Diferentemente, dos geradores síncronos, os geradores eólicos, devido ao acoplamento à rede elétrica por conversores de eletrônica de potência, não apresentam resposta inercial. O crescente aumento de geração eólica conectada à rede elétrica provoca a redução da inércia do sistema, resultando em excursões de frequência maiores em casos de distúrbios no sistema. Com isso, um requisito que vem sendo adotado pelos operadores do sistema de vários países, inclusive já está presente no brasileiro, denominado de inércia sintética, requer suporte de frequência pelos geradores eólicos. Este requisito tem o objetivo de reduzir a frequência mínima alcançada pelo sistema em caso de distúrbios. Para provimento deste suporte, os geradores injetam parte da energia cinética de seu rotor na rede elétrica até que os reguladores de velocidade dos geradores síncronos restabeleçam a frequência. Após este restabelecimento, os geradores eólicos recuperam a energia liberada durante o período de suporte de frequência. Neste trabalho, é realizada uma análise do suporte de frequência realizado por geradores eólicos que empregam geradores de indução duplamente alimentados, dando ênfase no requisito atualmente em vigência pelo Operador Nacional do Sistema. Para isso, são realizadas simulações no ANATEM, software do CEPEL.

No Brasil, grande parte da energia elétrica é proveniente de geração hidroelétrica que tem como combustível a água, que de acordo com a Agência Nacional de Águas, apesar da abundância de água existente no país, há um desequilíbrio entre oferta de água em uma região e a demanda por esta na mesma região. Portanto, o gerenciamento dos reservatórios brasileiros enfrenta conflitos que envolvem a geração de energia elétrica e os usos múltiplos da água, tais como abastecimento de uma região ou mesmo navegação. A industrialização e o desenvolvimento econômico, em algumas regiões também, intensificaram o uso dos recursos hídricos, e contribuíram com o aumento da poluição das águas, uma vez que não se faz o tratamento adequado após seu uso para retornar aos rios e mananciais. A transferência de água entre rios e bacias é uma estratégia interessante para solucionar o conflito de usos múltiplos e o desequilíbrio entre oferta e demanda, além de proporcionar um melhor aproveitamento da produtibilidade de usinas hidroelétricas. A transferência de água provoca impactos ambientais tanto na bacia doadora quanto na bacia receptora, assim sendo, os impactos positivos da transferência devem superar os impactos negativos. Este trabalho analisou os  parâmetros de qualidade de água nos rios envolvidos no processo de transferência de água, usando o Índice de Qualidade das Águas (IQA), para que se possa fazer um estudo do ganho energético e econômico desta transferência. Inicialmente foi aplicada a metodologia de pesquisa bibliográfica e estudo de informações contidas em um modelo computacional desenvolvido para o planejamento da operação de sistemas hidrotérmicos de potência, o qual auxilia na definição da quantidade ótima de água a ser transferida entre rios e/ou bacias para que a usina hidroelétrica possa gerar ao longo do período de planejamento. Em seguida, foi identificado os aspectos ambientais gerados quando se opta pela transferência de água com o objetivo de aumentar a eficiência energética de uma usina. Para a transferência de água, determinada, foram calculadas as novas concentrações dos parâmetros do IQA, após a mistura de rios, e o novo IQA do rio receptor. O estudo foi feito para a transferência de água dos Rios Pinheiros e Tietê para o reservatório Billings, e apontou a necessidade de despoluição das águas para melhor aproveitamento da produtibilidade da usina de Henry Borden. A despoluição beneficiará a população da região metropolitana de São Paulo que é abastecida pelas águas dos reservatório Billings. A última etapa deste estudo foi o desenvolvimento de um módulo, em linguagem Java, que acoplado ao módulo que determina a transferência ótima de água entre rios e bacias, poderá dimensionar o impacto ambiental provado por este processo de tal forma a balizar a tomada de decisão dos agentes envolvidos nesta operação.

O contínuo aumento nas emissões de carbono na atmosfera, a potencialização do efeito estufa gerado pelo uso disseminado de combustíveis fósseis para geração de eletricidade nos últimos 100 anos, estimula o aumento do interesse por tecnologias que aumentam a eficiência da conversão energética e/ou o aproveitamento de fontes renováveis de energia. Uma das opções bastante atraente que contempla estas duas necessidades é o chamado Ciclo Rankine Orgânico (ORC) que pode utilizar calor residual de processos industriais ou fontes de energia renovável, como a energia solar. Um dos diferenciais do ciclo ORC é a vasta gama de fluidos de trabalho e diferentes configurações que podem dificultar a definição de um projeto ótimo para o uso de determinada fonte de calor. Esta tese tem por objetivo explorar o potencial de uso do ciclo ORC considerando estas possibilidades de diferentes níveis de temperatura, fluidos de trabalho e configurações do ciclo através de metodologias de análise de custo exergético e métodos de otimização. Avaliando a experiência nacional e internacional do uso do ORC, caracterizando as especificidades dos fluidos de trabalho mais adequados para cada tipo de fonte de energia, as configurações que atingem melhores eficiências tanto do ponto de vista energético e exergético, esta tese buscará explorar as melhores possibilidades do uso do ORC, focando especificamente no uso da energia solar e aproveitamento do calor residual de máquinas térmicas em sistemas de produção de eletricidade como estudo de caso

