TCC - Engenharia de Energia

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ILATIT - Centro de Tecnologia e Infraestrutura - Bacharelado em Engenharia de Energia

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Algoritmo Microgenético Aplicado ao Estudo de Proteção de Sobrecorrente em Sistema de Distribuição Considerando Geração Distribuída
(2023) Encinas Riveros, Jose Alejandro; Orientação
A expansão da geração distribuída (GD) para atender a demanda de energia é uma realidade no moderno setor elétrico. No entanto, a presença de GD pode causar alterações nos níveis de corrente de carga em alimentadores e linhas de transmissão; que prejudicam a coordenação e desempenho do sistema de proteção configurado para o sistema. Este trabalho apresenta um estudo de proteção de sobre-corrente em um sistema de distribuição com geração distribuída. Essencialmente, o procedimento consiste em determinar os parâmetros de sintonia como o TMS e o Tempo de Disparo dos Relés Direcionais de Sobre-corrente em caso de falha do sistema. A metodologia desenvolvida pode detectar alterações no sistema e fornecer parâmetros de reconfiguração do relé por meio da aplicação de um algoritmo microgenético projetado para minimizar os tempos de operação e atender a critérios de seletividade, considerando o sistema IEEE de 13 nós. Os resultados mostraram que o sistema apresenta bom desempenho em termos de velocidade e seletividade. Nossos resultados mostram que a metodologia proposta pode ser útil para a proteção de sistemas modernos de distribuição de energia elétrica.
Análise das Tarifas de Energia Elétrica da Universidade Federal da Integração Latino-Americana
(2022) Ildefonso da Silva, Pedro Vitor; Orientação
O seguinte trabalho tem como principal objetivo a realização dos ajustes na contratação de energia elétrica da Universidade Federal da Integração Latino-Americana (UNILA) a partir da análise das tarifas. A posse dos dados gerados de compra de energia elétrica ao longo dos anos permite a realização de análises no período entre 2015 e 2021. Estas análises devem ser realizadas com período bem definido para evitar o desperdício que pode ocorrer pela ultrapassagem da demanda contratada ou pela contratação em excesso. Realizados os devidos estudos, foram sugeridas decisões que podem ser tomadas para otimização financeira da instituição. A mudança de contrato da unidade consumidora 53397690 (jardim universitário) para um contrato sazonal, por exemplo, tem o potencial de redução de gastos em torno de R$ 11.000,00 anuais. Já uma mudança de modalidade tarifária da tarifa B convencional para a tarifa B branca demonstra um potencial de redução de R$ 13.000,00 ao ano quando realizado na unidade consumidora 94885001 (vila A). Além do seu principal objetivo, este trabalho ainda procura elucidar aos seus leitores como é realizada a composição da tarifa de energia elétrica a partir de um exemplo prático.
Análise de sensibilidade na tarifa da COPEL-DIS: Relação entre aquisição de energia em leilões com as tarifas econômicas
(2021-07-20) Lemos, Gabriel Marins; Orientação
Este trabalho tem o intuito de investigar a sensibilidade do preço da energia negociada em leilões em ambiente regulado em relação a tarifa econômica aplicada pela distribuidora de energia elétrica COPEL-DIS. A revisão bibliográfica atuou de forma a buscar métodos de análise de sensibilidade e a contextualizar o setor de energia, tratando de explicar conceitos relacionados aos leilões de energia em ambiente regulado, assim como os aspectos de regulação tarifária através do PRORET. O método é aplicado utilizando os conceitos abordados na revisão bibliográfica, a partir dos dados do reajuste tarifário da COPEL-DIS, com isso foi encontrado os valores da Receita Requerida da distribuidora para o período de referência, assim como as tarifas econômicas relacionadas a esse processo tarifário. Foi selecionada uma usina de um leilão, de forma aleatória, e para este caso realizada a variação de 1 R$/MWh no preço de energia da usina, assim foi possível obter as respostas originadas das variações da entrada e calcular a variação nominal e a sensibilidade relativa referente a receita requerida e a tarifa econômica da distribuidora.
