Programa de Pós-Graduação em Energia Elétrica

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Uma análise comparativa entre a técnica de chaveamentos corretivos e o redespacho de geração em sistemas de potência
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-12-21) Souza, Elton Pereira de; Oliveira, Arrhenius Vinicius da Costa; http://lattes.cnpq.br/5392659422114043; http://lattes.cnpq.br/2266311475480456; Medeiros Júnior, Manoel Firmino de; https://orcid.org/0000-0002-9408-3948; http://lattes.cnpq.br/4960078797028638; Pimentel Filho, Max Chianca; http://lattes.cnpq.br/0466613101201324; Oliveira, Aylanna Raquel da Costa
Faced to changes in energy matrix composition and the gradative increase in demand for electric energy, studies about techniques to mitigate overload in transmission lines are stimulated. Regarding the overload in transmission lines, the Generation Redispatch is considered as the most widespread solution. However, the Corrective Switching technique stands out by reduced execution time and less operational costs when compared with Generation Redispatch. In this sense, this paper is focused to establish a comparison between both techniques, presenting their feasibility and validating the results obtained with the IEEE realiability test system. In a first step, the methodology developed for Corrective Switching selects promising variants in order to eliminate the overload without results in others transmission lines overloads. In a second step, for Generation Redispatch methodology, the Newton’s method is considered to reach the system optimal operating point in order to minimize the transmission lines loading. Therefore, using Scilab (version 6.0.2) as a programming software, these techniques will be executed in order to compare their results.
Análise da geração de energia elétrica através da biomassa da cana-de-açúcar: um estudo de caso
(2018-05-30) Almeida, Ítalo José Lopes de; Pimentel Filho, Max Chianca; ; ; Silva Junior, José Luiz da; ; Silva, Neilton Fidelis da;
A produção de energia elétrica é uma atividade de grande importância para o crescimento de qualquer economia no mundo. O Brasil possui, em relação às outras nações, a vantagem de poder planejar sua matriz elétrica utilizando grandes quantidades de fontes renováveis. Uma delas, focalizada neste trabalho, é a biomassa da cana-de-açúcar, que contribui através da cogeração para o fortalecimento dessa matriz. Apesar de há muito tempo disponível, observase que esta fonte tem sido pouca utilizada para a geração comercial de energia elétrica. O Programa de Incentivo às Fontes Alternativas de Energia (PROINFA), instituído pelo Governo Federal em 2002, hoje extinto, e o surgimento do Mercado de Créditos de Carbono, impulsionado pelo Protocolo de Kyoto, ajudaram a bioeletricidade na ultima década, fazendo com que a biomassa da cana-de-açúcar fosse utilizada de forma mais intensa, tornando-se um importante componente nessa matriz. Esta dissertação analisa os dados de moagem, a quantidade de energia elétrica gerada, exportada, entre outros, de uma usina sucroalcooleira que comercializa energia no ambiente de contratação regulada (ACR) e no ambiente de contratação livre (ACL), a partir do bagaço da cana-de-açúcar. O trabalho também constata que só com a utilização do bagaço como combustível a energia acordada com as concessionarias de energia não seria atingida todos os anos, devido à instabilidade na produção de cana de açúcar. Para resolver o problema, neste trabalho estuda-se a viabilidade da utilização da palha em conjunto com o bagaço da cana, aumentando-se a quantidade de combustível queimado na caldeira e consequentemente a geração de energia. Conclui-se, que o bagaço e a palha juntos como combustíveis a usina estudada proporcionariam uma elevação substancial na energia exportada, e no cumprimento da meta, além de um lucro considerável com a venda do excedente de energia elétrica.
Análise do impacto da qualidade de energia na rede elétrica do campus central da UFRN com a inserção de geração solar fotovoltaica
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-05-17) Monteiro, Francisco Alan da Silva; Cândido, Crisluci Karina Souza Santos; Pimentel Filho, Max Chianca; http://lattes.cnpq.br/0466613101201324; http://lattes.cnpq.br/4918786470731375; http://lattes.cnpq.br/1218665418114769; Silva Júnior, José Luiz da; Silva, Paulo Vitor
Atualmente, os estímulos à produção de energia elétrica a partir de Fontes Renováveis de Energia (FRE´s) estão crescendo significativamente devido à questão ambiental. Ao mesmo tempo, as unidades de Geração Distribuída (GD) que empregam FRE´s ganharam impulso nos últimos anos com a redução dos impostos e a elevação do preço da energia elétrica, além das políticas de fomento realizadas pela gestão pública. No entanto, o aumento no número desses sistemas conectados às redes de distribuição de baixa tensão tem impactado severamente a qualidade da energia dos sistemas de distribuição. A maioria dos sistemas de GD utilizam como fonte sistemas fotovoltaicos PV (do inglês, Photovoltaic), devido ao seu baixo custo, praticidade de instalação e de manutenção. Nesse sentido, neste trabalho são examinados os efeitos na qualidade da energia elétrica nas instalações elétricas da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), resultantes da conexão de três sistemas PV´s perfazendo um total de 350 kWp na rede de distribuição de baixa tensão. A avaliação baseia-se em indicadores obtidos experimentalmente usando o analisador de rede HIOKI PW 3198, incluindo frequência, harmônicos de tensão e de corrente, desequilíbrios de tensões, sobretensão/subtensão, fator de potência e flutuação de tensão (flicker). Esses indicadores são avaliados comparando-os com os limites estabelecidos pelas normas: padrão nacional recomendado pelo Módulo 8 do PRODIST e dos padrões internacionais recomendados pela IEEE e IEC.