A crescente demanda por energia elétrica alinhada com as rigorosas normas e leis de proteção ambiental tem incentivado os governos e os investidores mundiais a buscarem alternativas de fontes renováveis para produção de energia. Apesar de incentivos governamentais, através das Resoluções Normativas 482/2012 e 687/2015 que regulamenta a microgeração e minigeração distribuída e a realizações de leilões federais, o uso do sol como fonte de energia elétrica ainda representa menos de 2% da matriz de energia produzida. Assim, podemos perceber facilmente que o potencial da fonte solar no Brasil é imenso, no qual para absorver esta energia utilizam-se painéis solares fotovoltaicos em instalações, com rendimento em torno de 15% a 24% nas tecnologias de fabricação hoje empregadas. Para obter melhor rendimento e para otimizar a produção no decorrer do dia em todas as estações do ano, uma técnica empregada é o posicionamento dos painéis fotovoltaicos de forma fixa conforme o melhor ângulo da região, sempre buscando seu norte real geográfico. Outra forma de instalação é uso de seguidores solares, através de equipamentos elétrico e mecânicos, movimentando o painel solar fotovoltaico durante o dia, conforme a sua melhor radiação, desde a nascente até o poente do sol. Desta forma, o trabalho através de uma análise técnica comercial e estudo de campo, determina um modelo de resposta financeiro econômica, baseando em dados estocásticos e coleta de dados em instalações reais fotovoltaicas, em sistemas com estrutura fixa e com uso de seguidores ativos, obtendo como resposta matemática, quando instalar ou investir em estruturas fixas ou com seguidores, mostrando a efetividade e viabilidade financeira pelo seu “payback” versus seu tamanho físico, investimento e sua forma de construção, obtendo como produto do estudo sua produção em KWh na melhor relação custo-benefício.

A conversão de energia eólica é uma das muitas soluções encontradas para diminuir a dependência em relação aos combustíveis fósseis e vem se mostrando cada vez mais eficiente e presente ao longo dos anos. Diversos tipos de turbinas eólicas surgiram e a tendência é pelo surgimento de mais tecnologias envolvendo esse tipo de equipamento. Quando do desenvolvimento de projetos, primeiramente são desenvolvidos protótipos, que são utilizados para sua certificação pelos órgãos competentes. Depois, estes projetos são apresentados aos mercados-alvo, buscando aumentar a competitividade da marca. No Brasil, a fabricação dos Aerogeradores precisa atender exigências de conteúdo local e condições ambientais locais, por meio da “Tropicalização” dos projetos. Como o processo de “Tropicalização” não leva em consideração as condições ambientais locais regionalizadas (por exemplo, as diferenças entre as Regiões NE e S), a parametrização de equipamentos e sistemas tende a ser a mesma, independentemente do local de instalação dos Aerogeradores, assim como o planejamento de manutenção. Ao se considerar as características locais de instalação, como, por exemplo, as características do vento local, poder-se-á determinar o planejamento mais adequado de intervenção de equipamentos, aumentando-se assim a confiabilidade operacional, o desempenho do Aerogeradores e, por consequência, o aumento dos ganhos financeiros ao Empreendedor, além da diminuição da taxa de falhas dos equipamentos. Este trabalho aborda a análise do desempenho, falha e confiabilidade em Aerogeradores. A partir dessa análise, é proposta uma nova metodologia de planejamento de manutenção de equipamentos, baseada nas condições onde os Aerogeradores estão instalados A metodologia proposta é baseada no uso de Pareto para identificar as duas falhas mais comuns e na proposta de ajuste dos sistemas para reduzir o número de paradas e do plano de manutenção. Os resultados indicam um ganho de disponibilidade global no Complexo Eólico de mais de 5%.

A aplicação da nova metodologia se deu no Complexo Eólico Corredor do Senandes, que tem 40 Aerogeradores, cada um com capacidade de 2,7 MW. Este parque eólico está localizado em Rio Grande – RS, na Região Sul do Brasil.

A participação das usinas sucroalcooleiras na matriz de energia elétrica tem crescido nos últimos anos no Brasil, motivada pelo incentivo a novas fontes renováveis. Em alguns casos, dependendo da viabilidade econômica, usinas podem instalar geradores síncronos para suprir sua demanda elétrica e injetar potência na rede elétrica. Embora, a atual remuneração no Brasil dos serviços ancilares de fornecimento de potência reativa não seja atrativa para a maioria de usinas de pequeno porte, em um cenário de remuneração adequada, a potência reativa injetada poderia aumentar a confiabilidade e a segurança do sistema elétrico. Com o objetivo de auxiliar na análise do potencial de mercado de serviços ancilares de potência reativa, neste trabalho propõe-se uma metodologia que identifique as usinas sucroalcooleiras de pequeno porte próximas das demais instalações de transmissão que podem formar parte destes serviços no caso de receber um valor adequado de remuneração pela potência reativa injetada. A metodologia proposta está composta por dois módulos. O primeiro utiliza uma regressão espacial para ponderar o valor de potência reativa disponível pelas usinas e que pode ser injetada nas demais instalações de transmissão. Já o segundo envolve um algoritmo de enxame de partículas para minimizar as despesas com a fatura de energia elétrica das usinas que optem por participar no mercado de serviços ancilares de potência reativa. A metodologia permite calcular a quantidade de reativos disponíveis e sua taxa de remuneração que o órgão regulador deveria oferecer a cada usina. Um estudo de caso foi realizado no estado de São Paulo, a fim de encontrar os valores de remuneração para as usinas do ambiente de contratação regulada que estão mais próximas das subestações de 138 kV. O resultado da metodologia é uma camada de informação geográfica que mostra a localização das usinas mais próximas de subestações de 138 kV, e uma tabela de atributos que mostre os valores de remuneração para cada usina. Esta classe de resultados pode ajudar no planejamento futuro, na definição de uma estrutura diferenciada de remuneração por barra do sistema de transmissão pela injeção de potência reativa, e na análise do mercado potencial de serviços ancilares de potência reativa providos pelas usinas de açúcar e álcool.

