Chaveamento de cargas intermitentes usando sensor de corrente

Due to concerns about rational use of energy, several alternative technologies of power generation appeared, including the conversion of solar energy into electrical energy by photovoltaic panels. In low-income households, the refrigerator represents considerable impact on the electric bill, since it requires constant power given its use in food preservation. It is possible to reduce this share, with the use of an alternative energy source. This work presents a timed switching electronic system, which allows commercial equipment that is not affected by short interruptions in the power supply to use a photovoltaic panel as a source of alternative energy, which usually do not provide energy continuously. Switching is made automatically in case of low incidence of sunlight, and without any form of energy storage. Between each switching, there is a dead time without power supply, therefore preventing the use of synchronizers circuits between the photovoltaic panel and the public power grid. A circuit containing a 80C31 microcontroller is used to control the system’s switching. The photovoltaic panel’s voltage inverter is in H bridge configuration, and is also controlled by the microcontroller through Pulse Width Modulation, which makes use of preprogrammed tables to generate the control signals of the power transistors. Through the use of software simulations, the proposed system was tested, which is capable of supplying intermittent single-phase loads. The simulations indicates that the project developed in this paper can be assembled into a prototype and be tested under real operating conditions, as long as the scaling of components, the characteristics of the photovoltaic panel to be used, and the project involved load are taken into account

Estudo de materiais supercondutores em forma de SQUID com uma constrição usando métodos de paralelização computacional

Pós-graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais - FC

Compensação ativa paralela baseada na teoria de potência conservativa

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Estudo da viabilidade da implantação de frotas de veículos elétricos e híbridos elétricos no atual cenário econômico, político, energético e ambiental brasileiro

Currently there are two car models that use electricity in their propulsion systems, the electric vehicle and the hybrid electric vehicle. The electric vehicles are classified as vehicles that use electric motors in their propulsion system and batteries as a power source, on the other hand, the hybrid vehicles are classified as vehicles that use both electric motors and internal combustion engines in their propulsion system, using both batteries and líquid fuels as a power source. The main goal of this work is to analyze the characteristics of electric and hybrid electric vehicles and demonstrate the unfeasibility of the electric vehicle in the current economic, political, energetic and environmental brazilian scenario, for this purpose it was realized a study about the current brazilian situation regarding to electricity generation, current conservation status of road network, lack of electrical infrastructure for charging batteries, national lithium reserves, environmental characteristics, tax incentives, economic scenario, oil market and political positioning related to the implantation of electric or hybrid electric fleets in nacional territory. The operational characteristics analysis of electric and hybrid electric vehicles in this current scenario leads to the conclusion that currently a growth of electric vehicles fleets on a national scale is totally impractical in the Brazil, Thus, the introduction of green vehicles probably will occur primarily with hybrid electric models, motivated mainly due the bigger autonomy of this models compared to electric models, lower cost of hybrid electric models compared to electric models, factors related to the lack of recharging infrastructure and also factors related to political positioning

Estudo da viabilidade da implantação de frotas de veículos elétricos e híbridos elétricos no atual cenário econômico, político, energético e ambiental brasileiro

Currently there are two car models that use electricity in their propulsion systems, the electric vehicle and the hybrid electric vehicle. The electric vehicles are classified as vehicles that use electric motors in their propulsion system and batteries as a power source, on the other hand, the hybrid vehicles are classified as vehicles that use both electric motors and internal combustion engines in their propulsion system, using both batteries and líquid fuels as a power source. The main goal of this work is to analyze the characteristics of electric and hybrid electric vehicles and demonstrate the unfeasibility of the electric vehicle in the current economic, political, energetic and environmental brazilian scenario, for this purpose it was realized a study about the current brazilian situation regarding to electricity generation, current conservation status of road network, lack of electrical infrastructure for charging batteries, national lithium reserves, environmental characteristics, tax incentives, economic scenario, oil market and political positioning related to the implantation of electric or hybrid electric fleets in nacional territory. The operational characteristics analysis of electric and hybrid electric vehicles in this current scenario leads to the conclusion that currently a growth of electric vehicles fleets on a national scale is totally impractical in the Brazil, Thus, the introduction of green vehicles probably will occur primarily with hybrid electric models, motivated mainly due the bigger autonomy of this models compared to electric models, lower cost of hybrid electric models compared to electric models, factors related to the lack of recharging infrastructure and also factors related to political positioning