Aplicação da técnica de self healing na reconfiguração automática de redes elétricas utilizando o padrão IEC 61850
(2017-07-06) Fonseca, Jonatha Revoredo Leite da; Oliveira, Arrhenius Vinicius da Costa; Almeida, Marcos Antonio Dias de; http://lattes.cnpq.br/5323110802158816; http://lattes.cnpq.br/5392659422114043; http://lattes.cnpq.br/2342862380264314; Medeiros Júnior, Manoel Firmino de; http://lattes.cnpq.br/4960078797028638; Machado, Renato Monaro; https://orcid.org/0000-0002-7453-8650; http://lattes.cnpq.br/7513273791082090
Este trabalho tem como objetivo propor uma Smart Grid composta por duas subestações para a implantação da técnica de self healing utilizando o Simulador Digital em Tempo Real (RTDS – Real Time Digital Simulator) e relés de proteção IEDs (Intelligent Electronic Devices) com comunicação através da padrão IEC 61850 entre eles. Nas redes elétricas de distribuição, técnicas de recomposição automática (self healing) podem ser usadas com o intuito de diminuir os tempos com a perda do fornecimento de energia elétrica aos consumidores ocasionado por curto-circuito, diminuindo assim os prejuízos aos consumidores e em decorrência de multas. A metodologia aplicada é baseada na modelagem do circuito proposto no RTDS, que é monitorado em tempo real. São simulados vários tipos de curtos-circuitos em diferentes pontos do sistema e, na ocorrência de cada falta gerada, o programa desenvolvido analisa os dados do sistema pré e pós falta, isolando o trecho do circuito afetado e irá reconfigurar automaticamente a rede de forma a restabelecer o fornecimento de energia para as cargas afetadas. A escolha do arranjo final da rede, após o processo de reconfiguração automática, será baseada em um processo de otimização intitulado Reconfiguração por Soma de Potências – RSP. A comunicação entre o RTDS e os IEDs (que fazem a proteção de parte do sistema) utiliza o padrão IEC 61850 com troca de mensagens GOOSE (Generic Object Oriented Substation Event) aplicando os aspectos relevantes desse padrão.
Aplicação de religadores híbridos em redes de distribuição de energia elétrica
(2018-07-30) Moreira, Egberto de Arruda; Oliveira, Arrhenius Vinicius da Costa; Almeida, Marcos Antonio Dias de; ; ; ; Pimentel Filho, Max Chianca; ; Araújo Júnior, Aldayr Dantas de;
A necessidade de manutenção dos indicadores de qualidade do fornecimento de energia elétrica, DEC (Duração Equivalente de Interrupção por Unidade Consumidora) e FEC (Frequência Equivalente de Interrupção por Unidade Consumidora), ambos exigidos pela ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica), nunca foi tão imperativa para as concessionárias de energia elétrica. Ano após ano, esses indicadores ficam cada vez mais exigentes. Além disso, de forma natural, o sistema elétrico só tende a crescer e ficar mais complexo, trazendo, consequentemente, mais desafios técnicos para as áreas de Proteção, Operação e Manutenção (O&M) das Redes de Distribuição (RD). Uma Rede de Distribuição, também conhecida como alimentador, quando apresenta características como pequenas dimensões, ser densamente carregada e com alto nível de corrente de curto-circuito no barramento da subestação (SE), é um exemplo de condição desafiadora para garantir a coordenação e a seletividade entre os dispositivos de proteção do circuito. Esse panorama é especialmente mais difícil para a proteção quando existe um consumidor do Grupo A conectado no final ou próximo do final desse tipo de alimentador. Com os expressivos investimentos nos últimos anos das concessionárias de energia elétrica para aquisição e instalação de religadores (RL) nas RDs, na prática, também vem crescendo o número de religadores operando apenas como chave seccionalizadora (SECC) e não como religador ou mesmo disjuntor. Esse “sacrifício” ocorre principalmente nos casos em que não há coordenação para correntes de curtos-circuitos entre fases (funções ANSI 50/51), uma vez que para defeitos à terra pode-se considerar que sempre haverá coordenação (funções ANSI 50N/51N). Esse recurso é satisfatório para configurações simples do tipo RL – SECC, porém, apresenta grandes desvantagens quando envolver duas ou mais SECC consecutivas (ou em série) no alimentador. Considerando esse cenário e a sofisticação dos atuais relés de proteção empregados nos cubículos de controle dos religadores, este trabalho propõe uma solução para o problema de coordenação e seletividade fazendo uso dos recursos de programação lógica nos relés, transformando o religador em um dispositivo híbrido, ou seja, que opera como RL ou SECC dependendo do tipo de curto-circuito. O religador híbrido (RH), além de operar como um equipamento com comportamento dual (RL/SECC), otimizando o uso deste ativo na rede, não requer qualquer alteração no ajuste de proteção do dispositivo (religador ou disjuntor) a montante, nem depende de meio de comunicação. Ademais, permite a recomposição automática de trechos sadios, alinhando-se com as práticas de segurança operacional (não aumenta o número de religamentos (função ANSI 79) dos dispositivos à montante, pode ser ativado e desativado localmente ou remotamente, etc.), além de ser um conceito não orientado para um fabricante específico de religador. Espera-se, com este trabalho, trazer uma nova perspectiva para a área de estudo de proteção das distribuidoras de energia elétrica e contribuição significativa com novas práticas de ajustes de proteção e a operação de religadores em RDs.
