Gestão de energia em ambiente industrial

A Sociedade da Água de Luso, S.A., localizada no concelho de Mealhada, é uma empresa do setor do engarrafamento de águas minerais naturais, de nascente e de consumo humano. Esta realiza as suas atividades, tendo em consideração a eficiência energética, ao longo do seu processo produtivo. Desta forma, o trabalho desenvolvido teve como objetivo o acompanhamento da implementação do sistema de monitorização e recolha de dados, que posteriormente foi útil na redução dos consumos energéticos (consumo de ar comprimido). Para além disto, também foi proposta uma medida de eficiência energética que visa a redução de energia elétrica na área da iluminação. O sistema de monitorização e recolha de dados e a criação de uma equipa de redução do consumo de ar comprimido permitiram a identificação das áreas de atuação, a monitorização das metas estipuladas no âmbito da equipa e a detecção de anomalias. A medida de eficiência energética aplicada incide na substituição de lâmpadas fluorescentes tubulares T8 por lâmpadas fluorescentes tubulares T5. Assim, a implementação deste sistema e a aplicação das medidas de eficiência energética na rede de ar comprimido no âmbito da equipa permitiram uma redução de 0,03 kWh/hL o que significa uma poupança de 5.600 € em quinze semanas. Ao nível da iluminação as medidas sugeridas permitem uma redução de 8.945 kWh/ano o que corresponde a uma poupança de 1.055 €/ano.

Controladores repetitivos aplicados a filtros ativos de potência sob variações de carga e de frequência da rede

This work presents the development and modification of techniques to reduce the effects of load variation and mains frequency deviation in repetitive controllers applied to active power filters. To minimize the effects of aperiodic signals resulting from the connection or disconnection of non-linear loads is developed a technique which recognizes linear and nonlinear loads, and operates to reset the controller only when the error due to the transition of considerable value, and the transition is from non-linear to linear load. An algorithm to adapt the gain of the repetitive controller, based on a sigmoid function adaptation, in order to minimize the effects caused by random noise in the measurement system is also used. This work also analyzes the effects of frequency variation and presents the main methods to cope with this situation. Some solutions are the change in the number of samples per period and the variation of the sampling rate. The first has the advantage of using linear design techniques and results in a time invariant system. The second method changes the sampling frequency and leads to a time variant system that demands a difficult analysis of stability. The proposed algorithms were tested using the methods of truncation of the number of samples and the method of changing the sampling rate of the system to compensate possible frequency variations of the grid. Experimental results are presented to validate the proposal.

Diagnóstico automático de eventos e distúrbios em unidades geradoras e usinas utilizando lógica fuzzy

The electric power systems are getting more complex and covering larger areas day by day. This fact has been contribuiting to the development of monitoring techniques that aim to help the analysis, control and planning of power systems. Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) systems, Wide Area Measurement Systems and disturbance record systems. Unlike SCADA and WAMS, disturbance record systems are mainly used for offilne analysis in occurrences where a fault resulted in tripping of and apparatus such as a transimission line, transformer, generator and so on. The device responsible for record the disturbances is called Digital Fault Recorder (DFR) and records, basically, electrical quantities as voltage and currents and also, records digital information from protection system devices. Generally, in power plants, all the DFRs data are centralized in the utility data centre and it results in an excess of data that difficults the task of analysis by the specialist engineers. This dissertation shows a new methodology for automated analysis of disturbances in power plants. A fuzzy reasoning system is proposed to deal with the data from the DFRs. The objective of the system is to help the engineer resposnible for the analysis of the DFRs’s information by means of a pre-classification of data. For that, the fuzzy system is responsible for generating unit operational state diagnosis and fault classification.

Transformada wavelet aplicada a análise automática de oscilografias de curta duração em unidades geradoras

The focus of this work is the automatic analysis of disturbance records for electrical power generating units. The main proposition is a method based on wavelet transform applied to short-term disturbance records (waveform records). The goal of the method is to detect the time instants of recorded disturbances and extract meaningful information that characterize the faults. The result is a set of representative information of the monitored signals in power generators. This information can be further classified by an expert system (or other classification method) in order to classify the faults and other abnormal operating conditions. The large amount of data produced by digital fault recorders during faults justify the research of methods to assist the analysts in their task of analysing the disturbances. The literature review pointed out the state of the art and possible applications for oscillography records. The review of the COMTRADE standard and wavelet transform underlines the choice of the method for solving the problem. The conducted tests lead to the determination of the best mother wavelet for the segmentation process. The application of the proposed method to five case studies with real oscillographic records confirmed the accuracy and efficiency of the proposed scheme. With this research, the post-operation analysis of occurrences is improved and as a direct result is the reduction of the time that generators are offline.

