Análise da Qualidade de Energia em Instalações Eléctricas com MiniProdução

Com a alteração da legislação energética em Portugal, nomeadamente a implementação da legislação de Micro e Minigeração, a produção distribuída cresceu de forma exponencial na rede elétrica nacional, diminuindo por um lado as perdas no transporte e distribuição, e por outro aumentando a complexidade na gestão do trânsito de potência ao Distribuidor. No entanto a motivação desta dissertação prende-se com o facto de que as centrais de produção distribuída, em particular as de tecnologia fotovoltaica, pela sua dimensão, serem instaladas nos pontos de consumo, em paralelo com a instalação elétrica de utilização do cliente e como tal, têm sido verificadas diversas anomalias no funcionamento e exploração das mesmas, por influência da má qualidade de energia resultante das más condições de funcionamento e exploração em que se encontram as instalações de consumo. A presente dissertação pretende apresentar uma descrição das anomalias mais frequentes verificadas nas centrais fotovoltaicas de minigeração com origem na qualidade da energia que transita das instalações elétricas de consumo ligadas ao mesmo ponto de interligação com a rede elétrica nacional. Como base de fundamento, foram demonstradas através de três casos práticos reais, algumas das mais frequentes e prejudiciais anomalias descritas na presente dissertação. Foram escolhidos 3 casos reais com diferentes tipos de instalação de consumo sendo que um deles não apresenta qualquer anomalia de forma a comprovar o bom funcionamento em condições normais de ambas as instalações. Foram encontradas e demonstradas várias soluções paras os diferentes tipos de anomalias, no entanto esta dissertação vai permitir não só a resolução deste tipo de anomalias em centrais fotovoltaicas em exploração e já com prejuízos avultados mas também introduzir em futuras instalações a análise da qualidade da energia nas instalações de consumo em fase preliminar de estudo de implementação de centrais fotovoltaicas de minigeração e de autoconsumo, precavendo futuros problemas de rentabilidade técnico-económica. Este estudo, irá certamente servir de motor de impulsão para a preocupação com a Qualidade da Energia essencialmente dentro das instalações elétricas de consumo sensibilizando os seus gestores energéticos. Poderá ainda impulsionar a reformulação do Regulamento de Qualidade de Serviço para exigências ainda mais apertadas de forma a incorporar algumas das anomalias aqui descritas, sendo por isso um elemento de alerta para todos os “Players” do Sistema Elétrico Nacional tendo como limite a melhoria continua da Segurança e da Qualidade da energia na rede elétrica beneficiando da sensibilização de todos os intervenientes.

Estudo de uma bomba de calor de expansão direta assistida por energia solar para a preparação de AQS

Este estudo consiste na caracterização da eficiência energética de uma bomba de calor de expansão direta que utiliza a energia solar como fonte térmica. De uma forma geral, teve-se a obrigação de procurar cada vez mais recursos renováveis e neste sentido a bomba de calor de expansão direta tem um papel importante no aquecimento de águas quentes sanitárias (AQS). Como ponto de partida, foi realizada uma descrição detalhada sobre todos os equipamentos da bomba de calor e elaborado um desenho técnico que identifica todos os componentes. No laboratório (casa inteligente) realizaram-se vários ensaios a fim de interpretar com rigor os resultados obtidos do desempenho da bomba de calor (COP) e do fator médio de desempenho sazonal (SPF). No início, realizaram-se ensaios para determinar as perdas estáticas do sistema termodinâmico, de seguida foram elaborados ensaios segundo a norma EN 16147 e por fim, ensaios de acordo com o perfil de utilização de AQS definido. No estudo experimental do COP, obteve-se uma elevada eficiência energética com um valor médio de 4,12. O COP aumenta para valores médios de 5 quando a temperatura de água no termoacumulador desce para 35ºC. Verificou-se que durante o período diurno o COP aumenta aproximadamente de 10% relativamente ao período noturno. A potência elétrica é mais elevada (450W) quando a água no termoacumulador está perto da temperatura desejável (55ºC), originando um esforço maior da bomba de calor. No estudo experimental do SPF, verificou-se que nos ensaios segundo a norma EN16147 os valores obtidos variaram entre 1,39 e 1,50 (Classe “B”). No estudo realizado de acordo com o perfil de utilização de AQS definido pelo utilizador, o SPF é superior em 12% relativamente ao obtido segundo os ensaios realizados de acordo a norma EN16147. Verificou-se que o aumento da temperatura do ar exterior implica um aumento do SPF (cerca de 2% a 5%), enquanto a energia solar não influência nos resultados.

