Ações Técnicas Avançadas para Robustez a Afundamentos de Tensão em Geradores Eólicos

Coordenardor: Domingos Sávio Lyrio Simonetti 

Descrição: PROGRAMA CNPq/FAPES DE APOIO A NÚCLEOS DE EXCELÊNCIA – PRONEX 2009 PROCESSO Nº 48508675/2009 O projeto propõe analisar e apresentar estruturas que apresentem uma maior robustez à afundamentos de tensão em geradores eólicos. Uma das vertentes contemplará o estudo analítico, por simulação, e posterior implementação a nível laboratorial, de um dispositivo para amortecimento da corrente transitória de alto valor que surge no circuito de rotor do GIRB com dupla alimentação quando ocorre um afundamento de tensão. Atualmente são empregados resistores que são introduzidos em paralelo de forma absorver o excesso de corrente gerado. Propõe-se melhorar a solução existente com a utilização de um dispositivo que também contenha supercondutores. A outra vertente contemplará o estudo analítico, por simulação, e posterior implementação a nível laboratorial, de topologias de retificação CA-CC de adaptação da potência disponibilizada pelo gerador síncrono a ímãs permanentes (GSIP) ao barramento CC, barramento este que está conectado às cargas CA por um circuito inversor. Pretende-se verificar qual topologia CA-CC melhor se adéqua tanto à operação normal do conjunto como a situações de AMT, e com melhor relação simplicidade-custo-benefício.

Integrantes: Tiara Rodrigues Smarssaro de Freitas – Integrante / Paulo José Mello Menegáz – Integrante / Domingos Sávio Lyrio Simonetti – Coordenador / Jussara Farias Fardin – Integrante / Marcus Tadeu d’Azeredo Orlando – Integrante / Selênio Rocha Silva – Integrante / Flávio Duarte Couto Oliveira – Integrante / Flávio Barcelos Braz da Silva – Integrante.

Financiador(es): Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico – Auxílio financeiro / Fundação de Amparo à Pesquisa do Espírito Santo – Auxílio financeiro.

Situação: Concluído

Simulação de Sistema Baseado em Inversor de Tensão para Emulação de Turbinas Eólicas com GSIP

Coordenador: Domingos Sávio Lyrio Simonetti 

Descrição: Com o aumenta da participação da energia eólica na oferta de energia elétrica, inclusive no Brasil, aumenta a preocupação com os aspectos associados à geração e interação com o sistema elétrico. Em laboratório, é usual implantar uma bancada em escala para imitar o sistema real, onde um motor devidamente controlado emula a turbina eólica, e aciona um gerador (de indução ou síncrono imãs permanentes). Para este último (gerador síncrono a imãs permanentes), propõe-se estudar uma alternativa estática para imitar o sistema turbina-gerador: um inversor de frequência devidamente controlado. Com isso, evita-se o custo de o volume de uma solução que emprega duas máquinas rotativas. Em uma primeira etapa, será feita a análise teórica dos requisitos de operação do inversor para emulação adequada, e estudos por simulação empregando programas usuais em ambientes acadêmicos e industriais: Simulink/Matlab®, e ATP/EMTP, para criação de ?bancadas virtuais de emulação com inversor?

Integrantes: Tiara Rodrigues Smarssaro de Freitas – Integrante / Domingos Sávio Lyrio Simonetti – Coordenador.

Situação: Em andamento (2013 – Atual)

Estudo de Conversores MMC com célula meia-ponte como Retificador em Aerogeradores GSIP

Coordenador: Domingos Sávio Lyrio Simonetti

Descrição: Neste estudo será avaliada a utilização de conversor multinível modular como elemento retificador em aerogeradores GSIP. A atenção estará dirigida a conversores empregando módulos meia-ponte. Estratégias de controle serão avaliadas de forma a verificar a que melhor se adéqua à aplicação, inclusive na manutenção da tensão do elo CC de cada módulo. As análises serão verificadas por simulação para confirmação e ajustes. Objetivo geral: Análise de retificação com conversor multinível modular em meia-ponte. Objetivos específicos: – Estudar os conversores multiníveis meia-ponte e ponte completa. – Levantar estratégia de controle para operação como retificador par aerogeradores GSIP. – Simular a proposta em um conversor trifásico multinível meia-ponte com 4 módulos por fase.

Integrantes: Tiara Rodrigues Smarssaro de Freitas – Integrante / Paulo José Mello Menegáz – Integrante / Domingos Sávio Lyrio Simonetti – Coordenador.

Situação: Em andamento (2014 – Atual)

Bicicleta elétrica associada a fonte alternativa de energia

Coordenador: Tiara Rodrigues Smarssaro de Freitas 

Descrição: O presente projeto visa estudar o funcionamento de bicicletas elétricas movidas a baterias e célula a combustível. 1-estudar o comportamento de uma bicicleta elétrica; 2-estudar a viabilidade de implantação de célula a combustível como fonte de energia da bicicleta elétrica, também na forma híbrida.