Aplicação do conceito de cargas cíclicas para dimensionamento de condutores em usinas fotovoltaicas
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-07-21) Oliveira, Kaio César Rodrigues de; Pimentel Filho, Max Chianca; http://lattes.cnpq.br/0466613101201324; Rocha, Ednardo Pereira da; Silva Júnior, José Luiz da; http://lattes.cnpq.br/6850567577702922; Almeida, Marcos Antônio Dias de
Os empreendimentos de geração de energia elétrica a partir da irradiação solar têm ganhado cada vez mais espaço na matriz energética mundial e especialmente no Brasil, uma vez que o país dispõe de recurso solar e terra abundantes para este tipo de instalação. Durante o projeto destas instalações, o dimensionamento dos condutores de Baixa e Média Tensão subterrâneos (diretamente enterrados ou enterrados em eletrodutos) envolve, entre outros critérios, o da capacidade de condução de corrente corrigida do condutor, pelo qual se avalia a ampacidade do condutor dadas as condições de instalação. A seção ótima de um cabo condutor é determinada ao se aplicar os fatores de correção por temperatura do solo, agrupamento de condutores e resistividade térmica do solo à capacidade de condução de corrente natural do condutor para a condição de instalação, de maneira que a capacidade de condução do cabo é reduzida. O cabo encontra-se selecionado de maneira ótima quando a sua capacidade corrigida é superior a corrente que circula por ele. Tal consideração é adequada para quando se considera como constante a corrente que circula por um condutor. No caso dos empreendimentos de geração de energia a partir da luz do sol, devido à variação da irradiância solar ao longo de um dia, a corrente que circula pelos condutores não é constante, mas está submetida a um ciclo diário, atingindo um pico de produção por volta do meio-dia, quando a irradiação solar é mais intensa, e por isso é possível realizar uma análise cíclica do comportamento da corrente ao longo de um período de 24 horas. Com tal análise, pode-se determinar um novo tipo de fator de correção, o qual traduz o comportamento cíclico, para ser computado na análise da capacidade de condução corrigida dos cabos objeto de avaliação em conjunto com os demais fatores de correção, permitindo uma avaliação específica para este tipo de situação, e que pode promover benefícios tais como a redução das larguras de valas de cabos, ou maior agrupamento de condutores em uma vala, ou ainda redução na seção do condutor escolhido, quando comparado ao método da carga contínua.
Aplicação web para monitoramento de parâmetros elétricos de sistemas fotovoltaicos A
(2019-11-18) Costa, Allan David Silva da; Almeida, Marcos Antonio Dias de; ; ; Oliveira, José Alberto Nicolau de; ; Silva Júnior, José Luiz da; ; Medeiros, Rodrigo Prado de;
A energia renovável já é uma realidade no Brasil e cada vez mais se tem registros da implantação de parques eólicos e sistemas fotovoltaicos alicerçando o desenvolvimento nacional no que diz respeito à disponibilidade de energia elétrica. Este fato vem sendo impulsionado pelas crescentes pesquisas e desenvolvimento de materiais e equipamentos mais eficientes, bem como a criação e a atualização de normas e padrões que têm como intuito fomentar o uso dessas tecnologias. Sendo assim, a proposta deste trabalho é a criação de uma aplicação WEB associada a um sistema microcontrolado, acessada pela rede mundial de computadores, que possibilita ao usuário acompanhar a geração de energia do seu sistema fotovoltaico, propiciando a sua gestão eficiente e das faturas a serem analisadas. Esta aplicação será desenvolvida em linguagem de programação PHP, que servirá como uma interface homem-máquina, onde serão mostrados os dados oriundos de um hardware desenvolvido conjuntamente com a aplicação, que conterá todos os sensores necessários para a captação de grandezas elétricas e ambientais. Os valores coletados da planta solar poderão ser armazenados em diversos pontos como o banco de dados do sistema. Além disso, esta aplicação poderá ser utilizada em indústrias que possuam sistemas fotovoltaicos instalados em suas dependências, já que as informações que serão disponibilizadas pela aplicação poderão atender alguns setores da empresa como: manutenção, ao verificar a eficiência da geração de energia da planta do sistema; e financeiro, a partir dos dados obtidos, observar se realmente o sistema está sendo eficiente na redução dos custos de energia.