Controlo directo de potência aplicado a geradores de indução duplamente alimentados

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

Projecte d'energia solar tèrmica

El proyecto consiste en el diseño de una instalación solar térmica para producción de agua caliente sanitaria (ACS) en un edificio de nueva construcción en la localidad de Mollerussa (Lleida). Se han estudiado las necesidades térmicas de ACS en atención a las características constructivas y funcionales del edificio, dando cumplimiento a la normativa vigente. Conocida la demanda energética esperada, se han analizado los datos climatológicos y de temperatura de red de agua fría propios del emplazamiento, y se ha propuesto un campo de captación compuesto por captadores planos y los distintos subconjuntos que componen la instalación: acumulación, transferencia térmica, trazado hidráulico, regulación y control, y energía auxiliar. Con ello se ha llevado a cabo una simulación energética mediante la herramienta TSOL, software de simulación solar recomendado por entidades de reconocido prestigio, para comprobar que se han alcanzado los objetivos del sistema propuesto. Por último, se ha realizado un estudio del beneficio medioambiental que supone la instalación proyectada, indicando el ahorro energético para el usuario y las toneladas equivalentes de dióxido de carbono evitadas.

Anàlisi dels fluxos d'aigua, energia i mobilitat a cinc nuclis turístics de Menorca

Menorca és una illa del Mediterrani occidental i una important destinació turística. El turisme estival és un pilar de l’economia de l’illa i té implicacions en tots els aspectes d’aquesta. Una bona part dels turistes es concentren en nuclis turístics costaners dedicats a una única activitat (l’allotjament de turistes). En aquest projecte s’estudien els consums i els potencials de captació d’aigua i energia de cinc nuclis turístics menorquins i alguns dels seus establiments turístics i se n’avalua el potencial d’autosuficiència. També es fa un estudi de mobilitat dels turistes, a partir del qual es quantifica el cost energètic de la mobilitat i les emissions de CO2 que se’n deriven. Les eines utilitzades han estat enquestes i Sistemes d’Informació Geogràfica. Els resultats mostren que el consum hídric per persona és molt variable (de 98 a 466 litres diaris). El consum elèctric per persona és més homogeni que el d’aigua (entre 5 i 10 kWh·persona-1·dia-1 a nivell de nucli turístic) i presenta valors superiors en allotjaments del tipus hotel que del tipus apartaments. Els trajectes d’anada i tornada a l’illa amb avió o vaixell representen més del 80% del cost energètic total de les vacances a Menorca (aprox. 1 MWh per estada) i de les emissions de CO2 associades. Els turistes espanyols recorren un 180% més de distància en desplaçaments a l’interior de l’illa que els d’altres nacionalitats. L’aprofitament d’aigües pluvials podria cobrir menys del 25% de les necessitats hídriques de la majoria d’allotjaments turístics i entre el 28 i el 36% de les necessitats hídriques totals dels nuclis turístics, mantenint-se els nivells actuals de consum. La captació d’energia solar fotovoltaica in situ podria arribar a suplir entre el 50 i el 90% del consum d’energia elèctrica en els nuclis turístics i fins al 100% del mateix en alguns allotjaments turístics.

