Latching control of a point absorber

In this paper the authors investigate the use of optimal control techniques for improving the efficiency of the power conversion system in a point absorber wave power device. A simple mathematical model of the system is developed and an optimal control strategy for power generation is determined. They describe an algorithm for solving the problem numerically, provided the incident wave force is given. The results show that the performance of the device is significantly improved with the handwidth of the response being widened by the control strategy.

A climate of control: flooding, displacement and planned resettlement in the Lower Zambezi River valley, Mozambique

In recent years, the potential role of planned, internal resettlement as a climate change adaptation measure has been highlighted by national governments and the international policy community. However, in many developing countries, resettlement is a deeply political process that often results in an unequal distribution of costs and benefits amongst relocated persons. This paper examines these tensions in Mozambique, drawing on a case study of flood-affected communities in the Lower Zambezi River valley. It takes a political ecology approach – focusing on discourses of human-environment interaction, as well as the power relationships that are supported by such discourses – to show how a dominant narrative of climate change-induced hazards for small-scale farmers is contributing to their involuntary resettlement to higher-altitude, less fertile areas of land. These forced relocations are buttressed by a series of wider economic and political interests in the Lower Zambezi River region, such dam construction for hydroelectric power generation and the extension of control over rural populations, from which resettled people derive little direct benefit. Rather than engaging with these challenging issues, most international donors present in the country accept the ‘inevitability’ of extreme weather impacts and view resettlement as an unfortunate and, in some cases, necessary step to increase people’s ‘resilience’, thus rationalising the top-down imposition of unpopular social policies. The findings add weight to the argument that a depoliticised interpretation of climate change can deflect attention away from underlying drivers of vulnerability and poverty, as well as obscure the interests of governments that are intent on reordering poor and vulnerable populations.

Regional changes in wind energy potential over Europe using regional climate model ensemble projections

The impact of climate change on wind power generation potentials over Europe is investigated by considering ensemble projections from two regional climate models (RCMs) driven by a global climate model (GCM). Wind energy density and its interannual variability are estimated based on hourly near-surface wind speeds. Additionally, the possible impact of climatic changes on the energy output of a sample 2.5-MW turbine is discussed. GCM-driven RCM simulations capture the behavior and variability of current wind energy indices, even though some differences exist when compared with reanalysis-driven RCM simulations. Toward the end of the twenty-first century, projections show significant changes of energy density on annual average across Europe that are substantially stronger in seasonal terms. The emergence time of these changes varies from region to region and season to season, but some long-term trends are already statistically significant in the middle of the twenty-first century. Over northern and central Europe, the wind energy potential is projected to increase, particularly in winter and autumn. In contrast, energy potential over southern Europe may experience a decrease in all seasons except for the Aegean Sea. Changes for wind energy output follow the same patterns but are of smaller magnitude. The GCM/RCM model chains project a significant intensification of both interannual and intra-annual variability of energy density over parts of western and central Europe, thus imposing new challenges to a reliable pan-European energy supply in future decades.

Recent developments in nanostructured materials for high-performance thermoelectrics

This highlight discusses recent trends in the search for new high-efficiency thermoelectric materials. Thermoelectric materials offer considerable attractions in the pursuit of a more efficient use of existing energy resources, as they may be used to construct power-generation devices that allow useful electrical power to be extracted from otherwise waste heat. Here, we focus on the significant enhancements in thermoelectric performance that have been achieved through nanostructuring. The principal factor behind the improved performance appears to be increased phonon scattering at interfaces. This results in a substantial reduction in the lattice contribution to thermal conductivity, a low value of which is a key requirement for improved thermoelectric performance.

Investigation of the accuracy of historical irradiance products and interannual variability of solar irradiance using Met Office ground data

Met Office station data from 1980 to 2012 has been used to characterise the interannual variability of incident solar irradiance across the UK. The same data are used to evaluate four popular historical irradiance products to determine which are most suitable for use by the UK PV industry for site selection and system design. The study confirmed previous findings that interannual variability is typically 3–6% and weighted average probability of a particular percentage deviation from the mean at an average site in the UK was calculated. This weighted average showed that fewer than 2% of site-years could be expected to fall below 90% of the long-term site mean. The historical irradiance products were compared against Met Office station data from the input years of each product. This investigation has found that all products perform well. No products have a strong spatial trend. Meteonorm 7 is most conservative (MBE = −2.5%), CMSAF is most optimistic (MBE = +3.4%) and an average of all four products performs better than any one individual product (MBE = 0.3%)

