Energia e sustentabilidade: desafios do Brasil na expansão da oferta e na gestão da demanda

Esse caderno é fruto de uma parceria entre a FGV Energia e a Catavento, que somaram esforços no intuito de estimular um novo olhar sobre os dilemas enfrentados no setor de energia no Brasil. Alimentar o debate em torno de questões primordiais, que afetam tanto as possibilidades de expansão das fontes de energia, quanto o papel da demanda, em um contexto de uso eficiente de recursos naturais e restrições crescentes às emissões de gases de efeito estufa, é a premissa desse trabalho.

Micro e minigeração no Brasil: viabilidade econômica e entraves do setor

Esse trabalho apresenta uma breve avaliação da geração distribuída no Brasil, representada pela mini e microgeração, após a homologação, pela Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), da Resolução Normativa 482/2012. O foco do trabalho será em projetos de mini e microgeração distribuída voltados para o consumidor final – portanto, a análise não contempla projetos de maior porte, que participam dos leilões de energia do mercado regulado

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.

GreenEnergy: produção de energia eléctrica a partir de fontes de energia renovável para sistemas de microprodução

O uso de energias renováveis está cada vez mais presente no nosso quotidiano. A forte aposta por parte de várias empresas, grupos privados e habitações domésticas na produção de energia renovável tem vindo a crescer bastante nos últimos anos, porque além de ser uma energia limpa, é economicamente vantajosa. No âmbito residencial na Ilha da Madeira, tem havido um grande crescimento na microprodução de energia fotovoltaica. Para que se consiga converter energia garantindo os critérios e qualidade da energia elétrica maximizando a eficiência são necessários conversores eletrónicos de potência, responsáveis pela conversão e gestão da energia produzida a partir de uma fonte de energia renovável e conversão para a REE (Rede Elétrica de Energia). A oferta de soluções na área tem vindo a aumentar com o aumento dos pedidos do mercado, existindo cada vez mais concorrência, devido ao surgimento de sistemas mais compactos e eficientes. Neste trabalho é desenvolvido um sistema para microprodução de energia renovável, através de uma ou mais fontes de energia, de maneira a que este seja compacto e eficiente, além de adicionar várias soluções a nível de software (automatismos) de maneira a aumentar as funções do sistema sem utilizar hardware adicional. Apresentam-se também resultados de simulação de maneira a demonstrar todas as funcionalidades do sistema. Conseguiu-se demonstrar que é possível melhorar o rendimento, qualidade de energia e diminuir os custos dos sistemas de conversão de energia utilizando software, mantendo o hardware do sistema. Além das melhorias no sistema que o software permite, conseguiu-se adicionar novos modos de funcionamento ao sistema utilizando automatismos.

Sistema de medição de energia baseado no medidor de energia Teridian 71M6515H

Esta tese de mestrado descreve o desenvolvimento, implementação e teste de um sistema de medição de energia concebido para um ambiente doméstico, baseado no circuito integrado medidor de energia Teridian 71M6515H. O sistema desenvolvido envia periodicamente os valores monitorizados para uma base de dados, através de uma rede sem fios com base no protocolo IEEE 802.11 (Wi-Fi). Os dados podem ser acedidos remotamente em tempo real, através de uma página na internet, onde é possível consultar a quantidade de energia consumida acumulada. Na primeira fase deste trabalho realizou-se o enquadramento do tema no contexto atual, realizando-se o estudo de alguns sistemas domésticos de monitorização do consumo de energia elétrica existentes no mercado. Numa segunda fase foi realizado o estudo dos componentes a serem utilizados, o desenho da placa de circuito impresso e o desenvolvimento do firmware, para que todo o processamento e manipulação dos dados fossem realizados pela unidade de aquisição de dados. Em seguida procedeu-se à construção da unidade de aquisição e à programação para o registo dos valores numa base de dados. A última fase consistiu nos testes de funcionamento da unidade de aquisição em conjunto com a aplicação de registo de dados. Com a implementação do sistema desenvolvido o consumidor doméstico poderá ter conhecimento, em tempo real, do custo de funcionamento dos equipamentos que possui e assim tomar decisões para os utilizar de forma mais racional, o que se pode traduzir numa economia dos recursos energéticos.

