TECNOLOGIA RENOVÁVEL DE MICRO GERAÇÃO DISTRIBUÍDA PARA APLICAÇÕES CONECTADAS À REDE EM COMUNIDADES DE BAIXA RENDA PARA A CIDADE DE ARARANGUÁ

TCC (graduação) - Universidade Federal de Santa Catarina. Araranguá. de Engenharia de Energia.A geração de energia elétrica está diretamente conectada com o desenvolvimento econômico de um país. Além disto, os índices de desenvolvimento humano são relacionados com o percentual da população que têm acesso à eletricidade e às comodidades que este acesso traz. Com isto, o governo brasileiro tem investido em programas para expandir o acesso à eletricidade no Brasil, com programas como o Luz para Todos, por exemplo, e o Programa de Eficiência Energética da ANEEL que investe em projetos que comprovem o custo benefício em propostas de melhoria de eficiência energética e em geração com fontes alternativas de energia, tendo muitas vezes os consumidores de baixa renda como público alvo. Neste trabalho, utilizou-se a ferramenta computacional HOMER para projetar um sistema de micro geração com fontes incentivadas para um bairro de baixa renda na cidade de Araranguá, Santa Catarina. Sete configurações de sistemas foram simuladas, comparando-se as suas frações de energias renováveis, custos de eletricidade e emissão de dióxido de carbono, de modo a escolher um sistema que fosse viável economicamente e ecologicamente. A configuração de sistema escolhida trabalha com geração fotovoltaica, possuindo alta fração renovável e apresentando custo de eletricidade relativamente baixo

ESTUDO DA VIABILIDADE DE SE UTILIZAR APENAS ENERGIAS RENOVÁVEIS COMO FONTE ENERGÉTICA NA REGIÃO SUL DO BRASIL

Discussões sobre políticas energéticas, principalmente no que diz respeito à substituição de combustíveis fósseis por fontes renováveis de energia, são recorrentes na mídia e nos meios científicos. Com o intuito de contribuir e de fornecer informações factuais a essas discussões, David Mackay escreveu o livro Sustainable Energy – without the hot air, onde, através de equações simples de serem compreendidas pelo público leigo, estimou que a possível produção de energias renováveis no Reino Unido não seria suficiente para atender a demanda energética atual desse país. Tendo-se isto em vista, iniciou-se em 2013 um projeto de extensão com o objetivo de trazer as discussões levantadas nesse livro para o público leigo brasileiro, através da tradução do livro de Mackay e da adaptação de seus cálculos para a realidade da região Sul do Brasil. Deste modo, seria possível verificar se a região Sul conseguiria se sustentar apenas com o uso de energias renováveis ou se o consumo energético é maior do que a produção plausível. Em uma primeira análise, não se separam os tipos de energia, tais como a elétrica, a térmica e a química. Será feito um inventário de produção e de consumo energético para verificar se a produção através de fontes renováveis é suficiente para atender a demanda de consumo na região Sul. Caso o resultado indique a possibilidade de atender essa demanda, os tipos de energia serão separados, para então estudar cada tipo de energia e verificar, por exemplo, se a produção de biocombustíveis seria suficiente para suprir o consumo no setor de transporte. Para verificar a qualidade dessas estimativas de consumo energético, os resultados obtidos serão com dados de consumo e produção já publicados por órgãos governamentais e trabalhos de pesquisa sobre energias renováveis no Brasil, disponíveis na literatura

USO DO SOFTWARE eQUEST PARA SIMULAÇÃO ENERGÉTICA DE EDIFICAÇÕES

Atualmente há uma grande preocupação com o uso eficiente dos recursos naturais, por isso se faz necessário encontrar meios de aumentar a eficiência energética das edificações para reduzir despesas e impactos ambientais; todavia, sem desprezar o conforto térmico e aspectos visuais do ambiente. Ferramentas computacionais são utilizadas por engenheiros e arquitetos para analisar os complexos fenômenos que ocorrem em uma edificação e que influenciam seu consumo energético. Sendo que, através da simulação da carga térmica e do consumo energético de uma edificação, é possível sugerir alternativas de projeto para aumentar sua eficiência energética. Existem vários softwares no mercado com essa finalidade, sendo o software livre eQUEST uma boa opção por ser uma ferramenta gratuita e de fácil utilização. Este software faz cálculos detalhados do consumo de energia da edificação ao longo de um ano, utilizando informações sobre a edificação fornecidas pelo usuário, tais como dados climáticos da região, características geométricas, carga horária de uso e materiais de construção da edificação. O processo de simulação começa com o desenvolvimento de um modelo virtual da edificação, que é baseado nas plantas e especificações do prédio. Um modelo básico, com a estrutura e os equipamentos presentes na edificação é inicialmente desenvolvido e, na sequencia, podem ser feitas alterações na estrutura da construção ou nos equipamentos para melhorar a eficiência energética da mesma. O minicurso sobre a utilização deste software foi estruturado em duas partes: a primeira delas inclui uma explicação geral sobre o funcionamento do software eQUEST e sobre a forma como os dados devem ser fornecidos para simular uma edificação, utilizando como exemplo o prédio da UFSC Araranguá. A segunda etapa inclui uma simulação prática de uma edificação fictícia, onde os participantes do minicurso terão a oportunidade de praticar o aprendizado. Diante do exposto, este minicurso tem como objetivo mostrar o uso do software eQUEST e fornecer noções básicas para o desenvolvimento de modelos virtuais de edificações e para análise do desempenho energético das mesmas

Supercritical carbon dioxide as thermal energy storage medium from experimental and numerical standpoints

