ISEP - DM – Engenharia Electrotécnica – Sistemas Eléctricos de Energia
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- Análise da Qualidade de Energia em Instalações Eléctricas com MiniProduçãoPublication . Silva, Carlos André Rodrigues da; Brandão, Roque Filipe MesquitaCom a alteração da legislação energética em Portugal, nomeadamente a implementação da legislação de Micro e Minigeração, a produção distribuída cresceu de forma exponencial na rede elétrica nacional, diminuindo por um lado as perdas no transporte e distribuição, e por outro aumentando a complexidade na gestão do trânsito de potência ao Distribuidor. No entanto a motivação desta dissertação prende-se com o facto de que as centrais de produção distribuída, em particular as de tecnologia fotovoltaica, pela sua dimensão, serem instaladas nos pontos de consumo, em paralelo com a instalação elétrica de utilização do cliente e como tal, têm sido verificadas diversas anomalias no funcionamento e exploração das mesmas, por influência da má qualidade de energia resultante das más condições de funcionamento e exploração em que se encontram as instalações de consumo. A presente dissertação pretende apresentar uma descrição das anomalias mais frequentes verificadas nas centrais fotovoltaicas de minigeração com origem na qualidade da energia que transita das instalações elétricas de consumo ligadas ao mesmo ponto de interligação com a rede elétrica nacional. Como base de fundamento, foram demonstradas através de três casos práticos reais, algumas das mais frequentes e prejudiciais anomalias descritas na presente dissertação. Foram escolhidos 3 casos reais com diferentes tipos de instalação de consumo sendo que um deles não apresenta qualquer anomalia de forma a comprovar o bom funcionamento em condições normais de ambas as instalações. Foram encontradas e demonstradas várias soluções paras os diferentes tipos de anomalias, no entanto esta dissertação vai permitir não só a resolução deste tipo de anomalias em centrais fotovoltaicas em exploração e já com prejuízos avultados mas também introduzir em futuras instalações a análise da qualidade da energia nas instalações de consumo em fase preliminar de estudo de implementação de centrais fotovoltaicas de minigeração e de autoconsumo, precavendo futuros problemas de rentabilidade técnico-económica. Este estudo, irá certamente servir de motor de impulsão para a preocupação com a Qualidade da Energia essencialmente dentro das instalações elétricas de consumo sensibilizando os seus gestores energéticos. Poderá ainda impulsionar a reformulação do Regulamento de Qualidade de Serviço para exigências ainda mais apertadas de forma a incorporar algumas das anomalias aqui descritas, sendo por isso um elemento de alerta para todos os “Players” do Sistema Elétrico Nacional tendo como limite a melhoria continua da Segurança e da Qualidade da energia na rede elétrica beneficiando da sensibilização de todos os intervenientes.
- Desenvolvimento de um sistema de gestão de energia residencial considerando produção PV, armazenamento e veículo elétricoPublication . Lopes , André Felipe Anhaia; Ramos, Sérgio Filipe CarvalhoTem-se verificado o estímulo à produção de energia elétrica a partir de fontes renováveis (sol, vento e água), quer através de incentivos financeiros quer através do incentivo ao autoconsumo. Portugal, pela sua posição geográfica, apresenta condições propícias à produção de energia elétrica através da instalação de painéis fotovoltaicos. Com a evolução da tecnologia das baterias de iões de lítio e a queda dos preços, a instalação de sistemas de armazenamento de energia residencial está cada vez mais próxima de se tornar algo comum. O veículo elétrico é algo que também deve ser estudado, devido a ser uma das, senão a maior carga em uma residência. E com o crescimento da frota de veículos elétricos e a popularização dos mesmos em breve será normal possuir um deles. A colocação de painéis fotovoltaicos e a utilização de sistemas de armazenamento de energia junto da carga (nas habitações) contribuirá para uma diminuição da procura, para a diminuição das perdas de distribuição e transporte de energia elétrica, para o aumento da disponibilidade de transmissão da rede e, sobretudo, para a diminuição da dependência da utilização de combustíveis fósseis como energia primária. Este trabalho desenvolve um sistema de gestão de energia para residências que integra a produção fotovoltaica, um sistema de armazenamento de energia e um veículo elétrico. O objetivo da gestão é reduzir os custos da fatura de energia elétrica do consumidor. A eficácia do sistema foi verificada através da sua aplicação em diversos casos de estudo. Foi realizada uma avaliação da economia alcançada em cada caso de estudo e em seguida uma análise de viabilidade económica da instalação de um sistema de produção fotovoltaica e de um sistema de armazenamento de energia.