Análise do regime de produção distribuída fotovoltaica para autoconsumo

Tese de mestrado integrado em Engenharia da Energia e do Ambiente, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2016

Recursos energéticos distribuídos

Esse caderno traz uma reflexão sobre Recursos Energéticos Distribuídos (RED) e sua inserção no mercado de energia elétrica brasileiro. A geração distribuída, a eficiência energética, o gerenciamento de demanda e o armazenamento de energia compõem esse elenco de recursos que, atuando proximamente ao uso final da energia, é capaz de oferecer soluções – tanto do lado da oferta quanto do lado da demanda – que contribuam para o equilíbrio no atendimento energético. O entendimento sobre Recursos Energéticos Distribuídos no Brasil muito tem a ganhar na interação entre os centros de pesquisa nacionais e com pesquisadores e profissionais do exterior. Assim, agradecemos à colaboração recebida de diversos profissionais do Brasil e de outros países na realização desse caderno. Acreditamos que as experiências pesquisadas na realização dessa publicação, e agora compartilhadas com o público em geral, auxiliarão a melhor entender e desenvolver os RED no Brasil.

Exergetic, energetic, economic and environmental evaluation of concentrated solar power plants in Libya

The PhD project addresses the potential of using concentrating solar power (CSP) plants as a viable alternative energy producing system in Libya. Exergetic, energetic, economic and environmental analyses are carried out for a particular type of CSP plants. The study, although it aims a particular type of CSP plant – 50 MW parabolic trough-CSP plant, it is sufficiently general to be applied to other configurations. The novelty of the study, in addition to modeling and analyzing the selected configuration, lies in the use of a state-of-the-art exergetic analysis combined with the Life Cycle Assessment (LCA). The modeling and simulation of the plant is carried out in chapter three and they are conducted into two parts, namely: power cycle and solar field. The computer model developed for the analysis of the plant is based on algebraic equations describing the power cycle and the solar field. The model was solved using the Engineering Equation Solver (EES) software; and is designed to define the properties at each state point of the plant and then, sequentially, to determine energy, efficiency and irreversibility for each component. The developed model has the potential of using in the preliminary design of CSPs and, in particular, for the configuration of the solar field based on existing commercial plants. Moreover, it has the ability of analyzing the energetic, economic and environmental feasibility of using CSPs in different regions of the world, which is illustrated for the Libyan region in this study. The overall feasibility scenario is completed through an hourly analysis on an annual basis in chapter Four. This analysis allows the comparison of different systems and, eventually, a particular selection, and it includes both the economic and energetic components using the “greenius” software. The analysis also examined the impact of project financing and incentives on the cost of energy. The main technological finding of this analysis is higher performance and lower levelized cost of electricity (LCE) for Libya as compared to Southern Europe (Spain). Therefore, Libya has the potential of becoming attractive for the establishment of CSPs in its territory and, in this way, to facilitate the target of several European initiatives that aim to import electricity generated by renewable sources from North African and Middle East countries. The analysis is presented a brief review of the current cost of energy and the potential of reducing the cost from parabolic trough- CSP plant. Exergetic and environmental life cycle assessment analyses are conducted for the selected plant in chapter Five; the objectives are 1) to assess the environmental impact and cost, in terms of exergy of the life cycle of the plant; 2) to find out the points of weakness in terms of irreversibility of the process; and 3) to verify whether solar power plants can reduce environmental impact and the cost of electricity generation by comparing them with fossil fuel plants, in particular, Natural Gas Combined Cycle (NGCC) plant and oil thermal power plant. The analysis also targets a thermoeconomic analysis using the specific exergy costing (SPECO) method to evaluate the level of the cost caused by exergy destruction. The main technological findings are that the most important contribution impact lies with the solar field, which reports a value of 79%; and the materials with the vi highest impact are: steel (47%), molten salt (25%) and synthetic oil (21%). The “Human Health” damage category presents the highest impact (69%) followed by the “Resource” damage category (24%). In addition, the highest exergy demand is linked to the steel (47%); and there is a considerable exergetic demand related to the molten salt and synthetic oil with values of 25% and 19%, respectively. Finally, in the comparison with fossil fuel power plants (NGCC and Oil), the CSP plant presents the lowest environmental impact, while the worst environmental performance is reported to the oil power plant followed by NGCC plant. The solar field presents the largest value of cost rate, where the boiler is a component with the highest cost rate among the power cycle components. The thermal storage allows the CSP plants to overcome solar irradiation transients, to respond to electricity demand independent of weather conditions, and to extend electricity production beyond the availability of daylight. Numerical analysis of the thermal transient response of a thermocline storage tank is carried out for the charging phase. The system of equations describing the numerical model is solved by using time-implicit and space-backward finite differences and which encoded within the Matlab environment. The analysis presented the following findings: the predictions agree well with the experiments for the time evolution of the thermocline region, particularly for the regions away from the top-inlet. The deviations observed in the near-region of the inlet are most likely due to the high-level of turbulence in this region due to the localized level of mixing resulting; a simple analytical model to take into consideration this increased turbulence level was developed and it leads to some improvement of the predictions; this approach requires practically no additional computational effort and it relates the effective thermal diffusivity to the mean effective velocity of the fluid at each particular height of the system. Altogether the study indicates that the selected parabolic trough-CSP plant has the edge over alternative competing technologies for locations where DNI is high and where land usage is not an issue, such as the shoreline of Libya.