O desenvolvimento de turbinas eólicas verticais necessita de um aparato experimental adequado. Este trabalho de mestrado propõe a modelagem, o desenvolvimento e os testes de um sistema de caracterização de turbinas eólicas de eixo vertical com o uso de freio por correntes parasitas (Freio de Foucault), que será utilizado para controlar a rotação e dessa forma, para caracterizar o torque produzido por uma microturbina (menor que 6 mNm). Para tanto, a turbina tipo Savonius foi confeccionada em impressora 3D, com suas dimensões previamente projetadas para uma seção de testes (canal aerodinâmico) de pequena escala. O freio de Foucault estudado foi baseado no uso de   ímã permanente para produzir o campo magnético em função da distância no disco de alumínio, sendo o disco conectado ao eixo da microturbina. Um modelo para projetar o dispositivo é desenvolvido e testado. Os resultados preliminares mostram que é possível usar o dispositivo para testar pequenas turbinas eólicas. A Metodologia utilizada para obter o torque experimental do freio de Foucault, mostrou que é possível realizar experimentos na área da energia eólica com escala reduzida e baixo custo.

A pobreza energética está diretamente ligada à qualidade de vida das pessoas e mostra-se mais evidente em comunidades urbanas de baixa renda, as favelas. O uso da tecnologia solar fotovoltaica está em ampla ascensão mundial e tem alto potencial de implantação no território brasileiro. A instalação de geradores fotovoltaicos produz energia limpa e de baixo custo trazendo mais segurança nas instalações elétricas nas comunidades, além de reduzir os prejuízos por furto e inadimplência. Nesta dissertação é realizado um estudo de caso da favela de Paraisópolis, situada na cidade de São Paulo, onde se avalia a viabilidade técnica e financeira da implantação de geração distribuída de um sistema solar fotovoltaico conectado à rede. O investimento inicial seria realizado pela empresa distribuidora de energia de São Paulo, a ENEL Distribuição São Paulo, a qual sofre com o ônus do furto de energia e dispõe de verba para Projetos de Eficiência Energética. Foram elaborados três tipos diferentes de arranjos de sistemas fotovoltaicos: instalação individual, arranjo centralizado em cooperativa e agrupamento por 5 moradias. Estimada a demanda energética das famílias com ligações não regulares de energia, foram projetados o sistema solar fotovoltaico e o seu valor de implantação para cada tipo de arranjo. Dos três tipos de arranjos dimensionados, o mais vantajoso se mostrou o arranjo de 5 moradias por sistema fotovoltaico, com um custo médio de energia de R$ 4.192,00/kW. A ENEL teria um retorno do investimento em 15 anos. Concluiu-se que a implantação do sistema é viável economicamente e factível. Entretanto é necessário engajamento da ENEL e incentivo governamental para que o projeto se desenvolva.

O aumento do consumo de energia elétrica e o uso elevado de fontes não renováveis para geração de energia traz graves consequências ao meio. Como forma de mitigar tal problema, a Geração Distribuída viabiliza, através do sistema de compensação, a geração ou cogeração na unidade consumidora, em condomínios, ou por cooperativas. Em 1995, foram lançadas no Brasil as primeiras regulamentações específicas que estabeleceram critérios e citaram pela primeira vez a possibilidade de se tornar um autoprodutor. Ao longo dos anos, novas normativas entraram em vigor, porém, a deficiência dos mecanismos e incentivos políticos e econômicos dificulta o desenvolvimento da GD e de novas tecnologias, principalmente de fontes renováveis. A difusão da GD vem ocorrendo de modo crescente. No ano de 2019, foram realizadas 113.393 unidades de conexões dentro da classificação de micro ou mini geração, equivalente a 1,45 GW de potência. No entanto, de acordo com a EPE, o aproveitamento do potencial para geração distribuída ainda é insignificante. Uma solução para o aumento da GD seria mudanças no sistema regulatório. Para verificar possíveis causas das deficiências e respectivas soluções, utiliza-se de análise comparativa entre os mecanismos adotados entre Brasil e outros países referência mundial no uso da Geração Distribuída. Este estudo aplica uma metodologia de pesquisa bibliográfica qualitativa, onde visa-se obter uma análise do desenvolvimento regulatório da Geração Distribuída no Brasil, assim como avaliar os impactos que a mesma possui sobre o setor elétrico. Ainda, a partir de casos de sucesso da GD no mundo, avaliar a necessidade de aprimoramento regulatório e de criação de mecanismos adicionais para o setor energético brasileiro, afim de que haja o progresso da Geração Distribuída, porém sem que haja malefícios para concessionárias, empresas de demais fontes geradoras de energia e consumidores não autoprodutores. É verificada a possibilidade e necessidade de investimento na Geração Distribuída sem maiores prejuízos aos não ligados ao sistema de GD, inclusive com alterações do mecanismo utilizado.

