Uma estratégia para otimizar a geração de arranjos em subestações virtuais de energia elétrica

The Virtual Reality techniques applied in Electricity Environments provide a new supervisory control paradigm. The fact of existing a virtual environment (VE), geometrically similar to a real substation, reduces the difference of mental models built by field operators compared with those built by system center operation improving the communication. Beside this, those systems can be used as visualization interfaces for electricity system simulators, training systems for professors and undergraduate students, field operators and maintenance professionals. However, the development process of these systems is quite complex, combining several activities such as implementation, 3D modeling, virtual sceneries construction, usability assessment and management project techniques. In this context, this work present a GUI strategy to build field arrangements based on scene graphs, to reduce time in Virtual Electricity Substations Arrangement development. Through this, mistakes during the VE building can be avoided making this process more reliable. As an concept proof, all toolkits developed in this work were applied in the virtualization of the substations from a Brazilian power concessionary named CEMIG.

Conversor de energia das ondas em energia elétrica com dispositivo de coluna de água oscilante: simulação numérica e estudo geométrico

Os oceanos representam um dos maiores recursos naturais, possuindo expressivo potencial energético, podendo suprir parte da demanda energética mundial. Nas últimas décadas, alguns dispositivos destinados à conversão da energia das ondas dos oceanos em energia elétrica têm sido estudados. No presente trabalho, o princípio de funcionamento do conversor do tipo Coluna de Água Oscilante, do inglês Oscillating Water Colum, (OWC) foi analisado numericamente. As ondas incidentes na câmara hidro-pneumática da OWC, causam um movimento alternado da coluna de água no interior da câmara, o qual produz um fluxo alternado de ar que passa pela chaminé. O ar passa e aciona uma turbina a qual transmite energia para um gerador elétrico. O objetivo do presente estudo foi investigar a influência de diferentes formas geométricas da câmara sobre o fluxo resultante de ar que passa pela turbina, que influencia no desempenho do dispositivo. Para isso, geometrias diferentes para o conversor foram analisadas empregando modelos computacionais 2D e 3D. Um modelo computacional desenvolvido nos softwares GAMBIT e FLUENT foi utilizado, em que o conversor OWC foi acoplado a um tanque de ondas. O método Volume of Fluid (VOF) e a teoria de 2ª ordem Stokes foram utilizados para gerar ondas regulares, permitindo uma interação mais realista entre o conversor, água, ar e OWC. O Método dos Volumes Finitos (MVF) foi utilizado para a discretização das equações governantes. Neste trabalho o Contructal Design (baseado na Teoria Constructal) foi aplicado pela primeira vez em estudos numéricos tridimensionais de OWC para fim de encontrar uma geometria que mais favorece o desempenho do dispositivo. A função objetivo foi a maximização da vazão mássica de ar que passa através da chaminé do dispositivo OWC, analisado através do método mínimos quadrados, do inglês Root Mean Square (RMS). Os resultados indicaram que a forma geométrica da câmara influencia na transformação da energia das ondas em energia elétrica. As geometrias das câmaras analisadas que apresentaram maior área da face de incidência das ondas (sendo altura constante), apresentaram também maior desempenho do conversor OWC. A melhor geometria, entre os casos desse estudo, ofereceu um ganho no desempenho do dispositivo em torno de 30% maior.

Avaliação do potencial passível de conversão em energia elétrica das correntes na plataforma continental sul brasileira

