Modelo matemático para otimização dos custos de um sistema híbrido eólico-solar : aplicação no bombeamento de petróleo

This work purposes the application of a methodology to optimize the implantation cost of an wind-solar hybrid system for oil pumping. The developed model is estimated the implantation cost of system through Multiple Linear Regression technique, on the basis of the previous knowledge of variables: necessary capacity of storage, total daily energy demand, wind power, module power and module number. These variables are gotten by means of sizing. The considered model not only can be applied to the oil pumping, but also for any other purposes of electric energy generation for conversion of solar, wind or solar-wind energy, that demand short powers. Parametric statistical T-student tests had been used to detect the significant difference in the average of total cost to being considered the diameter of the wind, F by Snedecor in the variance analysis to test if the coefficients of the considered model are significantly different of zero and test not-parametric statistical by Friedman, toverify if there is difference in the system cost, by being considered the photovoltaic module powers. In decision of hypothesis tests was considered a 5%-significant level. The configurations module powers showed significant differences in total cost of investment by considering an electrical motor of 3 HP. The configurations module powers showed significant differences in total cost of investment by considering an electrical motor of 5 HP only to wind speed of 4m/s and 6 m/s in wind of 3 m, 4m and 5 m of diameter. There was not significant difference in costs to diameters of winds of 3 m and 4m. The mathematical model and the computational program may be used to others applications which require electrical between 2.250 W and 3.750 W. A computational program was developed to assist the study of several configurations that optimizes the implantation cost of an wind-solar system through considered mathematical model

Estudo da produção de hidrogênio eletrolítico a partir de fontes eólica, solar e hidrelétrica

Introduces technical, economic and environmentally competitive solutions in the energy market is a great challenge for society. This work examines each of these aspects considering the production of electrolytic hydrogen with energy from wind power, solar and hydropower, in order to ensure an overview of this energy carrier. Initially, an assessment of the technical aspects is made addressing existing electrolysers technologies, its main characteristics and differences. The geographical distribution of wind, solar and hydroelectric potential in Brazil is also mapped, and a configuration scheme of a hydrogen production system is discussed. Subsequently, the economic analysis calculates the cost of investment in the alkaline electrolyser of 60 Nm³ / h, similar to the Brazilian bus powered by hydrogen project, coordinated by EMTU. Since the main input of electrolysis is electricity, is analyzed the latest energy auctions of each primary source and it is calculated the cost of production of the wind, solar and hydropower hydrogen. Postponed to this, are investigated the intrinsic environmental impacts of electricity generation process, proposing a readjustment of an indicator of ecological efficiency for the production of hydrogen. Finally, the work discusses the concept of externalities and demonstrates how the incorporation of external costs can leverage the hydrogen economy. In short, it is evident that the wind and hydroelectric hydrogens are more promising compared to solar hydrogen, whether in the economic aspect, because it achieved lower costs, whether in the environmental aspect, because it reached the highest ecological efficiency

Mapas de complementaridade dos potenciais solar e eólico no estado do Rio Grande do Sul