O modelo mercantil de mercado adotado no Setor Elétrico Brasileiro adotado desde 2004 deu início a um novo tipo de planejamento de operação do sistema utilizando-se de uma metodologia de compra e venda em leilões de energia elétrica. Com a inclusão dos clientes ao mercado livre, houve a necessidade de estudos e desenvolvimento de ferramentas para utilização da contratação de energia elétrica pela indústria já que uma escolha correta do volume de energia e seu preço podem garantir o lucro da empresa ou a viabilidade do seu serviço. Neste sentido, o presente trabalho apresenta um módulo baseado em programação de código-aberto com linguagem Java para otimização computacional dos dados obtidos da geração das usinas hidrelétricas e sua complementação térmica. Baseado em técnica de inteligência artificial, mais especificamente no campo dos algoritmos genéticos a mesma utilizada na seleção natural das espécies, a ferramenta computacional permite simular diferentes cenários e possibilidades futuras para que através de uma população inicial ser possível obter diversas gerações com as melhores características de cada indivíduo e a quantidade de energia a ser distribuída entre os leilões. Neste sentido, permite-se mitigar as faltas de compras em excesso e melhorar a distribuição para evitar a compra abaixo da demanda necessária negociada pela empresa distribuidora. Para isso, o retorno de um vetor com a melhor seleção da distribuição de energia em leilões futuros é então entregue ao usuário final a fim de colaborar com sua tomada de decisão. Os bons resultados obtidos com a diminuição de sobrecontratação e subcontratação da compra da energia elétrica demonstraram a viabilidade do programa, permitindo que a utilização desta ferramenta auxilie os agentes na tomada de decisão que leve a minimização dos custos do negócio envolvendo energia. Finalmente, pode se concluir que os riscos dos investimentos futuros podem ser minimizados.

Os estudos de Sistemas Elétricos de Potência (SEPs) estão se tornando cada vez mais complexos devido às novas características que os sistemas de potência estão incorporando pela diversidade de equipamentos, tecnologias, incertezas e topologias. No passado a predominância da geração em SEPs era através de geradores síncronos e a maiorias das incertezas dos estudos estava na previsão de carga dos sistemas. Entretanto, atualmente forças motrizes intermitentes estão sendo utilizadas cada vez mais em geradores, o que também adiciona mais variáveis para a previsão de geração e dificultando os estudos do comportamento do sistema visando sua melhor operação e seu comportamento frente a situações de contingências. A estabilidade do sistema é verificada pela análise de algumas grandezas físicas, como a tensão por exemplo. O problema da estabilidade de tensão vem recebendo crescente atenção dos profissionais da área de análise e operação de sistemas de potência e estudado em várias perspectivas, já que os grandes apagões são causados normalmente por instabilidade de tensão quando a carga necessita de mais potências reativa do que o sistema pode fornecer. Devido à complexidade dos sistemas de energia, é extremamente difícil rastrear todos os eventos plausíveis para identificar os mais críticos. Normalmente as abordagens mais comuns para levam em conta os casos mais prováveis em análises de contingência, não contemplando os casos menos prováveis devida às dificuldades computacionais para esses tipos de estudo.  Portanto, é necessário a utilização de uma ferramenta para selecionar amostras aleatórias dentre as menos prováveis para identificar os que podem apresentar problemas de instabilidade. Dessa forma, o Método de Entropia Cruzada contribui para identificar, dentro de um conjunto extremamente grande de eventos definido a priori, aqueles que têm o potencial de comprometer a integridade do sistema e que sejam raros de acontecer.

The emergence of Smart Grid, Wireless Sensors Network, or the Internet of Things has produced a growing demand for alternative sources of power. Currently, batteries dominate the energy storage market for those technologies, but they are perishable sources characterized by the need for replacement at relatively short periods and the pollution of its waste. In order to find new power sources, many studies of harvesting mechanisms associated with thermal, solar, vibration, or electromagnetic waves have been carried out. The production of electric current using photovoltaic cells is a technique studied and developed more than two decades ago. However, it is still highly sensitive to low light conditions or night time. Under these conditions, the energy extracted from electromagnetic waves can assume the demand for power. This technique is known as radiofrequency harvesting, and it uses rectennas to capture the energy of the environment. Radiofrequency harvesting faces problems like the low values of power density available in the environment, but it does not depend on the levels of light to produce energy. The idea of hybrid systems based on the alternate use of two energy sources guarantees the power every time the load needs. The research presented here aims to develop a hybrid solar and electromagnetic harvesting structure to support very low-power devices, mainly for indoors. This work presents the design, simulation, analysis, and prototyping of two coplanar patch antenna configurations with resonant frequency at 2.45 GHz integrated with solar cells. The consequences of the integration process are evaluated for both components: antennas and solar cells. Then, the principal results and conclusions of the work are presented. It was proved that solar cells could be used as radiating elements in antennas without the need to incorporate another type of metallization. However, variations on the area of an optimized solar cell bring as a consequence a considerable decrease of its power conversion efficiency that depending on the operation conditions could turn unfeasible the use of the solar cell. Also, it is presented a methodology to characterize the interface antenna/rectifier as a function of the S parameters and its influence on the power conversion efficiency of the rectenna.

