Identificação da combinação ótima das fontes de energia renovável de origem hídrica, eólica e fotovoltaica para a integração no sistema elétrico português

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica Ramo de Energia

Consumo inteligente de energia elétrica

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia de Redes de Comunicação e Multimédia

Aplicação de um modelo de programação linear inteira mista (PLIM) na expansão da rede de distribuição de energia elétrica em Angola

Em Angola, apenas cerca de 30% da população tem acesso à energia elétrica, nível que decresce para valores inferiores a 10% em zonas rurais mais remotas. Este problema é agravado pelo facto de, na maioria dos casos, as infraestruturas existentes se encontrarem danificadas ou não acompanharem o desenvolvimento da região. Em particular na capital angolana, Luanda que, sendo a menor província de Angola, é a que regista atualmente a maior densidade populacional. Com uma população de cerca de 5 milhões de habitantes, não só há frequentemente problemas relacionados com a falha do fornecimento de energia elétrica como há ainda uma percentagem considerável de municípios onde a rede elétrica ainda nem sequer chegou. O governo de Angola, no seu esforço de crescimento e aproveitamento das suas enormes potencialidades, definiu o setor energético como um dos fatores críticos para o desenvolvimento sustentável do país, tendo assumido que este é um dos eixos prioritários até 2016. Existem objetivos claros quanto à reabilitação e expansão das infraestruturas do setor elétrico, aumentando a capacidade instalada do país e criando uma rede nacional adequada, com o intuito não só de melhorar a qualidade e fiabilidade da rede já existente como de a aumentar. Este trabalho de dissertação consistiu no levantamento de dados reais relativamente à rede de distribuição de energia elétrica de Luanda, na análise e planeamento do que é mais premente fazer relativamente à sua expansão, na escolha dos locais onde é viável localizar novas subestações, na modelação adequada do problema real e na proposta de uma solução ótima para a expansão da rede existente. Depois de analisados diferentes modelos matemáticos aplicados ao problema de expansão de redes de distribuição de energia elétrica encontrados na literatura, optou-se por um modelo de programação linear inteira mista (PLIM) que se mostrou adequado. Desenvolvido o modelo do problema, o mesmo foi resolvido por recurso a software de otimização Analytic Solver e CPLEX. Como forma de validação dos resultados obtidos, foi implementada a solução de rede no simulador PowerWorld 8.0 OPF, software este que permite a simulação da operação do sistema de trânsito de potências.

Energia Solar Fotovoltaica como Fonte Alternativa de Produção de Energia Elétrica em Angola

Neste trabalho é efetuado o dimensionamento de sistemas fotovoltaicos para serem instalados em edificações localizadas em Angola com o objetivo de analisar a produção de energia elétrica através de sistemas fotovoltaicos. Utilizando o software PVsyst na versão 6.3.2 foram dimensionados três sistemas fotovoltaicos, dois sistemas destinados a ser instalados numa residência, um ligado à rede e o outro autónomo e por fim um sistema fotovoltaico ligado à rede para uma instalação industrial. A determinação dos custos de investimento nos três sistemas foi obtida de forma aproximada, tendo como base preços dos equipamentos no mercado Português e considerando os custos de importação de mercadorias no mercado Angolano. Para os sistemas ligados à rede é analisada a rentabilidade financeira do investimento durante o período de vida útil dos módulos fotovoltaicos considerando três cenários distintos. No primeiro cenário o valor da remuneração pela energia vendida pelo produtor é igual ao valor pago pela energia comprada. No segundo e terceiros cenário de análise económica pretende-se encontrar uma tarifa de energia que torne o investimento rentável com um período de amortização de 7 e 12 anos respetivamente.

Simulação de sistemas térmicos de potência para geração de energia elétrica

O presente trabalho é dedicado à simulação numérica de sistemas térmicos de potência. O trabalho é iniciado com a modelagem de um ciclo Rankine, dedicado à produção de energia elétrica, para o qual foi elaborado um programa de simulação com a linguagem de programação MATLAB. A partir desse primeiro caso, são apresentados os modelos empregados para representar os diversos componentes que formam o circuito, como o gerador de vapor, a turbina, o condensador e a bomba. Além desses componentes, são introduzidas as equações que representam o escoamento do fluido de trabalho, no caso a água, permitindo assim o cálculo da perda de carga nas diferentes canalizações do circuito, sendo também acoplado o funcionamento da bomba. Essa alternativa pennite uma melhor avaliação do trabalho despendido para operar o sistema. A modelagem do ciclo deixa então de ser exclusivamente tennodinâmica, e passa a incluir aspectos de mecânica de fluidos. Outras variantes desse ciclo simples são também modelados e simulados, incluindo ciclos Rankine regenerativos e com irreversibilidades. As simulações são efetuadas admitindo-se parâmetros de operação, como, potência da turbina, temperatura do vapor d'água na entrada da turbina e pressão do vapor d'água na saída da turbina, com a variante de fixar-se o título do vapor d'água na saída da turbina.

