Benchmarking e regulação do setor de distribuição de energia elétrica nacional: proposta para avaliação dos custos operacionais eficientes

In Brazil, the National Agency of Electric Energy (ANEEL) represents the energy regulator. The rates review have been one of its main tasks, which establish a pricing practice at a level to cover the efficient operating costs and also the appropriate return of the distributors investments. The changes in the procedures to redefine the efficient costs and the several studies on the methodologies employed to regulate this segment denote the challenge faced by regulators about the best methodological strategy to be employed. In this context, this research aims to propose a benchmarking evaluation applied to the national regulation system in the establishment of efficient operating costs of electricity distribution utilities. The model is formulated to promote the electricity market development, partnering with government policies ant to society benefit. To conduct this research, an integration of Data Envelopment Analysis (DEA) with the Stochastic Frontier Analysis (SFA) is adopted in a three stages procedure to correct the efficiency in terms of environmental effects: (i) evaluation by means of DEA to measure operating costs slacks of the utilities, in which environmental variables are omitted; (ii) The slacks calculated in the first stage are regressed on a set of environmental variables by means of SFA and operating costs are adjusted to account the environmental impact and statistical noise effects; and, (iii) reassess the performance of the electric power distribution utilities by means of DEA. Based on this methodology it is possible to obtain a performance evaluation exclusively expressed in terms of management efficiency, in which the operating environment and statistical noise effects are controlled.

Contribuições para estratégia de controle aplicada à geração fotovoltaica interconectada à rede elétrica

Generation systems, using renewable sources, are becoming increasingly popular due to the need for increased use of electricity. Currently, renewables sources have a role to cooperate with conventional generation, due to the system limitation in delivering the required power, the need for reduction of unwanted effects from sources that use fossil fuels (pollution) and the difficulty of building new transmission and/or distribution lines. This cooperation takes place through distributed generation. Therefore, this work proposes a control strategy for the interconnection of a PV (Photovoltaic) system generation distributed with a three-phase power grid through a connection filter the type LCL. The compensation of power quality at point of common coupling (PCC) is performed ensuring that the mains supply or consume only active power and that his currents have low distorcion. Unlike traditional techniques which require schemes for harmonic detection, the technique performs the harmonic compensation without the use of this schemes, controlling the output currents of the system in an indirect way. So that there is effective control of the DC (Direct Current) bus voltage is used the robust controller mode dual DSMPI (Dual-Sliding Mode-Proportional Integral), that behaves as a sliding mode controller SM-PI (Sliding Mode-Proportional Integral) during the transition and like a conventional PI (Proportional Integral) in the steady-state. For control of current is used to repetitive control strategy, which are used double sequence controllers (DSC) tuned to the fundamental component, the fifth and seventh harmonic. The output phase current are aligned with the phase angle of the utility voltage vector obtained from the use of a SRF-PLL (Synchronous Reference Frame Phase-Locked-Loop). In order to obtain the maximum power from the PV array is used a MPPT (Maximum Power Point Tracking) algorithm without the need for adding sensors. Experimental results are presented to demonstrate the effectiveness of the proposed control system.

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.

Resistividade elétrica superficial do concreto: influência da cura

A resistividade elétrica superficial do concreto, nos estados fresco e endurecido, pode ser influenciada por alguns fatores, como por exemplo: grau de hidratação, relação água/aglomerante (a/ag), procedimento de cura, teor de agregado e existência de armadura. Este trabalho tem o objetivo de avaliar o desempenho e o comportamento da resistividade elétrica superficial do concreto tendo como base a influência do tempo de cura e relação a/ag. Os concretos dosados foram divididos em três grupos, onde C-0,81 representa o grupo de concretos com relação água/aglomerante de 0,81 e 20 MPa de resistência à compressão; C- 0,50 representa os concretos com relação água/aglomerante de 0,50 e 40 MPa; e C-0,35 representa os concretos com relação água/aglomerante de 0,35 e 60 MPa de resistência à compressão. Os procedimentos de cura aplicados aos três grupos foram: cura seca, cura submersa até os sete dias e cura submersa até os quatorze dias. No presente estudo, os resultados mostraram que quanto maior a relação água/aglomerante, maior será a porosidade da mistura que, por sua vez, eleva a resistividade elétrica. No que tange ao procedimento de cura, os concretos curados a seco apresentaram maiores índices de resistividade que os concretos submersos.