Devido ao esgotamento irreversível das fontes energéticas não renováveis, como combustíveis fósseis e nucleares, bem como aos danos que causam ao meio ambiente, deve-se aproveitar com maior eficiência as fontes renováveis. O consumo de energia elétrica é ininterrupto e mesmo uma pequena redução nas perdas promove um montante significativo de economia. Nos sistemas elétricos de distribuição, a reconfiguração é uma técnica de otimização que visa, entre outros objetivos, à minimização de perdas de potência ativa. Com a expansão das redes elétricas inteligentes e crescente introdução de equipamentos telecomandados, é desejável realizar a reconfiguração em tempo real. Dentre as técnicas de otimização disponíveis, a reconfiguração é a mais econômica porque não demanda gastos com novos equipamentos. Porém ao tentar reconfigurar surge um fenômeno inconveniente de explosão combinatória devido às características do problema. Diversas metaheurísticas para redução do espaço de busca não têm capacidade de fornecer uma resposta em tempo real, sendo mais adequadas para planejamento. Além disso, a incerteza inerente aos métodos probabilísticos impede que se tenha garantia de obtenção da melhor solução. Neste trabalho, expõe-se um método de reconfiguração em tempo real baseado em Teoria dos Grafos. Devido à característica determinística com resultados conservativos, mas sem empregar busca exaustiva, eliminou-se a desvantagem das flutuações estatísticas aleatórias, inerentes aos métodos probabilísticos. Adicionalmente, além de minimizar perdas de potência ativa, pode-se restaurar o funcionamento no caso de ocorrência de faltas. Um pré-processamento computacional proveniente de um fluxo de potência ótimo adaptado direciona a análise da árvore geradora do grafo de topologia para a solução otimizada. O algoritmo foi testado em sistemas contendo 7, 21, 37, 74, 96, 114 e 156 chaves, obtendo a melhor solução disponível na literatura científica, com tempos computacionais da ordem de dezenas de milissegundos.

O princípio de segurança mais importante para um reator nuclear é a capacidade de desligar e manter a usina nuclear em uma condição segura, mesmo após a ocorrência de um acidente de projeto postulado. É com base neste princípio que todas as funções são categorizadas de acordo com sua relevância para a segurança do reator. Na sequência, todas as Estruturas, Sistemas e Componentes (ESCs) da usina nuclear devem ser devidamente classificados seguindo um método claro e objetivo que permita a correlação com padrões técnicos e de qualidade para garantir a disponibilidade das funções de segurança. Muitos países, incluindo o Brasil, não possuem regulamentações claras que determinem os critérios e discriminem o processo de classificação do reator de pesquisa. A falta de uma regulamentação clara do reator de pesquisa exige que as projetistas de instalações nucleares classifiquem as ESCs usando a regulamentação do reator de potência. No entanto, dadas as características únicas dos reatores de pesquisa, os requisitos de segurança podem não ser necessariamente os mesmos que os aplicados aos reatores nucleares de potência. Isso torna a abordagem adotada tecnicamente conservadora, geralmente superdimensionada e cara. Este trabalho tem dois objetivos: a) apresentar um método objetivo para realizar a classificação de segurança de ESCs em reatores de pesquisa. b) investigar a possibilidade de utilizar a abordagem de dedicação (uso de itens comerciais para o desempenho de funções de segurança) em reatores de pesquisa, seguindo a experiência adquirida pelos operadores de reatores de potência nesta matéria. Inicialmente, é proposto um método de classificação que está em conformidade com os regulamentos nacionais vigentes e está em linha com as mais recentes diretrizes de segurança e classificação para ESCs das agências de licenciamento internacionais. Posteriormente, é realizada uma análise probabilística de segurança (APS) em um reator de pesquisa do tipo piscina para demonstrar a segurança intrínseca e a ampla disponibilidade funcional para desligamento do reator. Assim, o método proposto é exemplificado aplicando-o para a classificação de segurança da motobomba do sistema de refrigeração do núcleo do reator RMB. Aplicações similares possuem potencial de redução de custos em torno de 80% em relação aos métodos tradicionalmente aplicados para qualificação de ESCs.

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O investimento global em energia solar fotovoltaica atingiu seu mais alto patamar em 2017, ficando próximo dos 150 bilhões de dólares americanos, com quase 100 GW de capacidade instalada adicional. O Brasil nesse mesmo ano ficou entre os dez líderes mundiais com 0,9 GW em capacidade instalada adicional. A tecnologia solar fotovoltaica é considerada de capital intensivo e sujeita a fatores de incerteza, portanto demandam avaliações financeiras com objetivo de mitigar riscos. O objetivo do presente estudo é avaliar a viabilidade financeira de sistema fotovoltaico instalado em região de alto potencial de degradação, por meio de métodos determinísticos tradicionais, tais como, Valor Presente Líquido e Taxa Interna de Retorno, combinados com o método probabilístico Monte Carlo. Os principais fatores que podem influenciar a viabilidade financeira foram identificados, classificados e quantificados. O nível de degradação pode variar em até 30% e em uma análise determinista o VPL foi 36% maior considerando a degradação menor, no entanto, o risco do projeto ser inviável diminuiu 4 pontos percentuais, de 34% para 30%.  Em uma análise mais detalhada dos fatores influenciadores chegou-se a conclusão de que a degradação é um fator que pode impactar a viabilidade financeira e aumentar o risco, no entanto o fator financeiro preço da energia fotovoltaica em leilões no Brasil e valor de investimento do sistema fotovoltaico são fatores de maior influência e ambos estão declinando nos últimos dois anos, fato que requer uma análise mais cuidadosa e detalhada para evitar riscos. 

