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.

Estudo comparativo de pás para aerogeradores de grande porte fabricadas em materiais compósitos reforçadas com fibra de carbono ou fibra de vidro

The research and development of wind turbine blades are essential to keep pace with worldwide growth in the renewable energy sector. Although currently blades are typically produced using glass fiber reinforced composite materials, the tendency for larger size blades, particularly for offshore applications, has increased the interest on carbon fiber reinforced composites because of the potential for increased stiffness and weight reduction. In this study a model of blade designed for large generators (5 MW) was studied on a small scale. A numerical simulation was performed to determine the aerodynamic loading using a Computational Fluid Dynamics (CFD) software. Two blades were then designed and manufactured using epoxy matrix composites: one reinforced with glass fibers and the other with carbon fibers. For the structural calculations, maximum stress failure criterion was adopted. The blades were manufactured by Vacuum Assisted Resin Transfer Molding (VARTM), typical for this type of component. A weight comparison of the two blades was performed and the weight of the carbon fiber blade was approximately 45% of the weight of the fiberglass reinforced blade. Static bending tests were carried out on the blades for various percentages of the design load and deflections measurements were compared with the values obtained from finite element simulations. A good agreement was observed between the measured and calculated deflections. In summary, the results of this study confirm that the low density combined with high mechanical properties of carbon fibers are particularly attractive for the production of large size wind turbine blades

Perspetivas de utilização do potencial eólico em Timor-Leste

A exigência energética global está mais orientada para a utilização das fontes de Energias Renováveis (FERs), comprometendo e garantindo um desenvolvimento sustentável. Este trabalho tem como objetivo contribuir para o atingir das metas do PED 2011-2030, no que refere à utilização das FER, em particular do potencial eólico em Timor-Leste. Timor-Leste tem apresentado um grande interesse na política de aproveitamento de FER para alcançar a meta de longo prazo de PED 2030, comprometendo-se com o desenvolvimento sustentável através de ERs. Este trabalho pretende contribuir em particular com o estudo do aproveitamento de energia eólica. Com base no clima do vento de longo termo entre 2004 – 2012, da estação meteorológica (EM) de Díli e conjugando estes com os dados da campanha experimental de Martifer cedidos, de Dezembro 2008 - Novembro 2009, obteve-se o coeficiente de variabilidade (Cvariab.) inter-anual. Foi assim possível construir o mapa médio do vento de longo termo, com modelo atmosférico de mesoscala, numa resolução refinada de 3×3 km. Para a identificação dos locais mais favoráveis do vento, foi utilizado o modelo ArcGIS para georreferenciação do recurso. A filtragem das restrições e os constrangimentos do terreno permitiu construir o mapa do vento sustentável de Timor-Leste, por distritos, subdistritos, sucos, do enclave de Oecússi e a ilha de Atauro, o que conduziu à hierarquização de cinco zonas favoráveis (zona 1 - 5). A contribuição para o plano energético de Timor-Leste consiste em duas fases: - a 1ª fase o aproveitamento eólico em três PEs nas zonas monitorizadas (3 e 5) oriundo de dados cedidos pela Martifer, contabilizou-se um total de 424.694 MWh de produção de energia anual, tendo-se verificado o custo normalizado de energia (LCOE) no valor médio calculado de 0,046 €/kWh; - na 2ª fase a construção de acesso e o desenvolvimento de PEs nas zonas 1, 2 e 4 para o Cenário de Max-Renovável. Assim sendo, viabilizam a "Perspetiva de Utilização da Energia Eólica" no quadro do PED 2011 - 2030 de Timor-Leste, que viria reduzir o custo de produção de energia atual, e a emissão de CO2; Abstract: Prospects of Using Wind Energy in Timor-Leste The demand for global energy is more focused on the use of Reneweable Energy sources (REs), ensuring and committing itself to sustainable development. This study was prompted by the wish to contribute to the achievement the goals of the Strategic Development Plan (PED 2011-2030) regarding the use of REs, particularly the wind energy in Timor-Leste. Timor-Leste has presented a great interest in the use of renewable energy sources policy to achieve the long term goal of the PED 2030, committing to a sustainable development through renewable energy. This thesis intends to contribute in particular with the study of the use of wind energy. Based on the long term wind climate between 2004 and 2012 of the Díli weather station and combining these data with the Martifer campaign experimental data of December 2008 - November 2009, the interannual variation coefficient (Cv) was obtained. Thus, it was possible to build the map of long term average wind with atmospheric mesoscale model in a refined resolution of 3×3 km. The ArcGIS model was used for the identification of the most favorable locations of the wind for its georeferencing. The constraining of filtering and the constraints of the terrain allowed to construe the sustainable wind map of Timor-Leste in distritos, subdistritos, sucos, and also of the enclave of Oecussi and Atauro island, which led to the ranking of five favorable areas (zone 1-5) for an immediate experimental campaign of wind characterization and utilization of this resource in wind parks. The contribution to Timor-Leste's energy plan consists of two phases: - the first phase of three wind farms in zone (3 and 5) from data provided by Martifer, a total of 424,694 MWh, and levelyzed cost of electricity (LCOE) in the calculated average value of 0.046 €/kWh; - in the second phase the construction of access and development of wind farms in zones 1, 2 and 4 for the Max-Renewable Scenario. As such, they make possible the "Perspective of Wind Energy Use" in Timor Leste’s PED 2011 - 2030, which would reduce current energy production costs and CO2 emissions.