Indicadores de impactos ambientais das nanotecnologias.

O foco da nanotecnologia são estruturas na escala de 1 a 100 nm e seu papel fundamental é o desenvolvimento de novos materiais e tecnologias, úteis para o armazenamento de energia, tratamento de água, remediação, farmacologia, diagnóstico de doenças, cosméticos, entre outros. Apesar de suas vantagens, a nanotecnologia oferece riscos ambientais de grande importância, uma vez que esses novos materiais são desenvolvidos em laboratórios e não estão disponíveis na natureza, o que gera dúvidas sobre seus efeitos. Para diagnosticar as consequências dessas tecnologias no meio ambiente, foram levantados, por meio da consulta à literatura especializada, indicadores de impactos ambientais das Nanotecnologias. Alguns dos indicadores estão relacionados no presente trabalho e fornecem informações organizadas para promover o seu uso sustentável e permitir uma melhor qualidade de vida da população .

Materiais electrocrómicos e mecaelectroquímicos: contextualização e experimentação na disciplina de química do 12º ano

Durante os últimos 1O anos, em particular, tem-se assistido à descoberta e desenvolvimento de materiais com propriedades únicas e potencialmente úteis em vários domínios da Ciência e Tecnologia. Quer seja na área das Ciências Biomédicas e do Ambiente, na área das Novas Tecnologias de Informação e Comunicação ou nas Novas Tecnologias relacionadas com sistemas de Conversão e Armazenamento de Energia Eléctrica, encontram-se inúmeros exemplos de Novos Materiais com propriedades muito interessantes, e cujas aplicações inovadoras podem revolucionar o nosso Mundo. O presente trabalho é uma proposta de contextualização e experimentação do tema "Materiais Electrocrómicos e Mecaelectroquímicos" no Programa de Química de 12° Ano, nomeadamente na terceira Unidade - Plásticos, Vidros e Novos Materiais. Neste, é apresentada uma sub-unidade que possa integrar a unidade referida. Faz-se especial referência às aplicações dos polímeros condutores, que pela sua inovação e actualidade tomam a leccionação do tema mais apelativa, interessante e facilitadora de uma literacia científica. São apresentadas experiências laboratoriais demonstrativas e elucidativas do tema em questão. Como forma de apoiar a leccionação do referido tema, é apresentada a proposta de uma animação gráfica animada em Power Point. ABSTRACT: During the past 1O years, in particular, it has witnessed to the discovery and development of materials with unique properties and potentially useful in various fields of Science and Technology. There are numerous examples of new materials in different areas, such as Biomedical, Energy and Environmental Sciences and New information and Communication Technologies, with very interesting properties, and whose innovative applications can have an outstanding impact in our world. This dissertation is a proposal of contextualization and experimentation of theme "Electrochromic Materials and Electrochemical Artificial Muscles" in the Program of Chemistry, in 12th year, particularly in the third unit - Plastics, Glass and New Materials. lt will present a sub-unit that can integrate the unit above. The definitions and some applications of the Electrochromic Materials and Electrochemical Artificial Muscles are showed. Demonstrative and illustrative laboratory experiments of the theme are proposed. ln order to support the teaching of that subject, it is presented an animated graphical presentation in Power Point.

Fertirrigação nitrogenada e potássica para produção de maçã cv. Julieta em clima semiárido tropical.

A cultura da macieira, a exemplo de outras frutiferas, tem na adubação mineral, um dos fatores que mais contribuem para a qualidade de frutos e produtividade (NAVA et al., 2008), sendo o nitrogênio (N) e potássio (K) os nutrientes exportados em maior quantidade pela cultura (Souza16 et al., 2013). O nitrogênio pode afetar o crescimento dos ramos em tamanho e número interferindo diretamente na produção de frutos e alterando tanto o calibre como o número de frutos produzidos (DOLINSKI et al., 2007). Outro nutriente fundamental para a macieira é o K, que constitui um dos nutrientes que mais limita a produtividade da macieira (NAVA et al., 2008) por exercer nas plantas funções relacionadas ao armazenamento de energia, eficiência do uso de água e translocação de carboidratos produzidos nas folhas (TAIZ & ZEIGER, 2013). Entretanto, as informações sobre os efeitos da adubação com N e K em macieiras cultivadas em regiões semiáridas ainda são incipientes na literatura cientifica o que motiva o presente trabalho. Neste sentido, o objetivo do presente trabalho foi avaliar os efeitos da fertirrigação nitrogenada e potássica no cultivo da macieira (cv. ?Julieta?) em Lagoa Grande-PE.

Sistema de gerenciamento de energia para controle de carga/descarga entre baterias de lítio e ultracapacitores, envolvendo sistema de tração elétrica com frenagem regenerativa

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Reutilização de baterias automotivas como fonte alternativa de energia.

