TCC - Engenharia de Energia

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

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Análisis comparativo de sistemas fotovoltaicos flotantes en la cuenca del Río Paraná: casos de Itaipú y Yacyretá
(2025) Luft, Arlene Anahí
Este trabalho apresenta uma análise comparativa da viabilidade técnica e econômica de usinas fotovoltaicas flutuantes (UFF) instaladas nos reservatórios das Usinas Hidrelétricas Binacionais de Itaipú (Brasil) e Yacyretá (Argentina). A pesquisa foi realizada por meio de simulações no software PVSOL e avaliação econômica baseada em pesquisas de mercado. A comparação entre usinas fotovoltaicas flutuantes no contexto de sistemas de compensação de energia elétrica, como Net Metering e Net Billing, é essencial para avaliar a supervisão técnica e econômica da implementação desses sistemas em diferentes países. Esta análise permite compreender como os modelos de pagamento da energia injetada na rede impactam a rentabilidade dos projetos, considerando fatores como o tempo de retorno do investimento, o fluxo de caixa e a previsibilidade dos rendimentos. Na UFF de Itaipu, o investimento total está estimado em U$ 813.510,74, com custo por Watt-pico de 0,811 US$/Wp e retorno de 6,81 anos, no âmbito do sistema de compensação de geração distribuída Net Metering. Esse modelo permite que a energia excedente seja convertida em créditos, otimizando o uso da geração fotovoltaica e reduzindo o período de retorno do investimento. Por outro lado, na UFF Yacyretá, o investimento total é de US$ 820.292,70, com custo por Watt-pico de 0,818 US$/Wp e retorno de 19,61 anos, no sistema Faturamento Líquido. Neste modelo, a energia injetada na rede é remunerada a uma taxa inferior à do consumo, o que reduz o retorno financeiro e afeta a viabilidade económica do projeto. A análise indica que a UFF de Itaipu apresenta uma TIR de 18,83%, superior à TMA de 13,00%, o que indica rentabilidade. Em contrapartida, a UFF de Yacyretá apresenta uma TIR de 12,84%, inferior à TMA de 14,63%, o que demonstra menor atratividade para investimentos. Porém, são identificadas alternativas para melhorar a competitividade do sistema Yacyretá, como incentivos fiscais, ajustes na taxa de compra de energia excedente ou a incorporação de armazenamento de energia, o que poderia tornar o projeto mais atrativo no contexto do Faturamento Líquido. Resumen Este trabajo presenta un análisis comparativo de la viabilidad técnica y económica de usinas fotovoltaicas flotantes (UFF) instaladas en los embalses de las Hidreléctricas Binacionales de Itaipú (Brasil) y Yacyretá (Argentina). La investigación fue realizada por medio de simulaciones en el software PVSOL y evaluación económica basada en pesquisa de mercado. La comparación entre usinas fotovoltaicas flotantes en contextos de sistemas de compensación de energía eléctrica, como el Net Metering y el Net Billing, es fundamental para evaluar la supervisión técnica y económica de la implementación de esos sistemas en diferentes países. Ese análisis permite comprender como los modelos de pagos por la energía inyectada a la red impactan en la rentabilidad de los proyectos, considerando factores como el tiempo de retorno de inversión, el flujo de caja y la previsibilidad de los ingresos. En la UFF de Itaipú, la inversión total se estima de U$ 813.510,74, con un costo por Watt-pico de 0,811 US$/Wp y un payback de 6,81 años, bajo el sistema de compensación por generación distribuida Net Metering. Este modelo permite que la energía excedente se convierta en créditos, optimizando el uso de la generación fotovoltaica y reduciendo el período de amortización de la inversión. Por otro lado, en la UFF de Yacyretá, la inversión total asciende a US$ 820.292,70, con un costo por Watt-pico de 0,818 US$/Wp y un payback de 19,61 años, bajo el sistema Net Billing. En este modelo, la energía inyectada a la red es remunerada a una tarifa inferior a la del consumo, lo que disminuye el retorno financiero y afecta la viabilidad económica del proyecto. El análisis indica que la UFF de Itaipú presenta una TIR de 18,83%, superior a la TMA de 13,00%, lo que indica rentabilidad. En contrapartida, la UFF de Yacyretá presenta una TIR de 12,84%, inferior a la TMA de 14,63%, lo que evidencia una menor atractividad para la inversión. No obstante, se identifican alternativas para mejorar la competitividad del sistema de Yacyretá, como incentivos fiscales, ajustes en la tarifa de compra de energía excedente o la incorporación de almacenamiento energético, lo que podría hacer más atractivo el proyecto en el contexto del Net Billing.