Análise de Viabilidade da Migração da Universidade Federal da Integração Latino Americana para o Mercado Livre de Energia Elétrica
(2022) Cezar, Gianna Alves Maciel
O Setor Elétrico Brasileiro, a partir de 2004, passou a contar com dois ambientes para a comercialização de energia: Ambiente de Contratação Regulada e o Ambiente de Contratação Livre. O último permite que o consumidor escolha seu fornecedor de energia, entre outras opções, com o intuito de reduzir seus gastos com a eletricidade. Diante disso, o tema desta monografia é realizar um estudo da viabilidade econômica da migração da Universidade Federal de Integração Latino Americana do ambiente de contratação regulado para o ambiente de contratação livre, com a viabilidade comprovada se estima a economia que a migração irá gerar a universidade. Para tanto, inicialmente é apresentado um histórico sobre a Indústria de Energia Elétrica no Brasil, bem como os agentes que o constituem, destacando o papel de cada um no Setor Elétrico Brasileiro. Em seguida, são apresentadas as características dos ambientes de contratação regulado e livre, juntamente com as mudanças ocorridas ao longo do tempo. Para a análise da viabilidade de migração para o ambiente livre é utilizado o método do ponto de equilíbrio tarifário, o qual determina uma tarifa, em que não há diferencial econômico para a aquisição de energia elétrica em ambos os mercados (regulado ou livre). O resultado alcançado demonstra que a migração é viável economicamente ao apresentar um ponto de equilíbrio médio de 436,33 R$/MWh, o que representa uma economia média de 22,77%, R$ 144.547,45, nos gastos médios com a energia elétrica do campus Jardim Universitário.
Análise de Viabilidade de Investimento de um Sistema Fotovoltaico entre uma Unidade Consumidora e um Agrupamento de Unidades
(2022) Toni, Paulo Sergio de; Orientação
O presente trabalho apresenta um estudo de caso que tem como objetivo realizar uma análise técnico-financeira para um sistema fotovoltaico residencial para uma única unidade consumidora e para três unidades consumidoras. As residências de estudo estão localizadas na cidade de Medianeira – PR com uma área disponível para instalação do projeto de 63m². O estudo se divide em duas etapas principais, a etapa técnica e a etapa financeira. A etapa técnica envolve o dimensionamento do sistema pela metodologia de Antunes & Specia para sistemas fotovoltaicos on – grid em paralelo com a plataforma de compras de geradores fotovoltaicos Helte, onde foi selecionado o módulo DAH Solar DHM 72x10/BF 545W e o inversor ABB Uno DM-4,6-TL-SB. A etapa financeira é onde foi desenvolvida duas opções de investimentos: com capital próprio e capital financiado. Dentro dessas opções foi realizado um estudo para um Caso A, de um sistema fotovoltaico destinado a uma única unidade consumidora, e para um Caso B, de mesmo local de instalação do Caso A porém, para três unidades consumidoras, onde assim foram estimados faturas de consumo de energia com e sem o sistema fotovoltaico, economia prevista, tempo de retorno financeiro (payback) e recuperação financeira para 25 anos, onde com base no mesmo foi determinado qual investimento é o mais viável. O resultado obtido provou que o Caso A possui melhores condições para instalação, mas que o Caso B possui capacidade de geração superior mesmo em capacidade de instalação máxima e melhor tempo de retorno de investimento para ambas as opções de investimento mencionadas.