O contínuo crescimento da população mundial aumenta a demanda e a competição por energia, colocando grande esforço sobre as fontes de energia não renováveis existentes. Devido a isso, políticas globais para geração de energias renováveis e menos poluentes estão sendo fortalecidas, além de promoverem o desenvolvimento de novas tecnologias. Várias formas de conversão de energia foram desenvolvidas no decorrer dos anos, com destaque para os conversores de energia das correntes a base de turbinas, que demonstram alta capacidade de conversão energética e já se encontram em funcionamento. O modelo tridimensional TELEMAC3D foi utilizado para a investigação dos processos hidrodinâmicos. Este modelo foi acoplado ao módulo de conversão de energia para as análises nos locais de maior viabilidade e conversão energética na Plataforma Continental do Sul do Brasil. A região de estudo demonstrou possuir duas regiões com alto potencial para a exploração da energias das correntes marinhas, entretanto a região mais viável para a instalação de conversores de corrente é a região norte delimitada entre o Farol da Conceição e o Farol da Solidão, podendo atingir potência média de 10kW=Dia, e alcançando valores integrados de 3:5MW=Ano. Através de uma análise da sazonalidade foram observados, durante a primavera os períodos mais energéticos em ambas as regiões estudadas. As maiores intensidades de conversão de energia foram estimadas com variabilidade temporal de 16 dias, demonstrando alta correlação com eventos associados à passagem de frentes meteorológicas na região. O sítio da região norte, com a presença de barreiras que representam a forma dos conversores, se destaca mantendo boa conversão durante os eventos de ótimo potencial energético. Esta melhora se deve ao efeito de intensificação do campo de correntes associado à presença da estrutura física que otimiza a eficiência do sítio. Não foram observadas diferenças significativas no padrão de variabilidade temporal das simulações estudadas, indicando que a presença das barreiras não induz grandes alterações no padrão temporal da conversão de energia nas escalas temporais analisadas neste trabalho. Os eventos de alta geração de energia foram relacionados a incidência de fortes ventos de quadrante sul e norte, indicando que pelo formato e disposição dos conversores, ventos de sudoeste e norte podem favorecer ótimos eventos de conversão de energia. As simulações dos sítios de conversão demonstraram alta capacidade de geração energética, com quatro eventos de extrema geração de energia. Entretanto, o sítio da região norte demonstrou eficiência superior a 59,39 GWh ao ano, equivalendo a 0.22% do consumo energético do estado do Rio Grande do Sul no ano de 2010.

Sistema de emulação de aerogeradores para aplicação em geração distribuída de energia elétrica

Power generation from alternative sources is at present the subject of numerous research and development in science and industry. Wind energy stands out in this scenario as one of the most prominent alternative in the generation of electricity, by its numerous advantages. In research works, computer reproduction and experimental behavior of a wind turbine are very suitable tools for the development and study of new technologies and the use of wind potential of a given region. These tools generally are desired to include simulation of mechanical and electrical parameters that directly affect the energy conversion. This work presents the energy conversion process in wind systems for power generation, in order to develop a tool for wind turbine emulation testing experimental, using LabVIEW® software. The purpose of this tool is to emulate the torque developed in an axis wind turbine. The physical setup consists of a three phase induction motor and a permanent magnet synchronous generator, which are evaluated under different wind speed conditions. This tool has the objective to be flexible to other laboratory arrangements, and can be used in other wind power generation structures in real time. A modeling of the wind power system is presented, from the turbine to the electrical generator. A simulation tool is developed using Matlab/Simulink® with the purpose to pre-validate the experiment setup. Finally, the design is implemented in a laboratory setup.

Desenvolvimento de uma bancada para a realização de ensaios de auto-amortecimento em cabos condutores de energia elétrica

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2015.

Modelagem e análise de um dispositivo mitigador de flecha para linhas de transmissão de energia elétrica baseado em ligas com memória de forma

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2016.

Energia elétrica fornecida por usinas de açúcar e álcool.

2008

O trabalho de projeto em Matemática no 1.º Ciclo: Um caminho para a construção da cidadania

Este artigo apresenta parte de um estudo, em desenvolvimento, que visa compreender a natureza do trabalho de projeto, os pressupostos que lhe subjazem e analisar as capacidades matemáticas e as competências democráticas que são desenvolvidas ao trabalhar de uma forma integrada. No âmbito de uma abordagem qualitativa, o campo empírico do estudo incidiu num projeto desenvolvido por um grupo de quatro alunas do 3.º ano do Ensino Básico, que problematizou qual o tarifário mais económico, face às novas ofertas no mercado do fornecimento da energia elétrica. Os resultados apresentados sugerem o desenvolvimento, nas alunas, do sentido de número, ao envolverem-se em problemas autênticos da sua vida real, e de uma competência crítica na compreensão do uso social da matemática.