Estudo da viabilidade técnica dos parâmetros operacionais de um biodigestor tipo lagoa coberta em escala laboratorial, utilizando carcaças suínas como substrato
(2025) Meyer, Rafaela Faust ; Eliott, Rodrigo Monteiro
Foi analisado neste trabalho, a viabilidade técnica do uso de carcaças suínas, como substrato para biodigestores tipo lagoa coberta (BLC), analisando o potencial de produção de biogás e os limites operacionais do sistema. Foi avaliada uma mistura de efluente de suinocultura e carcaça suína desidratada, operando em duas condições distintas de sólidos totais (ST): uma próxima a 3% e outra acima de 4%. Foram avaliados, os principais parâmetros como volume de produção de biogás, concentração de metano, carga orgânica volumétrica (COV) e estabilidade do processo através do indicador FOS/TAC. Com os resultados de volume de biogás produzido, rendimento da operação e concentração de metano obtidos, foi demonstrado que o aumento do teor de ST no substrato de alimentação reduziu a eficiência da produção de biogás e qualidade do biogás, validando o limite tecnológico de 3% para reatores de lagoa coberta. Resumen En este trabajo se analizó la viabilidad técnica del uso de carcasas porcinas como sustrato para biodigestores tipo laguna cubierta (BLC), analizando el potencial de producción de biogás y los límites operacionales del sistema. A través de una mezcla de efluente porcino y carcasa porcina deshidratada, operando en dos condiciones distintas de sólidos totales (ST): una cercana al 3% y otra por encima del 4%. Se evaluaron los principales parámetros como volumen de producción de biogás, concentración de metano, carga orgánica volumétrica (COV) y estabilidad del proceso a través del indicador FOS/TAC. Con los resultados del volumen de biogás producido, rendimiento de la operación y concentración de metano obtenidos, se demostró que el aumento del contenido de ST en el sustrato de alimentación redujo la eficiência de la producción de biogás y la calidad del biogás, validando el límite tecnológico del 3% para reactores de laguna cubierta.
Geração fotovoltaica em redes de distribuição: análise das perdas técnicas e do impacto nas emissões de CO2
(2025) Junior, Delman Lopes Cardeli ; Ledesma, J.J.G (orientador)
Este estudo avalia o impacto nas perdas técnicas e emissões de CO2 da integração de geração fotovoltaica em redes urbanas de distribuição, utilizando o software OpenDSS para simular cenários sem e com sistemas solares. O objetivo principal é quantificar as perdas técnicas, em 8 medidores, associadas à inserção desordenada de energia fotovoltaica e estimar seu impacto nas emissões de CO₂. A metodologia envolveu quatro etapas: simulação de cenários, análise de perdas técnicas, comparação entre cenários e avaliação de créditos de carbono. Os resultados indicaram que a geração fotovoltaica aumentou as perdas ativas em 3,2% e as reativas em 5,1%. Pontos críticos, como o medidor 3, registraram aumento de 37,3% nas perdas reativas, evidenciando desafios operacionais. As perdas foram convertidas em emissões de CO₂, a fim de mensurar uma variação nos custos destacando o aumento associado à expansão não planejada da geração fotovoltaica, mostrando a necessidade de mitigação dessas perdas através de maior controle e planejamento da geração. O estudo propõe a utilização de créditos de carbono como incentivo econômico para projetos de eficiência energética, alinhando-se aos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável da ONU.
Análisis termodinámico del uso de biogás como combustible para la producción de hidrógeno por medio del three reactors chemical looping hydrogen process
(2024) Ardila Duran, Cristian Felipe
O presente estudo analisa o processo Three Reactors Chemical Looping Hydrogen (T-R CLH) utilizando biogás como combustível, respondendo à necessidade de tecnologias energéticas mais eficientes no contexto do aumento das emissões de dióxido de carbono (CO2) provenientes da utilização de combustíveis fósseis. Por meio de simulações termodinâmicas no software Aspen Plus, foi avaliado o desempenho do sistema, que inclui um reator de combustível, um reator de vapor e um reator de ar. Os resultados, baseados em 94 configurações válidas, mostraram que a produção de hidrogênio atingiu um máximo de 1,27 kmol/h, com fluxos de ar de 5,68 kmol/h e fluxos de água de 6,72 kmol/h, a uma temperatura do reator de combustível de 672,75 °C. Foi evidenciada uma relação direta entre a produção de hidrogênio e as variáveis operacionais como a vazão de ar, a vazão de água e a temperatura do reator. Este trabalho não só contribui para a compreensão do T-R CLH, como também estabelece uma base para a investigação futura com vista a otimizar esta tecnologia e contribuir para um futuro energético mais sustentável.