Intercanvi d'energia intel·ligent

El projecte d’intercanvi d’energia intel·ligent defensa la idea que és possible un nou model energètic. Aquest nou model pretén aprofitar al màxim possible els recursos energètics que provenen de fonts d’energies renovables i consisteix en la integració de xarxa elèctrica i telecomunicacions en la que usuaris són consumidors i a l’hora productors d’energia elèctrica mitjançant els seus propis sistemes de generació basats en energies renovables, amb la finalitat d’adaptar la demanda a l’oferta. El projecte desenvolupa la part que s’encarrega de fer aquesta gestió de repartiment i intercanvi d’electricitat entre els usuaris, utilitzant les politiques de gestió de processos per una CPU. Per això s’ha fet una adaptació dels algorismes que utilitzen els sistemes operatius a l’àmbit de la xarxa d’intercanvi. Per comprovar els resultats d’aquest estudi, s’han fet les simulacions del model proposat en un entorn web (www.energiainteligent.com) per tal de poder fer una anàlisi dels resultats.

Índices de erosividade da chuva, perdas de solo e fator erodibilidade para dois solos da região dos cerrados - primeira aproximação

Os objetivos deste trabalho foram: testar a adequação de diferentes índices de erosividade das chuvas, comparar duas equações propostas para cálculo da energia cinética das chuvas e estimar o fator K (erodibilidade) da equação universal de perdas de solo (EUPS) para um latossolo vermelho-escuro (LE) álico muito argiloso e um podzólico vermelho-amarelo (PV) álico muito argiloso da região de Sete Lagoas (MG). Não houve diferença significativa entre as duas equações testadas para cálculo da energia cinética das chuvas. O índice EI30 mostrou ser um bom estimador da erosividade da chuva e pode continuar sendo utilizado como fator R (erosividade) da EUPS para a região estudada. Os valores do fator K, para o LE e o PV da região de Sete Lagoas, foram, respectivamente, 0,002 e 0,033 t h (MJ mm)-1.

Parâmetros erosividade da chuva e da enxurrada correlacionados com as perdas de solo de um solo Bruno Não-Cálcico Vértico em Sumé (PB)

Foram estudadas correlações lineares simples entre os parâmetros erosividade da chuva e da enxurrada e as perdas de solo provocadas por chuvas erosivas num solo Bruno Não-Cálcico Vértico. Os dados correspondentes aos anos de 1986-1990 foram obtidos na estação experimental de Sumé (PB), pertencente à Universidade Federal da Paraíba-UFPB. Os parâmetros erosividade da chuva e da enxurrada estudados foram: (a) altura total da chuva (P), em mm; (b) intensidades máximas (In), ocorridas nos tempos de 5; 10; 15; 20; 25; 30; 35; 40; 45; 50; 55; 60 e 120 minutos, respectivamente, em mm h-1; (c) energia cinética total, pelo método de Wischmeier e Smith (Ec) e pelo método de Wagner e Massambani (EcW), em MJ ha-1; (d) somatório da energia cinética de intensidades superior a 10 mm h-1 (Ec > 10 e EcW > 10) em MJ ha-1; (e) somatório da energia cinética de intensidades superior a 25 mm h-1 (Ec > 25 e EcW > 25), em MJ ha-1; (f) produtos da energia cinética total pelas intensidades máximas de chuva em intervalos crescentes de tempo (EIn), ou seja: EI5; EI10; EI15; EI20; EI25; EI30; EIW30; EI35; EI40; EI45; EI50; EI55; EI60 e EI120, em MJ mm ha-1 h-1; (g) produtos da altura total da chuva pelas intensidades máximas das chuvas em intervalos crescentes de tempo (PIn), ou seja: PI5; PI10; PI15; PI20; PI25; PI30; PI35; PI40; PI45; PI50; PI55; PI60 e PI120, em mm² h-1, e (h) volume de enxurrada (Vu), em m³. O parâmetro volume de enxurrada (Vu) foi o que melhor estimou (r = 0,812) as perdas de solo em Sumé (PB). Dentre os parâmetros erosividade da chuva, o que melhor se correlacionou com as perdas de solo foi o parâmetro PI25 (r = 0,753). As equações de Wischmeier & Smith e de Wagner & Massambani, utilizadas no cálculo da energia cinética total da chuva, apresentaram o mesmo grau de precisão na estimativa das perdas de solo.