Análise de Viabilidade Técnica e Econômica de um Projeto de Sistema Fotovoltaico para uma Unidade de Agricultura Familiar em Foz do Iguaçu/PR
(2019-07-19) Céspedes Villalba, Fernando David; Machado, Larissa Andreia Wagner
O incentivo à agricultura familiar e a inovação de programas e tecnologias que permitam a extensão dessas práticas, são alguns dos objetivos do desenvolvimento sustentável. Admitindo que as tecnologias alternativas de geração de energia são ferramentas fundamentais dentro deste processo, torna-se necessário analisar os potenciais benefícios que as energias renováveis podem oferecer para os sistemas produtivos. Dentro desse contexto este trabalho apresenta um estudo de caso em que se objetivou realizar uma análise de viabilidade técnica e econômica de um projeto de energia solar fotovoltaica para uma unidade de agricultura familiar. A propriedade em estudo encontra-se localizada na cidade de Foz do Iguaçu – PR, com uma área de produção de aproximadamente 20.000 m^2 a principal atividade desenvolvida pela família é a olericultura orgânica. O trabalho se divide em duas etapas principais, na primeira foi realizada a análise técnica que consiste no dimensionamento do sistema fotovoltaico, para isso foi adotada a metodologia proposta pelo CRESESB para sistemas conectados à rede e posteriormente, com o apoio do software livre SAM, foi realizado a comparação e validação dos resultados obtidos do método adotado. Num segundo momento realiza-se a análise econômica do projeto partindo de uma análise do comportamento do valor da tarifa de energia da concessionária e do levantamento do investimento inicial. Por fim foram definidos dois cenários possíveis para custear a implementação do projeto: um com recursos próprios e outro a partir de capital financiado, este último considerando uma linha especifica de financiamento do BNDES para produtores rurais encaixados na categoria de agricultura familiar, PRONAF. Realizando uma estimativa da economia na conta de energia ao longo da vida útil do projeto, constrói-se o fluxo de caixa para ambos cenários e, a partir disso, são determinados os parâmetros que definem a viabilidade econômica das propostas: Valor Presente Líquido; Taxa Interna de Retorno, Payback, Índice de lucratividade e Custo de Geração. Finalmente o estudo de caso resultou na proposta de um sistema de 7,150 kW de potência pico, composto por 22 módulos fotovoltaicos de 325 Wp, requerendo um investimento inicial de aproximadamente R$, 51.364,73. Com a análise econômica constatou-se a viabilidade do projeto para ambos cenários propostos, no entanto, o caso de investimento com capital financiado apresentou maior atratividade econômica levando em consideração o VPL de R$ 27.500,39 ; TIR de 26,25 %, IL de 1,76 pontos e um tempo de retorno de investimento aproximado de 12 anos, prevalecendo frente ao caso de investimento com recursos próprios.
Análise Técnica e Econômica do Uso da Energia Solar Fotovoltaica para Consumidor do Grupo a no Oeste do Paraná
(2022) Ramirez, Larissa Yamile Segovia; Orientação
A alteração constante do clima terrestre e o aumento do consumo de energia elétrica, a partir disso é impulsado o uso de energia solar fotovoltaica. Dentro deste contexto, este trabalho apresenta um estudo de caso para consumidores do grupo A, onde o estudo de caso está localizado em São Miguel Do Iguaçu –PR com área de produção de aproximadamente 281 m2 e que a principal atividade desenvolvida é de comércio. O análise técnico deste trabalho é feito a partir da metodologia apresentada pelo Cresesb conectado à rede, assim, este análise apresenta três cenários possíveis para, o primeiro é feito o dimensionamento do sistema fotovoltaico a partir do consumo total, no cenário dois é apresentado o dimensionamento a partir da potência da demanda contratada e no cenário três é apresentado o dimensionamento a partir do limite de potência do transformador. Com apoio do software SAM foi obtido os valores de geração fotovoltaica e a curva de carga do comércio. Na última etapa do estudo de caso é realizado o análise econômico que não é considerado o financiamento. Considerando a economia obtida a partir do cálculo do autoconsumo e da geração fotovoltaica pode-se calcular as receitas, e considerando as despesas como os custos de operação e manutenção com esses dados é construido o fluxo de caixa para a seguir calcular os índices econômicos como, payback descontado, valor presente líquido, taxa interna de retorno, índice de lucratividade e custo nivelado de energia.
Análise Teórica da Viabilidade do Ponto de Vista Técnico da Implementação de um Sistema de Cogeração Utilizando como Combustível o Biogás
(2016) Marcondes, Alexandre; Braga, Walber Ferreira
Neste trabalho de conclusão foi realizada uma análise teórica do ponto vista termodinâmico da implementação de um sistema de cogeração de eletricidade e refrigeração, utilizando uma microturbina a gás e, um sistema de refrigeração por absorção e utilizando o biogás como combustível. Para tal, foi realizado o levantamento bibliográfico sobre o tema, foi definido o esquema básico da proposta, foram realizados os balanços de massa e energia para a realização do equacionamento do sistema, foram definidas as variáveis de entrada e por fim a simulação do sistema foi realizada. O sistema foi calculado para uma potência elétrica de saída de 100 kW, sendo que a potência de refrigeração obtida aproveitando-se os gases de saída da turbina foi de 34,79 kW. O rendimento elétrico apresentado pela microturbina foi de 25,84%, o COP do sistema de refrigeração obtido foi de 0,8079 e o fator de utilização do sistema de cogeração obtido foi de 45,85%. Após obtidos os resultados, foram realizadas análises a respeito da cristalização da solução de LiBr-H 2 O, e foi observado que operando nas condições adotadas não haveria risco de cristalização dos sais no sistema. Foi verificada também a influência dos regeneradores: para a microturbina a gás e para o sistema de refrigeração o aumento do rendimento e do COP, respectivamente, é de cerca de 10% com a adoção do regenerador.