A vinhaça é um efluente gerado durante a produção do etanol, na etapa de destilação. Seu principal destino é limitado em função das características da vinha e do solo, que se recebe uma carga excessiva pode contaminar os lençóis freáticos, outra alternativa é a biodigestão. Graças a sua composição que é rica em matéria orgânica e apresenta elevado potencial nutritivo, alguns trabalhos indicam a possibilidade de utilizá-la como meio de cultura e fonte de carbono orgânico para produção de microalgas, que são microrganismos capazes de realizar a fotossíntese para obtenção de energia e converter o dióxido de carbono em biomassa, pela rota autotrófica, ou ainda oxidar o carbono orgânico que esta dissolvido no meio de crescimento para obter a energia necessária para seu crescimento. A produção da biomassa de microalgas pode ser destinada para diversas finalidades como produção de proteína para ração animal, produção de suplementos nutricionais como astaxantina, produção de lipídios para extração e subsequente conversão em biodiesel. Quando destinadas para a produção de energéticos apresenta como vantagens a não competição por terras férteis de cultivo, rápido crescimento e cultivo/colheita continua ao longo do ano, além da fixação do CO₂ que foi emitido nas etapas subsequentes da produção, podendo apresentar um balanço negativo de dióxido de carbono, fixando mais desse gás do que emitindo. Por se tratar de uma biomassa cultivada em meio líquido, apresenta grande teor de umidade favorecendo a produção de biocombustíveis pela rota úmida, como gaseificação hidrotérmica supercrítica, frente a produção pela rota seca (extração de óleos da microalga seca), como a transesterificação. Assim sendo, a gaseificação hidrotérmica supercrítica de microalgas, se torna uma alternativa interessante para a destinação da vinhaça além de diminuir as emissões de dióxido de carbono na atmosfera decorrentes da produção de etanol. Entretanto ainda faltam informações relativas a produtividade que as microalgas apresentariam em um cultivo em larga escala utilizando a vinhaça como meio de nutriente, seu consumo energético, a vazão de gás gerada bem como qual seria o rendimento energético do processo. Assim sendo, este trabalho deve como objetivo avaliar qual seria a eficiência de conversão energética para o processo de gaseificação hidrotérmica supercrítica da microalga, a partir de seu cultivo em vinhaça utilizando o dióxido de carbono proveniente da etapa de fermentação, bem como identificar qual dessas duas correntes seria a limitante para o cultivo. Para isso foi desenvolvido um modelo matemático em Scilab, pelo acoplamento de diferentes modelos já publicados, capaz de representar o cultivo das microalgas utilizando a vinhaça como meio de cultura e o dióxido de carbono proveniente da fermentação além de considerar aspectos construtivos e operacionais do pond, permitindo estimar a produtividade do sistema de cultiva, massa de dióxido de carbono fixada e consumo energético no processo de produção da microalga (cultivo mais recuperação da biomassa produzida). Para o processo de gaseificação hidrotérmica supercrítica, foi realizada uma modelagem do processo em questão no simulador comercial Aspen Plus, tomando como base o modelo apresentado por Molina (2018), o qual nos permitiu estimar a eficiência energética apresentada pelo processo em questão, operando em condições para produção de gás com elevado teor de metano e elevado teor de hidrogênio. Como resultados o modelo de cultivo das microalgas conseguiu acompanhar a influência climática no cultivo demonstrando o grande impacto existente pela temperatura do ambiente e a irradiação no pond, ele ainda estimou uma produtividade média de 0,113 kg.m^-3.d^-1 de forma a obter uma produção de 900kg de microalga por dia e uma fixação de 173,471 t de CO₂ durante o período de safra, momento do ano que ocorre a produção de vinhaça. O consumo energético pelo processo de cultivo das microalgas indicou o valor de 614.022,35 em todo período, valor equivalente a 3,14 MJ.kg^-1X, obtendo um NER de 0,14 o que indica um elevado valor de viabilidade energética. Caso o cultivo em questão fosse destinado ao uso completo da vinhaça e do dióxido de carbono, a vinhaça seria o insumo limitante. No processo de gaseificação, foi obtida uma vazão final de 1,38kg.h^-1 de H₂ para as condições operacionais de 750ºC e 225bar com um poder calorifico de 39,71 MJ.kg^-1 e uma eficiência de 41,24%, e para as condições operacionais visando a produção de gás de síntese rico em metano (450ºC e 350bar) foi obtido uma vazão de 8,48 kg.h^-1 com um PCI de 49,98 MJ.kg^-1, ocasionando uma eficiência energética de 47,87%. Com base nisso, podemos notar que o cultivo de microalgas em vinhaça e CO₂ para gaseificação hidrotérmica supercrítica da mistura obtida, apresentou um balanço energético positivo e que é uma alternativa válida a ser considerada para se destinar a vinhaça e o dióxido de carbono gerados durante a produção do etanol.