Ball milling as an effective route for the preparation of doped bornite: synthesis, stability and thermoelectric properties

Bornite, Cu5FeS4, is a naturally-occuring mineral with an ultralow thermal conductivity and potential for thermoelectric power generation. We describe here a new, easy and scalable route to synthesise bornite, together with the thermoelectric behaviour of manganese-substituted derivatives, Cu5Fe1-xMnxS4 (0 ≤ x ≤ 0.10). The electrical and thermal transport properties of Cu5Fe1-xMnxS4 (0 ≤ x ≤ 0.10), which are p-type semiconductors, were measured from room temperature to 573 K. The stability of bornite was investigated by thermogravimetric analysis under inert and oxidising atmospheres. Repeated measurements of the electrical transport properties confirm that bornite is stable up to 580 K under an inert atmosphere, while heating to 890 K results in rapid degradation. Ball milling leads to a substantial improvement in the thermoelectric figure of merit of unsusbtituted bornite (ZT = 0.55 at 543 K), when compared to bornite prepared by conventional high-temperature synthesis (ZT < 0.3 at 543 K). Manganese-substituted samples have a ZT comparable to that of unsubstituted bornite.

Induced seismicity in the Castarthao reservoir, NE Brazil - Preliminary results

The Castanhao reservoir was built in the state of Ceara, a dry region in Northeastern Brazil, to regulate the flow of the Jaguaribe River, for irrigation, and for power generation. It is an earth-filled dam, 60 m high, with a water capacity of 4.5 x 10(9) m(3). The seismicity in the area has been monitored since 1998, with a few interruptions, using one analog or one digital station and, during a few periods, a three-station network. The first earthquakes likely to be induced events were detected in 2003, when the water level was about 20 in high. In early 2004 a very heavy rainfall season quickly filled the reservoir. Shortly after, an increase in the seismic activity occurred and many micro-earthquakes were recorded. We suggest that this activity resulted from an increase in pore pressure due to undrained response. Therefore, we may classify this cluster of microearthquakes as ""initial seismicity."" We deployed a network with four analog stations in the area, following this activity, to determine the epicentral zone. At least three epicentral areas under the reservoir were detected. The spatio-temporal analysis of the available data revealed that the seismicity occurs in clusters and that these were activated at different periods. We identified four sets of faults (N-S-, E-W-, NW-SE-, and NE-SW-oriented), some of which moved in shallow crustal levels and as recently as the Quaternary (1.8 Ma). Under the present-day stress regime, the last two sets moved as strike-slip structures. We suggest a possible correlation between dormant faults and the observed induced seismicity. (c) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Modeling and forecasting long-term natural gas (NG) consumption in Iran, using particle swarm optimization (PSO)

The gradual changes in the world development have brought energy issues back into high profile. An ongoing challenge for countries around the world is to balance the development gains against its effects on the environment. The energy management is the key factor of any sustainable development program. All the aspects of development in agriculture, power generation, social welfare and industry in Iran are crucially related to the energy and its revenue. Forecasting end-use natural gas consumption is an important Factor for efficient system operation and a basis for planning decisions. In this thesis, particle swarm optimization (PSO) used to forecast long run natural gas consumption in Iran. Gas consumption data in Iran for the previous 34 years is used to predict the consumption for the coming years. Four linear and nonlinear models proposed and six factors such as Gross Domestic Product (GDP), Population, National Income (NI), Temperature, Consumer Price Index (CPI) and yearly Natural Gas (NG) demand investigated.

A user guide to simple monitoring and sustainable operation of PV-diesel hybrid systems : Handbook for system users and operators

This report contains a suggestion for a simple monitoring and evaluation guideline for PV-diesel hybrid systems. It offers system users a way to better understand if their system is operated in a way that will make it last for a long time. It also gives suggestions on how to act if there are signs of unfavourable use or failure. The application of the guide requires little technical equipment, but daily manual measurements. For the most part, it can be managed by pen and paper, by people with no earlier experience of power systems.The guide is structured and expressed in a way that targets PV-diesel hybrid system users with no, or limited, earlier experience of power engineering. It is less detailed in terms of motivations for certain choices and limitations, but rich in details concerning calculations, evaluation procedures and maintenance routines. A more scientific description of the guide can be found in a related journal article.