Arquitetura para o desenvolvimento de unidades de medição fasorial sincronizada no monitoramento a nível de distribuição

This work presents a low cost architecture for development of synchronized phasor measurement units (PMU). The device is intended to be connected in the low voltage grid, which allows the monitoring of transmission and distribution networks. Developments of this project include a complete PMU, with instrumentation module for use in low voltage network, GPS module to provide the sync signal and time stamp for the measures, processing unit with the acquisition system, phasor estimation and formatting data according to the standard and finally, communication module for data transmission. For the development and evaluation of the performance of this PMU, it was developed a set of applications in LabVIEW environment with specific features that let analyze the behavior of the measures and identify the sources of error of the PMU, as well as to apply all the tests proposed by the standard. The first application, useful for the development of instrumentation, consists of a function generator integrated with an oscilloscope, which allows the generation and acquisition of signals synchronously, in addition to the handling of samples. The second and main, is the test platform, with capabality of generating all tests provided by the synchronized phasor measurement standard IEEE C37.118.1, allowing store data or make the analysis of the measurements in real time. Finally, a third application was developed to evaluate the results of the tests and generate calibration curves to adjust the PMU. The results include all the tests proposed by synchrophasors standard and an additional test that evaluates the impact of noise. Moreover, through two prototypes connected to the electrical installation of consumers in same distribution circuit, it was obtained monitoring records that allowed the identification of loads in consumer and power quality analysis, beyond the event detection at the distribution and transmission levels.

Controle de uma microrrede ilhada baseada em geração eólica-diesel com alto nível de inserção de geração eólica

The insertion of distributed generation units in the electric power systems have contributed to the popularization of microgrid concepts. With the microgrids, several potential benefits can be achieved in regard to power quality and supply reliability. However, several technical challenges related to the control and operation of microgrids, which are associated with high insertion of generation systems based on static converters, must be overcame. Among the opportunities in the context of microgrids, there is the islanded operation of microgrids temporarily disconnected from the electric power systems and also the autonomous operation of geographically isolated microgrids. The frequency in large power systems is traditionally controlled by the generation units based on traditional synchronous generator. The insertion of distributed generation units based on static power converters may bring difficulties to the frequency control in microgrids, due to the reduction of the equivalent inertia of conventional synchronous generators present in islanded and isolated microgrids. In this context, it becomes necessary the proposition of new operational and control strategies for microgrids control, taking into account the presence of distributed generation units based on full-rated converter. This paper proposes an operational and control strategy for the islanded operation of a winddiesel microgrid with high insertion level of wind generation. The microgrid adopted in this study comprises of a wind energy conversion system with synchronous generator based on full rated converter, a diesel generator (DIG) and a dump load. Due to the high insertion level of wind generation, the wind unit operates in Vf mode and the diesel generator operates in PQ mode. The diesel generator and the dump load are used to regulate the DC-link voltage of the wind generation unit. The proposed control allows the islanded operation of the microgrid only with wind generation, wind-only mode (WO), and with wind-diesel generation, wind-diesel mode (WD). For the wind-only mode, with 100% of penetration level of wind generation, it is proposed a DC-link voltage control loop based on the use of a DC dump load. For the winddiesel mode, it is proposed a DC-link voltage control loop added to the diesel generator, which is connected to the AC side of the microgrid, in coordinated action with the dump load. The proposed operational and control strategy does not require the use of batteries and aims to maximize the energy production from wind generation, ensuring the uninterrupted operation of the microgrid. The results have showed that the operational and control strategy allowed the stable operation of the islanded microgrid and that the DC-link voltage control loop added to the diesel generator and the dump load proved to be effective during the typical variations of wind speed and load.

Aspectos da morfometria de drenagem e produção de sedimentos em relação a variante chuva x vazão de diferentes trechos da Bacia do Ribeirão do Gama – Distrito Federal nos anos de 2014 a 2015

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Departamento de Geografia, Programa de Pós-Graduação em Geografia, 2015.