Avaliação do impacto de descargas atmosféricas em aerogeradores utilizando o ATP
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-12-21) Rodrigues, Pedro Mateus Pimenta; Oliveira, José Tavares de; http://lattes.cnpq.br/0617813879678041; http://lattes.cnpq.br/7863227370305478; Medeiros Júnior, Manoel Firmino de; https://orcid.org/0000-0002-9408-3948; http://lattes.cnpq.br/4960078797028638; Pinheiro, Ricardo Ferreira; Ramos, Thales Augusto de Oliveira
O rápido crescimento da geração de energia eólica vem alinhado à redução de gases poluentes na atmosfera, já que é uma fonte de energia limpa e renovável com grande potencial de gerar emprego e renda. Esses fatores fazem com que a energia eólica esteja ajustada com os objetivos energéticos nacionais e compõe uma parcela da matriz energética do país. O Brasil é um país de dimensões continentais e possui regiões com incidências elevadas de descargas atmosféricas. Neste cenário os impactos causados por descargas atmosféricas em aerogeradores e demais componentes de um parque eólico são um dos temas mais importantes na implementação e operação dos complexos. Além disso, diversos parques estão instalados em áreas montanhosas ou de serras que possuem solo com características geofísicas peculiares e alta resistividade, ocasionando além de uma maior exposição a descargas atmosféricas uma dificuldade em relação a garantia de escoamento eficaz de correntes espúrias para o solo. Em alguns casos além do desligamento forçado que ocasiona a indisponibilidade das unidades geradoras, a recomposição através de substituição de componentes da máquina pode ser bastante onerosa, tendo em vista as dimensões e especificidades de alguns desses itens. O presente trabalho tem como objetivo avaliar os comportamentos dos surtos de tensão ocasionados pelo impacto de descargas atmosféricas em parques eólicos. Para isso, são utilizados modelos de circuitos equivalentes para os diversos componentes do aerogerador, pás, torre, sistemas de conexão mecânica e elétrica, assim como os aterramentos. Um parque eólico padrão com geradores síncronos conectados à rede de transmissão é utilizado para avaliação dos níveis de tensão ocasionados pela incidência de descargas atmosféricas. As simulações foram realizadas no ATP (Alternative Transients Program), através de sua interface gráfica o ATPdraw. Durante as simulações, modificações em parâmetros específicos são realizadas para averiguação do comportamento do sistema durante o transitório ocasionado pelo impacto da descarga atmosférica, para que assim possam ser avaliados os cenários que possibilitem a validação e proposição de melhorias no que diz respeito a resposta à surtos de tensão atmosféricos.
Concepção de um dispositivo de monitoramento e atuação para sistemas de proteção em baixa tensão
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2019-12-20) Dias Neto, Enir; Oliveira, Arrhenius Vinicius da Costa; Oliveira, Jose Tavares De; ; ; ; Oliveira, José Alberto Nicolau de; ; Almeida, Marcos Antonio Dias de; ; Medeiros, Rodrigo Prado de;
Com o avanço das tecnologias de micro geração e o número cada vez maior de usuários destes sistemas, a rede de distribuição de baixa tensão precisa ser cada vez mais robusta para suportar os futuros problemas gerados por estes novos desafios. Os sistemas de proteção elétrica em baixa tensão se resumem, de forma geral, a proteções contra sobrecorrentes, onde os elementos atuadores são formados em sua maioria por dispositivos eletromecânicos. Embora tenham sido apropriados por muito tempo, a inserção de dispositivos não lineares na rede elétrica pode causar alguns distúrbios que serão sensibilizados por dispositivos simples. Entretanto, em sistemas de média e alta tensão existem avançados dispositivos de medição e que possuem uma série de funções para atuação e proteção. O presente projeto visa a construção e implementação de um protótipo de um sistema de proteção para baixa tensão que possua, em parte, funções de proteção que são exclusivas de sistemas de maior tensão. O protótipo usará um microcontrolador ATMEGA 2460 acoplado a uma placa de Arduino do modelo “MEGA”, juntamente com elementos de medição e atuação (TCs, TPs, Shields, Contactor). Esperase que, com a implementação do projeto em um sistema de baixa tensão, o mesmo possa protege-lo com mais eficiência, quando comparado aos sistemas convencionais, e também possa obter um número maior de dados para monitoramento. O protótipo também contará com a função de oscilografia que possibilitará uma análise mais completa dos dados obtidos pelo sistema de proteção. Também contará com um sistema de comunicação bluetooth para comunicação com smartphones, possibilitando uma visualização dos dados em tempo real. O projeto objetiva o mínimo de custo possível, haja vista que um dos objetivos é que sua acessibilidade colabore para que seja implementado no maior número de sistemas possíveis.
Desenvolvimento da plataforma hórus para previsão de falha estudo de caso: conjunto de motores de "pitch" em aerogerador
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-08-23) Gonçalves, Flávio Henriques; Pinheiro, Ricardo Ferreira; Tapia, Gabriel Ivan Medina; http://lattes.cnpq.br/4890839733220743; Oliveira, José Tavares de; Bezerra, Ubiratan Holanda
A gestão eficiente de parques eólicos é essencial para garantir a sustentabilidade e maximização da produção de energia renovável. Um dos principais desafios é a manutenção preventiva e a previsão de falhas em componentes críticos, como o conjunto de motores do ângulo de pá em aerogerador, cotidianamente chamados de “motores de pitch”. A manutenção preditiva é um campo emergente que promete maior eficiência operacional e redução de custos. Nesse contexto, a plataforma Hórus, a qual é o produto deste trabalho, surge como uma alternativa viável, visando contribuir com a gestão da saúde dos aerogeradores. A plataforma Hórus foi desenvolvida para prever falhas em “motores de pitch” das turbinas eólicas, com uma arquitetura flexível que permite a inclusão de outros equipamentos e técnicas de manutenção preditiva. A escolha do nome Hórus, inspirado no deus egípcio da visão, reflete a essência da plataforma: oferecer uma visão clara e antecipada das necessidades de manutenção, evitando interrupções inesperadas e maximizando a eficiência operacional. A estrutura tecnológica da Hórus combina ferramentas de análise e visualização de dados, como Power BI para processamento de grande quantidade de informações armazenadas e Python para algoritmos complexos. A interface visual é desenvolvida com HTML e CSS, proporcionando uma experiência amigável e interativa. A coleta de dados pela Hórus envolve múltiplos pontos, como dados de falhas das máquinas, alarmes, diretrizes de operação, histórico de vento, entre outros. A integração desses dados permite uma análise abrangente e detalhada, essencial para previsões precisas e adaptadas às particularidades de cada parque eólico. A interface amigável facilita a interpretação dos dados pelos gestores, enquanto a capacidade de integração com outros sistemas de gestão garante uma visão holística das operações. A metodologia de previsão de falhas inclui o Diagrama de Jack-knife, Distribuição de Weibull e um método empírico de peso e penalização baseado na experiência do autor deste trabalho no setor eólico, permitindo uma classificação eficaz e priorização das falhas. A plataforma Hórus combina ferramentas analíticas avançadas e de baixo custo; personalização das telas de análises e relatório; integração de múltiplas fontes fornecedoras de dados para análises; contínua evolução em modo beta. Os primeiros resultados da implementação da plataforma Hórus, iniciada em 2022, mostram uma taxa de assertividade satisfatória nas previsões realizadas. O propósito deste trabalho é oferecer uma “visão preditiva” que permite aos gestores e corpo técnico dos parques eólicos, identificar e resolver problemas potenciais antes que afetem a produção de energia elétrica, promovendo assim a eficiência operacional, a redução de custo da energia elétrica e a sustentabilidade dos parques eólicos.