Atualmente um dos principais objetivos na área de pesquisa tecnológica é o desenvolvimento de soluções em favor do Meio Ambiente. Este trabalho tem por objetivo demonstrar a reutilização e consequentemente o aumento da vida útil de uma bateria Chumbo-Ácido, comumente instaladas em veículos automóveis, bem como beneficiar locais e usuários remotos onde o investimento na instalação de linhas de transmissão se torna inviável geográfica e economicamente, utilizando a luz solar como fonte de energia. No entanto a parte mais suscetível a falhas são as próprias baterias, justamente pela vida útil delas serem pequenas (em torno de 3 anos para a bateria automotiva) em comparação com o restante do sistema. Considerando uma unidade que já foi usada anteriormente, a possibilidade de falhas é ainda maior. A fim de diagnosticar e evitar que uma simples bateria possa prejudicar o funcionamento do sistema como um todo, o projeto considera a geração de energia elétrica por células fotovoltaicas e também contempla um sistema microcontrolado para leitura de dados utilizando o microcontrolador ATmega/Arduino, leitura de corrente por sensores de efeito hall da Allegro Systems, relés nas baterias para abertura e fechamento delas no circuito e um sistema de alerta para o usuário final de qual bateria está em falha e que precisa ser reparada e/ou trocada. Esse projeto foi montado na Ilha dos Arvoredos SP, distante da costa continental em aproximadamente 2,0km. Foram instaladas células solares e um banco de baterias, a fim de estudar o comportamento das baterias. O programa pôde diagnosticar e isolar uma das baterias que estava apresentando defeito, a fim de se evitar que a mesma viesse a prejudicar o sistema como um todo. Por conta da dificuldade de locomoção imposta pela geografia, foi escolhido o cartão SD para o armazenamento dos dados obtidos pelo Arduino. Posteriormente os dados foram compilados e analisados. A partir dos resultados apresentados podemos concluir que é possível usar baterias novas e baterias usadas em um mesmo sistema, de tal forma que se alguma das baterias apresentar uma falha o sistema por si só isolará a unidade.

Tecnologias CAC e Inquéritos de Percepção da Opinião Pública sobre “O papel da Captação e do Armazenamento/Sequestração de Dióxido de Carbono no Futuro da Energia na Europa”:O caso-de-estudo da Comunidade Fernando Pessoa