Estudo e parametrização das principais proteções elétricas de geradores e transformadores de grupo de uma central hidroelétrica

Nesta dissertação, é realizado o estudo e parametrização dos relés de proteção para geradores e transformadores de grupo de uma central hidroelétrica. É efetuada, também, uma breve abordagem à manutenção e ensaio dos respetivos relés. No fornecimento de Energia Elétrica aos seus consumidores, deve-se ter em consideração todo o funcionamento do Sistema Elétrico de Energia (SEE). Como os SEE são projetados para gerar energia elétrica para responder à carga, é necessário garantir que este assegure o fornecimento de energia elétrica com elevados padrões de qualidade e continuidade de serviço. Assim, as proteções revelam, um papel fulcral na garantia da continuidade de serviço. As proteções são constituídas por equipamentos de proteção nomeadamente, relés de proteção, que são dispositivos cuja função é retirar de serviço os equipamentos em defeito, permitindo que o restante sistema elétrico seja alimentado. Os sistemas de proteção são, assim, de extrema importância, já que têm como função, assegurar, garantir e eliminar anomalias evitando danos nos equipamentos e nos utilizadores/consumidores.

Poluição harmónica em instalações elétricas industriais

Qualidade de Energia Elétrica (QEE) pode ser definida como a ausência relativa de perturbações que afetem a correta operação de um qualquer equipamento ou instalação elétrica. As empresas distribuidoras de energia elétrica encaram hoje a QEE como um fator fundamental, sendo mesmo motivo de preocupação, dadas as necessidades dos consumidores atuais e as eventuais situações que podem conduzir a problemas de complexa resolução. Com o evoluir da tecnologia, são atualmente muito utilizados equipamentos de controlo e potência baseados em eletrónica de estado sólido. Estes tipos de equipamentos, para além de “poluir” a rede elétrica, também são bastante sensíveis a fatores relacionados com a qualidade da energia elétrica. Se inicialmente a qualidade da energia elétrica era considerada num domínio relativamente restrito, hoje esse domínio esta severamente alargado. Assim, preocupações específicas apenas relativas a continuidade de serviço são hoje insuficientes para as necessidades dos consumidores atuais. Neste cenário, para alem ter ]se de garantir os devidos níveis de tensão e frequência no fornecimento de energia elétrica, também tem de ser devidamente avaliada a situação correspondente ao nível de poluição harmónica.

Utilização de sensores de baixo custo na medição de monóxido de carbono no ar ambiente

Nos últimos anos tem-se assistido à introdução de novos dispositivos de medição da poluição do ar baseados na utilização de sensores de baixo custo. A utilização menos complexa destes sistemas, possibilita a obtenção de dados com elevada resolução temporal e espacial, abrindo novas oportunidades para diferentes metodologias de estudos de monitorização da poluição do ar. Apesar de apresentarem capacidades analíticas distantes dos métodos de referência, a utilização destes sensores tem sido sugerida e incentivada pela União Europeia no âmbito das medições indicativas previstas na Diretiva 2008/50/CE, com uma incerteza expandida máxima de 25%. O trabalho desenvolvido no âmbito da disciplina de Projeto consistiu na escolha, caracterização e utilização em medições reais de um sensor de qualidade do ar, integrado num equipamento protótipo desenvolvido com esse fim, visando obtenção uma estimativa da incerteza de medição associada à utilização deste dispositivo através da aplicação da metodologia de demonstração de equivalência de métodos de medição de qualidade do ar definida pela União Europeia. A pesquisa bibliográfica realizada permitiu constatar que o monóxido de carbono é neste momento o parâmetro de qualidade do ar que permite ser medido de forma mais exata através da utilização de sensores, nomeadamente o sensor eletroquímico da marca Alphasense, modelo COB4, amplamente utilizado em projetos de desenvolvimento neste cotexto de monitorização ambiental. O sensor foi integrado num sistema de medição com o objetivo de poder ser utlizado em condições de autonomia de fornecimento de energia elétrica, aquisição interna dos dados, tendo em consideração ser o mais pequeno possível e de baixo custo. Foi utlizado um sistema baseado na placa Arduino Uno com gravação de dados em cartão de memória SD, baterias e painel solar, permitindo para além do registo das tensões elétricas do sensor, a obtenção dos valores de temperatura, humidade relativa e pressão atmosférica, com um custo global a rondar os 300 euros. Numa primeira fase foram executados um conjunto de testes laboratoriais que permitiram a determinação de várias características de desempenho em dois sensores iguais: tempo de resposta, a equação modelo do sensor, avaliação da repetibilidade, desvio de curto e longo termo, interferência da temperatura e histerese. Os resultados demonstraram um comportamento dos sensores muito linear, com um tempo de resposta inferior a um minuto e com uma equação modelo do sensor dependente da variação da temperatura. A estimativa da incerteza expandida laboratorial ficou, para ambos os sensores, abaixo dos 10%. Após a realização de duas campanhas reais de medição de CO em que os valores foram muito baixos, foi realizada uma campanha de quinze dias num parque de estacionamento subterrâneo que permitiu a obtenção de concentrações suficientemente elevadas e a comparação dos resultados dos sensores com o método de referência em toda a gama de medição (0 a 12 mol.mol-1). Os valores de concentração obtidos pelos dois sensores demonstraram uma excelente correlação com o método de referência (r2≥0,998), obtendo-se resultados para a estimativa da incerteza expandida de campo inferiores aos obtidos para a incerteza laboratorial, cumprindo o objetivo de qualidade de dados definido para as medições indicativas de incerteza expandida máxima de 25%. Os resultados observados durante o trabalho realizado permitiram confirmar o bom desempenho que este tipo de sensor pode ter no âmbito de medições de poluição do ar com um caracter mais indicativo.