Formação de agenda e processo decisório nos governos FHC e Lula: uma análise sobre a dinâmica e as oportunidades de negociação no processo de tomada de decisão do setor elétrico

O objetivo principal desta tese é analisar as particularidades de dois processos decisórios relacionados a políticas públicas do governo federal brasileiro, a saber, a formação de agenda e as escolhas de alternativas. Tais particularidades do processo decisório caracterizam-se por limitar, em um primeiro momento, o leque de temas que potencialmente poderiam ocupar um lugar de destaque frente aos governantes e, em seguida, por selecionar as alternativas viáveis de serem implementadas pelo poder público. Dessa maneira, serão objetos desta tese a compreensão do por que apenas determinados temas fazem parte da agenda de um governo e qual o grau de influência dos atores sociopolíticos sobre o processo de escolha de alternativas, de tal forma que algumas são seriamente consideradas enquanto outras são negligenciadas. Para analisar as particularidades dos processos decisórios foram feitas análises sobre dois casos do setor elétrico: a expansão da geração de energia elétrica durante o período que antecedeu a crise de 2001 e a criação de um novo modelo para o setor, nos anos de 2003 e 2004. Esta tese traz como hipótese que aspectos centrais de uma política não são alterados enquanto a coalizão dominante que a instituiu estiver no poder ¿ ainda que aspectos secundários possam vir a ser alterados durante esse período.

Avaliação de projetos de investimento em cogeração de energia utilizando bagaço de cana-de-açúcar em biorrefinarias a partir do uso da teoria das opções reais

O cenário de continuo aumento do consumo de derivados do petróleo aliado a conscientização de que é necessário existir um equilíbrio com relação a exploração de recursos naturais e preservação do meio ambiente, vem impulsionando a busca por fontes alternativas de energia. Esse crescente interesse vem se aplicando a geração de energia a partir de biomassa da cana de açúcar, que vem se tornando cada vez mais comuns no Brasil, porém ainda existe um imenso potencial a ser explorado. Dentro deste contexto, se torna relevante a tomada de decisão de investimentos em projetos de cogeração e este trabalho busca incrementar a analise e tomada de decisão com a utilização da Teoria das Opções Reais, uma ferramenta de agregação de valor às incertezas, cabendo perfeitamente ao modelo energético brasileiro, onde grandes volatilidades do preço de energia são observadas ao longo dos anos. O objetivo do trabalho é determinar o melhor momento para uma biorrefinaria investir em unidades de cogeração. A estrutura do trabalho foi dividida em três cenários de porte de biorrefinarias, as de 2 milhões de capacidade de moagem de cana-de-açúcar por ano, as de 4 milhões e as de 6 milhões, visando assim ter uma representação amostral das biorrefinarias do país. Além disso, analisaram-se três cenários de volatilidade atrelados ao preço futuro de energia, dado que a principal variável de viabilização deste tipo de projeto é o preço de energia. As volatilidades foram calculadas de acordo com histórico do ambiente regulado, o dobro do ambiente regulado e projeção de PLD, representando, respectivamente, níveis baixos, médios e altos, de volatilidade do preço de energia. Após isso, foram elaboradas as nove árvores de decisão, que demonstram para os gestores de investimento que em um cenário de baixa volatilidade cria-se valor estar posicionado e ter a opção real de investir ou adiar investimento para qualquer porte de usina. No cenário de média volatilidade de preço, aconselha-se ao gestor estar posicionado em usinas de médio a grande porte para viabilização do investimento. Por fim, quando o cenário de preços é de grande volatilidade, tem-se um maior risco e existe a maior probabilidade de viabilização do investimento em usinas de grande porte.

Como criar possibilidades de financiamento para a agricultura familiar adotando o Plano ABC Nacional?

