Bases for a methodology assessing time complementarity in space

Energetic complementarity has been studied in recent years and can be an important tool for managers to decide on the design and operation of hybrid systems based on renewable energy resources. Complementarity is an ability presented by two or more energy resources to complement each other over time. Complementarity can be verified in one place or at different places. This second case can be termed as spatial complementarity and is more complex than the complementarity in the same place, requiring a specific approach for its quantification This paper discusses concepts related to energetic complementarity and presents the basis for a method to evaluate energetic timecomplementarity across space, applying the concepts presented to the northern coast of the state of Rio Grande do Sul, the southernmost state of Brazil

Método para quantificação e mapeamento da complementaridade espacial no tempo

Esta tese tem por objetivo desenvolver uma ferramenta que permita compreender a complementaridade energética, dando ênfase a complementaridade temporal em um domínio espacial, de forma a permitir o mapeamento de seus parâmetros descritores. A metodologia para o desenvolvimento desta ferramenta, se adequa perfeitamente ao ambiente de um Sistema de Informações Geográficas – SIG, permitindo o armazenamento, manejo e representação espacial da complementaridade energética através de técnicas de análise espacial, disponíveis na maioria das plataformas de geoprocessamento. Na composição desta tese são apresentados seis artigos e um capítulo de livro, os quais descrevem as diferentes abordagens metodológicas desenvolvidas para a obtenção de uma ferramenta que permita representar espacialmente a complementaridade temporal em um domínio espacial, assim como permitir o engajamento de aplicativos (HOMER e ViPOR) para gestão e tomada de decisões sobre os cenários obtidos a partir do mapeamento da complementaridade energética de sistemas híbridos de recursos renováveis. O mapeamento, através de uma matriz regular de células hexagonais e de gráficos de roseta acoplados, para a visualização da natureza das diferentes fontes de recursos energéticos em um sistema híbrido e a sua complementaridade, mostrou ser uma forma muito eficiente para a compreensão dos múltiplos parâmetros envolvidos na complementaridade temporal no domínio espacial.This thesis intends to develop a tool that allows to understand the energy complementarity, emphasizing the temporal complementarity in a spatial domain, in order to allow the mapping of its descriptor parameters. The methodology for the development of this tool is perfectly suited to the environment of a Geographic Information System - GIS, allowing the storage, management and spatial representation of energy complementarity through spatial analysis techniques, available in most geoprocessing platforms. In the composition of this thesis six articles and a book chapter are presented, describing the different methodological approaches developed to obtain a tool that allows to represent the temporal complementarity in a spatial domain, as well as to allow the engagement of applications (HOMER and ViPOR) for management. and decision making on scenarios obtained from the mapping of energy complementarity of hybrid renewable resource systems. Mapping, through a regular matrix of hexagonal cells and coupled rosette graphs, to visualize the nature of the different sources of energy resources in a hybrid system and their complementarity, proved to be a very efficient way to understand the multiple parameters involved in the temporal complementarity of the system

Obtenção e manipulação dos parâmetros da equação universal de perda de solos através de técnicas de geoprocessamento

A erosão do selo devido ao uso intenso de práticas agrícolas tem se tornado um dos principais problemas de muitos países. A estimativa da perda de solos e o monitoramento de práticas de uso da terra que causam erosão do solo se tornam difíceis, especialmente para grandes áreas carentes de informações em países do terceiro mundo, como o Brasil. O trabalho desenvolvido nesta dissertação, propõe o uso de técnicas de Sistema de Informações Geográficas (SIG) e Sensoríanento Remoto, como auxílio na resolução deste problema. Uma metodologia é proposta para estimar o potencial de erosão do solo em pequenas bacias. A Equação Universal de Perda de Solos - USLE (Wischmeier, 1958) e a sua versão modificada por Williams (1975), MUSLE, são implementadas em um SIG, usando como entrada de dados ínformações colhidas de diversas fontes, incluindo imagens digitais de satélite. Duas abordagens são feitas. A primeira basicamente consiste om dividir uma bacia de aproximadamente 100 Kmz em pequenas sub-bacias que apresentem características internas homogêneas. Inicialmente o modelo numérico do terreno (MNT) da área de interesse é gerado. Após, os limites das sub-bacias são identificados por computador. O comprimento e a declividade médios das vertentes de cada bacia, assim como a falar Z.S da MUSLE são também estimados. Mapas temáticos de levantamento de solos são gravados e manipulados pelo sistema de formato digital. Isso é seguido pela estimativa do fatos erodibilidade da solo K de cada sub-bacia. O fator de cobertura do solo C e o de práticas conservacionistas P são estimados a partir de técnicas de Sensoriamento Remoto. Finalmente estima-se a erosão potencial de cada bacia através da combinação dessas informações em utn SIG. Na segunda abordagem, é feita uma análise de fontes pontuais de produção de sedimentos. Os dados de entrada são os mesmos, porém a estimativa de produção de sedimentos é feita para os elementos de uma malha regular, isto é, sobre uma representação discreta da região de estudo. O resultado finalé a localização de pontos críticos quanto ao seu potencial de perda de solos. Os testes foram executados na bacia do arroio Taboso, localizada na região fisiográfica do planalto central, no Estado do RioGrandedo Sul, sul do Brasil. Esta região apresenta problemas de erosão devido ao uso intenso de práticas agrícolas. Mapas temáticos e tabelas numéricas, descrevendo a distribuição espacial dos parâmetros da USLE/MUSLE, assim como das áreas críticas quanto a erosão são gerados. Os testes mostram que a metodologia proposta oferece uma eficiente ferramenta para a estimativa da produção de sedimentos em bacias hidrográficas