Análise de estratégias para participação ativa de consumidores na contratação bilateral de eletricidade em mercados liberalizados

Pode-se constatar que a energia elétrica, desde o início do século XX, assumiu um papel fundamental na nossa sociedade, tornando-se nos dias de hoje uma necessidade de primeira ordem. Infelizmente, cerca de 1,2 mil milhões de pessoas ainda vivem sem eletricidade e a quota das energias renováveis no consumo global apenas aumentou ligeiramente em 20 anos, como revela um relatório coliderado pelo Banco Mundial e pela Agência Internacional da Energia. Nos últimos anos, com o objetivo de alcançar um modelo de Mercado de Energia Elétrica (MEE) que seja livre, competitivo, o setor elétrico de diversos países sofreu inúmeras alterações. Em particular, ocorreu a reestruturação da organização de várias empresas monopolistas, sendo que estas, sendo verticalmente integradas não tinham qualquer concorrência, gerindo desde a produção até à venda da eletricidade, produzindo, transportando e distribuindo a energia elétrica. O modelo de mercado tem também como objetivo permitir melhores condições para os consumidores finais de energia, mais precisamente preços mais baixos. Atualmente, a estrutura do mercado retalhista apoia-se na coexistência de duas formas de contratação de fornecimento de energia elétrica (ERSE, 2009):  contratação em mercado regulado, a partir de contratos bilaterais, ou no mercado organizado, através de aplicação de tarifas integrais reguladas;  contratação em mercado liberalizado, em que as condições de negociação de energia, que serão definidas entre as partes e a componente de acesso às redes, são aplicadas através de preços regulados. Os principais objetivos desta dissertação são os seguintes: (i) estudar a contratação bilateral de energia em mercados liberalizados, com principal ênfase para o desenvolvimento de estratégias que possibilitem uma participação ativa dos consumidores, (ii) testar novas estratégias de negociação através do desenvolvimento de um caso de estudo sobre a participação efetiva de consumidores na contratação bilateral, baseado em dados dos mercados sobre preços e volumes de energia, e (iii) adotar um modelo de negociação bilateral, previamente desenvolvido, e estendê-lo por forma a representar as preferências dos negociadores, nomeadamente com o modelo multiplicativo. Em termos sucintos, os resultados obtidos com as estratégias de negociação permitem concluir que os intervenientes no mercado apresentam um comportamento esperado na gestão de preços e volumes de energia. Pode-se também afirmar que as estratégias constituem um auxiliar efetivo na tomada de decisão inerente à negociação bilateral em mercados de energia.