O carvão e outros combustíveis fósseis, continuarão a ser, por décadas, a principal matéria-prima energética para as Centrais Térmicas, não obstante os esforços para, dentro do possível, substituir os combustíveis fósseis por fontes de energia renovável.Tal como está, hoje, bem documentado, a produção de gases com efeito estufa (GEE), designadamente CO2, resulta da combustão dos ditos combustíveis fósseis, sendo que se espera ser possível mitigar substancialmente a emissão de tais gases com a aplicação das chamadas Tecnologias Limpas do Carvão.Há, pois, necessidade de promover o abatimento do CO2 através de Tecnologias de Emissão Zero ou Tecnologias Livres de Carbono, incluindo designadamente a Captura, o Transporte e a Sequestração geológica de CO2 correspondentes ao que é costume designar por Tecnologias CAC (Captação e Armazenamento de Carbono). De facto, tais tecnologias e, designadamente, o armazenamento geológico de CO2 são as únicas que, no estado actual do conhecimento, são capazes de permitir que se cumpram as metas do ambicioso programa da EU para a energia e o ambiente conhecido por “20 20 para 2020” em conjugação com os aspectos económicos das directivas relativas ao Comércio Europeu de Licenças de Emissão – CELE (Directivas 2003/87/EC, 2004/101/EC e 2009/29/EC).A importância do tema está, aliás, bem demonstrada com o facto da Comissão Europeia ter formalmente admitido que as metas supracitadas serão impossíveis de atingir sem Sequestração Geológica de CO2. Esta é, pois, uma das razões de ter sido recentemente publicada a Directiva Europeia 2009/31/EC de 23 de Abril de 2009 expressamente dedicada ao tema do Armazenamento Geológico de CO2.Ora, a questão do armazenamento geológico de CO2 implica, para além das Tecnologias CAC acima mencionadas e da sua viabilização em termos tanto técnicos como económicos, ou seja, neste último aspecto, competitiva com o sistema CELE, também o conhecimento, da percepção pública sobre o assunto. Isto é, a praticabilidade das Tecnologias CAC implica que se conheça a opinião pública sobre o tema e, naturalmente, que face a esta realidade se prestem os esclarecimentos necessários como, aliás, é reconhecido na própria Directiva Europeia 2009/31/EC.Dado que a Fundação Fernando Pessoa / Universidade Fernando Pessoa através do seu Centro de Investigação em Alterações Globais, Energia, Ambiente e Bioengenharia – CIAGEB tem ultimado um Projecto de Engenharia relativo à Sequestração Geológica de CO2 nos Carvões (Metantracites) da Bacia Carbonífera do Douro – o Projecto COSEQ, preocupou-se naturalmente, desde o início, com o lançamento de inquéritos de percepção da opinião pública sobre o assunto.Tal implicou, nesta fase, a tradução para português e o lançamento do inquérito europeu ACCSEPT que não tinha sido ainda formalmente lançado de forma generalizada entre nós. Antes, porém, de lançar publicamente tal inquérito – o que está actualmente já em curso – resolveu-se testar o método de lançamento, a recolha de dados e o seu tratamento com uma amostra correspondente ao que se designou por Comunidade Fernando Pessoa, i.e. o conjunto de docentes, discentes, funcionários e outras pessoas relacionadas com a Universidade Fernando Pessoa (cerca de 5000 individualidades).Este trabalho diz, precisamente, respeito à preparação, lançamento e análise dos resultados do dito inquérito Europeu ACCSEPT a nível da Comunidade Fernando Pessoa. Foram recebidas 525 respostas representando 10,5% da amostra. A análise de resultados foi sistematicamente comparada com os obtidos nos outros