Scientific area: Electrónica de Potência
Desenvolvimento dos Conversores de Potência para o Sistema de Produção de Energia de um Centro Social Sustentável para Aldeia Rural Isolada
Submited 2015-01-23
Student: Ana Filipa Fernandes Ferreira       Number: 58746       Email: a58746@alunos.uminho.pt
Start date: 13/10/2014   

Supervisor:
Name: João Luiz Afonso
Email: jla@dei.uminho.pt   

Description:

 

Hoje em dia, aproximadamente 1,5 mil milhões de pessoas no Mundo vivem sem acesso a necessidades básicas como água potável, cuidados de saúde e energia elétrica, mencionando algumas [1]. Uma boa parte destas pessoas vivem sem tais acessos, uma vez que residem em locais isolados e de difícil acesso. Isto faz com que o transporte de alimentos, medicamentos e combustíveis fósseis seja muito limitado. No entanto, um destes problemas pode ser resolvido recorrendo a algo tão comum e de fácil acesso como o Sol e o vento. Utilizando a tecnologia e conhecimento disponível atualmente, é possível uma região isolada ter acesso a energia elétrica a partir de energias renováveis, como a solar e eólica, bem como a todas as suas vantagens: armazenamento frigorífico de medicamentos e alimentos; iluminação artificial; comunicações com o resto do Mundo; uma maior quantidade de utensílios médicos, etc.

              A utilização de energia limpa em regiões tão isoladas tem um grande impacto ambiental, social e económico. A maioria destas áreas não tem qualquer tipo de instalação elétrica, sendo assim necessário começar de raiz. Isto faz com que a utilização de energias renováveis seja uma vantagem económica, pois é mais barato do que uma instalação elétrica "tradicional". A nível ambiental também este tipo de energia é a mais adequada, uma vez que a temperatura média da superfície terrestre, conhecido como aquecimento global, tem aumentado de ano para ano. Isto deve-se ao consumo excessivo e a uma certa dependência de combustíveis fósseis, responsáveis por uma grande parte dos gases de efeito de estufa lançados para a atmosfera. Porém, não é só devido à poluição que os combustíveis fósseis devem ser substituídos por fontes de energia limpa e renovável. Estes são recursos não renováveis, o que significa que mais cedo ou mais tarde vão deixar de existir. E ao ritmo que a população mundial consome este tipo de combustíveis, estes vão sendo cada vez mais escassos, fazendo com que os seus preços aumentem, tendo assim um impacto social e económico, além de ambiental. Além destes inconvenientes todos, também o transporte dos combustíveis fósseis para as áreas isoladas ia ser um problema devido ao difícil acesso da maioria destes locais.

            Assim, o mais sensato a utilizar nestas áreas isoladas é sem dúvida energias renováveis, inesgotáveis e limpas. O mais comum e eficiente neste tipo de locais é a utilização em conjunto de painéis fotovoltaicos e eólicas - sistemas híbridos [3]. Um sistema híbrido utiliza, pelo menos, duas fontes de energia. Este tipo de sistemas é o mais adequado pois, não há dependência de apenas uma fonte de energia, o que seria um problema em dias em que a radiação solar ou a quantidade de vento fosse inferior à necessária. Como ajuda a este tipo de sistemas, normalmente é utilizado um motor a diesel. Há também sempre armazenamento de energia em baterias para dias em que a produção de eletricidade é superior à consumida num dia.   

Este tipo de sistemas tem, também, mais algumas vantagens em relação aos combustíveis fósseis: como não se esgota, não há necessidade de transporte para reabastecimento; são de alta fiabilidade e necessitam de muita pouca manutenção.

No âmbito da tese de Mestrado foi proposto um tema de desenvolvimento dos conversores de potência para o sistema de produção de energia de um centro social sustentável para aldeia rural isolada. Esta aldeia seria alimentada por um sistema híbrido que incluiria sistemas fotovoltaicos, turbinas eólicas e um gerador a biodiesel. Seria composto também por baterias onde seria armazenada a energia elétrica excedente.

Estes sistemas de produção de energia elétrica permitirão assim, a criação de uma microgrid que será capaz de alimentar uma pequena região isolada, onde a implementação de uma rede "tradicional" de energia elétrica seria muita mais cara.

 


Objectives:

 

  • Pesquisa sobre o "estado da arte" dos sistemas para produção e gestão de energia a partir de fontes renováveis (e não só) em sistemas elétricos do tipo microredes isoladas, com especial aplicação a Centros Sociais para Aldeias Rurais Isoladas. Pesquisa sobre os conversores, elementos armazenadores, topologias e técnicas de controlo, microgeração, etc. (1mês)
  • Estudos sobre os Conversores CA-CC e CC-CC a serem desenvolvidos para o Sistema de Produção de Energia. (1mês)
  • Estudo com recurso a simulações computacionais utilizando PSIM e/ou Matlab/Simulink de Estratégias de Controlo e Topologias aplicáveis ao sistema a desenvolver. (2 meses)
  • Estudo da plataforma para desenvolvimento do sistema de controlo a ser implementado (pode ser o DSP/microcontrolador Texas Instruments TMS320F28335). (1mês)
  • Desenvolvimento do Sistema de Controlo (inclui Sistema de Condicionamento de Sinal). (1mês)
  • Desenvolvimento dos Andares de Potência. (2meses)
  • Realização de ensaios em bancada aos Conversores de Potência desenvolvidos (1 mês).
  • Realização de ensaios aos Sistemas de Eletrónica de Potência para um Centro Social Sustentável em Aldeia Rural Isolada (1mês).
  • Escrita da Dissertação de Mestrado. (2 meses)
  • Escrita de um Artigo Técnico.

 


Links:
http://gepe.dei.uminho.pt/

Keywords:
energia elétrica, energia renovável, sistemas fotovoltaicos, módulos fotovoltaicos, sistemas eólicos, turbinas eólicas, MPPT, conversores CC-CC, conversores CA-CC, gerador a biodiesel, microgrid, regiões isoladas

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