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.
Explorando o futuro energético do Paraguai com uma abordagem estatística.
(2024) Echterhoff, Nicolas Krüger
Este trabalho representa o projeto de conclusão de curso do autor na graduação em Engenharia de energia. Desenvolveu-se neste trabalho dois métodos de criação de cenários prospectivos de consumo de energia elétrica foi utilizado como base, a técnica de Monte Carlo de desvio padrão reduzido e códigos na linguagem de programação Pyton, e tendo a regressão linear ponderada por intervalos estatísticos como forma de ajuste de tendência, apresentou-se na sequência um estudo de caso do Paraguai, analisando os planos diretores nacionais relacionados ao sistema elétrico de potência e desenvolvendo um critério para definir o nível de compatibilidade com os pontos destacados no panorama energético atual.
Avaliação paramétrica de massa e energia de uma planta de produção hidrogênio verde por eletrólise alcalina da água.
(2024) Silva, Marcelo Alvaro de Castro da
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.
Mapeamento de geradores termoelétricas aplicados como fonte de energia em Cubesats: estado da arte e propriedade intelectual.
(2024) Soares, Gabriel Brugues
Esta revisão tem como objetivo realizar o mapeamento da aplicação de Geradores Termoelétricos (“Thermoelectric Generators”, TEGs) como fontes de energia em nanossatélites, com foco nos modelos Cubesat. Embora os satélites sejam amplamente utilizados para observações terrestres, os altos custos de lançamento e produção representam desafios significativos para novas missões. Em resposta a esses desafios, o desenvolvimento da eletrônica permitiu a criação de nanossatélites, como os CubeSats. Com foco no fornecimento de energia, há uma ampla utilização das células solares para alimentar seus sistemas, com eficiência variando entre 16,8% e 32,2%, dependendo da sua construção. No entanto, a principal desvantagem das células solares é a diminuição da potência específica gerada (W/kg) à medida que a distância do Sol aumenta. Uma alternativa ainda não explorada em profundidade é o uso de TEGs como fonte de energia para Cubesats. Já existem aplicações de TEGs em satélites, como nos Geradores Termoelétricos de Radioisótopo (Radiosotope Thermoelectric Generators - RTGs). Uma busca sistemática da literatura resultou em 33 artigos cientificamente relevantes, dos quais 21,2% utilizaram softwares de simulação, como o ANSYS, para avaliar o comportamento térmico dos Cubesats, considerando especificações de construção e disposição dos subsistemas. Das 34 patentes analisadas, apenas uma mencionava a aplicação de micro-TEGs, enquanto as demais focavam em modificações estruturais potencialmente aplicáveis a nanossatélites. Observou-se um pico na criação de patentes entre 2016 e 2020, com foco posterior na otimização estrutural e térmica dos Cubesats. Grande parte das patentes está classificada em Execução de Operações de Transporte, com ênfase em sistemas de energia e comunicação para aplicações espaciais, além de desenvolvimento estrutural de componentes eletrônicos e testes de sistemas fotovoltaicos. Não foram identificadas patentes específicas para TEGs como fonte de energia em Cubesats, destacando uma lacuna tanto industrial quanto acadêmica. Conclui-se, então, que a aplicação de TEGs pode proporcionar uma solução inovadora e eficiente para o aproveitamento do calor residual, merecendo maior atenção e investimentos. Recomenda-se que futuras pesquisas se concentrem em simulações numérico-computacionais para explorar as propriedades elétricas e térmicas dos TEGs aplicados a CubeSats, possibilitando avanços significativos na entrega de energia para a “Electrical Power System” (EPS).
Revisão sistemática da produção de biogás a partir da co-digestão com macrófitas aquáticas utilizando o Methodi Ordinatio.