Desenvolvimento de software na plataforma NI-LabView para reconhecimento e identificação automática de parâmetros de controle de aerogeradores utilizando dados operacionais
(2016-04-29) Resende, Hudson da Silva; Medeiros Júnior, Manoel Firmino de; Oliveira, José Tavares de; ; ; ; Oliveira, José Alberto Nicolau de; ; Cruz, Melinda Cesianara Silva da;
Atualmente, existe a dificuldade na obtenção de dados para simulação do comportamento dinâmico de parques eólicos, para avaliar o seu impacto na operação do sistema elétrico ao qual se interligam. Sob o pretexto de conservar segredos industriais (Propriedade Intelectual), valores de parâmetros como constantes de tempo de máquinas e dos sistemas de controle, frequentemente não são disponibilizados, para a realização de estudos que, são muitas vezes realizados com valores de referência para esses parâmetros, ou através de ajustes teóricos, para reproduzir o desempenho esperado em algumas situações operacionais, como por exemplo, a boa resposta na partida. Depois de realizada a conexão dos parques eólicos, estudos de impacto devido ao comportamento dinâmico decorrente de perturbações, continua sendo necessários, para a avaliação e confirmação das condições de operação do sistema. A fim de verificar a influência do parque na operação do sistema, costuma-se instalar equipamentos de medição de qualidade de energia elétrica nos pontos de interligação, de maneira que os efeitos de perturbações nas grandezas elétricas ficam registrados e podem ser disponibilizadas para “análise pós-despacho”. Esses dados, associados a medições de vento podem ainda ser utilizados para alimentar um algoritmo de identificação de parâmetros, a fim de estimar os valores das constantes de máquinas e dos ganhos dos sistemas de controle admitidos nos modelos dos aerogeradores, de acordo com a tecnologia empregada. Este trabalho visa desenvolver um Software na Plataforma NI-LabView para reconhecimento e identificação automática de parâmetros de controle de Aerogeradores (Aqui denominado de SidPA 1.0), utilizando dados operacionais de um aerogerador de velocidade variável, com tecnologia síncrona, a partir da aquisição, tratamento e avaliação dos dados em um equipamento de medição de qualidade de energia elétrica e anemometria, com realização discreta no tempo, e plataforma com base em processador digital de sinais.
Desenvolvimento de software para alocação ótima de cargas em redes de distribuição de energia elétrica com geração distribuída
(2017-01-05) Medeiros, Diego Deyvid Dantas de; Pimentel Filho, Max Chianca; Medeiros Júnior, Manoel Firmino de; ; http://lattes.cnpq.br/4960078797028638; ; http://lattes.cnpq.br/0466613101201324; ; http://lattes.cnpq.br/3509389761899427; Bezerra, Ubiratan Holanda; ; http://lattes.cnpq.br/6542769654042813; Medeiros Júnior, Manoel Firmino de; ; http://lattes.cnpq.br/4960078797028638
Atualmente, com o crescente incentivo à utilização de fontes alternativas e renováveis de energia, aumentou-se a quantidade de geradores conectados às redes de distribuição de energia elétrica. Dentre os quais estão, por exemplo, os parques eólicos, sistemas de energia solar fotovoltaica e sistemas de cogeração formando a chamada Geração Distribuída. Diante deste panorama mundial, torna-se iminente a necessidade de desenvolvimento de novas tecnologias e programas computacionais que possibilitem a otimização das conexões de geradores no sistema elétrico. Isto deve ser realizado de forma que, dentre outras vantagens, as estratégias de controle sejam aperfeiçoadas e a eficiência, aumentada. Este trabalho apresenta a criação do software Optimal-GeDist, desenvolvido para auxiliar no planejamento de redes de distribuição de energia elétrica em média tensão. Basicamente, esta ferramenta computacional calcula injeção ótima de potência da geração distribuída nas barras da rede, além de determinar os melhores pontos de conexão de cargas de médio e grande porte que pretendam se conectar ao sistema, como, por exemplo, indústrias e postos de carregamento de veículos elétricos. Por se tratar de um problema no qual o espaço de busca é amplo e com a possibilidade de mínimos locais, optou-se em utilizar o Algoritmo Genético como ferramenta de otimização, mais adequado para este tipo de problema. Através da sua aplicação, pode-se encontrar o ponto ótimo de operação da rede de modo a otimizar as perdas técnicas do sistema. Para a simulação do sistema, optou-se pelo método de fluxo de carga Soma de Potências, desenvolvido para sistemas radias de média tensão e apresentando uma convergência rápida e precisa.