Estratégias para minimizar o consumo de energia elétrica no apoio a sistemas solares de aquecimento de água

É muito difícil falar sobre aquecimento de água usando energia solar, sem falar em energia de apoio, ou auxiliar. Essa indispensável energia auxiliar, que pode ser eletricidade, gás ou um outro combustível qualquer, tem por objetivo substituir a energia solar nos dias nublados, ou complementá-la nos períodos de baixa radiação solar. Sua finalidade é manter um certo volume de água quente dentro das condições mínimas de temperatura para uso imediato. Essa energia, tão importante para a eficácia do sistema, tem sempre um custo agregado que deve ser considerado no projeto. A escolha do tipo de energia auxiliar recai justamente sobre a eletricidade por sua facilidade de controle e baixo investimento inicial. O custo da energia elétrica, contudo, é hoje alto o suficiente para que a fração elétrica no consumo de energia do sistema seja importante e passe a merecer mais atenção. Esta dissertação visa a estudar estratégias para minimizar o consumo de energia elétrica auxiliar. O trabalho foi desenvolvido através da simulação do atendimento de uma residência unifamiliar, habitada por cinco pessoas, com um consumo de água quente variável ao longo do dia e igual para todos os dias do ano. Empregou-se para as simulações de todos os casos estudados, o software TRNSYS em sua versão 14.2, (KLEIN, 1997) que demonstrou eficácia e coerência nos resultados obtidos Ao longo do trabalho foram simulados mais de setecentos casos, variando-se parâmetros como área de coletores, volume do reservatório, potência elétrica, dentre outros. Com os resultados obtidos nas simulações foram elaboradas tabelas e gráficos dos quais foi possível retirar algumas conclusões relevantes tais como a dependência do consumo de energia auxiliar com o volume do reservatório, número de coletores, potência da resistência de aquecimento e sua altura, bem como a altura do termostato. A partir dos resultados deste trabalho foi possível a elaboração de uma série de recomendações relativas a estudo e a projeto de sistemas de aquecimento solar de água quente para uso doméstico, visando à otimização na utilização do sistema de energia auxiliar.

Avaliação da utilização de indicadores de desempenho como suporte ao gerenciamento estratégico de uma empresa : um estudo de caso em uma empresa distribuidora de energia elétrica

Este trabalho de pesquisa enfoca a utilização de indicadores de desempenho por uma empresa distribuidora de energia elétrica, avaliando sua utilização no gerenciamento estratégico dessa empresa. A justificativa para a realização do estudo ressalta as mudanças ocorridas no cenário do sistema elétrico brasileiro O embasamento teórico centra a pesquisa na literatura sobre o Mercado de Energia Elétrica, Formulação de Estratégia, Gestão Estratégica e Indicadores de Desempenho, enfatizando a necessidade do produto energia elétrica ser fornecido com a qualidade exigida pelo padrão dos equipamentos sofisticados utilizados pela indústria e das necessidades dos consumidores em geral. Na fase de conclusão o trabalho procura identificar os elementos estratégicos utilizados pela empresa, quais são os indicadores de desempenho utilizados, como se dá o controle e a apuração destes, e por fim verifica sua utilização no gerenciamento estratégico.

Quadro equilibrado de indicadores de desempenho para a gestão estratégica empresarial : aplicação a uma pequena empresa da área de serviço público de energia elétrica

Este trabalho versa sobre a estruturação de um sistema de indicadores de desempenho empresarial. Através de estudo de caso junto a uma organização da área de serviços de energia elétrica, incorpora características peculiares por tratar-se de uma cooperativa. Após um trabalho de pesquisa junto às obras de diversos autores e verificado o estado da arte em relação ao tema, efetuou-se uma análise da empresa estudada quanto ao seu estágio atual de desenvolvimento, ao ambiente, à cultura e a sua situação no contexto mercadológico. Com base nos resultados dessa análise, concluiu-se que um BSC – Balanced Scorecard -, segundo um modelo proposto por Kaplan e Norton, seria o mais adequado entre os estudados. Um Quadro Equilibrado de Indicadores, evolutivo, alinhado com a estratégia e relações de causa e efeito, é o resultado principal desta dissertação. Contudo, a ordenação e o relacionamento dos elementos entre si, integrados na arquitetura do Quadro de Indicadores, redundaram num subproduto, qual seja, um caminho alternativo para estruturá-lo, visto que a forma hierárquica inicialmente proposta pelos autores conflitou com a estratégia e a missão/visão da empresa. No final, o trabalho apresenta a estrutura de um Quadro Equilibrado de Indicadores para a instituição estudada e algumas conclusões sobre o sistema de medição de desempenho.