Ao longo dos últimos anos, através do aprimoramento das políticas agrícolas, observaram-se aumentos consistentes dos recursos orçamentários destinados à Agricultura Familiar, através do Pronaf. O incremento dos recursos efetivamente aplicados e o número cada vez maior de contratos também são realidade e podem ser vistos em todas as regiões do País. De acordo com os dados divulgados pelo Banco Central do Brasil, através do Anuário Estatístico do Crédito Rural (2014), foram aplicados no Brasil em 2004 aproximadamente R$ 4,39 bilhões, já em 2012 foram pouco mais de R$ 16,35 bilhões, ou seja, incremento de 272% no intervalo analisado. Em relação ao número de contratos, o crescimento foi em torno de 35,5% no mesmo período. A importância da Agricultura Familiar no contexto atual é corroborada no âmbito internacional pela Resolução 66/222, de 28.03.2012, da Assembleia-Geral, que conferiu à Organização das Nações Unidas para Alimentação e Agricultura (FAO) o mandato de implementar o Ano Internacional da Agricultura Familiar (AIAF) neste ano de 2014, em parceria com os governos dos países membros bem como com outros organismos internacionais e organizações não-governamentais atuantes no tema da agricultura e da segurança alimentar. Concomitantemente, diante da crescente preocupação com as questões ambientais, o Plano Setorial de Mitigação e de Adaptação às Mudanças Climáticas para a Consolidação de uma Economia de Baixa Emissão de Carbono na Agricultura - Plano ABC - é uma importante parte do compromisso voluntário assumido pelo Brasil em 2009, na 15ª Conferência das Partes – COP15 ocorrida em Copenhague, na redução da emissão de gases de efeito estufa até 2020. Parte desse compromisso assumido precisa ser atendido pela agricultura familiar, o que aumenta a responsabilidade da mesma para questões que vão além do fornecimento de alimentos, matérias primas e geração de energia etc. O Programa ABC, instrumento pelo qual os agricultores brasileiros podem acessar crédito para implementar tecnologias de baixas emissões de carbono, já está integrado nas ações previstas na Política de Crédito Agropecuário Brasileiro. Porém, ainda se observam vários desafios no Programa ABC, como aumentar o repasse desses recursos, não obstante ao aumento das operações contratadas pelos produtores nos últimos anos. O objetivo do estudo é investigar como a agricultura familiar pode contribuir com o Plano ABC e nos compromissos voluntários assumidos pelo País para a redução de emissão dos gases de efeito estufa no setor agropecuário. Para atingir esse objetivo, realizou-se uma revisão da bibliografia e das linhas de crédito disponíveis pelos bancos públicos e privados relacionadas ao Programa ABC e ao Pronaf. Conclui-se que há sinergias entre algumas linhas de crédito do Pronaf e também do Fundo Constitucional de Financiamento do Nordeste - FNE - Sudene com as tecnologias previstas no Plano ABC. Nesse sentido, o Plano ABC prevê a aplicação de tecnologias de redução de emissões em cerca de 4,97 milhões de ha ocupados pela agricultura familiar, sendo recursos do Pronaf previstos para fomentar tal aplicação, através das linhas Pronaf Eco e Pronaf Floresta. Contudo, verificou-se que tais linhas do Pronaf contemplam o uso de recursos para diversas outras atividades não relacionadas diretamente àquelas previstas no Plano ABC ou capazes de reduzir emissões de gases de efeito estufa. Dessa forma, não há como assegurar que a aplicação de recursos nessas linhas seja direcionada para tecnologias e ações que reduzam emissões, nem tão pouco há como monitorar o volume de recursos do Pronaf aplicados de fato em atividades aderentes ao Plano ABC. Portanto, sugere-se a criação/incorporação de novas linhas de crédito ao Pronaf, como por exemplo, Pronaf ABC Eco e o Pronaf ABC Floresta. Além disso, apresentou-se estudo de caso para o município de Bragança Paulista (SP), onde verificou-se que a utilização dos recursos do Programa ABC poderia ser usada para recomposição de áreas de preservação permanente ou de reserva legal, importantes na preservação das nascentes e rios da região. Essa possibilidade é de elevada importância no contexto e nas discussões atuais sobre a escassez dos recursos hídricos que abastecem grandes cidades, a exemplo do que vem ocorrendo na região metropolitana do Estado de São Paulo. Como conclusão, identifica-se alguns gargalos e apresenta-se algumas sugestões de melhorias para aumentar a utilização e eficácia do Programa ABC, como promover com mais ênfase apoio das assistências técnicas junto aos produtores, priorizar as ações previstas no Plano ABC em algumas regiões do País e aumentar a atuação mais direcionada do Ministério do Desenvolvimento Agrário (MDA) para difusão e incorporação das tecnologias de uma agricultura de baixa emissão de carbono no segmento da agricultura familiar.