- Estratégias de Comercialização de Potência como Medida de Eficiência EnergéticaPublication . Almeida, Rúben Filipe Rocha Teixeira de; Carvalho, José António Beleza deA presente dissertação insere-se no âmbito da unidade curricular “ Dissertação” do 2º ano do mestrado em Engenharia Eletrotécnica – Sistemas Elétricos de Energia. Com o aumento crescente do número de consumidores de energia, é cada vez mais imperioso a adoção de medidas de racionalização e gestão dos consumos da energia elétrica. Existem diferentes tipos de dificuldades no planeamento e implementação de novas centrais produtoras de energia renovável, pelo que também por este motivo é cada vez mais importante adoção de medidas de gestão de consumos, quer ao nível dos clientes alimentados em média tensão como de baixa tensão. Desta forma será mais acessível a criação de padrões de eficiência energética elevados em toda a rede de distribuição de energia elétrica. Também a economia é afetada por uma fraca gestão dos consumos por parte dos clientes. Elevados desperdícios energéticos levam a que mais energia tenha que ser produzida, energia essa que contribui ainda mais para a elevada taxa de dependência energética em Portugal, e para o degradar da economia nacional. Coloca-se assim a necessidade de implementar planos e métodos que promovam a eficiência energética e a gestão racional de consumos de energia elétrica. Apresenta-se nesta dissertação várias propostas, algumas na forma de projetos já em execução, que visam sensibilizar o consumidor para a importância da utilização eficiente de energia e, ao mesmo tempo, disponibilizam as ferramentas tecnológicas adequadas para auxiliar a implementação dos métodos propostos. Embora os planos apresentados, sobejamente conhecidos, tenham imensa importância, a implementação nos vários consumidores de sistemas capazes de efetivamente reduzir consumos tem um papel fundamental. Equipamentos de gestão de consumos, que são apresentados nesta dissertação, permitem ao consumidor aceder diretamente ao seu consumo. Podem aceder não apenas ao consumo global da instalação mas também ao consumo específico por equipamento, permitindo perceber onde se verifica a situação mais desfavorável. Funcionalidades de programação de perfis tipo, com limitações de potência em vários períodos horários, bem como possibilidades de controlo remoto com recurso a aplicações para Smartphones permitem a redução de consumos ao nível da rede de distribuição e, desta forma, contribuir para a redução dos desperdícios e da dependência energética em Portugal. No âmbito do trabalho de dissertação é desenvolvida uma metodologia de comercialização de potência, que é apresentada nesta tese. Esta metodologia propõem que o consumidor, em função dos seus consumos, pague apenas a quantidade de potência que efetivamente necessita num certo período de tempo. Assim, o consumidor deixa de pagar uma tarifa mensal fixa associada á sua potência contratada, e passará a pagar um valor correspondente apenas à potência que efetivamente solicitou em todas as horas durante o mês. Nesta metodologia que é apresentada, o consumidor poderá também fazer uma análise do seu diagrama de cargas e simular uma alteração da sua tarifa, tarifa esta que varia entre tarifa simples, bi-horária semanal, bi-horária diária, tri-horária semanal ou tri-horária diária, de forma a perceber em qual destas pagará um menor valor pela mesma energia. De forma a que o consumidor possa perceber se haverá vantagem de uma alteração para uma potência contratada flexível, ou para uma outra tarifa associada á energia, tem ao seu dispor uma ferramenta, que em função dos seus consumos, permite retirar conclusões sobre o preço final a pagar na fatura, após cada tipo de alteração. Esta ferramenta foi validada com recurso a várias simulações, para diferentes perfis de consumidores. Desta forma, o utilizador fica a perceber que realmente pode poupar com uma potência contratada flexível, ao mesmo tempo que pode identificar-se com um perfil de simulação e, mais facilmente, perceber para que alteração tarifária pode usufruir de uma maior poupança.