O impacto de reestruturação e privatização na gestão integrada do setor de energia elétrica: análise do setor a partir da abordagem de redes

The Brazilian energetic sector is passing through deep transformations. The restructure is mainly characterized by the passage from a vertical and centrally coordinated system, in hands of the State, to a more horizontal one, with characteristics of a network, in which organizations, such as the National Agency of Electric Energy (ANEEL), the new regulator entity, the Wholesaler Market of Electric Energy (MAE), the National Operator of Electric System (ONS), Eletrobrás and the National Bank of Economic and Social Development (BNDES) are designated as the principals integrators of the system. The objective of the present work was to analyze the influence of the privatization and restructuring processes in the integration of the Brazilian system of electric energy. The analysis was based on the instruments offered by the network approach. The results of the research show that the Brazilian sector of electric energy cannot be considered as a highly integrated network. In this new horizontal configuration, the social actors are affirming its roles, functions and objectives, while the key-organization like ANEEL, ONS, MAE, Eletrobrás, and BNDES are being structured to strengthen its integrative role.

Previsão de demanda de energia elétrica por meio de redes neurais artificiais

Este estudo propõe um método alternativo para a previsão de demanda de energia elétrica, através do desenvolvimento de um modelo de estimação baseado em redes neurais artificiais. Tal método ainda é pouco usado na estimativa de demanda de energia elétrica, mas tem se mostrado promissor na resolução de problemas que envolvem sistemas de potência. Aqui são destacados os principais fatores que devem pautar a modelagem de um sistema baseada em redes neurais artificiais, que são: seleção das variáveis de entrada; quantidade de variáveis; arquitetura da rede; treinamento; previsão da saída. O modelo ora apresentado foi desenvolvido a partir de uma amostra de 125 municípios do Estado do Rio Grande do Sul (Brasil), nos anos de 1999 a 2002. Como variáveis de entrada, foram selecionados a temperatura ambiente (média e desvio-padrão anual), a umidade relativa do ar (média e desvio-padrão anual), o PIB anual e a população anual de cada município incluído na amostra. Para validar a proposta apresentada, são mostrados resultados baseados nas simulações com o modelo proposto.

Estimação das elasticidades da demanda por energia elétrica e alimentos no Brasil : uma análise a partir do Modelo Flórida

Este estudo examina as elasticidades-renda, preço e preço cruzada da demanda de alimentos e energia elétrica, a partir de dados da POF e das Contas Nacionais. O sistema de demanda utilizado é formulado em dois estágio de decisão orçamentária, de acordo com os preceitos estabelecidos na teoria da maximização da utilidade, sujeita às restrições de aditividade e homogeneidade e simetria.

Gestão estratégica da segurança do trabalho na área industrial de uma usina de etanol, açúcar e energia elétrica

Conseguir lucratividade em uma usina produtora de etanol, açúcar e energia elétrica, sem acidentes do trabalho, passou a ser grande desafio. Portanto, a Gestão de Segurança transformou-se em estratégica, buscando levar o valor empresarial “segurança” como instrumento fundamental na execução da produção. Levantamos a história da implantação do Sistema de Gestão da Segurança da usina e também checamos através de indicadores universais de segurança, se os números alcançados, apresentam evolução satisfatória, procurando identificar as ações aplicadas e os resultados. No processo de evolução desse sistema, a usina tornou-se a primeira do mundo na obtenção de uma Certificação Internacional de Segurança (OHSAS 18001) do setor sucroenergético, além de alcançar quarto lugar em processamento de cana no Brasil. Aplicando o Instrumento ICOS – Inventário de Clima Organizacional de Segurança em 2005 e novamente em 2011, avaliamos se com crescimento da produção, aliado ao aumento do número de trabalhadores, o valor segurança manteve-se presente. Também apuramos possíveis fatores como tempo de empresa, escolaridade, proporção de acidentes e entrevistas com os responsáveis que contribuíram para a existência de setores há 16 anos sem perder um dia de trabalho por acidente. Finalmente, concluímos que lidar com gestão da segurança, capacita a empresa para enfrentar dificuldades do mercado, pois sucesso hoje, pode não valer para o dia seguinte caso ocorra acidente. Prevenir, educar, buscar conhecimento, celebrar, cobrar resultados e ousadia, definem o estilo de administração da usina estudada.