Otimização de microprodução em redes inteligentes de energia

As energias renováveis têm-se tornado uma alternativa viável e complementar aos combustíveis fósseis, pelo facto de serem energias virtualmente inesgotáveis, limpas e economicamente vantajosas. Um dos principais problemas associados às fontes de energia renováveis é a sua intermitência. Este problema impossibilita o controlo da produção de energia e reflete-se na qualidade da energia elétrica. Em sistemas de microprodução de energia, este problema pode ser atenuado com a inclusão de sistemas de armazenamento intermédio que possibilitam o armazenamento do excedente extraído das fontes renováveis, podendo ser utilizado como recurso auxiliar na alimentação de cargas ou como meio de estabilização e otimização do desempenho da Rede Elétrica de Energia (REE), evitando variações bruscas na energia transferida para a mesma. Os sistemas de microprodução com armazenamento intermédio podem ser considerados fundamentais na implementação do conceito de Rede Inteligente de Energia (RIE), visto serem sistemas de energia descentralizados que permitem uma melhor gestão da energia elétrica e uma consequente redução de custos. No presente trabalho desenvolveu-se um sistema de microprodução de energia renovável compatível com as fontes renováveis fotovoltaica e eólica, possuindo um banco de baterias como sistema de armazenamento intermédio. A construção deste sistema teve como principal objetivo seguir as referências de potência impostas pela RIE, independentemente das condições meteorológicas, com recurso à energia armazenada nas baterias, evitando a introdução de perturbações na REE ao nível da tensão e da frequência. Estudou-se o comportamento do sistema na ocorrência de variações bruscas da fonte renovável, perturbações na tensão da REE e introdução de cargas lineares e não lineares. Foi desenvolvido um protótipo experimental com painéis fotovoltaicos, no qual foram registados os valores de alguns parâmetros da qualidade da energia elétrica. Obteve-se uma resposta de aproximadamente 25 μs por parte das baterias para cada Watt de potência requisitado pela RIE.

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

Obtenção de uma porcelana dielétrica a partir de matérias-primas do Rio Grande do Norte

The dielectric porcelain is usually obtained by mixing various raw materials proportions and is used in the production of electronic equipment for various applications, from capacitors of high and low Power to insulators for low, medium, high and extra high voltage, which are used in distribution lines and transmission of electricity.This work was directed to the s tudy of technological properties of technic porcelain, made from raw materials extracted from pegmatites found in the regions of Seridó and the Alto Oeste of Rio Grande do Norte, which are made of kaolin, quartz and feldspar, abundant and high quality in these regions. The technic ceramics were obtained by mixing in appropriate levels, kaolin, feldspar, quartz and clay, the last item from a pottery in the city of Sao Gonçalo do Amarante, Rio Grande do Norte. During the development the following characterizations correlated to raw materials were made: laser particle sizing, x-ray diffraction, DTA and TG. The compositions studied were formed by uniaxial pressing at a pressure of 50 MPa and sintered at temperatures ranging from 1150 to 1350ºC and levels (times) of sintering between 30, 60, 90 and 120 minutes. The characterization of the samples were taken from the analysis of weight loss, linear shrinkage, porosity, stoneware curve, bulk density, flexural strength of three points, SEM and X-ray diffraction, TMA, Dielectric and cross Resistivity. The studied materials can be employed in producing the objects used in electrical engineering such as: insulators for low, medium and high-voltage electrical systems, command devices, bushing insulation for transformers, power capacitors, spark plugs, receptacles for fluorescent and incandescent light bulbs and others

Viabilidade técnica e econômica da substituição de fontes convencionais de energia por biogás em assentamento rural do Estado de São Paulo

O objetivo deste estudo foi avaliar a viabilidade econômica da implantação de dois biodigestores com uso de dejetos animais em área do Assentamento de Trabalhadores Rurais no município de Itaberá - SP, no ano de 2005; um deles para o fornecimento de energia para os domicílios e outro para as atividades produtivas. Foram avaliados os benefícios referentes ao fornecimento de energia elétrica e térmica, a partir do biogás, para cinco domicílios da agrovila do assentamento e para as atividades produtivas, comparativamente aos custos de construção e operação para produção de biogás. Os resultados mostraram a viabilidade econômica da produção de gás em ambos os biodigestores. Foram gerados benefícios no valor de R$ 3.698,00 por ano e R$ 9.080,57 por ano, nos biodigestores para os domicílios e produção, respectivamente; bem como o equivalente a R$ 1.478,28 por ano referentes à produção de biofertilizante. O custo anual do processo é de R$ 1.218,50 em cada biodigestor. O prazo de recuperação do investimento é de 2,5 anos e 11 meses, para a produção de biogás nos domicílios e na produção, respectivamente. Os resultados podem ser utilizados para subsidiar políticas públicas direcionadas ao aproveitamento de biomassa para a produção de energia a baixos custos no segmento da agricultura familiar.

Controle inteligente de pressão para uma rede sem reservatório de abastecimento urbano de água

The sanitation companies from Brazil has a great challenge for the XXI century: seek to mitigate the rate of physical waste (water, chemicals and electricity) and financial waste caused by inefficient operating systems drinking water supply, considering that currently we already face, in some cases, the scarcity of water resources. The supply systems are increasingly complex as they seek to minimize waste and at the same time better serve the growing number of users. However, this technological change is to reduce the complexity of the challenges posed by the need to include users with higher quality and efficiency in services. A major challenge for companies of water supplies is to provide a good quality service contemplating reducing expenditure on electricity. In this situation we developed a research by a method that seeks to control the pressure of the distribution systems that do not have the tank in your setup and the water comes out of the well directly to the distribution system. The method of pressure control (intelligent control) uses fuzzy logic to eliminate the waste of electricity and the leaks from the production of pumps that inject directly into the distribution system, which causes waste of energy when the consumption of households is reduced causing the saturation of the distribution system. This study was conducted at Green Club II condominium, located in the city of Parnamirim, state of Rio Grande do Norte, in order to study the pressure behavior of the output of the pump that injects water directly into the distribution system. The study was only possible because of the need we had to find a solution to some leaks in the existing distribution system and the extensions of the respective condominium residences, which sparked interest in developing a job in order to carry out the experiments contained in this research