Erosão hídrica em um Nitossolo Háplico submetido a diferentes sistemas de manejo sob chuva simulada. I - Perdas de solo e água

O manejo do solo influencia a cobertura e a rugosidade na superfície, constituindo-se no principal fator que afeta a erosão hídrica. Utilizando um simulador de chuvas de braços rotativos, foram aplicados, no campo, três testes de chuva simulada no cultivo do milho e três no do feijão, com intensidade constante de 64 mm h-1 e energia cinética de 0,2083 MJ ha-1 mm-1 , no Planalto Sul Catarinense, entre março de 2001 e abril de 2003, para avaliar as perdas de água e solo nos seguintes tratamentos de manejo do solo, em duas repetições: solo sem cultivo com uma aração + duas gradagens (SSC); cultivos de milho e feijão com uma aração + duas gradagens sobre resíduos dessecados (PCO); cultivos de milho e feijão em semeadura direta sobre resíduos dessecados em solo previamente preparado (SDI); cultivos de milho e feijão em semeadura direta sobre resíduos dessecados em solo nunca preparado (SDD); cultivos de milho e feijão em semeadura direta sobre resíduos queimados em solo nunca preparado (SDQ), e solo sem cultivo com campo nativo melhorado (CNM). O experimento foi realizado em um Nitossolo Háplico alumínico argiloso, com inclinação média do terreno de 0,165 m m-1. As perdas de solo foram fortemente influenciadas pelo sistema de manejo do solo, enquanto as perdas de água sofreram efeito apenas moderado. A SDI reduziu as perdas de solo 96 % em relação ao PCO, enquanto as perdas de água que equivaleram a 22 % do volume das chuvas aplicadas no PCO foram reduzidas para 7 % do referido volume na SDI, na média dos cultivos. A queima dos resíduos culturais aumentou as perdas de solo em 21 vezes em relação à ausência de queima, enquanto as perdas de água que eqüivaleram a 22,5 % do volume das chuvas aplicadas na área não queimada aumentaram para 26,5 % do referido volume com a queima, na média dos cultivos. As perdas de solo relacionaram-se exponencialmente com a percentagem de cobertura da superfície pelos resíduos culturais e com a cobertura pela copa das plantas. O índice D50 também se relacionou exponencialmente com a cobertura do solo pelos resíduos culturais.

Erosão hídrica em um Nitossolo Háplico submetido a diferentes sistemas de manejo sob chuva simulada. II - Perdas de nutrientes e carbono orgânico

Com a erosão hídrica, há o transporte de nutrientes para fora das lavouras e, com isso, pode ocorrer o empobrecimento dos solos e a contaminação do ambiente fora do local da erosão. Utilizando um simulador de chuvas de braços rotativos, foram aplicadas, no campo, três chuvas simuladas no cultivo do milho e três no de feijão, com intensidade constante de 64 mm h-1 e energia cinética de 0,2083 MJ ha-1 mm-1 , no Planalto Sul Catarinense, entre março de 2001 e abril de 2003, para avaliar as perdas de nutrientes e carbono orgânico (CO) pela erosão hídrica sobre os seguintes tratamentos de manejo do solo, em duas repetições: solo sem cultivo com uma aração + duas gradagens (SSC); cultivos de milho e feijão com uma aração + duas gradagens sobre resíduos dessecados (PCO); cultivos de milho e feijão em semeadura direta sobre resíduos dessecados em solo previamente preparado (SDI); cultivos de milho e feijão em semeadura direta sobre resíduos dessecados em solo nunca preparado (SDD), cultivos de milho e feijão em semeadura direta sobre resíduos queimados em solo nunca preparado (SDQ); e solo sem cultivo com campo nativo melhorado (CNM). Utilizou-se um Nitossolo Háplico alumínico argiloso, com inclinação média do terreno de 0,165 m m-1. As concentrações dos nutrientes e do CO nos sedimentos transportados por erosão foram maiores nos preparos conservacionistas do que nos convencionais, enquanto as perdas totais comportaram-se de maneira inversa. Na água da enxurrada, as concentrações e as perdas de NH4+ e NO3- diminuíram do cultivo do milho para o do feijão, enquanto as de P aumentaram. No caso do K, ocorreu redução da concentração e aumento das perdas. As taxas de empobrecimento do solo situaram-se, em geral, próximas de um para os nutrientes e para o CO. As concentrações dos nutrientes e do CO nos sedimentos transportados correlacionaram-se, linear e positivamente, com a composição química da camada de 0-0,025 m de profundidade do solo de onde o sedimento foi removido.