A energia solar e a energia eólica são fontes de energias renováveis com potencial inesgotável e que não liberam contaminantes ao meio ambiente. O uso destas energias em conjunto, explorando a sua complementaridade, pode viabilizar economicamente e permitir um uso confiável deste sistema, denominado sistema híbrido fotovoltaico-eólico, podendo ser um sistema autônomo de geração de energia elétrica. Dependendo das aplicações, o sistema híbrido fotovoltaico-eólico pode apresentar vantagens em comparação ao sistema que utiliza somente uma das fontes de energia solar ou eólica, dito singelo. A elaboração de mapas de complementaridade dos potenciais solar e eólico no Estado do Rio Grande do Sul, permitiria um melhor aproveitamento de sistemas híbridos fotovoltaico-eólico neste Estado do Brasil. O uso desses mapas é de grande valia para a identificação de potenciais locais geográficos para o emprego de sistemas híbridos fotovoltaico-eólico no Estado do Rio Grande do Sul. Através de uma pesquisa dos dados existentes e dos métodos utilizados para estimar a radiação solar e a velocidade dos ventos, obtiveram-se valores das médias trimestrais correspondentes às quatro estações do ano (verão, outono, inverno e primavera) e a média anual, que possibilitaram a elaboração dos mapas de complementaridade dos potenciais solar e eólico para serem utilizados em sistemas híbridos fotovoltaico-eólico no Estado do Rio Grande do Sul para estes períodos. A metodologia utilizada para a obtenção dos dados de mapas da velocidade dos ventos a 10 metros de altura no Estado do Rio Grande do Sul fez uso de um programa de leitura de mapas de velocidade do vento a 50 metros de altura e de rugosidade e, após foi feita a correção para obtenção da velocidade do vento a 10 metros de altura. Os dados referentes à radiação solar horizontal também sofreram uma correção da inclinação, para a obtenção da radiação incidente em uma superfície inclinada, de forma a obter-se o melhor rendimento do módulo fotovoltaico. A conclusão obtida é que existem regiões no Estado do Rio Grande do Sul que apresentam um potencial energético fotovoltaico-eólico que viabilizariam o uso dos sistemas híbridos fotovoltaico-eólico, possibilitando uma opção a mais para o uso de energias alternativas.

Desenvolvimento de um modelo fuzzy para otimização da energia gerada por um sistema híbrido (solar-fotovoltaico e eólico)

Pós-graduação em Agronomia (Energia na Agricultura) - FCA

Analise de desempenho de um sistema híbrido de geração de energia solar-eólico-diesel considerando variações probabilísticas da carga e dos recursos renováveis

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Análise e modelagem geométrica da potência gerada por um sistema híbrido solar fotovoltaico eólico

Pós-graduação em Agronomia (Energia na Agricultura) - FCA

Análise experimental e simulação de sistemas híbridos eólico-fotovoltaicos

Sistemas para a geração de eletricidade a partir de fontes renováveis de energia, com um mínimo impacto ambiental, apresentam uma contribuição energética cada vez mais significativa, sendo importante conhecer em detalhe o comportamento dos mesmos. A radiação solar e o vento podem se mostrar complementares, sendo interessante empregar uma combinação eólica e fotovoltaica em um sistema único. Os sistemas assim constituídos recebem o nome de sistemas híbridos eólico-fotovoltaicos e em algumas aplicações podem mostrar vantagens em relação aos sistemas singelos. Esta Tese tem por objetivo contribuir com o conhecimento sobre o comportamento de sistemas híbridos eólico-fotovoltaicos de pequeno porte. Para obter dados experimentais foi montado um protótipo no Laboratório de Energia Solar, constituído de um painel de 420 Wp e de um aerogerador de 400 W de potência nominal, sendo que para o acionamento do aerogerador foi instalado um túnel de vento. Para a observação do comportamento do sistema híbrido foi também montado um sistema de monitoramento, sendo analisadas na Tese as incertezas associadas às medições realizadas. O sistema de monitoramento forma parte de um sistema mais amplo, que permite também o controle da velocidade do vento no túnel de vento e a ativação automática de um conjunto de cargas resistivas para simular o perfil de consumo. A Tese discute os modelos matemáticos de todos os componentes do sistema, assim como as principais configurações que podem ser dadas aos sistemas híbridos. Foram realizadas várias experiências com o sistema híbrido que permitiram a coleta de informações sobre o comportamento dos componentes independentes e como um todo Essas informações, por sua vez, serviram de base para a validação de modelos matemáticos dos diversos componentes do sistema, que foram integrados em um programa computacional de simulação elaborado como parte desta Tese. Além dos resultados do funcionamento do sistema híbrido experimental, a Tese mostra os resultados do programa de simulação e faz uma estimativa da aplicação de sistemas híbridos semelhantes em localidades de Rio Grande do Sul, a partir da informação do Atlas Eólico do Estado.