- Estudo de viabilidade económica dos projetos das centrais mini-hídrica e elétrica a diesel para localidade de Majaua, província da Zambézia (Moçambique)Publication . João, Manuel António Raúl; Gomes, Nuno Filipe da Fonseca BastosNo âmbito do programa de eletrificação rural de Moçambique pretende-se construir uma central elétrica para a localidade de Majaua, no distrito de Milange (província da Zambézia) e para tal existem duas alternativas, a construção de uma central mini-hídrica (CMH) ou de uma central elétrica diesel (CED). O objetivo deste trabalho de dissertação é de estudar a viabilidade económica destes projetos de modo a escolher-se o projeto que apresentar a maior rendibilidade. A escolha do projeto de maior rendibilidade será com base no estudo de viabilidade económica de projetos, nomeadamente, o Valor Atualizado Líquido (VAL), a Taxa Interna de Rendibilidade (TIR), o Período de Retorno do Investimento (PRI) e o Retorno do Investimento (ROI). Os principais componentes dessas centrais elétricas foram mencionados, tais como, as turbinas, motores de combustão interna, os alternadores trifásicos, sistemas de controlo, entre outros e os respetivos fabricantes.
- Gestão de Energia Renovável para Sistemas Insulares - Projeto para Ilha de Santiago – Cabo VerdePublication . Monteiro, Yannick Levy; Nogueira, Teresa Alexandra Ferreira Mourão Pinto; Brandão, Roque Filipe MesquitaA opção pela elaboração do presente projeto decorre da importância que as energias renováveis já têm, e poderão vir a assumir, no contexto do desenvolvimento económico das ilhas de Cabo Verde. O projeto foi elaborado com base nas necessidades reais do país, identificadas por estudos realizados por entidades especializadas na área, e visa desbravar vias para um possível e desejável alargamento da utilização de energias renováveis no país. O projeto é direccionado para a produção de energia visando complementar o abastecimento através da rede pública, que é gerida por uma empresa estatal, a ELECTRA. Pressupõe que toda a energia produzida é adquirida por esta empresa como, aliás, legalmente está estabelecido. Na elaboração do projeto teve-se em conta o impacto ambiental do mesmo, incluindo os seus efeitos no plano financeiro. O projeto assenta num diagnóstico relativamente aprofundado do setor de produção de energia elétrica e caracteriza o setor tal como se apresenta actualmente. Foi direccionado essencialmente para a ilha de Santiago, a maior do país, que congrega cerca de 56 % da população. Procedeu-se, em particular, a uma análise detalhada dos parques eólicos e solares existentes no país. O projeto avalia com relativa profundidade a evolução recente da procura de energia elétrica, e o potencial das energias renováveis, com ênfase nas energias eólica e solar, as mais relevantes para o país, pelo menos no futuro próximo. O sistema tarifário foi, igualmente, objecto de discussão no decurso da elaboração do projeto. Finalmente, a elaboração do projeto conduziu-nos ao estudo das orientações estratégicas, objetivos e políticas governamentais para a área da produção de energia elétrica. No plano financeiro, foram considerados três cenários baseados no grau de utilização da radiação solar (fotovoltaica) ou aproveitamento dos ventos (eólica). Para cada cenário foram avaliadas alternativas, que consistem basicamente na utilização de diferentes preços de venda, num leque que se situa em níveis comparáveis aos que actualmente são praticados.