A cada ano a geração de resíduos sólidos urbanos tem aumentado. Uma alternativa viável de tratamento visando a recuperação energética para estes resíduos é a digestão anaeróbia de sua fração orgânica. Uma das condições que favorecem esse processo é a adaptação ao substrato dos microrganismos contidos em inóculos. O objetivo deste trabalho foi submeter diferentes inóculos à aclimatação, alimentando-os com uma composição de fração orgânica de resíduos sólidos urbanos do município de Santo André para posterior análise de produção de metano através de ensaios de potencial bioquímico de metano. Os inóculos também foram avaliados de acordo com sua capacidade máxima de produção de metano, por meio de ensaio de atividade metanogênica específica. Da caracterização inicial do substrato, chegou-se a relação C/N média igual a 19,39%; teor de carboidratos de 49,82%, de lipídeos igual a 21,37% e de 14,35% de proteínas. A atividade metanogênica específica para o inóculo Dacar foi de 0,118 gDOQ_CH4.gSTV^-1.dia^-1 e do GOP de 0,147 gDOQ_CH4.gSTV^-1.dia^-1. Já o potencial bioquímico de metano elementar teórico médio do substrato foi de 472,54 mlCH₄/gSV. O potencial bioquímico de metano teórico médio baseado na composição centesimal do substrato foi de 347,79 mlCH₄/gSV. Ao final dos ensaios de digestão anaeróbia observou-se um aumento de 5,8% na produção de metano para o inóculo Dacar (226,22 mlCH₄/gSV) e de 5,08% para o inóculo GOP (213,59 mlCH₄/gSV) em relação ao PBM para os mesmos inóculos sem aclimatação. Também notou-se uma redução de 5 dias no período de estabilização da produção de gás. O pH medido ao início e final dos ensaios não sofreu nenhuma alteração brusca que interferiu de forma prejudicial no processo, sendo suas médias: entre 7,20 e 8,08 (pH inicial) e o entre 7,18 e 8,10 (pH final). A alcalinidade no geral cumpriu seu papel de tamponamento do sistema. Através da observação em microscopia de fluorescência foi confirmada a presença microrganismos dos gêneros Methanosarcina e Methanosaeta, ambos metanogênicos acetoclásticos. Também foram observados representantes do gênero Methanobrevibacter, arqueias metanogênicas hidrogenotróficas.

No Brasil, os resíduos sólidos urbanos ainda são motivo de muita preocupação, uma vez que, de acordo com a ABRELPE, apenas 59,1% dos resíduos coletados possuem destinação ambientalmente adequada. O aproveitamento energético de RSU através do biogás gerado pela digestão anaeróbia em aterro sanitário é uma forma de geração de energia que deve ser considerada, principalmente para aumentar a diversidade da matriz energética brasileira. Tendo em vista a grande preocupação com os resíduos sólidos urbanos (RSU) e as suas possíveis destinações, este trabalho tem como objetivo realizar um estudo para o aproveitamento energético de RSU em um aterro sanitário localizado no município de Piracicaba, interior do estado de São Paulo. Foi realizada uma análise decisória multicritério na avaliação da sustentabilidade, visando identificar os impactos em indicadores da dimensão ambiental (emissão de CO₂ equivalente e área mobilizada), dimensão social (mortalidade devido à poluição) e dimensão técnico-econômica (confiabilidade da geração de energia e eficiência energética) Para o cálculo da estimativa do potencial energético do biogás gerado neste aterro, serão utilizados dados da literatura e do software LanGEM, que apresentará a geração de metano e dióxido de carbono do aterro em questão. Por fim, serão analisados os possíveis fatores que limitam a expansão da geração de energia em aterros sanitários através dos RSU no Brasil.

A descoberta de enormes reservas de gás não convencional, ou conhecido também como shale gas, vem gerando grande expectativa no mercado mundial de energia. Os EUA têm a maior reserva mundial de shale gas, e são os pioneiros na sua exploração e produção. O objetivo desta pesquisa é investigar quanto ao potencial de exploração e produção de shale gas (ou gás de folhelo) sob o ponto de vista do processo tecnológico, meio ambiente, infraestrutura e aspectos regulatórios, na Argentina na região de Vaca Muerta. Estas variáveis serão consideradas à luz da experiência norte-americana. Atualmente, o mundo está dividido nesta questão, pois existem uma série de incertezas relacionadas ao processo de extração denominado de “fracking” em determinadas estruturas geológicas e principalmente no tocante ao meio ambiente onde vários órgãos ambientais atestam a contaminação de lençóis freáticos e terremotos oriundos da injeção de aditivos químicos, areia e água nos poços para a retirada do gás de xisto. A hipótese adotada para esta dissertação será a de que a Argentina, ainda que possua a segunda maior reserva de gás de folhelho do mundo, não conseguirá no curto e médio prazo (10 anos), desenvolver estes recursos de forma satisfatória e transformá-los em reservas / produção à luz de como se deu na experiência nos Estados Unidos. Quanto à forma de abordagem, a pesquisa é uma combinação entre qualitativa e quantitativa, sendo também exploratória e descritiva tendo como foco a principal região de Shale Gas da Argentina – Neuquén. Desta forma, o trabalho pode favorecer a ampliação do conhecimento desta fonte energética tanto no Brasil como na Argentina o qual contribuirá também para o debate sobre as variáveis de sucesso preponderantes para a produção sustentável desta importante fonte energética. 