Desenvolvimento de software para determinação ótima de pontos de conexão de geradores em redes de distribuição através de um algoritmo genético com suporte de gradiente em árvore
(2016-04-29) Gomes, Rodrigo Augusto do Nascimento; Medeiros Junior, Manoel Firmino de; Oliveira, Clovis Bosco Mendonca; ; ; ; Silva Junior, Jose Luiz da; ; Pimentel Filho, Max Chianca; ; Silva, Paulo Vitor;
A conexão de gerações pode trazer benefícios para a rede elétrica, inclusive postergando investimentos financeiros pelas distribuidoras. Para isso, ferramentas de estudo são necessárias. Perdas elétricas, apesar de serem indesejadas, são inerentes a toda rede de distribuição de energia elétrica e para diminuí-las, investimentos em obras na rede são necessários. A conexão de gerações, desde que previamente estudadas, poderá otimizar essas perdas da rede e provocar melhora no nível de tensão. Esse trabalho apresenta uma ferramenta computacional que foi desenvolvida para auxiliar as empresas nas estratégias de redução de perdas, em princípio sem a necessidade de investimentos na rede. A ferramenta utiliza dois métodos de otimização e um método de fluxo de carga apropriado para redes de distribuição. A utilização conjunta dos dois métodos de otimização mostrou-se uma boa estratégia implementada em software para estudo e tomada de decisões na conexão de geradores. São feitas simulações utilizando dados de redes da COSERN e são mostradas graficamente as melhorias obtidas nos níveis de tensão e na redução das perdas. Também é feita uma avaliação no tempo de execução do programa e no desempenho das linguagens de programação utilizadas. No final são apresentadas algumas sugestões de trabalhos futuros utilizando a filosofia do software desenvolvido.
Desenvolvimento de software para dimensionamento de cabos isolados de parques eólicos, considerando critérios técnico e econômico
(2017-07-28) Aderaldo, Steferson Almeida; Oliveira, Clóvis Bosco Mendonça; Silva Júnior, José Luiz da; http://lattes.cnpq.br/6850567577702922; http://lattes.cnpq.br/1539316397090000; http://lattes.cnpq.br/9122397330730757; Oliveira, Arrhenius Vinicius da Costa; http://lattes.cnpq.br/5392659422114043; Moura, Carlos Gomes de; http://lattes.cnpq.br/6661263205342765
No Brasil, há 794.699 km de redes e apenas 12.348 km são de redes subterrâneas, ou seja, menos de 2%. Porém, estima-se que cerca de 30% do total de parques eólicos em operação, mais de 3.000MW, foram construídos utilizando redes subterrâneas, cujo dimensionamento adequado é de fundamental importância para o correto funcionamento e a garantia de retorno dos investimentos. Projetos atuais e programas computacionais de suporte a projetos levam em consideração apenas critérios de capacidade de condução, queda de tensão e/ou apresentam as perdas. Esses critérios adotam os requisitos mínimos para o correto funcionamento da instalação e, consequentemente, o menor custo inicial. No entanto, ao longo da vida do parque, as perdas e custos operacionais podem ser bem maiores, reduzindo os lucros nos demais anos. Devido às redes subterrâneas terem alto custo e a necessidade de manter elevados índices de confiabilidade e de operação para o seu uso, torna-se necessário desenvolver mais ferramentas para o devido dimensionamento, a fim de garantir uma alocação otimizada de recursos e uma eficiência operacional por meio da redução de custos operacionais, aumento da vida útil, assim como evitar a perda de receita por lucro cessante. Este trabalho tem como objetivo realizar a análise dos principais critérios técnicos e econômicos para o dimensionamento de redes subterrâneas de média tensão em parques eólicos, visando a otimização de custo ao longo da vida e melhoria de aspectos técnicos, além do desenvolvimento de um programa computacional que permita integrar as ferramentas técnicas e econômicas, com uma metodologia específica, baseada em normas para o dimensionamento adequado e otimizado.
Desenvolvimento de um aplicativo para gerenciamento da manutenção do sistema elétrico de potência da UFRN, utilizando o código QR como ferramenta de acesso ao plano de manutenção
(2017-08-11) Silva, Marcos Antonio Alves da; Silva Júnior, José Luiz da; http://lattes.cnpq.br/6850567577702922; Oliveira, José Tavares de; http://lattes.cnpq.br/0617813879678041; Almeida, Marcos Antonio Dias de; http://lattes.cnpq.br/5323110802158816; Andrade, Humberto Dionisio de; https://orcid.org/0000-0003-0746-7183; http://lattes.cnpq.br/1253785596446469
É perceptível que, há algum tempo, a sociedade vem passando por um processo de organização da informação em suas práticas e procedimentos, proporcionando grandes avanços para a comunicação e o armazenamento de dados, despertando nas instituições públicas e privadas a necessidade de adaptação e aperfeiçoamento contínuo no tratamento de seus processos. Nesse contexto, apresenta-se uma proposta para a estruturação de um plano de manutenção de equipamentos elétricos, voltada para a manutenção preventiva, baseada no gerenciamento da informação de todos os equipamentos de um sistema de distribuição de energia elétrica. Dessa forma, partindo da análise das técnicas mais modernas de gerenciamento da manutenção elétrica, define-se uma que melhor se enquadre na realidade do sistema elétrico de potência da Universidade Federal do Rio Grande do Norte – UFRN, construindo-se um estudo de caso através do desenvolvimento de um sistema de gerenciamento da manutenção baseado no cadastro de todos os seus componentes, cujo conteúdo reúna os aspectos de geração de relatório de inspeção, manutenção preventiva e corretiva e cadastro dos dados técnicos dos equipamentos elétricos, constituindo um banco de dados estruturado em ACCESS acessível via código QR nos locais de instalação.