Estratégia de controle robusto para interconexão de sistemas PV trifásicos à rede elétrica

Atualmente há uma grande preocupação em relação a substituição das fontes não renováveis pelas fontes renováveis na geração de energia elétrica. Isto ocorre devido a limitação do modelo tradicional e da crescente demanda. Com o desenvolvimento dos conversores de potência e a eficácia dos esquemas de controle, as fontes renováveis têm sido interligadas na rede elétrica, em um modelo de geração distribuída. Neste sentido, este trabalho apresenta uma estratégia de controle não convencional, com a utilização de um controlador robusto, para a interconexão de sistemas fotovoltaicos com à rede elétrica trifásica. A compensação da qualidade de energia no ponto de acoplamento comum (PAC) é realizada pela estratégia proposta. As técnicas tradicionais utilizam detecção de harmônicos, já neste trabalho o controle das correntes é feita de uma forma indireta sem a necessidade desta detecção. Na estratégia indireta é de grande importância que o controle da tensão do barramento CC seja efetuado de uma forma que não haja grandes flutuações, e que a banda passante do controlador em regime permanente seja baixa para que as correntes da rede não tenham um alto THD. Por este motivo é utilizado um controlador em modo dual DSM-PI, que durante o transitório se comporta como um controlador em modo deslizante SM-PI, e em regime se comporta como um PI convencional. A corrente é alinhada ao ângulo de fase do vetor tensão da rede elétrica, obtido a partir do uso de um PLL. Esta aproximação permite regular o fluxo de potência ativa, juntamente com a compensação dos harmônicos e também promover a correção do fator de potência no ponto de acoplamento comum. Para o controle das correntes é usado um controlador dupla sequencia, que utiliza o princípio do modelo interno. Resultados de simulação são apresentados para demonstrar a eficácia do sistema de controle proposto

Desenvolvimento de um reator fotoquímico aplicável no tratamento de efluentes fenólicos presentes na indústria do petróleo

With water pollution increment at the last years, so many progresses in researches about treatment of contaminated waters have been developed. In wastewaters containing highly toxic organic compounds, which the biological treatment cannot be applied, the Advanced Oxidation Processes (AOP) is an alternative for degradation of nonbiodegradable and toxic organic substances, because theses processes are generation of hydroxyl radical based on, a highly reactivate substance, with ability to degradate practically all classes of organic compounds. In general, the AOP request use of special ultraviolet (UV) lamps into the reactors. These lamps present a high electric power demand, consisting one of the largest problems for the application of these processes in industrial scale. This work involves the development of a new photochemistry reactor composed of 12 low cost black light fluorescent lamps (SYLVANIA, black light, 40 W) as UV radiation source. The studied process was the photo-Fenton system, a combination of ferrous ions, hydrogen peroxide, and UV radiation, it has been employed for the degradation of a synthetic wastewater containing phenol as pollutant model, one of the main pollutants in the petroleum industry. Preliminary experiments were carrier on to estimate operational conditions of the reactor, besides the effects of the intensity of radiation source and lamp distribution into the reactor. Samples were collected during the experiments and analyzed for determining to dissolved organic carbon (DOC) content, using a TOC analyzer Shimadzu 5000A. The High Performance Liquid Chromatography (HPLC) was also used for identification of the cathecol and hydroquinone formed during the degradation process of the phenol. The actinometry indicated 9,06⋅1018 foton⋅s-1 of photons flow, for 12 actived lamps. A factorial experimental design was elaborated which it was possible to evaluate the influence of the reactants concentration (Fe2+ and H2O2) and to determine the most favorable experimental conditions ([Fe2+] = 1,6 mM and [H2O2] = 150,5 mM). It was verified the increase of ferrous ions concentration is favorable to process until reaching a limit when the increase of ferrous ions presents a negative effect. The H2O2 exhibited a positive effect, however, in high concentrations, reaching a maximum ratio degradation. The mathematical modeling of the process was accomplished using the artificial neural network technique

Fenômenos não-lineares, incluindo-se os não-ideias, em captura de energia utilizando-se dispositivos piezoelétricos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Alocação de Chaves para Transferências Automáticas de Cargas entre Subestações Utilizando Algoritmo Busca Tabu Reativa

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Utilização de redes neurais recorrentes na caracterização de cargas não lineares em sistemas elétricos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)