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2020.O advento da industrialização faz com que haja um aumento na demanda de energia mundial. Devido a isto e à crescente preocupação com o meio ambiente, há um interesse em substituir combustíveis fósseis por fontes de geração de energia renováveis. Contudo, tais fontes possuem certas características que limitam a sua aplicação. Uma destas limitações é o fato de serem intermitentes, fazendo com que a geração de energia dependa da disponibilidade da fonte. Um exemplo disto é o caso da energia solar, em que há desencontro entre as horas de geração, durante o dia, e as horas em que há uma maior demanda, à noite. Assim, sistemas de armazenamento de energia térmica (Thermal Energy Storage ? TES) são uma opção viável para mitigar os efeitos de intermitência, permitindo que a energia térmica seja utilizada quando a fonte não está mais disponível. Todavia, as tecnologias de TES atuais possuem certas restrições, principalmente no que concerne às limitadas taxas de transferência de calor e densidade de energia armazenada, e à corrosividade dos materiais utilizados. Deste modo, devido à intensa variação de propriedades termofísicas perto do ponto crítico, fluidos supercríticos parecem ser uma opção viável como meios de TES, apresentando elevados coeficientes de transferência de calor e densidade de energia. Baseado no que foi discutido, uma bancada experimental operando a volume constante foi construída para estudar o coeficiente de convecção natural em fios aquecidos com dióxido de carbono supercrítico (s-CO2) e a densidade de energia armazenada neste fluido. Resultados de transferência de calor foram obtidos mediante simulação numérica para complementar os resultados experimentais e avaliar condições de operação aquém das testadas experimentalmente. Da mesma maneira, análises termodinâmicas foram realizadas para expandir os resultados experimentais de densidade de energia armazenada para outras condições de temperatura e pressão de operação. Condições ótimas de operação para maximizar a taxa de transferência de calor foram observadas as quais estão diretamente relacionadas ao comportamento das propriedades termofísicas do fluido. A densidade de energia armazenada também apresenta condições de temperatura e pressão que maximizam o armazenamento térmico. A obtenção de resultados de transferência de calor e densidade de energia térmica armazenada para condições além das testadas permite avaliar o desempenho do s-CO2 em condições de operação mais próximas daquelas necessárias em aplicações de geração de energia. Deste modo, os resultados teóricos para s-CO2 são comparados com ar, nitrogênio e hélio, fluidos que também são estudados para aplicação em sistemas de geração de energia solar térmica, uma das aplicações de TES. Os resultados de tal análise mostram que o s-CO2 apresenta coeficiente de transferência de calor menor apenas do que o hélio e densidade de armazenamento superior a todos os fluidos avaliados, indicando assim que o dióxido de carbono supercrítico pode ser um meio de armazenamento térmico até para condições muito acima do ponto crítico, onde as propriedades termofísicas não apresentam variações elevadas.Abstract: The advent of industrialization causes an increase on energy demand around the world. Because of this and to the increasing concern about the environment, there is an interest in replacing fossil fuels for renewable energy. However, such energy sources present certain characteristics that limit their usage. One of these limitations is the fact that they are intermittent, which makes the energy generation dependent on the availability of the source. One example of this is solar energy, in which there is a mismatch between the generation hours, during daytime, and the hours in which the demand is greater, at nighttime. Thus, Thermal Energy Storage (TES) systems are a viable option to diminish these intermittency effects, making it possible for thermal energy to be used when the source is not available anymore. Nonetheless, current TES technologies possess certain restrictions, mostly concerning the limited heat transfer rates and stored energy density, and to the fact that these materials present high corrosion. Hence, given the intense thermophysical properties variation near the critical point, supercritical fluids seem to be a viable option as TES medium, presenting elevated heat transfer coefficients and energy density. Based on what was discussed, an experimental apparatus operating at constant volume was built to study the convective heat transfer coefficient for natural convection in heated wires with Supercritical Carbon Dioxide (s-CO2) and its stored energy density. Heat transfer results were obtained through numerical simulation to aggregate the experimental results and evaluate operational conditions beyond the ones tested experimentally. Similarly, thermodynamical analyses were made to expand the experimental results about stored thermal energy density for other conditions of temperature and pressure. Optimal operational conditions to maximize the heat transfer rate were observed, which are directly related to the behaviour of the fluid?s thermophysical properties. The stored energy density also presents temperature and pressure conditions that maximize the TES. Obtaining heat transfer and TES density results for operational conditions beyond the ones tested allows the evaluation of the performance of s-CO2 as TES medium in conditions closer to the ones required for power generation application. Hence, the theoretical results of s-CO2 are compared with air, nitrogen and helium, fluids that have also been studied for thermal solar power, one of the applications of TES. The results of this analysis shows that the s-CO2 presents heat transfer coefficient smaller only than helium, and thermal energy density higher than all other fluids evaluated, implying that supercritical carbon dioxide can be a TES medium even for operational conditions much above its critical point, where the thermophysical properties do not present elevated variations

Utilization of Remote Experimentation in Mobile Devices for Education

In this paper the authors intend to demonstrate the utilization of remote experimentation (RE) using mobile computational devices in the Science areas of the elementary school, with the purpose to develop practices that will help in the assimilation process of the subjects taught in classroom seeking to interlink them with the daily students’ activities. Allying mobility with RE we intend to minimize the space-temporal barrier giving more availability and speed in the information access. The implemented architecture utilizes technologies and freely distributed softwares with open code resources besides remote experiments developed in the Laboratory of Remote Experimentation (RExLab) of Federal University of Santa Catarina (UFSC), in Brazil, through the physical computation platform of the “open hardware” of construction of our own. The utilization of open code computational tools and the integration of hardware to the 3D virtual worlds, accessible through mobile devices, give to the project an innovative face with a high potential for reproducibility and reusability