Análise teórica de tecnologias de recuperação energética do gás de aterro em Foz do Iguaçu
(2018-11-20) Garcia, Maiara Fernanda; Acevedo, Luís Evelio Garcia; Hartmann, Ricardo M.
A gestão dos resíduos sólidos urbanos abrange preocupações atuais da sociedade contemporânea nas quais se destacam os aspectos ambientais, econômicos e energéticos. O crescimento da população e seu consumo inconsequente à nível global vêm afetando de forma negativa e irreversível o meio ambiente e ameaçando o equilíbrio da biosfera e a própria existência humana, esta situação exige resposta em âmbito governamental e civil. No Brasil a criação da Política Nacional de Resíduos Sólidos e suas orientações para destinação final ambientalmente adequada abriu oportunidade para a recuperação energética por meio de processos termoquímicos, rotas que se tem demostrado tecnicamente viáveis. Este trabalho apresenta um estudo teórico feito sobre a realidade em Foz de Iguaçu-PR, que destina todo o montante de resíduos sólidos gerado ao aterro municipal, segundo dados apresentados no Plano Municipal de Saneamento Básico do município estima-se que nos 10 primeiros anos de operação do aterro, foram dispostos em média 65 mil toneladas anuais de resíduos, com participação de mais de 60% de matéria orgânica. A partir destas e outras informações atualizadas realizou-se uma simulação da produção de gás de aterro das duas células encerradas, utilizando como base teórica o modelo de decaimento de primeira ordem do IPCC 2006. Com a vazão de gás de aterro prevista, para um horizonte de 30 anos para cada célula, simulou-se dois cenário de conversão de energia térmica em eletricidade optando por uma microturbina à gás operando via ciclo Brayton regenerativo e um motogerador via ciclo Otto. A simulação realizada abrangeu a verificação de 3 distintos casos de excessos de ar, com objetivo de determinar qual o mais vantajoso, o ponto de partida para tal determinação foi análise energética da planta, nos quais pode-se visualizar os fluxos de energia em cada um dos casos. Os resultados obtidos apontam uma faixa de vazão de biogás recuperado entre 5,97 a 195,07 Nm3/h , e para a simulação de conversão em energia elétrica, para o caso do ciclo Brayton regenerativo estima-se que seria possível a implantação de um planta termoelétrica com potência instalada de 85,53 kVa, que produziria diariamente 596,12 kWh/dia sendo capaz de atender a demanda de consumo elétrico de 113 residências, para o caso do ciclo Otto, que apresentou melhores resultados, estima-se que a quantidade de gás disponível seria capaz de alimentar uma planta de potencia instalada de 200 kVa, gerando por dia 1393,2 kWh/ dia e e suprindo a necessidade energética de aproximadamente 266 residências.