Energia elétrica fornecida por usinas de açúcar e álcool.

2008

Comportamento à fadiga de juntas soldadas de aços tipo 460M com fios fluxados

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Estudo da implementação de uma central hídrica reversível na Ilha Terceira

Dissertação de Mestrado em Engenharia e Gestão de Sistemas de Água.

As preferências dos consumidores domésticos de eletricidade na ilha Terceira

Dissertação de Mestrado, Gestão e Conservação da Natureza, 18 de Maio de 2015, Universidade dos Açores.

Tipificação de fundações de torres eólicas em parques industriais, para diversos tipos de solos

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização de Edificações

Impacto económico, energético e ambiental da produção renovável na Ilha Terceira

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

Geradores eólicos. Caraterísticas elétricas

A produção de eletricidade a partir de energia eólica tem vindo a crescer de forma rápida e sustentada desde 1985. Atualmente, existem geradores eólicos localizados em todo o mundo cuja potência já atinge valores superiores a 3000 MW. As principais tecnologias utilizadas na conversão eletromecânica de energia eólica em energia elétrica são baseadas principalmente em três tipos de máquinas elétricas: • A máquina de Corrente Contínua (Máquina DC) • A máquina Síncrona de Corrente Alternada • A máquina Assíncrona de Indução Estas máquinas apresentam um princípio de funcionamento baseado nas leis da indução eletromagnética, assente no princípio das ações e reações eletromagnéticas, devidamente justificadas pelas leis de Faraday, Lenz e Laplace.

Sistemas geradores em aproveitamentos eólicos

No presente artigo pretende‐se focar as características mais relevantes dos principais sistemas de conversão de energia eólica, fundamentalmente, no que se refere aos geradores e conversores estáticos de potência. Começa‐se por referir os princípios de base associados à conversão eólica. Em seguida, faz‐se uma abordagem aos sistemas de velocidade constante (baseados no gerador de indução com rotor em gaiola) e velocidade variável (gerador de indução duplamente alimentado e sistemas sem caixa de velocidades, baseados em geradores síncronos com enrolamento de excitação e de imanes permanentes). Referem‐se as principais vantagens e inconvenientes dos diferentes sistemas e, no final, uma breve abordagem acerca das tendências futuras.