Mathematical analysis of maximum power generated by photovoltaic systems and fitting curves for standard test conditions

The rural electrification is characterized by geographical dispersion of the population, low consumption, high investment by consumers and high cost. Moreover, solar radiation constitutes an inexhaustible source of energy and in its conversion into electricity photovoltaic panels are used. In this study, equations were adjusted to field conditions presented by the manufacturer for current and power of small photovoltaic systems. The mathematical analysis was performed on the photovoltaic rural system I- 100 from ISOFOTON, with power 300 Wp, located at the Experimental Farm Lageado of FCA/UNESP. For the development of such equations, the circuitry of photovoltaic cells has been studied to apply iterative numerical methods for the determination of electrical parameters and possible errors in the appropriate equations in the literature to reality. Therefore, a simulation of a photovoltaic panel was proposed through mathematical equations that were adjusted according to the data of local radiation. The results have presented equations that provide real answers to the user and may assist in the design of these systems, once calculated that the maximum power limit ensures a supply of energy generated. This real sizing helps establishing the possible applications of solar energy to the rural producer and informing the real possibilities of generating electricity from the sun.

Análise da descarga sólida em suspensão na Bacia do Riacho Fundo, Brasília - DF

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, 2015.

Políticas de geração distribuída e sustentabilidade do sistema elétrico

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Centro de Desenvolvimento Sustentável, 2015.

Estudo da aplicação de molas magnéticas na recolha da energia de fontes renováveis

Dissertação de Mestrado, Engenharia Elétrica e Eletrónica, Especialização em Sistemas de Energia e Controlo, Instituto Superior de Engenharia, Universidade do Algarve, 2016

INDUSTRIALIZAÇÃO, DINÂMICA TERRITORIAL E IMPLICAÇÕES SOCIOAMBIENTAIS EM MATO GROSSO DO SUL/BR

O trabalho se refere a um estudo sobre a industrialização, a dinâmica territorial e as implicações socioambientais em Três Lagoas/MS. O Parque Industrial decorre do processo de (des)concentração/(re)concentração industrial, no Brasil. Há intensa dinâmica territorial, que se dá a partir do processo industrial, que se circunscreve em três Distritos Industriais. Analisaram-se a estrutura e a dinâmica industrial, bem como os conflitos estabelecidos entre as forças produtivas. Também se avaliaram as alterações decorrentes da incorporação de tecnologia, produtividade e os reflexos no uso e ocupação das terras no campo. Ainda averiguou-se se há riscos de contaminação pelas indústrias, seja pela contaminação das águas subterrâneas e do solo, seja pela emissão de gases na atmosfera, os quais foram avaliados com vista à elaboração de um plano de redução dos riscos de eventos perigosos e contaminação ambiental. No Distrito Industrial I, há 22 empresas, sendo 11 ligadas a construção civil, de baixa periculosidade, e, perigosas destacam-se 3 metalúrgicas, uma química, uma de plástico e uma carvoaria. No Distrito Industrial II, concentram-se 27 empresas, destas apenas 3, a de alimentos, bebidas e de construção civil não são perigosas. Destacando-se dentre a perigosas, 8 indústrias têxteis, 6 metalúrgicas e 6 petroquímicas. O Distrito Industrial III situa-se fora do núcleo urbano, e se destina às megaindústrias: fábricas de papel e celulose, - consórcio Fibria/Internacional Paper - e uma de fertilizantes da Petrobras. As indústrias do Distrito Industrial II contam com aparato tecnológico mais avançado, isto é, coadunam as novas tecnologias do atual período técnico-científico e os incentivos fiscais – doação de terreno, isenções de impostos - com o aparato de objetos espaciais que o município oferece - vias intermodais, energia elétrica, e, a possibilidade da exploração da força de trabalho com baixos salários. Esses empreendimentos promoveram nova dinâmica territorial, criando novos sentidos e funções, impondo novos valores e cultura, inclusive os estilos de moradia, pois a expansão da periferia da cidade agora, não dá lugar somente aos conjuntos habitacionais populares, mas também aos luxuosos condomínios horizontais fechados; além do aumento da opção de moradias em condomínios horizontais. A paisagem urbana se metamorfoseia, pois a territorialização do capital industrial delineia novas territorialidades, a cidade ganha ares de cidade grande.