- Gestão de Recursos Energéticos para Apoio à Operação dos Virtual Power PlayersPublication . Silva, Marco Aurélio Rios da; Vale, Zita; Morais, HugoA liberalização dos mercados de energia elétrica e a crescente integração dos recursos energéticos distribuídos nas redes de distribuição, nomeadamente as unidades de produção distribuída, os sistemas de controlo de cargas através dos programas de demand response, os sistemas de armazenamento e os veículos elétricos, representaram uma evolução no paradigma de operação e gestão dos sistemas elétricos. Este novo paradigma de operação impõe o desenvolvimento de novas metodologias de gestão e controlo que permitam a integração de todas as novas tecnologias de forma eficiente e sustentável. O principal contributo deste trabalho reside no desenvolvimento de metodologias para a gestão de recursos energéticos no contexto de redes inteligentes, que contemplam três horizontes temporais distintos (24 horas, 1 hora e 5 minutos). As metodologias consideram os escalonamentos anteriores assim como as previsões atualizadas de forma a melhorar o desempenho total do sistema e consequentemente aumentar a rentabilidade dos agentes agregadores. As metodologias propostas foram integradas numa ferramenta de simulação, que servirá de apoio à decisão de uma entidade agregadora designada por virtual power player. Ao nível das metodologias desenvolvidas são propostos três algoritmos de gestão distintos, nomeadamente para a segunda (1 hora) e terceira fase (5 minutos) da ferramenta de gestão, diferenciados pela influência que os períodos antecedentes e seguintes têm no período em escalonamento. Outro aspeto relevante apresentado neste documento é o teste e a validação dos modelos propostos numa plataforma de simulação comercial. Para além das metodologias propostas, a aplicação permitiu validar os modelos dos equipamentos considerados, nomeadamente, ao nível das redes de distribuição e dos recursos energéticos distribuidos. Nesta dissertação são apresentados três casos de estudos, cada um com diferentes cenários referentes a cenários de operação futuros. Estes casos de estudos são importantes para verificar a viabilidade da implementação das metodologias e algoritmos propostos. Adicionalmente são apresentadas comparações das metodologias propostas relativamente aos resultados obtidos, complexidade de gestão em ambiente de simulação para as diferentes fases da ferramenta proposta e os benefícios e inconvenientes no uso da ferramenta proposta.
- Implementação do Sistema de Gestão de Qualidade NP EN ISO 9001:2008Publication . Sousa, Hélder Oliveira e; Dias, Fernando Maurício Teixeira de SousaCom as dificuldades económicas que se fazem sentir nos últimos anos, tanto em Portugal como no resto do mundo, em qualquer área de negócio, a qualidade tornou-se um dos fatores de sucesso. Com um mercado cada vez com mais concorrência, os clientes procuram frequentemente a melhor qualidade do produto ou do serviço da empresa. Para isso as empresas cada vez mais apostam em fornecer um produto de qualidade através de um sistema da qualidade bem delineado, bem gerido e certificado. O presente trabalho que foi desenvolvido nesta dissertação de Mestrado consistiu na conceção e acompanhamento da Implementação do Sistema de Gestão da Qualidade (SGQ) segundo a norma NP EN ISO 9001:2008 realizada numa indústria de componentes de calçado, designada NEWCOMP, Componentes para Calçado, LDA. (NCP), localizada em S. João da Madeira. Será uma ferramenta bastante útil e estratégica para a empresa a certificação, com inúmeras vantagens e benefícios para a sua imagem. As principais razões que levaram a empresa a interessar-se pela certificação do SGQ foi, principalmente, a melhoria da qualidade dos seus produtos, satisfação dos clientes e alcançar novos mercados. A documentação elaborada do SGQ inclui a política e objetivos da qualidade, esquemas dos principais processos, manual de funções entre outros documentos considerados necessários, para utilização de todas as partes envolvidas.
- Localização ótima de aparelhos de corte normalmente abertos e normalmente fechados em redes de distribuiçãoPublication . Reis , Carlos Eduardo Sanches dos; Ramos, Sérgio Filipe CarvalhoDe um sistema elétrico de energia é esperado o fornecimento de energia elétrica da forma mais económica possível assegurando, simultaneamente, um elevado grau de continuidade e qualidade de serviço. É extremamente importante a garantia e segurança no fornecimento da energia elétrica, que se tornou um dos serviços mais básicos e essenciais nos dias de hoje. Nesse sentido, o sistema de distribuição é que assume o papel da entrega da energia elétrica produzida aos consumidores finais. Deste modo, a análise dos sistemas elétricos, nomeadamente dos sistemas de distribuição, bem como os estudos realizados para o seu planeamento, assume, devido a complexidade das atuais redes de distribuição, uma importância crucial. Este trabalho, portanto, tem como objeto de estudo uma rede de distribuição real, e soluciona o problema da localização ótima de aparelhos de corte (APC) normalmente abertos (NA) e normalmente fechados (NF) para essa rede baseando-se em duas metodologias desenvolvidas e aplicadas com a ferramenta de otimização Tomlab. A primeira consiste em um modelo de programação quadrática inteira mista (PQIM) desenvolvido e aplicado à localização ótima dos APC NA, e a segunda consiste em um modelo de programação linear inteira mista (PLIM) desenvolvido e aplicado à localização ótima dos APC NF. A solução do problema da localização ótima de APC NA, encontra a posição e a quantidade ótima de APC NA que devem ser instalados na rede de testes de forma a minimizar a energia de perdas e a potência não entregue (PNE) da rede, reduzindo consequentemente, seus respetivos custos e determinando a configuração radial ideal da de rede. A solução do problema da localização ótima dos APC NF, encontra a posição e a quantidade ótima de APC NF que devem ser instalados na rede de teste minimizando o custo esperado de interrupção (CEI) e os custos de investimentos em APC NF, maximizando a continuidade no serviço da distribuição de energia elétrica e aumentando a fiabilidade da rede de distribuição. Note-se que ambas as soluções encontradas são ótimos globais e foram testadas e validadas em uma rede de distribuição com dados reais, comprovando a viabilidade e o valor do presente estudo.