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.

Estudo teórico da tomografia por impedância elétrica

O presente trabalho descreve um estudo sobre a metodologia matemática para a solução do problema direto e inverso na Tomografia por Impedância Elétrica. Este estudo foi motivado pela necessidade de compreender o problema inverso e sua utilidade na formação de imagens por Tomografia por Impedância Elétrica. O entendimento deste estudo possibilitou constatar, através de equações e programas, a identificação das estruturas internas que constituem um corpo. Para isto, primeiramente, é preciso conhecer os potencias elétricos adquiridos nas fronteiras do corpo. Estes potenciais são adquiridos pela aplicação de uma corrente elétrica e resolvidos matematicamente pelo problema direto através da equação de Laplace. O Método dos Elementos Finitos em conjunção com as equações oriundas do eletromagnetismo é utilizado para resolver o problema direto. O software EIDORS, contudo, através dos conceitos de problema direto e inverso, reconstrói imagens de Tomografia por Impedância Elétrica que possibilitam visualizar e comparar diferentes métodos de resolução do problema inverso para reconstrução de estruturas internas. Os métodos de Tikhonov, Noser, Laplace, Hiperparamétrico e Variação Total foram utilizados para obter uma solução aproximada (regularizada) para o problema de identificação. Na Tomografia por Impedância Elétrica, com as condições de contorno preestabelecidas de corrente elétricas e regiões definidas, o método hiperparamétrico apresentou uma solução aproximada mais adequada para reconstrução da imagem.

Projeto de estabilidade de um edifício para uma sala elétrica em betão armado e estrutura metálica

Trabalho de Projeto para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização Estruturas

Estudo de viabilidade para a instalação de uma central piloto para geração de energia elétrica a partir de biomassa na ilha do Príncipe (R.D. de S. Tomé e Príncipe)

O referido projeto tem como objetivo principal a avaliação das capacidades técnicas, económicas e ambientais da ilha do Príncipe (República democrática de S. Tomé e Príncipe) para possibilitar a instalação de uma central piloto (500 kW) de produção de energia elétrica a partir de biomassa captada proveniente de la floresta (resíduos florestais) e campos agrícolas(resíduos agrícolas) com intuito de aumentar a potência total instalada na ilha. S. Tomé e Príncipe é um país subdesenvolvido e partilha de um dos maiores problemas dos países dessa categoria, a precária produção e distribuição da energia elétrica a população. Em S. Tomé e Príncipe estes problemas são derivados a fraca potência instalada e dependência de combustíveis fósseis. Especificamente na ilha do Príncipe, a situação é ainda mais complicada, situação prendesse com o facto de que o transporte de combustível da Ilha de S. Tomé para a ilha do Príncipe não se processar num regime contínuo, devido ao aumento do consumo pela população da Ilha do Príncipe conjugado com a fraca potência instalada e a falta de condições ideais de armazenamento de combustível, o que origina muitas falhas na distribuição de eletricidade ou uma racionalidade na sua distribuição. A racionalidade de distribuição de eletricidade na ilha do Príncipe segue o princípio de fornecimento em momentos de maior necessidade, isto é: horários em que as famílias se encontram juntas em suas casas (18 as 24h), períodos de maior produtividade da ilha (8 as 12h), com interregnos de várias horas na distribuição. Este princípio não respeita instituições como os hospitais onde a necessidade de energia elétrica permanente é uma necessidade. Outra motivação para a elaboração deste projeto é o facto de que a ilha do Príncipe a partir de ano 2012 passou a ser uma reserva da Biosfera da UNESCO. Este facto obrigou obviamente a ilha do Príncipe a ter uma maior preocupação com a sustentabilidade ambiental. Perante essas necessidades, surgiu a necessidade de criação de um projeto que tentasse cobrir as lacunas elétricas da Ilha do Príncipe. O projeto é ambicioso, não só para S. Tomé e Príncipe, mas também para todos os países da região e principalmente aqueles com grande potencialidade em biomassa florestal e agrícola.