Integrantes: Tiara Rodrigues Smarssaro de Freitas – Coordenador / Alan William Araújo – Integrante.

Situação: Concluído

Veículo elétrico com geração solar fotovoltaica auxiliar: o gerenciamento de uma microrrede móvel

Coordenador: Oureste Elias Batista

Descrição: Triciclos à pedal são comumente encontrados na orla de Vitória/ES, cuja finalidade é a recreação e passeio em família. A versão escolhida como objeto de estudo, desta proposta de projeto de pesquisa, possui motorização elétrica e comporta até 4 pessoas, sendo uma sob controle da direção e pedais, outra contribuindo com os pedais e mais duas crianças na parte frontal. Para a proteção solar, existe um toldo (estrutura de aço e tela de lona sintética) na parte superior do triciclo, e neste local pretende-se instalar um painel solar fotovoltaico, contribuindo tanto como fonte auxiliar para o sistema de tração, quanto no carregamento do banco de baterias. Nesta configuração, é caracterizada, então, uma microrrede fotovoltaica autônoma móvel. O objetivo geral da pesquisa é gerenciar remotamente o comportamento do sistema elétrico, e com base na dinâmica da microrrede autônoma, definir estratégias tecnológicas para maximizar a eficiência energética e a vida útil das fontes de energia. Para tal, o painel fotovoltaico será integrado ao triciclo elétrico por meio de um controlador de carga (conversor que impede o carregamento excessivo e a descarga profunda da bateria) que executa medições locais e se comunica com um dispositivo gerenciador de energia, cuja finalidade é agregar medições de grandezas físicas (elétricas, térmicas etc.) e enviá-las para centrais remotas de visualização e armazenamento, via bluetooth e internet. Com a microrrede e o gerenciamento remoto operantes, o veículo será submetido a diversas condições de operação em perímetro controlado, passando por uma série de programas de direção (drive schedules). Os dados dos experimentos de campo serão registrados, e com sua a análise, o desempenho do veículo será quantificado em termos de eficiência energética, subsidiando, assim, informações para definição do escopo de continuidade da pesquisa.

Integrantes: Tiara Rodrigues Smarssaro de Freitas – Integrante / Hélio Marcos André Antunes – Integrante / MENEGÁZ, PAULO – Integrante / Oureste Elias Batista – Coordenador / Walbermark Marques dos Santos – Integrante / Rogério José Menezes Alves – Integrante / Vinícius Cypriano Doelinger Assad – Integrante / Christian Freire de Alpoim – Integrante / Edmilson Bermudes Rocha Júnior – Integrante / Murillo Cobe Vargas – Integrante.

Financiador(es): Fundação de Amparo à Pesquisa do Espírito Santo – Auxílio financeiro.

Situação: Em andamento (2018 – Atual)

Estudo, projeto e construção de um microinversor trifásico para processamento da energia de um módulo fotovoltaico

Coordenador: Walbermark Marques dos Santos

Descrição: Neste projeto é proposto o estudo e concepção de uma topologia de um microinversor trifásico para processar a energia gerada por um módulo fotovoltaico. Como o modulo fotovoltaico gera em corrente continua e a potência disponível é dependente das condições climáticas (irradiância e temperatura) , o microinversor além de converter o sinal cc (corrente continua) gerado pelo módulo, para corrente alternada, fará o rastreamento do ponto de máxima potência do módulo fotovoltaico, forçando o sistema completo a operar no maior ponto de eficiência disponível. A vantagem do microinversor é seu tamanho reduzido, facilitando sua alocação junto do módulo fotovoltaico.

Integrantes: Tiara Rodrigues Smarssaro de Freitas – Integrante / Walbermark Marques dos Santos – Coordenador / Macklyster Stofel – Integrante.

Situação: Concluído

Uso eficiente de energia elétrica em instituições de ensino público da rede municipal de Vitória

Coordenador: Paulo José Mello Menegáz

Descrição: Pretende-se realizar auditorias energéticas em escolas da rede pública do município de Vitória a fim de avaliar o uso de energia elétrica nestas escolas, além de propor medidas que promovam o uso eficiente desta energia.As escolas serão definidas em conjunto com a Companhia de Desenvolvimento de Vitória (CDV) e a Secretaria de Educação do Município de Vitória. Espera-se que o retorno deste projeto seja: redução do consumo de energia elétrica; correção de eventuais irregularidades na iluminação e em geral no que diz respeito às instalações elétricas das escolas; promoção de uma ação integrada com o poder público visando a ampliação do exercício da responsabilidade social e o uso adequado do bem público; divulgação e conscientização do uso racional e seguro da energia elétrica entre professores, funcionários e alunos das escolas, possibilitando a formação de massa crítica que poderá atuar como agente formador de opinião junto à comunidade e às famílias, incentivando cada vez mais o uso eficiente da energia.