Análise, Desenvolvimento e Comparações de Briquetes de Resíduos de Podas de Árvores de Foz do Iguaçu e de Erva Mate
(2021) Davies, Felipe Souza; Orientação
O uso dos recursos energéticos, desde o início das civilizações, vêm sendo a força motriz para o desenvolvimento e sobrevivência da raça humana. O grau de importância desses é facilmente visto em uma análise histórica, alternando-se entre determinadas eras - como a da madeira, do carvão e a atual era do petróleo - onde apresentam extrema relevância para o cenário político e econômico das nações. Há a necessidade de pensar na geração energética com taxas menores de emissões de CO2, visando a diminuição do impacto ambiental que a cada dia degrada o planeta. Desta maneira, a utilização de fontes de energia renováveis e sustentáveis torna-se uma alternativa para a solução desse problema, em especial, o uso da energia proveniente de biomassas. Um biocombustível sólido - feito a partir da densificação de resíduos lignocelulósicos - conhecido como briquete, é uma alternativa rentável economicamente e que possui viabilidade técnica, uma vez que o processo de produção não envolve tecnologias restritas. O objetivo do presente trabalho está baseado na produção de briquetes de Resíduos de Podas de Árvores (RPA), coletados na cidade de Foz do Iguaçu-PR, e de Erva Mate sem a adição de aglutinantes. As amostras dos RPA e de Erva Mate foram separadas por três ensaios: E1(100% RPA), E2(50% RPA e 50% Erva Mate) e E3 (100% Erva Mate). Posteriormente, as amostras foram destinadas para análises de parâmetros físicos e energéticos, tanto das próprias amostras quanto dos briquetes produzidos. O teor de umidade para E1 foi de 11,67%, 10,51 para E2 e 9,994% para E3, apresentando o menor teor de umidade dentre os exemplares. A amostra de Erva Mate apresentou maior teor de materiais voláteis (73,75%), enquanto a amostra de RPA apresentou maiores valores de teor de cinzas (9,96%) e de carbono fixo (17,48%). Os valores do poder calorífico superior, inferior e útil foram maiores para os briquetes de Erva Mate (19,46MJ/kg); (18,11MJ/kg) e (16,05MJ/kg), respectivamente, e menores para RPA, com (18,76MJ/kg); (17,40MJ/kg) e (15,08MJ/kg), respectivamente. A densidade energética acompanhou a sequência do poder calorífico, com resultados para Erva Mate de (16.415,838MJ/m³) e de (13.579,191MJ/m³) para os briquetes de RPA. O resultado mudou para os valores de resistência mecânica, com os briquetes de RPA suportando uma carga máxima de ruptura de (33,367kN), enquanto os briquetes de Erva Mate tiveram o menor índice, de (20,867kN). Os briquetes produzidos com a blenda de RPA + Erva Mate, apresentaram resultados intermediários. Portanto, com os resultados obtidos verifica-se que os produtos gerados possuem um alto potencial energético, sendo bons substitutos à lenha.
Análisis de la Viabilidad de Integración de ORC para la Recuperación de Calor Residual de un Motor de combustión Interna Alimentado con Biogás en Cascavel, PR
(2023) Rodriguez Marquina, Alejandra Maria; Sotomonte, Cesar Adolfo Rodriguez
El gas de vertedero proveniente de los rellenos sanitarios puede ser perjudicial para el medio ambiente y contribuye directamente con el calentamiento global. Para evitar la emisión del gas de vertedero hacia la atmosfera, este combustible es utilizado en motores de combustión interna para generar electricidad, sin embargo, la mayor parte de la energía son descargados al ambiente a través de los gases de escape del motor sin ningún aprovechamiento. De esta forma, este trabajo tiene como objetivo estudiarla viabilidad de integración de un Ciclo Orgánico Rankine (ORC) para aprovechamiento de calor de los gases de escape de los motores alimentados por biogás localizados en el relleno sanitario de Cascavel, PR. En este trabajo se realizó la variación de diversos parámetros deoperación que afectan la generación de energía, tales como presión de vaporización, flujo másico y grado de sobrecalentamiento. Fueron utilizados los fluidos orgánicos de trabajo MM, MDM, MD2M y MD4M. Los resultados encontrados demuestran la viabilidad de aprovechamiento del calor residual de los gases de escape, una vez que entre 10kW a 35 kW de energía eléctrica extras pueden ser por el ciclo ORC, lo que representa un aumento en la eficiencia del sistema térmico entre 11-26%.
Análisis del modelaje matemático de termosifones en comparación a aplicación experimental
(2016-07-21) Leonczuk Minetto, Robert Alexis; Braga, Walber Ferreira
Este trabajo tiene como fin la evaluación de la capacidad de transferencia de calor de un termosifón de butano. Esto se realiza a partir de la comparación de modelos numéricos aplicados a diferentes condiciones operacionales contra mediciones empíricas realizadas in situ. Se observó resultados similares en el comportamiento de los gráficos de potencia vs temperatura para los sensores de temperatura del evaporador y el condensador, así como de entrada y salida de agua cuando se aplicaron diferentes caudales. Para el caso de la simulación de potencia para el flujo natural, se observó un comportamiento no lineal, de igual forma los resultados se consideran próximos a los valores experimentales. Ya en el caso de la simulación forzada, esta presentó un carácter lineal, presentando tendencia a valores de potencia mayores a los experimentales. Finalmente, el análisis de los límites operacionales no fue conclusivo para explicar la divergencia entre las temperaturas del evaporador y del condensador. Los resultados son satisfactorios, sin embargo, considerando el orden de magnitud de las variables envueltas, así como de los equipos disponibles, se sugiere para trabajos futuros mejorar la sensibilidad de los equipos e instalar sensores de temperatura extras.