Reconstituição das vazões naturais a jusante das pequenas centrais hidrelétricas Rio Bonito e Suíça : Rio Santa Maria da Vitória (ES)

O conhecimento do regime natural de rios é relevante, entre diversas razões, para avaliar o impacto antrópico em bacias hidrográficas. Desta forma, visa criar ferramentas que auxiliem no planejamento eficiente dos recursos hídricos. O rio Santa Maria da Vitória (ES) é crucial para o desenvolvimento socioeconômico da Região Metropolitana da Grande Vitória. Adicionalmente, diversos ecossistemas e comunidades agrícolas dependem deste rio. Sendo a geração de energia elétrica um dos usos mais significativos do rio Santa Maria da Vitória, através das Pequenas Centrais Hidrelétricas Rio Bonito e Suíça, o objetivo principal desta pesquisa foi buscar uma melhor compreensão da influência da operação destes empreendimentos na vazão natural deste rio. Além da análise das séries de vazões e de precipitações medidas em Santa Leopoldina, comparando o período anterior com o posterior à implantação das PCH`s, realizou-se a reconstituição das vazões naturais médias diárias e médias mensais a jusante das PCH`s, através da técnica de extensão MOVE.I (tipo 1) e com o auxílio da série de vazão medida na estação fluviométrica Marechal Floriano, localizada na bacia hidrográfica do rio Jucu. Os resultados obtidos, a partir dos dados monitorados na estação Santa Leopoldina, mostraram uma diminuição nas vazões mínimas com 7, 30 e 90 dias de duração para o período pós-regulado. Ainda, as vazões de permanência Q50, Q90 e Q95 e a vazão média de longa duração reconstituídas são menores que as vazões observadas em Santa Leopoldina. Além da presença das PCH`s, as alterações no uso e cobertura do solo da bacia podem ter influência sobre os resultados encontrados. As vazões em Santa Leopoldina, devido aos horários em que são realizadas as medições, podem não representar de forma confiável as oscilações a jusante das PCH`s. Consequentemente, faz-se necessário um monitoramento contínuo das vazões a jusante desses empreendimentos e recomenda-se que seja realizada uma nova reconstituição das vazões naturais do rio Santa Maria da Vitória, através do balanço hídrico dos reservatórios, utilizando os dados operativos das PCH`s.

A relação entre o nível de evidenciação socioambiental e os fatores da sustentabilidade de empresas do setor elétrico brasileiro

O Relatório Anual de Responsabilidade Socioambiental (RARS) das empresas do Setor Elétrico Brasileiro (SEB) é um importante canal de comunicação entre as organizações e os diversos interessados. O objetivo deste estudo foi verificar a relação entre o Nível de Evidenciação Socioambiental e os Fatores Econômicos, Ambientais e Sociais da Sustentabilidade. A pesquisa classifica-se como quantitativa-descritiva, cuja coleta de dados apresenta-se como análise documental. A análise foi realizada em 108 empresas concessionárias de energia elétrica que publicaram o RARS no ano de 2012. O primeiro resultado relevante foi à validação mediante o teste Alpha de Crombach dos índices utilizados para medir o Nível de Evidenciação Socioambiental das empresas pesquisadas. Em seguida identificou-se que as empresas evidenciaram mais indicadores sociais que ambientais, e que algumas empresas ainda enquadram-se nos níveis “Regular e Baixo” de evidenciação socioambiental, o que reforça a tese que somente por meio de regulação, as empresas realizarão divulgações completas. Em relação às principais práticas de evidenciação socioambiental, constatou-se que estão voltadas a publicitar as políticas socioambientais desenvolvidas pelas empresas, e as interações socioambientais negativas são pouco evidenciadas pelas empresas. Em relação à investigação principal da pesquisa, foi constatada uma relação positiva e significativa entre o Nível de Evidenciação Ambiental, Social e Socioambiental e Fatores Econômicos da Sustentabilidade, e entre Nível de Evidenciação Social e Fatores Sociais da Sustentabilidade. E que a Pressão dos Stakeholders é relacionada positivamente e significativamente com o Nível de Evidenciação Socioambiental.