Perdas de solo, nutrientes, matéria orgânica e efeitos microestruturais em Argissolo Vermelho-Amarelo sob chuva simulada

Estudo experimental com simulador de chuva foi conduzido em área de Argissolo Vermelho-Amarelo caulinítico, em Viçosa, MG, com intensidade de precipitação de 60 mm h-1 e seis aplicações sucessivas, espaçadas de 12 horas. Caracterizou-se a evolução do selamento superficial e das perdas de nutrientes, solo e matéria orgânica em razão de diferentes porcentagens de cobertura (0, 20, 40, 80 e 100%) em cultivo morro abaixo (declividade média de 9,5%), em resposta à energia cinética decorrente da precipitação. As perdas totais de solo foram superiores a 11 t ha-1 nos tratamentos com porcentagem de cobertura entre 0 e 40%, reduzindo-se a pouco mais de 5 t ha-1 com 80% até zero no tratamento 100% coberto com Bidim. As perdas de nutrientes seguiram a ordem Ca>Mg>K>P e foram correlacionadas às perdas de matéria orgânica. O fracionamento de substâncias húmicas revelou a concentração residual de humina e perdas seletivas de formas mais solúveis (ácidos fúlvicos) com a enxurrada. A erosão causou heterogeneidade entre a parte superior e inferior das parcelas experimentais. A macroporosidade entre 10 e 20 cm é maior na parte superior da parcela, sugerindo a migração de argila dispersa e entupimento de macroporos nas condições de chuva simulada. Excetuando-se o tratamento com 100% de cobertura, todos os demais evidenciam crosta deposicional. Nos tratamentos com maior exposição houve presença de crosta erosional, ao fim do teste de campo.

Projecte d'una instal·lació elèctrica i una instal·lació solar fotovoltaica connectada a la xarxa de baixa tensió, en una nau industrial

Dissenyar la xarxa elèctrica d'una nau industrial i dissenyar una instal·lació solar fotovoltaica connectada a la xarxa de baixa tensió. Per a la instal·lació de la nova xarxa elèctrica s'ha aprofitat tot l'enllumenat, els endolls i els interruptors existents en la nau, de l'anterior instal·lació, que s'ha quedat obsoleta degut a la instal·lació de noves màquines. S'ha escollit una instal·lació solar fotovoltaica connectada a la xarxa elèctrica perquè s'utilitza una energia purament neta i inesgotable, perquè té una bona rentabilitat.

Efeito do armazenamento na energia corporal de juvenis do segundo estádio de Meloidogyne incognita infestados por Pasteuria penetrans