Simplified evaluation of energetic complementarity based on monthly average data

Energetic complementarity is a subject that has been holding more and more attention from researchers in recent years, being a concept that can be applied both in energy planning stages and in phases of operation of energy systems based on renewable energy resources. The complementarity between two renewable sources of energy has three components: time-complementarity, energy-complementarity and amplitude-complementarity, and can be determined between raw energy availabilities or between energy generated by power plants. Complementarity can be evaluated between two renewable resources in the same place or between two renewable resources in different places and these two types can be denominated respectively as temporal and spatial complementarity. This method allows simplified evaluation of the energy complementarity between two renewable resources by comparing basic parameters obtained from series of monthly average values that characterize these resources. Finally, an application example clarifies the application of the method

Complementarity in time between hydro, wind and solar energy resources in the state of Rio Grande do Sul, in Southern Brazil

This work studies the complementarity between hydro, wind and solar photovoltaic energy in the Brazilian state of Rio Grande do Sul. Brazil is a country highly dependent on hydro energy; however, the existent plants are not being able to cover the energy demand in recent years. In this context, the state of Rio Grande do Sul becomes important because of its potential for wind and solar photovoltaic energy, having complementarity between water, wind and solar photovoltaic schemes when hydroelectric reservoirs are at their lowest levels. This study aims to survey the complementarity of various parts of Rio Grande do Sul by proposing mathematical dimensionless ratios, focusing on intra-annual period to carry out a mapping of the entire state. It also analyses the ability to provide power supply throughout the year, through the stabilization of the energy supply, which depends on an adequate scale for photovoltaic, wind power and hydroelectric harnessing. According to the results obtained, the regions with the best complementarity indexes for deployment of a hybrid system in relation to water and wind power were the Metropolitan Region of Porto Alegre and the Southeast region, and the same regions also presented the best results for the complementarity between hydro and solar photovoltaic. Regarding wind and solar photovoltaic energy, the state’s northeast region presented the best results. Finally, the Northeast region of the state also presented the best results for the three energies together

Implementation of inventory management in a footwear industry

Purpose: The objective of this research was to implement new inventory management in a footwear company through the analysis of indicators obtained from inventory data collection. Design/methodology/approach: The ABC analysis methods, demand forecasting, safety stock, reorder point, and economic order quantity were applied. The items in inventory were classified by order of economic importance through ABC analysis, and the proposed indicators were analyzed to determine the moment the inventory replenishment should be carried out as well as the purchase lot size for each item. The research also investigated the behavior of the demand and pointed out the demand forecasting method that came closest to reality. Findings: The study presents a method of implementing inventory management based on indicators derived from the application of ABC curve methods, demand forecasting, safety stock, re-fulfillment point, and economic purchased lot. It also indicates how the ABC classification of stocks can check the most representative materials in stock. The study also highlights that the rejection of modifications can be surpassed by obtaining favorable results. Research limitations/implications: The inventory management applied in this work is based on indicators that resulted in two primary data that defined the size of the purchased lot to be ordered and the amount of material needed. Practical implications: The methods of ABC analysis, demand forecasting, safety stock, reorder point, and economic order quantity were applied. The items in inventory were classified by order of economic importance through ABC analysis, and the proposed indicators were analyzed to determine the moment the inventory replenishment should be carried out as well as the purchase lot size for each item. The research also explored the behavior of the demand and pointed out the demand forecasting method thatcame closest to reality. Originality/value: In this study, a method applied is presented, highlighting the methodologicalapplication’s importance for inventory management implementation. The study contributes to the encouragement and adoption of methodologies to improve analysis and inventory management incompanies