Integrantes: Paulo José Mello Menegáz – Coordenador / Jussara Farias Fardin – Integrante.

Financiador(es): Fundo de Apoio à Ciência e Tecnologia do Município de Vitória – Auxílio financeiro.

Situação: Concluído

Desenvolvimento de um limitador de corrente de partida de Motor de Indução utilizando supercondutor HTSC

Coordenador: Jussara Farias Fardin

Descrição: Este projeto propõe a investigação teórica e experimental dos dispositivos limitadores de corrente de partida de motor de indução usando supercondutor de alta temperatura. Estes dispositivos são utilizados no acionamento de motores para minimizar o impacto de sua elevada corrente de partida nas instalações elétricas. O limitador de corrente supercondutor de alta temperatura (High Temperature Superconductor – HTSC) do tipo resistivo será o foco do projeto. Um protótipo deste dispositivo limitador de corrente de partida será projetado e construído. A cerâmica supercondutora usada no dispositivo será a Hg0,82Re0,18Ba2Ca2Cu3O8+d (Hg-1223), cuja fabricação é feita pelo Grupo de Supercondutividade Aplicada ? SUPERA na UFES. O desempenho deste dispositivo será testado e comparado com os modelos de simulação desenvolvidos pelo mesmo grupo, caracterizando o comportamento e aplicação deste novo método de partida, além disso, este dispositivo será comparado com outro dispositivo limitador de corrente supercondutor de fabricação comercial. Esta comparação permitirá avaliar o desempenho do limitador de corrente produzido com a cerâmica Hg-1223 em relação a limitadores que usam outros supercondutores. A faixa de corrente disponível no laboratório exige que o limitador comercial seja construído utilizando-se current leads uma vez que o protótipo será ensaiado com correntes críticas inferiores às encontradas nos dispositivos limitadores de corrente de falta supercondutores (DLCFS) comerciais. Este projeto dá continuidade aos projetos já em desenvolvimento no Grupo SUPERA. Desde 1997 o grupo de pesquisa da UFES em supercondutividade pesquisa os supercondutores e desde 1998 produz o supercondutor de alta temperatura Hg,Re-1223 (Hg0.82Re0,18Ba2Ca2Cu3O8+d). Este supercondutor apresenta temperatura crítica Tc=-140oC sob pressão normal, classificando-se como um supercondutor de alta temperatura, podendo ser refrigerado por nitrogênio líquido, diminuindo os custos do sistema de crioge.

Integrantes: Domingos Sávio Lyrio Simonetti – Integrante / Domingos Savio Lyrio Simonetti – Integrante / Marcos Tadeu Dazeredo Orlando – Integrante / Jussara Farias Fardin – Coordenador.

Financiador(es): Fundação de Amparo à Pesquisa do Espírito Santo – Auxílio financeiro.

Situação: Concluído

Desenvolvimento de uma microrrede inteligente para o Campus de Goiabeiras da UFES

Coordenador: Jussara Farias Fardin

Descrição: Este trabalho tem como objetivo apresentar a proposta de uma matriz energética híbrida e renovável para a UFES e analisar seu desempenho incluindo os conceitos de microrredes e de redes elétricas inteligentes (smart grids, SG). A análise de desempenho deverá ser feita a partir de um protótipo de microrredes integrando controle e tecnologia de informação. Esta investigação é fundamental para o crescimento e independência tecnológica. Atualmente os sistemas de energia estão passando por uma mudança radical quanto ao gerenciamento e controle de energia a partir das informações obtidas por sensores distribuídos na rede elétrica desde a geração até os consumidores. Este novo conceito pode ser atendido por uma rede de energia inteligente (smart grid, SG). Associada às redes elétricas inteligentes cresce o interesse nas microrredes, caracterizando uma descentralização do controle do fluxo de potência na rede de energia. A microrrede do projeto piloto será composta por painéis fotovoltaicos, gerador eólico, energia de biomassa e elementos armazenadores de energia tais como baterias. Integrado a esta microrrede haverá um sistema de estimação não intrusiva de consumo aplicado a uma edificação a ser escolhida para ser monitorada.

Integrantes: Domingos Sávio Lyrio Simonetti – Integrante / Domingos Savio Lyrio Simonetti – Integrante / Tiago Malavazi de Christo – Integrante / Lucas Frizera Encarnação – Integrante / Jussara Farias Fardin – Coordenador / Clainer Bravin Donadel – Integrante / Daniel Carletti – Integrante.

Situação: Em andamento (2013 – Atual)