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Este trabalho apresenta um algoritmo inteligente para a detecção e localização de faltas em sistemas de alta tensão de corrente contínua (HVDC – High Voltage Direct Current) com tecnologia baseada em conversores comutados por linha (LCC – Line Commutated Converter), conhecidos como sistemas LCC-HVDC. Para a detecção da falta são usados os valores eficazes das tensões de fase na entrada da subestação retificadora, além dos sinais de tensão e corrente na linha DC. Já para a localização da falta é utilizada somente uma janela com amostras do sinal da tensão DC pós-falta, resultando em um esquema de detecção e localização que dispensa links de comunicação, operando apenas com sinais locais.  As duas funções mencionadas são executadas por redes neurais artificiais (RNAs), sendo a função de localização baseada no conceito de similaridade. O algoritmo é desenvolvido e avaliado por meio do sistema LCC-HVDC referência do CIGRE e, posteriormente, validado por um segundo sistema operando com a mesma tecnologia. O algoritmo desenvolvido foi avaliado considerando centenas de diferentes casos de falta nos dois sistemas HVDC adotados neste estudo, mostrando-se rápido e preciso, mesmo para faltas em diferentes distâncias da linha DC, distintos carregamentos do sistema HVDC e uma ampla faixa de valores de resistência de falta. Depois de validado em ambiente computacional, o sistema é implementado em hardware e testado por meio do RTDS (Real Time Digital Simulator), mostrando-se uma alternativa viável para aplicações práticas.

Edifícios são um dos maiores consumidores de energia no mundo, consumindo em torno de 30-40% de toda a energia gerada nos países desenvolvidos. Assim, considerar uma metodologia para desenvolvimento de edifícios sustentáveis (com menor consumo de energia) mas ao mesmo tempo seguros é essencial. Com o surgimento das certificações verdes, formas de reduzir o consumo de energia e água começaram a ser estudados, sendo que atualmente a certificação verde chamada Living Building Challenge (LBC), criada nos Estados Unidos da América é a maior referência quanto a edificações net zero ou consumo externo zero de energia e água. O consumo zero se baseia na geração local de energia por meios sustentáveis e na captação de águas pluviais, uso de estratégias de gerenciamento de água, tratamento e uso de águas cinzas, de modo a atender as necessidades da edificação ao longo de todo o período de operação. Para isto diversas técnicas como telhados e paredes verdes, arquitetura bioclimática, módulos fotovoltaicos, alagados construídos, banheiros secos, entre outros são aplicados. Para a aplicação da metodologia na cidade de São Paulo, esta deve atender a Lei 16.402 de março de 2016 que rege o parcelamento do solo, assim como o Decreto 63.911 que trata sobre a prevenção e combate a incêndios no Estado de São Paulo. Este trabalho teve como objetivo estudar as diversas técnicas usadas em edifícios net zero para desenvolver uma metodologia que possa ser aplicada a edifícios comerciais localizados na cidade de São Paulo, atendendo à normatização LBC, o Decreto 63.911 e a Lei 16.402. A metodologia foi testada com três modelos de prédios comerciais, um edifício de médio porte de uma única empresa, um edifício comercial de grande porte de escritórios e um shopping center alocados dentro da cidade de São Paulo. A metodologia proposta provou ser eficiente, contudo, para que um edifício possa ser totalmente independente de água e energia de redes externas, se fez necessário modificar o padrão atual de construção, utilizando a arquitetura bioclimática, optando-se por prédios com menor altura e usando a máxima taxa de ocupação do solo.

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A coordenação hidrotérmica pode ser definida como um problema para determinar o uso otimizado dos recursos hidroelétricos e térmicos disponíveis durante um horizonte de planejamento. Em sistemas hidrotérmicos de geração com predominância de usinas hidroelétricas, como é o caso do sistema brasileiro, busca-se substituir, na medida do possível, a geração termoelétrica por geração hidráulica de forma a minimizar o custo da operação do sistema. Portanto, este trabalho apresenta o desenvolvimento de um módulo de geração para um sistema de suporte à decisão aplicado ao problema da coordenação hidrotérmica denominado de Energ.IA. Neste módulo foi desenvolvido um otimizador baseado em inteligência computacional, por meio do emprego de um algoritmo de Otimização por Enxame de Partículas (PSO) combinado com um Fluxo em Rede com arcos capacitados. Além disso, levou-se em consideração as usinas hidroelétricas individualizadas, utilizando dados reais, tanto das características construtivas das usinas quanto das vazões afluentes naturais. O algoritmo proposto possibilita também o uso da transferência de água entre rios e bacias na otimização da política operacional dos reservatórios das usinas hidroelétricas, em contribuição ao planejamento da operação do sistema hidrotérmico brasileiro. O módulo desenvolvido ainda integra um banco de dados com informações sobre o sistema hidroelétrico, uma interface gráfica para facilitar a definição dos dados de otimização e a visualização das características de todas as usinas hidroelétricas do Sistema Interligado Nacional (SIN). Foram realizados diversos estudos de caso considerando 1 uma usina hidroelétrica, 2 usinas e 4 usinas em cascata e um estudo com uma cascata de 7 usinas em formato de Y. A transferência de água entre rios foi analisada por meio de dois estudos de caso considerando 4 usinas hidroelétricas, considerando diferentes cenários hidrológicos. Além dos estudos relativos ao desempenho do algoritmo, foi realizado um estudo considerando o custo da produção da energia elétrica com o uso da transferência e sem o seu uso. Também foi realizado estudos relativos à emissão de CO₂, caso a energia decorrente da transferência de água fosse realizada por usinas termoelétricas. Os resultados apresentados se mostraram satisfatórios acompanhando a tendência do que se tem encontrado na literatura em todos os estudos de caso considerados.

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Caracterização dos Rejeitos Plásticos oriundos dos resíduos úmidos e secos do município de Santo andré, visando seu aproveitamento energético 

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Aguardando entrega da versão final.

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