Uma técnica para modelagem de cenários consistentes na previsão da demanda por energia elétrica

As técnicas qualitativas disponiveis para a modelagem de cenários têm sido reconhecidas pela extrema limitação, evidenciada no principio das atividades do processo, como a fase inicial de concepção. As principais restrições têm sido: • inexistência de uma ferramenta que teste a consistência estrutural interna do modelo, ou pela utilização de relações econômicas com fundamentação teórica mas sem interface perfeita com o ambiente, ou pela adoção de variações binárias para testes de validação; • fixação "a priori" dos possíveis cenários, geralmente classificados sob três adjetivos - otimista, mais provável e pessimista - enviesados exatamente pelos atributos das pessoas que fornecem esta informação. o trabalho trata da utilização de uma ferramenta para a interação entre uma técnica que auxilia a geração de modelos, suportada pela lógica relacional com variações a quatro valores e expectativas fundamentadas no conhecimento do decisor acerca do mundo real. Tem em vista a construção de um sistema qualitativo de previsão exploratória, no qual os cenários são obtidos por procedimento essencialmente intuitivo e descritivos, para a demanda regional por eletricidade. Este tipo de abordagem - apresentada por J. Gershuny - visa principalmente ao fornecimento de suporte metodológico para a consistência dos cenários gerados qualitativamente. Desenvolvimento e estruturação do modelo são realizados em etapas, partindo-se de uma relação simples e prosseguindo com a inclusão de variáveis e efeitos que melhoram a explicação do modelo. o trabalho apresenta um conjunto de relações para a demanda regional de eletricidade nos principais setores de consumo residencial, comercial e industrial bem como os cenários resultantes das variações mais prováveis das suas componentes exógenas. Ao final conclui-se que esta técnica é útil em modelos que: • incluem variáveis sociais relevantes e de dificil mensuração; • acreditam na importância da consistência externa entre os resultados gerados pelo modelo e aqueles esperados para a tomada de decisões; • atribuem ao decisor a responsabilidade de compreender a fundamentação da estrutura conceitual do modelo. Adotado este procedimento, o autor aqui recomenda que o modelo seja validado através de um procedimento iterativo de ajustes com a participação do decisor. As técnicas quantitativas poderão ser adotadas em seguida, tendo o modelo como elemento de consistência.

Potencial de redução na demanda por energia elétrica no Rio de Janeiro através do modelo de preço variável

A energia elétrica é fundamental para o desenvolvimento de qualquer país e o Brasil atravessa atualmente uma crise energética devido ao baixo nível de seus reservatórios, então diversos temas sobre o sistema elétrico brasileiro vêm à tona a fim de dar mais confiabilidade e evitar futuros racionamentos, permitindo assim que a escassez de energia não seja um impeditivo para o crescimento econômico do país. O presente estudo calcula o potencial de redução de demanda por energia elétrica no estado do Rio de Janeiro através do modelo de preço variável, que consiste em ter tarifas distintas para o horário de ponta e fora de ponta. Este é um entre diversos programas de eficiência energética existentes no mundo atualmente. Para tal cálculo as principais premissas são a projeção de demanda máxima coincidente, o número de consumidores por classe e a elasticidade preço da demanda por energia elétrica. A partir dai são sugeridos três cenários de penetração de AMI (Advanced Metering infrastructure), e três cenários de variação de preço, chegando assim a nove resultados possíveis.

O termo de ajustamento de conduta como instrumento de efetividade da regulação da Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL)

A partir dos dados do Tribunal de Contas da União (TCU) que apontaram que, entre os anos de 2009 e 2013, a Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) arrecadou apenas 32,7% do total de multas administrativas aplicadas, passamos a questionar quais seriam as possíveis hipóteses que poderiam, de certa forma, ter influenciado nesse percentual. O próprio TCU chegou a apontar algumas hipóteses, entre elas, destacamos: recursos administrativos pendentes de julgamento, recursos pendentes no Poder Judiciário, falha no sistema de inscrição de inadimplentes no Cadastro Informativo de Créditos Não Quitados do Setor Público Federal (CADIN) e a celebração de Termos de Ajustamento de Conduta (TAC). O presente trabalho concentrou a análise apenas nessa última hipótese levantada, em razão da importância que esse instituto vem ganhando ao longo dos últimos anos. Visando testar a hipótese acima mencionada, realizamos uma pesquisa na Biblioteca Virtual da ANEEL e analisamos as decisões da diretoria da agência que julgaram os pedidos de celebração dos TACs entre os anos de 2011 e abril de 2015, tendo como objetivo identificar em que medida esses acordos celebrados com a agência impactaram na redução do valor das multas aplicadas.