(2024) Ramos, Vianca Vanessa Benavides
Nos últimos anos, tem havido um aumento significativo na busca por novas fontes de energia devido à industrialização e ao substancial crescimento da população. Para diminuir o papel predominante que os combustíveis fósseis têm desempenhado no consumo global, diversas fontes de energias renováveis têm surgido para diversificar a matriz energética, entre essas estão as fontes geradas a partir da biomassa, como o biogás que envolve a ação coordenada de microrganismos especializados na degradação de uma variedade de substratos orgânicos. Dentro deste contexto, foi proposta uma avaliação do desenvolvimento da pesquisa global primária sobre a produção de biogás a partir da co-digestão anaeróbia (DA) de macrófitas, utilizando a metodologia de pesquisa Methodi Ordinatio para a seleção do portfólio bibliométrico PB, de artigos de relevância cientifica. Incialmente, 1285 artigos científicos foram selecionados para compor o banco de dados brutos (BDB). Posteriormente, os artigos do BDB foram filtrados e tratados para serem analisados sistematicamente. Nesta etapa, restaram 240 artigos em um portfólio de dados filtrados (PDF). Para esses artigos selecionados, avaliou-se os artigos mais relevantes referentes às principais macrófitas usadas como co-substrato para a produção de biogás, sendo: Eichornnia Crassipes (EC), Egeria Densa (ED), Hydrilla Verticillata (HV), Salvinia Molesta (SM), resultando a EC a macrófita mais estudada pelos pesquisadores. Foram avaliados 21 artigos para serem analisados, mediante os estudos das principais modelagens matemáticas para simulação de sistemas, parâmetros operacionais, composição do meio (macrófita, inóculo, entre outros), e os pré-tratamentos de substratos. Os resultados indicam, que a utilização da biomassa de plantas aquáticas como substrato para a produção do biogás oferece vantagens significativas na co-digestão, no entanto enfrenta desafios na sua produção. É essencial desenvolver métodos sustentáveis para converter essa biomassa em produtos valiosos, por meio de novas tecnologias e pré-tratamentos para otimizar a eficiência da produção de biogás.
Simulação numérica de uma usina solar com concentradores do tipo calha parabólica integrados a um ciclo combinado na região sul da Bolívia.
(2023) Ortuno, Katia Medrano
No presente momento, problemas como a demanda global energética vem aumentando a raiz do crescimento populacional e econômico. Afim de evitar o aumento do consumo de fontes fósseis se procuram utilizar fontes renováveis e assim diversificar a matriz energética mitigando a produção de CO2. Por tanto tecnologias como a Energia Solar Concentrada (CSP) e Plantas Solares Integradas de Ciclo Combinado (ISCC) podem ser uma escolha interessante para atender estas problemáticas. No presente trabalho foram avaliados os recursos solares na parte sul da Bolívia, por meio de uma análise termodinâmica de dois diferentes cenários: o Ciclo Combinado (CC) e o ISCC. Para a simulação do campo solar foi definida uma produção de 1MWt acoplada a um Gerador de Vapor Solar (SSG) com a tecnologia de cilindro calha parabólica (PTC) operando com o Fluido de Transferência de Calor (HFT) Therminol VP1. Os resultados mostraram que houve um aumento da eficiência do CC com ISCC, o que evidencia o uso eficiente dos combustíveis fósseis e renováveis, as eficiências do campo solar foram razoáveis, e se verificou uma redução de irreversibilidades no evaporador para o layout da configuração proposta. Finalmente, cabe ressaltar que houve uma economia de CO2 de 11.94% na configuração analisada.
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.
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%.
Impactos da Lei 14.300/2022 na viabilidade financeira de investimentos em usinas de microgeração de energia elétrica à Biogás proveniente de efluentes da Suinocultura com foco em projetos no Oeste do Paraná
(2023) Linhares, Yasmine Fialho; Justino, L. A. W. M.
No Brasil, a Geração Distribuída (GD) foi instituída, predominantemente, pela Resolução Normativa – REN n. 482/2012, que instituiu o sistema de compensação de energia elétrica. A Lei 14.300 de 06 janeiro de 2022 trouxe mudanças regulatórias para a geração distribuída, incluindo a cobrança de tarifa pelo uso da infraestrutura da concessionária em períodos nos quais não há geração simultânea ao consumo. Alguns impactos proporcionados por meio das resoluções são melhor qualidade da energia e segurança energética, oferecendo segurança jurídica entre os atores envolvidos do setor (concessionárias, consumidores e prosumidores), promovendo equilíbrio para o sistema elétrico e para o mercado. Contudo, após a cobrança pelo uso da rede, a viabilidade financeira de projetos de GD a partir de biogás tornou se mais difícil de ser alcançada, no sentido que o plantel mínimo para que os projetos se viabilizassem mudou. O presente trabalho faz um estudo do plantel mínimo que tornava viável para um determinado projeto de GD, a partir do biogás, antes da sanção da Lei 14.300/2022, e a consequente mudança do plantel limiar para atratividade dos projetos.