Viabilidade do uso de secadores solar de convecção natural e forçada para a secagem do coco Licuri

Licuri is a palm tree from the semiarid regions of Bahia State, Brazil. It is an important source of food and feed in that region, since their nuts are commonly eaten by humans and used as maize substitute for poultry feeding. The aim of this dissertation is to study the feasibility for use of natural convection solar dryers and forced being compared with the traditional drying outdoors for drying coconut licuri Syagrus coronate. The study led to the construction of two prototype solar dryer for carrying out experiments proving: model Solar Drying System Direct Exposure to Natural Convection built with wood, has a drying chamber with direct cover transparent glass laminates 4 mm, using techniques for proper isolation of the drying chamber. The two prototypes were comparatively analyzed for performance and drying efficiency with traditional extractive use by the community. Were evaluated the variables: time and drying rates and quality of the final samples of coconut licuri. The fruits were harvested and brought the town of Ouricuri, in the city of Caldeirão Grande, BA for the experiments comparing the three methods of drying was used a standard load of 4.0 kg The quantitative analysis for the result of the drying rate was found in 74% yield and 44% for natural and forced convection respectively compared with the traditional drying. These drying rates represent variation 3-5 times lower. Drying using forced convection licuri showed better quality, was found in a reddish pulp, representing the quantities that were kept of the nutrient beta carotene, and not notice the flavor change from the previous system, the final cost of construction of this system were higher . The prototypes built competitive advantage and had testified fully to resolve the technical difficulties previously encountered in the production of products made of coconut licuri. Allowing add value and increase their potential use for the fruit extractive communities of semi-arid region of Bahia

Sistema de secagem solar para frutos tropicais e modelagem da secagem de banana em um secador de coluna estática

In this study were projected, built and tested an electric solar dryer consisting of a solar collector, a drying chamber, an exhaust fan and a fan to promote forced hot air convection. Banana drying experiments were also carried out in a static column dryer to model the drying and to obtain parameters that can be used as a first approximation in the modeling of an electric solar dryer, depending on the similarity of the experimental conditions between the two drying systems. From the banana drying experiments conducted in the static column dryer, we obtained food weight data as a function of aqueous concentration and temperature. Simplified mathematical models of the banana drying were made, based on Fick s and Fourier s second equations, which were tested with the experimental data. We determined and/or modeled parameters such as banana moisture content, density, thin layer drying curves, equilibrium moisture content, molecular diffusivity of the water in banana DAB, external mass transfer coefficient kM, specific heat Cp, thermal conductivity k, latent heat of water evaporation in the food Lfood, time to heat food, and minimum energy and power required to heat the food and evaporate the water. When we considered the shrinkage of radius R of a banana, the calculated values of DAB and kM generally better represent the phenomenon of water diffusion in a solid. The latent heat of water evaporation in the food Lfood calculated by modeling is higher than the latent heat of pure water evaporation Lwater. The values calculated for DAB and KM that best represent the drying were obtained with the analytical model of the present paper. These values had good agreement with those assessed with a numeric model described in the literature, in which convective boundary condition and food shrinkage are considered. Using parameters such as Cp, DAB, k, kM and Lfood, one can elaborate the preliminary dryer project and calculate the economy using only solar energy rather than using solar energy along with electrical energy

Desempenho de um sistema híbrido eólico-fotovoltaico de pequeno porte para energização rural

Pós-graduação em Agronomia (Energia na Agricultura) - FCA

Análise dos métodos de descrição do regime eólico e suas aplicações

A energia dos ventos é uma abundante fonte de energia renovável, limpa e disponível em quase todos os lugares. A geração da eletricidade através de fontes alternativas de energia como a eólica e a solar ganha grande importância diante da situação mundial em relação à preservação do meio ambiente e da necessidade de depender menos dos combustíveis fósseis como fontes de energia. No Brasil, algumas medidas precisas de vento, realizadas recentemente em diversos pontos do território nacional, indicam a existência de um imenso potencial eólico ainda não explorado. Para tanto se faz necessário estudos e revisões bibliográficas dos métodos de descrição e dimensionamento do regime eólico bem como as suas aplicações. Para isso foi feito uma análise do recurso eólico disponível na Região de Botucatu, utilizando os principais métodos de análise estatística e de determinação da energia produzida por um aerogerador.