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.

Mobilidade elétrica

No último século, a utilização de combustíveis fosseis permitiram uma acelerada industrialização intimamente associada a consumos crescentes de energia. Mas a sua utilização não é neutra do ponto de vista ambiental, pois liberta gases de efeito de estufa (GEE), que estão a alterar o equilíbrio da nossa atmosfera que existia no período préindustrial. Apoiado em estudos científicos cada vez mais credibilizados pela comunidade científica, o poder político está consciente das suas consequências climáticas, e por isso empenhado em mudar a matriz energética com vista a uma redução progressiva dos GEE.

Dimensionamento amostral para determinação da condutividade elétrica individual de sementes de girassol.

RESUMO: O teste de condutividade elétrica é um teste de vigor de sementes utilizado para avaliar a qualidade das sementes e complementar o teste de germinação. O tamanho da amostra necessária para a estimação da média de condutividade elétrica de sementes é diretamente proporcional à variabilidade dos dados e confiabilidade desejada na estimativa. Uma técnica adequada para dimensionamento amostral é a utilização de intervalos de confiança, obtidos por reamostragem. Essa técnica tem a vantagem de não depender da distribuição de probabilidade dos dados. Assim, o objetivo deste trabalho foi estimar o tamanho de amostra necessário para o teste de condutividade elétrica individual em sementes de girassol. Foram utilizadas sete lotes de sementes de girassol, sendo três lotes da cultivar Hélio 250 (A, B e C), dois lotes da cultivar BRS 323 (D e E) e dois lotes da cultivar BRS 324 (F e G). O teste de condutividade elétrica individual foi realizado com 400 sementes de cada lote e o tamanho de amostra foi determinado pelo número de sementes a partir do qual a amplitude do intervalo de confiança de 95% (AIC95%) foi menor ou igual a 10, 15 e 20% da estimativa da média. Tempos de embebição de vinte e quatro hora possibilitam utilizar os menores tamanhos de amostras. O tamanho de amostra de 257 sementes é recomendado para a amplitude do intervalo de confiança de 95% igual a 20% da estimativa da média. ABSTRACT: The aim of this study was to estimate the sample size required for the individual electrical conductivity test in sunflower seeds. The sample size of 257 seeds is recommended for the amplitude of the 95% confidence interval of 20% of the mean estimate.

Caracterização microestrutural e elétrica de La(FexNi1-x)O3 sintetizado pelo método da gelatina

The present work deals with the synthesis of materials with perovskite structure with the intention of using them as cathodes in fuel cells SOFC type. The perovskite type materials were obtained by chemical synthesis method, using gelatin as the substituent of citric acid and ethylene glycol, and polymerizing acting as chelating agent. The materials were characterized by X-ray diffraction, thermal analysis, spectroscopy Fourier transform infrared, scanning electron microscopy with EDS, surface area determination by the BET method and Term Reduction Program, TPR. The compounds were also characterized by electrical conductivity for the purpose of observing the possible application of this material as a cathode for fuel cells, solid oxide SOFC. The method using gelatin and polymerizing chelating agent for the preparation of materials with the perovskite structure allows the synthesis of crystalline materials and homogeneous. The results demonstrate that the route adopted to obtain materials were effective. The distorted perovskite structure have obtained the type orthorhombic and rhombohedral; important for fuel cell cathodes. The presentation material properties required of a candidate cathode materials for fuel cells. XRD analysis contacted by the distortion of the structures of the synthesized materials. The analyzes show that the electrical conductivity obtained materials have the potential to act as a cell to the cathode of solid oxide fuel, allowing to infer an order of values for the electrical conductivities of perovskites where LaFeO3 < LaNiO3 < LaNi0,5Fe0,5O3. It can be concluded that the activity of these perovskites is due to the presence of structural defects generated that depend on the method of synthesis and the subsequent heat treatment