países europeus, através do projecto ACCSEPT e, bem assim, com os resultados obtidos num inquérito homólogo lançado no Brasil. The use of coal, and other fossil fuels, will remain for decades as the main source of energy for power generation, despite the important efforts made to replace, as far as possible, fossil fuels with renewable power sources.As is well documented, the production of Greenhouse Gases (GHG), mainly CO2, arises primarily from the combustion of fossil fuels. The increasing application of Clean Coal Technologies-CCTs, is expected to mitigate substantially against the emission of such gases.There is consequently a need to promote the CO2 abatement through Zero Emission (Carbon Free) Technologies - ZETs, which includes CO2 capture, transport and geological storage, i.e. the so-called CCS (Carbon, Capture and Storage) technologies. In fact, these technologies are the only ones that are presently able to conform to the ambitious EU targets set out under the “20 20 by 2020” EU energy and environment programme, jointly with the economic aspects of the EU Directives 2003/87/EC, 2004/101/EC and 2009/29/EC concerned with the Greenhouse Gas Emissions Allowance Trading Scheme – ETS scheme. The European Commission formal admission that the referred targets will be impossible to reach without the implementation and contribution of geological storage clearly demonstrate the importance of this particular issue, and for this reason the EC Directive 2009/31/EC of April 23, 2009 on Geological Storage of CO2 was recently published.In considering the technical and economical viabilities of CCS technologies, the latter in competition with the ETS scheme, it is believed that public perception will dictate the success of the development and implementation of CO2 geological storage at a large industrial level. This means that, in order to successfully implement CCS technologies, not only must public opinion be taken into consideration but objective information must also be provided to the public in order to raise subject awareness, as recognized in the referred Directive 2009/31/EC.In this context, the Fernando Pessoa Foundation / University Fernando Pessoa, through its CIAGEB (Global Change, Energy, Environment and Bioengineering) RDID&D Unit, is the sponsor of an Engineering Project for the Geological Sequestration of CO2 in Douro Coalfield Meta-anthracites - the COSEQ Project, and is therefore also engaged in public perception surveys with regards to CCS technologies.At this stage, the original European ACCSEPT inquiry was translated to Portuguese and submitted only to the “Fernando Pessoa Community” - comprising university lecturers, students, other employees, as well as, former students and persons that have a professional or academic relationship with the university (c. 5000 individuals). The results obtained from this first inquiry will be used to improve the survey informatics system in terms of communication, database, and data treatment prior to resubmission of the inquiry to the Portuguese public at large.The present publication summarizes the process and the results obtained from the ACCSEPT survey distributed to the “Fernando Pessoa Community”. 525 replies, representing 10.5% of the sample, have been received and analysed. The assessment of the results was systematically compared with those obtained from other European Countries, as reported by the ACCSEPT inquiry, as well as with those from an identical inquiry launched in Brazil.

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.