energia auxiliar com o volume do reservatório, número de coletores, potência da resistência de aquecimento e sua altura, bem como a altura do termostato. A partir dos resultados deste trabalho foi possível a elaboração de uma série de recomendações relativas a estudo e a projeto de sistemas de aquecimento solar de água quente para uso doméstico, visando à otimização na utilização do sistema de energia auxiliar.

Padrões de consumo de energia elétrica em diferentes tipologias de edificações residenciais, em Porto Alegre

O setor residencial no Brasil consome cerca de 24% do total da energia elétrica consumida no país, e a maior parcela desta demanda se concentra nos grandes centros urbanos. Os fatores atrelados à demanda de energia elétrica deste setor são extremamente complexos e variados. A atualização de dados, o seu conhecimento, entendimento e verificação de suas relações são de extrema importância para a programação de ações, tanto visando o suprimento deste mercado, como para aquelas que busquem a otimização do uso de energia elétrica. O presente trabalho de pesquisa envolve a análise e o estudo do consumo de energia elétrica do setor residencial, onde são analisados os múltiplos aspectos relacionados ao consumo de energia elétrica de dez diferentes tipologias de edificação de uso residencial, escolhidas em uma área de 1.500 ha, situada na zona sul da cidade de Porto Alegre. Procurou-se também estabelecer relações entre as tipologias de edificação escolhidas para análise e os respectivos consumos de energia elétrica. Buscou-se ainda verificar qual o peso desta relação frente aos demais aspectos relacionados com o consumo de energia elétrica, tais como renda familiar, densidade habitacional e hábitos de uso entre outros. Concluiu-se que a correlação, entre as variáveis relacionadas com as tipologias e o consumo de energia elétrica se apresentou muito baixa. No entanto a correlação entre os valores médios das diversas variáveis estudadas e o consumo de energia elétrica se apresentou bastante alto.

Comportamento do consumo de energia em alguns gêneros indústriais

Esta dissertação procura analisar, do ponto de vista do consumo de alguns energéticos e do desempenho da atividade de gêneros industriais, o comportamento e a evolução do processo recessivo da economia brasileira, a partir de 1974.

Ferramenta de simulação do consumo de energia na iluminação pública

A iluminação pública é uma área importante de consumo energético. Actualmente existem uma variedade de soluções tecnológicas que permitem diminuir esse consumo e o correspondente impacte ambiental. No entanto, estas soluções tecnológicas nem sempre são utilizadas devido à falta de suporte informático que permita o planeamento para instalação de redes de iluminação, e/ou actualização das tecnologias utilizadas na rede de iluminação existente. Este relatório apresenta uma ferramenta de simulação do consumo de energia na iluminação pública, através da definição de cenários pelo utilizador, nos quais são simuladas a escolha de lâmpadas, luminárias e sistemas de controlo para cada ramal de electricidade, representados sobre um plano geográfico, que permita o cálculo de indicadores de apoio à decisão. A solução apresentada neste relatório, desenvolvida sobre o sistema de web mapping Google Maps, e sobre a plataforma de desenvolvimento para a web Ruby on Rails, permite o desenho sobre o mapa de uma rede de iluminação pública, e o cálculo em tempo de execução do custo e consumo de energia dos cenários de iluminação simulados pelo utilizador. Através de expansões futuras esta ferramenta poderá contribuir para a eficiente optimização de redes de iluminação pública.