Análisis energético y exergético de una planta de producción de hidrógeno electrolítico
(2016) Galeano Espinola, Diego Osmar; Acevedo, Luís Evelio Garcia
Fue realizado un análisis termodinámico de una planta de producción de hidrógeno a partir la electrólisis del agua, ubicada en la ciudad de Foz de Iguazú – Brasil, con una capacidad de producción de 10 Nm 3 /h. Las diferentes etapas del proceso fueron evaluadas por medio de balances de masa, energía y exergía, analizando desde el suministro de energía eléctrica y agua, hasta el almacenamiento del hidrógeno presurizado a 350 bar. Los parámetros considerados para los cálculos son datos reales de operación nominal de la planta, que fueron utilizados como variables de entrada de un modelo termodinámico implementado en el EES (Engineering Ecuation Solver), del cual se obtuvo como resultados eficiencias globales de energía y exergía de 57.1% y 53.1% respectivamente. También se identificó que, al utilizar energía eléctrica para producir hidrógeno, las principales perdidas termodinámicas están asociadas al proceso de separación del agua, y a las irreversibilidades de la transferencia de calor para enfriamiento y calentamiento de los procesos de purificación y compresión de los gases. Las perdidas asociadas al calor residual, debido a su baja calidad, no son tan representativas como acostumbran indicar los análisis energéticos
Análisis termodinámico de ciudades del Perú, evaluación de eficiencia exergética de las ciudades de Lima, Arequipa y Cusco en el año 2019
(2023) Suni Chavez, Julio Renato
El Perú es un país que ha mantenido un gran desarrollo al largo de estos años. Los nuevos modelos de desarrollo hacen que este país deba acoplarse e ir actualizándose, en este trabajo analizaremos las ciudades de Lima, Arequipa y Cusco tres ciudades importantes dentro del Perú. En este análisis se sabremos el potencial que tienen estas ciudades para adaptarse a estos nuevos desarrollos de ciudades inteligentes, así mismo mediante su consumo de hidrocarburos y energía eléctrica se halla la eficiencia exergetica de estas ciudades del Perú siendo para Lima el 22,03%, para Arequipa el 24,97% y para Cusco el 24,98%. Así mismo, por la alta demanda de hidrocarburos dentro de las ciudades, hallaremos la emisión de CO2 de cada ciudad en mención con Lima emitiendo el 2,73 E+07 Toneladas de CO2, Arequipa emitiendo el 2,71E+06 Toneladas de CO2 y Cusco emitiendo 1,45E+06 Toneladas de CO2.
Aplicação de Modelos de Aprendizado de Máquina na Predição de Curvas de Carga
(2022) Urzagasti, Carlos Alejandro; Orientação
One of the most important research topics in Smart Grid technology is load curve prediction. This allows electric power transmission and distribution operators to carry out operations with greater efficiency in the dispatch of electric power. Therefore, the relevance of knowing the characteristics of the electricity consumption profiles of consumers is highlighted, in order to then make load predictions, which can be done in different prediction horizons and with different methods. Therefore, this study aims to present machine learning techniques to perform load predictions within 30 minutes, ANN and LTSM techniques are analyzed. From a database containing load curve information of a 4-year distribution system (2013 to 2016), 4 machine learning models were made, two from RNA and two from LSTM. A comparison of both models was made, where a better performance was found for the LSTM models with accuracy greater than 0.95. It should be noted that this work only made a comparison for a single forecast horizon, therefore it remains as future work to analyze for different forecast horizons and search for new open databases to complement this study.