- Modelamento e simulação de um sistema inversor trifásico para injeção de energia na rede de distribuição a partir de fontes renováveis do tipo FVPublication . Rodrigues, Mario Schuroff; Nogueira, Teresa Alexandra Ferreira Mourão Pinto; Brito, Moacyr Aureliano Gomes deEste trabalho baseia se na necessidade de aumentar as fontes renováveis de energia, reduzindo assim a dependência de fontes não renováveis, principalmente as poluentes como as de provenientes de combustíveis fosseis. A fonte de energia renovável explorada neste trabalho é a advinda de energia solar, com a utilização de painéis solares e métodos de extração para converter esta energia em energia elétrica e assim poder utilizar esta energia de forma eficiente. A energia produzida por painéis fotovoltaicos se apresenta em forma de corrente continua, tendo assim a necessidade do uso de conversores CC-CA, ou ditos inversores de tensão, para utilização da mesma, já que a maioria do equipamentos que utilizam energia elétrica são construídos em forma a serem abastecidos com energia elétrica em corrente alternada. Como este trabalho foca na injeção da energia produzida pelos painéis FV na rede de distribuição de baixa tensão, faz se necessário o uso de um PLL para garantir que o sistema inversor esteja em sincronismo com a rede de distribuição e possa garantir a entrega de energia ativa. Por fim mas não menos importante, é utilizado neste projeto técnicas de MPPT para garantir um maior aproveitamento da energia proveniente dos painéis FV, ajudando assim a melhorar a eficácia deste tipo de energia, sendo mais fiável e viável.
- Monitorização e Avaliação Dinâmica do Potencial para a Eficiência Energética de Lares de IdososPublication . Pinho, Diogo Rafael Oliveira; Gomes, António Augusto AraújoAtualmente a situação económica do país é delicada, como tal, a redução dos consumos energéticos é uma mais-valia tanto para os consumidores como para o meio ambiente. A evolução tecnológica nos últimos anos possibilita a realização de soluções para resolver esse problema. A monitorização constante dos consumos de energia elétrica pode fazer com que esta redução seja concretizada. Relativamente ao caso concreto do edificado, o consumo de energia nos edifícios Europeus é muito significativo, quer ao nível das soluções construtivas, dos sistemas e dos equipamentos. Como tal, podem ser tomadas medidas que podem ter um impacto significativo para a redução dos consumos. O presente trabalho passa pelo estudo do potencial para a eficiência energética de três lares de idosos situados no Porto. A auditoria efetuada revelou um enorme potencial de poupança energética, nomeadamente de energia elétrica e gás natural. As medidas a adotar para reduzir os consumos energéticos do edifício passam pela substituição da iluminação existente por uma mais eficiente e de menor potência, a instalação de painéis solares para reduzir o consumo destinado às águas quentes sanitárias (nos dois lares que ainda não possuem este tipo de sistema), a substituição das caldeiras a gás natural por biomassa, a instalação de equipamentos para monitorização de consumos, entre outros. Através da recolha e tratamento de dados com um analisador de energia foi possível verificar que a implementação de uma solução de monitorização de consumos energéticos nos lares poderá permitir baixar os custos da fatura energética.