Análise de resultados de indicadores de gestão e de regulação após a privatização: estudo de caso da Light Serviços de Eletricidade

O processo de privatização representa uma das ferramentas de gestão pública mais utilizadas do fim do século XX. No entanto, o entendimento e a discussão sobre seus resultados não se encontram consolidados, gerando uma relevante lacuna de pesquisa. Por conta disso, neste estudo buscou-se analisar o desempenho da Light Serviços de Eletricidade S.A. após sua privatização, com base nos indicadores de gestão e de regulação. Na metodologia, o foco da pesquisa deu-se em duas dimensões: na primeira, ocupou-se em avaliar o desempenho da empresa sob o ponto de vista do consumidor e, na segunda, avaliou-se em que medida a atuação da agência reguladora passou a influenciar o desempenho da gestão da Light após a privatização. Para isso, foram investigados os dados sobre a variação do faturamento bruto, a evolução do lucro líquido e investimento realizado, os indicadores DEC e FEC que medem, respectivamente, a duração e a frequência das interrupções no fornecimento de energia elétrica da Light, além do preço médio por megawatt-hora, da quantidade de reclamações no PROCON e da variação do número de consumidores. Com base nos resultados, evidenciou-se que, quando há novos investimentos, melhoram os resultados e reduzem as reclamações. Além disso, não foram encontradas evidências de que a privatização implicou melhoria nos indicadores técnicos da Light.

DETERMINANTES DO CRESCIMENTO ECONÓMICO: UMA

O objetivo central desta tese consiste em verificar se a reduzida dimensão do país representa uma barreira significativa no processo do crescimento económico. De uma forma global, foram realizadas análises descritivas e empíricas do impacto de algumas variáveis económicas e ambientais, na taxa de crescimento do PIB per capita dos países pequenos em comparação com os países grandes, e foi estudado o processo de crescimento económico de um país pequeno e insular, Cabo Verde. Para responder à questão de partida, primeiro, recorreu-se à revisão da literatura, teórica e empírica, dos efeitos da dimensão do país no crescimento económico e, posteriormente, foram efetuadas análises descritivas de algumas variáveis económicas no grupo de países pequenos e de países grandes, o que ajudou na definição das linhas orientadoras da investigação empírica. Com recurso à técnica estatística das análises de clusters e aos indicadores população e área, foram definidos os grupos de países pequenos e de países grandes. Conciliando a fórmula genérica do modelo de crescimento económico (que engloba o modelo de Solow aumentado e acrescido de outras variáveis determinantes do crescimento) com o estimador system-GMM, foi analisado empiricamente, no período 1970-2010, o impacto das variáveis de interesse Investimento Direto Estrangeiro, Abertura Comercial, Instituições Políticas, Sociais e Económicas, Geografia, Coesão Social e Vulnerabilidade Ambiental na taxa de crescimento do PIB per capita de países pequenos e de países grandes. A investigação foi, também, direcionada para identificar empiricamente os canais de transmissão (capital humano, capital físico e produtividade) das variáveis de interesse na taxa de crescimento do PIB per capita e o contributo destas variáveis na taxa de convergência entre os países de cada grupo. Os resultados encontrados indicam um certo equilíbrio entre o número de variáveis de interesse, cujo impacto é significativamente diferente, e aquelas cujo efeito é essencialmente igual, no crescimento económico dos países pequenos e dos países grandes. A produtividade foi identificada como o principal canal de transmissão das variáveis de interesse na taxa de crescimento do PIB per capita nos dois grupos de países. Os resultados evidenciam uma taxa de convergência β superior nos países pequenos, mas a diferença entre os coeficientes não é significativa. No geral, concluiu-se que os vários condicionantes associados à reduzida dimensão, apesar de influenciarem o impacto de alguns fatores no PIB per capita, não constituem um handicap ao crescimento económico, comparativamente aos países grandes. Adicionalmente, foi realizado o Growth Diagnostic da economia cabo-verdiana, com recurso ao modelo desenvolvido por Hausmann, Rodrik e Velasco (2005). Desta análise foram identificados vários fatores que têm dificultado os investimentos/crescimento económico em Cabo Verde, como a fraca intermediação financeira, deficientes infraestruturas, altos custos nas ligações entre as ilhas, ineficiente fornecimento de energia elétrica e desvios entre as necessidades de capital humano e as áreas de formação do ensino secundário e terciário. Assim, as políticas do Governo devem ser direcionadas no sentido de ultrapassar estas barreiras.