Aplicação do CVaR no Planejamento da Operação do Sistema Interligado Nacional
(2022) Maldonado, Diana Vanessa López
Over the last few years, rainfall in some of the main river basins that make up the Brazilian Interconnected System has been significantly below the historical average, in some of them for the year 2021; it was the worst value ever. In addition, with the advancement of the COVID-19 vaccination, economic activities began to resume, with an impact on system demand. To deal with the hydroelectric crisis and increased load, there was a greater need to activate thermoelectric power plants, in addition to energy importation and a set of operating restriction flexibilities. To provide greater security of energy supply, the NEWAVE model uses the Conditional Value-at-Risk (CVaR) criterion, where the cost of the most severe hydrological scenarios receives a greater weight. One difficulty of this methodology is the determination of the parameters that compose the CVaR criterion. This work aims to propose a pair of more risk-averse parameters capable of predicting and dealing with the characteristics of critical hydrological scenarios, such as those experienced in 2021. Hydroelectric and thermoelectric generation, thermal dispatch and Marginal Operating Cost were evaluate for the 2021 operating weeks. The behavior of the parameters in equilibrium and post-pandemic situation for the year 2022 was also evaluate. The results showed that by having more risk-averse parameters, the model effectively presents a greater sensitivity to unfavorable situations. The model was also effective in indicating the disconnection of the most expensive thermal power plants in the transition to the wet period and thus avoiding a more costly thermal dispatch.
Aplicación de Redes Neuronales en controladores de baterías
(2019-12-16) Sánchez Torres, Norah Nadia; Gimenez Ledesma, Jorge Javier; Ando Junior, Oswaldo Hideo
El presente estudio tiene como objetivo aplicar el uso de redes neuronales artificiales, que tiene como una de sus aplicaciones operar como un aproximador universal de funciones, mapeando la relación funcional entre las variables de un sistema a partir de un conjunto conocido de valores muestreados. En este contexto, este trabajo aborda un método para predecir el estado de carga de las baterías utilizando técnicas de redes neuronales artificiales a través de una base de datos y modelos de la curva de carga de las baterías de cloruro de sodio y níquel; y así analizar el comportamiento del sistema de gestión de baterías, a través de los modelos encontrados en las curvas de salida. Así este estudio en principio presenta una breve introducción del mercado de energía, seguido de la justificativa y motivación que llevaron a desarrollar el mismo. En seguida, se presenta la metodología empleada, en el software MATLAB, paso a paso para la obtención de las curvas de carga. Seguido de una breve descripciones de los sistemas de almacenamiento de energía, baterías. Continuando con una descripción del sistema de gerenciamiento de baterías, funcionalidades y aplicaciones. Y por fin, una descripción de redes neuronales, clasificación arquitectura y aplicaciones en ingeniería; que, para el caso, el método propuestos utiliza una red neuronal artificial Perceptron multicapa, una arquitectura de avance (feedforward) con algoritmo de entrenamiento de retropropagación. Con todo esto, finalmente, los resultados indican la capacidad del método para indicar el estado de carga de la batería, así como el análisis de los errores estipulados. Concluyendo que, la configuración utilizada tiene un mejor rendimiento al ajustar el número de capas, y puede ser aplicado en otras baterías, como es el caso de la batería de litio; con los errores y percances encontrados a lo largo de este estudio se presenta algunos trabajos a futuro.
Avaliação do desempenho do Sparhtacus na simulação de preços de liquidação das diferenças em horizonte de médio prazo no sistema interligado nacional.
(2024) Santos, Gustavo Andrade dos
Em 2024, a mudança na exigência de demanda mínima para consumidores de alta tensão acessarem o mercado livre de energia elétrica gerou novas oportunidades de negócios no ambiente de contratação livre. Neste contexto, esta monografia avaliou o software de código aberto SPARHTACUS como alternativa para o cálculo do Preço de Liquidação das Diferenças (PLD) em contratos de longo prazo. Foram realizadas simulações com os decks oficiais de janeiro de 2020, janeiro de 2022, julho de 2024 e setembro de 2024, disponibilizados pela Câmara de Comercialização de Energia Elétrica, considerando 2.000 cenários e 45 iterações, devido à inviabilidade de processar os 10.000 cenários originais no computador utilizado. Comparando-se os resultados com os dados oficiais obtidos pelo NEWAVE, constatou-se que o SPARHTACUS apresentou divergências expressivas, com variações percentuais superiores a 800% para os decks de janeiro de 2020 e janeiro de 2022. Houve melhora significativa para o deck de julho de 2024, reduzindo a diferença para 30%, mas o deck de setembro de 2024 indicou nova piora, com uma discrepância de 210%. Apesar dessas variações, o SPARHTACUS demonstra potencial para se consolidar como ferramenta para simulações de cálculo do PLD, sendo necessária a exploração de configurações que possam aproximar seus resultados dos oficiais para melhorar sua aplicabilidade no mercado de energia elétrica.