Desenvolvimento de um medidor e analisador de energia trifásico portátil com interface via aplicativo móvel
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-11-24) Marques, Leonardo Augusto de Aquino; Oliveira, José Alberto Nicolau de; http://lattes.cnpq.br/2871134011057075; http://lattes.cnpq.br/2073761005641994; Soares, Antonio Wallace Antunes; http://lattes.cnpq.br/3905527295400010; Cândido, Crisluci Karina Souza Santos; http://lattes.cnpq.br/4918786470731375; Cunha, Eduardo Nogueira; http://lattes.cnpq.br/7628513373242513; Braz, Erico Cadineli; http://lattes.cnpq.br/9382571991103772
Este trabalho apresenta o projeto, desenvolvimento, calibração e validação de um medidor e analisador de energia trifásico portátil, baseado em duas versões de medidores desenvolvidos, um com o chip da Analog Devices ADE9000, associado e sob a supervisão programável do microcontrolador ESP32, e outro apenas com o microcontrolador ESP32. Medidor este, utilizado no projeto Smart metropolis na Universidade Federal do Rio Grande do Norte. A escolha pelo ESP32 permite incrementar ao projeto as interfaces Wi-Fi e Bluetooth Low Energy (BLE), criando assim uma comunicação direta com aplicativo móvel. Apresenta-se todo o embasamento técnico presente no desenvolvimento, tecnologia utilizada e soluções propostas, bem como, todo o processo e metodologia utilizada para realizar a calibração do medidor, ao se realizar experimentos com uma grande variação de corrente e mantendo o erro medido abaixo de 1%. Além de experimentos de medição de parâmetros como tensão, corrente e potências, os medidores desenvolvidos também apresentam dados de qualidade de energia elétrica, bem como um experimento pratico em campo de comparação entre dois medidores desenvolvidos e um medidor comercial. Apresenta-se também a modelagem e o processo de impressão 3D da case do medidor, conectores utilizados, processo de montagem e medição, bem como o desenvolvimento e comunicação do aplicativo móvel desenvolvido exclusivamente para esta aplicabilidade. O medidor e analisador desenvolvido foi testado em bancada a fim de validar todas as funcionalidades desejadas, culminando em um protótipo de hardware e um aplicativo móvel de configuração e leitura dos dados.
Estudo da análise do ciclo de vida aplicado a usinas solares fotovoltaicas: uma abordagem no contexto da usina da UFRN
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-07-03) Coelho, Lorena Maria Morais Fernandes; Pinheiro, Ricardo Ferreira; Medeiros Júnior, Manoel Firmino de; https://orcid.org/0000-0002-9408-3948; http://lattes.cnpq.br/4960078797028638; http://lattes.cnpq.br/4890839733220743; http://lattes.cnpq.br/4072400733497088; Silva Júnior, José Luiz da; http://lattes.cnpq.br/6850567577702922; Silva, Neilton Fidelis da
No mundo hodierno, a promoção de um desenvolvimento humano em bases sustentáveis é um dos maiores desafios. Medidas, ações e diversos métodos estão sendo pensados e aplicados com o intuito de minimizar os efeitos antrópicos que vêm acelerando o aquecimento global e atingindo o equilíbrio ambiental – sendo ações de Estado, de mercado e da sociedade civil. Nesse cenário, o uso de energias renováveis, como a solar fotovoltaica, é uma alternativa para mitigação das emissões de Gases de Efeito Estufa (GEE). Esse estudo aponta a necessidade de verificar os aspectos ambientais e os impactos potenciais ao longo de todo o ciclo de vida de uma usina solar fotovoltaica. Para isso, um estudo de Análise do Ciclo de Vida (ACV) foi realizado. Diante desse cenário, sabendo que a Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), como instituição pública de ensino que desempenha o papel fomentador do desenvolvimento econômico atrelado à preservação do meio ambiente, diversos incentivos vêm sendo criados para difundir a implementação de sistemas de sustentabilidade nesse campo. Uma ACV da usina solar fotovoltaica da UFRN foi realizado para obtenção de um inventário de energia e um inventário de carbono, mensurando a quantidade de GEE que a universidade deixará de emitir com a operação dessa usina. Esse estudo fornece o tempo de retorno de energia e o tempo de retorno de carbono da usina solar da UFRN. Os valores reportados serão recomendados para servir de base para criação de novas metas de sustentabilidade no Plano de Logística Sustentável (PLS) da Universidade.
Estudo do impacto de geração solar fotovoltaica nos níveis de curto-circuito e na proteção do sistema elétrico de potência do campus central da UFRN, usando o softaware OpenDSS
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-07-21) Ramos, Anderson Nicholas Lima de Oliveira; Almeida, Marcos Antonio Dias de; Oliveira, Arrhenius Vinicius da Costa; http://lattes.cnpq.br/5392659422114043; http://lattes.cnpq.br/5323110802158816; Pimentel Filho, Max Chianca; http://lattes.cnpq.br/0466613101201324; Medeiros, Rodrigo Prado de
Em 2022, foram instaladas três plantas solares distribuídas na rede elétrica interna em 13,8 kV do Campus Central da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN). Além destes já conectados e operacionais, outros sistemas de geração fotovoltaicos estão previstos para os próximos anos dentro do Campus Central, visando cumprir metas de sustentabilidade. Com a implementação de geração distribuída, surge a necessidade de avaliar os parâmetros de proteção do Sistema Elétrico de Potência (SEP), uma vez que o fluxo de potência, que antes era unidirecional – da rede da Neoenergia COSERN para a carga –, agora passa a ser bidirecional. Este trabalho tem como objetivo analisar a contribuição das plantas solares durante a ocorrência de curtos-circuitos ao longo da rede de distribuição do Campus Central da UFRN e propor ajustes e alterações nas proteções principal e de retaguarda das minigerações, de modo a garantir a boa coordenação entre os diversos níveis de proteção do campus central da UFRN.