Os impactos da MP 579, convertida na lei 12.783, nos investimentos em geração de energia do Brasil

O ano de 2012 foi um marco para o setor elétrico brasileiro. Foi um ano de muitas surpresas, debates e mudanças de paradigmas. Um setor tido anteriormente como exemplo de estabilidade e conservadorismo, passou a ser alvo de dúvidas e críticas por parte de diferentes agentes, investidores, operadores, consumidores e governantes. As bases regulatórias do setor elétrico brasileiro são muito recentes. Entretanto é notável que houve um progresso nas últimas décadas, em direção a um melhor serviço prestado à população e ao desenvolvimento de um ambiente propício ao investimento. Ambos os objetivos foram acompanhados de uma maior preocupação com o atendimento da demanda por energia, crescente no país, e com a busca por tarifas baixas de forma a não haver impactos inflacionários. Desviando desta trajetória, a edição da MP 579 em setembro de 2012 levou a um clima de insegurança para novos investimentos devido à falta de clareza a cerca de muitas regras sancionadas, consequencia do insuficiente debate com o setor privado. A MP teve como ambição diminuir a tarifa de energia paga pelo consumidor final, e usou como principal mecanismo a não renovação das concessões de geração de energia, possibilidade prevista nos contratos de concessão de cada usina de geração de energia. Esta tese faz uma análise do setor de geração energia do Brasil. Nela é estudada a matriz energética, aspectos do modelo regulatório adotado, sua evolução nas últimas décadas, e a motivação para a sanção da MP. O objetivo central é estudar seu impacto nos investimentos no setor.

Teoria de carteiras e a alocação de parques eólicos offshore

The consumption of energy on the planet is currently based on fossil fuels. They are responsible for adverse effects on the environment. Renewables propose solutions for this scenario, but must face issues related to the capacity of the power supply. Wind energy offshore emerging as a promising alternative. The speed and stability are greater winds over oceans, but the variability of these may cause inconvenience to the generation of electric power fluctuations. To reduce this, a combination of wind farms geographically distributed was proposed. The greater the distance between them, the lower the correlation between the wind velocity, increasing the likelihood that together achieve more stable power system with less fluctuations in power generation. The efficient use of production capacity of the wind park however, depends on their distribution in marine environments. The objective of this research was to analyze the optimal allocation of wind farms offshore on the east coast of the U.S. by Modern Portfolio Theory. The Modern Portfolio Theory was used so that the process of building portfolios of wind energy offshore contemplate the particularity of intermittency of wind, through calculations of return and risk of the production of wind farms. The research was conducted with 25.934 observations of energy produced by wind farms 11 hypothetical offshore, from the installation of 01 simulated ocean turbine with a capacity of 5 MW. The data show hourly time resolution and covers the period between January 1, 1998 until December 31, 2002. Through the Matlab R software, six were calculated minimum variance portfolios, each for a period of time distinct. Given the inequality of the variability of wind over time, set up four strategies rebalancing to evaluate the performance of the related portfolios, which enabled us to identify the most beneficial to the stability of the wind energy production offshore. The results showed that the production of wind energy for 1998, 1999, 2000 and 2001 should be considered by the portfolio weights calculated for the same periods, respectively. Energy data for 2002 should use the weights derived from the portfolio calculated in the previous time period. Finally, the production of wind energy in the period 1998-2002 should also be weighted by 1/11. It follows therefore that the portfolios found failed to show reduced levels of variability when compared to the individual production of wind farms hypothetical offshore

Controlador adaptativo por posicionamento de pólos e estrutura variável aplicado ao controle de geradores eólicos baseados em máquina de indução duplamente alimentada

In the last decade, the renewable energy sources have present a major propulsion in the world due to several factors: political, environmental, financial and others. Within this context, we have in particular the energy obtained through wind, wind energy - that has highlighted with rapid growth in recent years, including in Brazil, mostly in the Northeast, due to it s benefit-cost between the clean energies. In this context, we propose to compare the variable structure adaptive pole placement control (VS-APPC) with a traditional control technique proportional integral controller (PI), applied to set the control of machine side in a conversion system using a wind generator based on Double-Fed Induction Generator (DFIG). Robustness and performance tests were carried out to the uncertainties of the internal parameters of the machine and variations of speed reference.