Avaliação do Efeito da Nutrição Animal no Potencial de Produção de Biogás a partir de Dejetos de Gado Leiteiro
(2022) Rodrigues, Aline Thais Gomes; Orientação
A produção de produtos lácteos tem como resultado a geração de resíduos como os de dejetos bovinos que causam graves impactos ambientais. Este projeto visa estudar esses resíduos, para melhor compreendê-los, fazendo sua caracterização e avaliando seu comportamento na degradação anaeróbia. Os objetos de estudo são duas amostras de dejeto de bovino, com características distintas de nutrição. As duas amostras de dejetos foram caracterizadas identificando seu teor de sólidos totais, fixos e voláteis, por meio do Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. Os experimentos de determinação potencial metanogênico dos resíduos foram conduzidos por 21 dias na temperatura 37°C. O volume de gás produzido em reatores com a mistura dejeto+inóculo, na proporção 3/5 e 2/5 respectivamente, foi medido diariamente. O dejeto de gado de pasto apresentou um teor de sólidos voláteis de 78,66% e o dejeto de gado confinado de 93,61%. Havia uma expectativa de que o dejeto de gado confinado apresenta-se um maior valor de volume de biogás acumulado por esse fato, porém considerando-se o desvio padrão os valores de volume cumulado de 62,56 mL para o resíduo do bovino de pasto e 56,74 mL para bovino confinado estavam na mesma faixa.
Avaliação paramétrica de massa e energia de uma planta de produção hidrogênio verde por eletrólise alcalina da água.
(2024) Castro da Silva, Marcelo Alvaro de
A molécula de hidrogênio (H2) é um vetor energético que pode ser utilizado para armazenar energia química de fonte renovável conhecido como hidrogênio verde, ou mesmo como fonte de energia fóssil quando encontrado em jazida natural. Em qualquer um dos casos pode ser transformado através de processos termoquímico como combustão ou em processos eletroquímicos como os presentes nas células a combustível. Apesar do seu potencial na cadeia produtiva das fontes renováveis, desafios persistem na produção, armazenamento, distribuição em larga escala e uso. Investir na eficiência da produção de hidrogênio verde é crucial, pois contribui com a redução das emissões de carbono, diversificação da matriz energética, impulsionar a inovação tecnológica e trazer consequências favoráveis na meta do aquecimento global. O desenvolvimento deste trabalho tem como objetivo calcular fatores que influenciam a eficiência de produtividade de hidrogênio por eletrólise alcalina da água em uma na Planta de Produção de Hidrogênio Verde, localizada no Parque Tecnológico de Itaipu, e fazer uma análise paramétrica entre dois modelos de determinação da eficiência termodinâmica de produção do hidrogênio. Dados elétricos são medidos para determinar as potências, o consumo de energia e a eficiência. A tomada dos dados elétricos e de fluxo de hidrogênio são feitas de forma quase contínua, com intervalos entre 10 e 20 segundos, o que facilita a abordagem cálculo matemático e traz uma maior exatidão dos parâmetros de energia e volume. Os dados medidos são usados para validar e corrigir os valores calculados termodinamicamente e, em conjunto, utilizados para avaliar a nova eficiência do processo. Os resultados obtidos desse trabalho foram de uma eficiência termodinâmica mais alta do que vinha sendo calculada (mais de 7,78 %) e uma produtividade de 82,09% comparada ao nível nominal. Este resultado confirma que novos estudos são possíveis para averiguar um rendimento mais preciso do processo como um todo, e que a instalação de novos dispositivos de leitura de dados se mostra de extrema importância, criando cenários futuros de análises e ciências para a Planta de Produção de Hidrogênio Verde.

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