Ferramenta para a análise do consumo ótimo em redes de distribuição de energia elétrica e da eficiência de seu faturamento
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-12-22) Lima, Paulo Ramon Oliveira de; Pimentel Filho, Max Chianca; http://lattes.cnpq.br/0466613101201324; http://lattes.cnpq.br/5003145674987638; Oliveira, Arrhenius Vinicius da Costa; http://lattes.cnpq.br/5392659422114043; Silva Júnior, José Luiz da; http://lattes.cnpq.br/6850567577702922; Gonzalez , Mário Orestes Aguirre; Andrade, Humberto Dionisio de
Com o aumento do número de empresas geradoras de energia renováveis e da comercialização de energia, observa-se a tendência disruptiva do modelo atual da gestão de energia no setor elétrico brasileiro. Anteriormente adquirida de forma exclusiva das geradoras estatais e repassadas aos consumidores através das suas distribuidoras, a energia elétrica no Brasil passa a ser passível de comercialização entre auto-produtores, produtores independentes, geradores, comercializadores, consumidores livres e consumidores especiais no mercado livre de energia brasileiro. Status quo que proporciona foco das atividades das empresas de distribuição na manutenção, operacionalização e desenvolvimento das redes de distribuição, além de um ambiente de comercialização pluralizada de energia elétrica. Este cenário comercial movimenta a economia no setor elétrico brasileiro por meio da prestação de novos serviços como os de gestão personalizada do consumo e produção de energia elétrica para os consumidores. Neste contexto, a aquisição de energia elétrica incentivada como fonte para o consumo das necessidades energéticas, as metas climáticas estabelecidas na Contribuição Nacionalmente Determinada (NDC) do Brasil para o acordo de Paris, assim como a adoção de estratégias para o consumo consciente de energia, justificam o desenvolvimento de instrumentos para o consumo ótimo de energia elétrica e a obtenção da máxima eficiência de seu faturamento aos grandes consumidores. Para subsidiar tais mudanças e maximizar seus benefícios, surgem níveis avançados de automação, apoiando o gerenciamento do desempenho das redes elétricas de distribuição com maior capacidade de apoio à operação e supervisão em tempo real das unidades consumidoras. Nesta conjuntura, o objetivo deste trabalho é o desenvolvimento da base científica necessária para a implementação de soluções tecnológicas direcionadas ao problema da gestão eficiente dos recursos energéticos das unidades consumidoras alimentadas pelas distribuidoras brasileiras. Nessa conjuntura, a metodologia para o desenvolvimento da inteligência computacional para as aplicações propostas neste trabalho consiste no estabelecimento de um conjunto de estratégias para a análise do consumo de energia de uma unidade. Estas estratégias são baseadas nos dados de consumo coletados [kW] em um período determinado de tempo. Por fim, são apresentados os resultados obtidos da execução das análises sobre três perfis de consumo e o cenário tarifário nos quais eles estão inseridos.
Implantação de células solares fotovoltaicas em superfícies onduladas e planas: desenvolvimento de protótipo e projeto para aplicação no campus da UFRN
(2018-07-31) Dias, Aldrin Bezerra; Pinheiro, Ricardo Ferreira; Pinheiro, Ricardo Ferreira; ; ; ; Silva Júnior, José Luiz da; ; Tapia, Gabriel Ivan Medina; ; Silva, Neilton Fidelis da;
Diante da dependência cada vez mais crescente do uso da energia elétrica, e em observância às resoluções nacionais que regulamentam a micro e minigeração pelas fontes renováveis, o objetivo geral deste trabalho é apresentar um projeto de geração de energia a partir de células solares fotovoltaicas flexíveis para o prédio do Laboratório de Engenharia de Computação e Automação (LECA) do Departamento de Engenharia de Computação e Automação (DCA) da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), com o auxílio de um software que elaborou-se para apresentar a expectativa de geração e retorno do investimento. Com o propósito de analisar o tipo de superfície mais adequada para a aplicação das células solares do projeto, realizaram-se testes de eficiência. Os testes consistiram em verificar a eficiência a partir de superfícies onduladas, planas, com células isoladas e em arranjos, elaborando-se também um protótipo de uma telha solar fotovoltaica a partir de uma telha ondulada de fibrocimento e células solares fotovoltaicas flexíveis. A escolha pelo formato ondulado de fibrocimento deve-se por este tipo de cobertura abranger 49% das edificações no Brasil, sendo o custo um fator atrativo para sua utilização. As células solares fotovoltaicas flexíveis, por sua vez, apresentam-se também em baixo custo devido à técnica de fabricação. Após a montagem do protótipo e execução dos testes de eficiência, escolheu-se a superfície mais adequada ao projeto e realizou-se uma avaliação de custo do protótipo, em relação a um módulo fotovoltaico comercial.

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