Impacto da introdução de baterias num SEE isolado: o caso da ilha da Madeira

Com a crescente integração de energias renováveis variáveis nos sistemas elétricos de energia surgem novos desafios à maneira como se efetua a exploração dos mesmos, devido à dificuldade na previsão produção e na controlabilidade destas energias. Estes desafios são ainda maiores quando se analisa uma rede elétrica isolada de pequenas dimensões sem possibilidade de ser interligada a uma rede continental, por apresentar uma maior fragilidade e dai resultarem critérios de exploração muito mais apertados, de forma a garantir da melhor forma a segurança e estabilidade da rede. Consequentemente existe a necessidade de serem adotadas medidas que atenuem os impactos da variabilidade e tornem mais previsíveis as energias renováveis. É neste âmbito que surgem as tecnologias de armazenamento de energia elétrica. O presente documento apresenta um estudo aprofundado ao sistema eletroprodutor da ilha da Madeira e às suas especificidades, analisando a viabilidade técnica da introdução de baterias em larga escala no sistema. De forma a realizar esta análise, criou-se uma ferramenta de simulação em Matlab, que visou quantificar o impacto da introdução de baterias, quer ao nível da integração de energia eólica, quer ao nível da redução da produção térmica. Esta ferramenta permite ainda uma análise gráfica do diagrama de produção agregado diário, assim como a evolução de potência e energia na bateria.

Estudo e viabilidade técnico-económica de sistemas autónomos

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Construção do Parque Eólico Rymanów (Polónia)

O presente relatório tem como principal objetivo caracterizar os trabalhos desenvolvidos e estudados ao longo do estágio realizado na Martifer Renewables S.A., empresa de Engenharia na vertente das energias renováveis. O estágio incidiu na construção do parque eólico Rymanów, tendo-se desenvolvido no local da obra onde se acompanhou o processo de construção, bem como nos escritórios da empresa em Cracóvia onde se obteve informação relevante sobre o projeto. Este trabalho começa por abordar a energia eólica no seu contexto histórico, onde são referidas as suas vantagens e desvantagens e é analisado o seu processo evolutivo. Faz uma referência às razões que levam uma empresa a construir um parque eólico na Polónia, e demonstra os tipos de investidores existentes neste mercado. Posteriormente é descrito o estudo de viabilidade do projeto, isto é, os parâmetros essenciais desenvolvidos na fase inicial do projeto, assim como a fase de lançamento de concursos para a sua construção. De seguida, é abordado o processo de construção do parque eólico, onde o acompanhamento da obra foi imprescindível. É apresentado o procedimento de operações e manutenção do parque eólico e é feita uma análise sobre o tipo de financiamento da obra de construção. Por fim, é realizada uma abordagem acerca da internacionalização das empresas portuguesas, como é o caso da empresa atrás referida. É apresentada uma curiosidade relativamente às construções na Polónia, tal como algumas novas experiências culturais que a estagiária teve a oportunidade de viver. No final do trabalho, são tiradas conclusões e sugeridos desenvolvimentos.

A Multiple Criteria Utility-based Approa h for the Unit Commitment with Wind Power and Pumped Storage Hydro

The integration of wind power in eletricity generation brings new challenges to unit commitment due to the random nature of wind speed. For this particular optimisation problem, wind uncertainty has been handled in practice by means of conservative stochastic scenario-based optimisation models, or through additional operating reserve settings. However, generation companies may have different attitudes towards operating costs, load curtailment, or waste of wind energy, when considering the risk caused by wind power variability. Therefore, alternative and possibly more adequate approaches should be explored. This work is divided in two main parts. Firstly we survey the main formulations presented in the literature for the integration of wind power in the unit commitment problem (UCP) and present an alternative model for the wind-thermal unit commitment. We make use of the utility theory concepts to develop a multi-criteria stochastic model. The objectives considered are the minimisation of costs, load curtailment and waste of wind energy. Those are represented by individual utility functions and aggregated in a single additive utility function. This last function is adequately linearised leading to a mixed-integer linear program (MILP) model that can be tackled by general-purpose solvers in order to find the most preferred solution. In the second part we discuss the integration of pumped-storage hydro (PSH) units in the UCP with large wind penetration. Those units can provide extra flexibility by using wind energy to pump and store water in the form of potential energy that can be generated after during peak load periods. PSH units are added to the first model, yielding a MILP model with wind-hydro-thermal coordination. Results showed that the proposed methodology is able to reflect the risk profiles of decision makers for both models. By including PSH units, the results are significantly improved.