Neste trabalho, objetivou-se estudar o efeito do período de armazenamento no teor de lipídios de juvenis do segundo estádio (J2) de M. incognita com endósporos de P. penetrans na infectividade e reprodução em tomateiro. Suspensões de M. incognita contendo ou não endósporos de P. penetrans aderidos à cutícula foram armazenadas por 0, 3, 6, 9 e 12 dias, a 28ºC. Após cada período de estocagem, determinou-se a concentração de lipídios neutros corporais por meio da análise de imagem dos J2 coloridos com o corante "Oil Red O". Em seguida, 1.000 J2 foram inoculados em mudas de tomateiros. Após 28 dias, avaliou-se o número de fêmeas parasitadas, número de endósporos/fêmea, número de galhas, massas de ovos e de ovos/g de raiz. O teor de lipídio dos J2 reduziu-se com o aumento do período de estocagem. Porém, maiores perdas ocorreram nos J2 sem endósporos de P. penetrans. A proporção entre as perdas dos J2 com e sem P. penetrans foi pequena e decrescente com o período de estocagem. Entretanto, a desproporção foi grande entre 3 e 6 dias de armazenamento dos J2 com e sem P. penetrans com relação aos parâmetros reprodução e número de galhas, indicando consumo de fontes alternativas ao lipí dio neutro de energia p elo J2 parasitado. Mas o período de armazenamento sempre reduziu a reprodução e número de galhas formadas em tomateiros por J2 com e sem P. penetrans. A perda dessas fontes de energia, ao que tudo indica, leva muitos J2 a morrer antes de chegar ao estádio adulto, pois o número de fêmeas parasitadas reduz-se com o armazenamento, além de propiciar menor produção de endósporos por fêmea. O J2 parasitado por P. penetrans necessita encontrar rapidamente a raiz e não permanecer no solo por mais de 6 dias antes de parasitar a planta.

Efeito da cobertura nas perdas de solo em um argissolo vermelho-amarelo utilizando simulador de chuva

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da porcentagem de cobertura do solo e da energia cinética decorrente de chuvas simuladas sobre as perdas de solo. O experimento consistiu de seis parcelas experimentais (4 m²), as quais foram mantidas com coberturas de 0; 20; 40; 60; 80 e 100%, utilizando manta de Bidin, simulando condição de manejo de cultivo em contorno. Utilizou-se de simulador de chuva sobre Argissolo Vermelho-Amarelo, com declividade média de 9,5%. Foram utilizadas as intensidades de precipitação de 60; 80; 100 e 120 mm h-1, associadas às durações de 68; 40; 24 e 14 minutos, resultando nos valores de energia cinética de 1.401; 1.122; 841 e 589 J m-2, respectivamente. Para cada uma das intensidades de precipitação, realizaram-se seis aplicações sucessivas, espaçadas de 12 h. Verificou-se diminuição acentuada nas perdas de solo com o aumento da porcentagem de cobertura do solo e que os maiores valores de perda de solo foram obtidos para as menores intensidades de precipitação, em virtude da maior duração da precipitação. Observou-se, também, que a cobertura do solo apresentou maior influência do que a intensidade de precipitação nas perdas de solo e que o potencial erosivo das chuvas intensas foi reduzido pelo aumento da cobertura do solo, passando o processo de erosão a ser dominado pelo efeito erosivo do escoamento superficial, o qual ocorre por maior período nas chuvas menos intensas, por apresentarem maior duração.

Comparação do Coeficiente Global de Perdas de Calor para casa de vegetação aquecida usando diferentes técnicas para eficiência energética

O Coeficiente Global de Perdas de Calor (U) permite o equacionamento das necessidades térmicas de uma casa de vegetação climatizada. No presente trabalho, determinou-se esse coeficiente cujo referencial foi uma casa de vegetação localizada em Madri (Espanha), em que foram utilizadas medidas noturnas de temperatura do ar no interior, no exterior, bem como o consumo de energia para aquecimento. As comparações entre as técnicas de aquecimento utilizadas foram: solo radiante e aerotermos combinados com duas técnicas que visavam a promover melhor aproveitamento térmico, ou seja, a utilização de cobertura plástica formando dupla capa ou a utilização de túnel plástico. Os menores coeficientes foram conseguidos para a utilização de solo radiante com túnel e aerotermos com dupla capa com 7,19 W m-2 ºC-1 e 9,11 W m-2 ºC-1, respectivamente; o maior valor dentre os coeficientes nas condições estudadas foi 15,13 W m-2 ºC-1 ao considerar o uso de aerotermos sem utilização de plásticos. Conclui-se, portanto, que os resultados comprovam o melhor rendimento térmico para as técnicas ensaiadas.