Dimensionamiento de una Microrred Aislada utilizando Energía Solar como Fuente de Generación para una Comunidad Ubicada en la Amazonía
(2023) Teran Uruchi, Nikole
In Brazil, access to electricity continues to be a service to which many localities, which are mostly located in the Brazilian Amazon, do not have access. Whether due to the various geographical difficulties that these localities present or to the high cost of access to the distribution lines of the urban centers, they do not have an electric power supply. A solution for these cases is to carry out the supply through small-scale decentralized generation systems, such as photovoltaic systems. Therefore, the present work focuses on sizing an isolated microgrid for a community located in the Brazilian Amazon. The sizing was carried out using the HOMER pro computational tool.
Estudo da Viabilidade Técnica do Desenvolvimento de Briquetes, a partir de Materiais Utilizados e posteriormente Descartados de Camas Aviárias
(2023) Favero, Matheus Luis
O uso expressivo dos combustíveis fósseis tem sido determinante para o aumento da poluição ambiental, pode-se também citar, neste sentido, os resíduos gerados pelo agronegócio, setor primordial para a economia do Brasil. Sobretudo, o setor da avicultura que gera resíduos tanto na criação quanto no abate, sendo um dos resíduos gerados na criação, a cama de aviário – material disperso sob o chão dos aviários, que atualmente é descartado como adubo. Desta forma, este trabalho tem como objetivo estudar a viabilidade técnica da produção de briquetes feitos a partir do material de cama aviária, trazendo valor econômico a este além de uma alternativa para a questão ambiental. Neste trabalho buscou-se investigar a influência, de diferentes granulometrias do material. Foram realizados ensaios para parâmetros como o teor de umidade, análise imediata, poder calorífico, densidade energética e resistência mecânica dos briquetes produzidos, a partir do processo de compactação da biomassa. Os resultados encontrados demonstram a viabilidade técnica na produção de briquetes a partir do material de estudo, obtendo resultados de poder calorífico típicos de biomassas, na faixa de 13,81 até 15,11 MJ/kg, boa densidade energética e excelente resistência mecânica, acima de 182,23 kgf/cm².
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 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.
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.
Diagnóstico Energético baseado na Metodologia da Família da Norma ISO 50000 na Fábrica de Capacitores Potência da Siemens Energy Brasil
(2022) Palma, José Carlos Navas; Orientação
Num mercado cada vez mais competitivo, empresas buscam a redução de seus custos de produção. Alcançar este objetivo muitas vezes pode ser sinônimo de minimizar o consumo de energia elétrica, promovendo seu uso eficiente e, com isso, a redução dos custos contribuindo para a segurança energética. Tendo esses aspectos em mente, neste trabalho de graduação foi implementado um processo de auditoria energética em uma Fábrica de Equipamentos Capacitivos, Fábrica de Capacitores da SIEMENS ENERGY BRASIL LTDA, de acordo com as diretrizes da norma ISO 50002; estruturar as etapas do processo de auditoria, por meio de um fluxograma; obtenção e análise do desempenho energético da usina; as áreas fabris com potencial de maior consumo de energia e, portanto, onde se encontraria um dos maiores potenciais de economia. Além da criação de uma análise matemática do consumo energético da fábrica, facilitando a criação de uma projeção de consumo de energia elétrica em base a fatores como produção e cooling degree days.
Desenvolvimento de um Sistema Especialista para Cálculos de Ciclos de Potência para o Dimensionamento de Centrais Termoelétricas
(2022) Benitez, César David; Orientação
Diversos sistemas e máquinas, sejam de uso cotidiano ou industrial, baseiam seu funcionamento em um ciclo de potência, daí a importância de estudar esses ciclos dentro da termodinâmica. A geração de energia por meio de usinas termelétricas, por exemplo, é uma das aplicações mais difundidas desse ramo da termodinâmica, pois operam por meio de ciclos de potência como Brayton e/ou Rankine, em sua maioria. Este trabalho tem como objetivo desenvolver um programa de computador que sirva como ferramenta didática para auxiliar no cálculo de ciclos de potência para o dimensionamento de usinas termelétricas. Pretende-se que a aplicação tenha uma interface gráfica simples e intuitiva que facilite a sua utilização. Foi desenvolvido na linguagem de programação Python e utilizando as bibliotecas Tkinter e CoolProp, entre outras. O programa criado foi validado através da comparação de resultados com o software comercial Engineering Equation Solver. Nesta comparação, observou-se que o aplicativo criado oferece alta precisão nos resultados e, portanto, pode ser utilizado com confiança.

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