Ponderadores de Distância para Parâmetros de Complementaridade Espacial entre Recursos Energéticos Renováveis no Estado do Rio Grande do Sul

Sistemas híbridos de energia têm custos iniciais mais altos do que os sistemas baseados em apenas um recurso renovável, no entanto, apresentam melhor desempenho e um menor custo para a energia fornecida aos consumidores. A possível complementaridade entre os recursos energéticos utilizados pode contribuir para um melhor aproveitamento da energia disponível. Em larga escala, a complementaridade entre usinas de conversão de energia pode servir como ferramenta para a gestão de recursos energéticos. A complementaridade energética pode se manifestar entre recursos ou usinas em um mesmo local e/ou entre locais diferentes. Este trabalho faz o uso do estabelecimento de rede de células hexagonais e da elaboração de rosas de complementaridade para quantificar a complementaridade espacial no tempo, expressando seu resultado através de mapas. Essa técnica é aplicada para usinas hidrelétricas e parques eólicos no Estado do Rio Grande do Sul, no sul do Brasil, e apresenta, como resultado, seu mapa de complementaridade espacial no tempo. Entre os resultados, a complementaridade espacial no tempo entre as centrais hidrelétricas situadas na fronteira norte do Estado do Rio Grande do Sul e os parques eólicos que se encontram na costa leste apresentaram máxima complementaridade. Também são avaliados ponderadores capazes de descrever o grau de decaimento da complementaridade em relação à distância, como forma de estimar a área na qual a os efeitos de complementaridade energética podem ser aproveitados de modo mais eficaz

Distance weighting for spatial complementarity parameters between renewable energy resources in the State of Rio Grande do Sul

Sistemas híbridos de energia têm custos iniciais mais altos do que os sistemas baseados em apenas um recurso renovável, no entanto, apresentam melhor desempenho e um menor custo para a energia fornecida aos consumidores. A possível complementaridade entre os recursos energéticos utilizados pode contribuir para um melhor aproveitamento da energia disponível. Em larga escala, a complementaridade entre usinas de conversão de energia pode servir como ferramenta para a gestão de recursos energéticos. A complementaridade energética pode se manifestar entre recursos ou usinas em um mesmo local e/ou entre locais diferentes. Este trabalho faz o uso do estabelecimento de rede de células hexagonais e da elaboração de rosas de complementaridade para quantificar a complementaridade espacial no tempo, expressando seu resultado através de mapas. Essa técnica é aplicada para usinas hidrelétricas e parques eólicos no Estado do Rio Grande do Sul, no sul do Brasil, e apresenta, como resultado, seu mapa de complementaridade espacial no tempo. Entre os resultados, a complementaridade espacial no tempo entre as centrais hidrelétricas situadas na fronteira norte do Estado do Rio Grande do Sul e os parques eólicos que se encontram na costa leste apresentaram máxima complementaridade. Também são avaliados ponderadores capazes de descrever o grau de decaimento da complementaridade em relação à distância, como forma de estimar a área na qual a os efeitos de complementaridade energética podem ser aproveitados de modo mais eficaz.Hybrid energy systems have higher start-up costs than systems based on just one renewable resource, however, they deliver better performance and a lower cost for energy supplied to consumers. The possible complementarity between the energy resources used can contribute to a better use of the available energy. On a large scale, complementarity between power conversion plants can serve as a tool for the management of energy resources. Energy complementarity can be verified between resources or plants in the same place and - or between different sites. This work makes use of the hexagonal cell network establishment and the elaboration of complementary roses to quantify the spatial complementarity in time, expressing its result through maps. This technique is applied to hydroelectric plants and wind farms in the state of Rio Grande do Sul, southern Brazil, and presents, as a result, its spatial complementarity map in time. Among the results, the spatial complementarity in time between the hydroelectric power plants located on the northern border of the state of Rio Grande do Sul and the wind farms on the east coast showed maximum complementarity. Weights are also evaluated capable of describing the degree of decay of the complementarity with respect to the distance, as a way of estimating the area in which the effects of energy complementarity can be used more effectively

Spatio-Temporal modeling of erosion and potential contamination ofArsenic and Lead in the Ribeira de Iguape river watershed (state of São Paulo, Brazil)

A simulação de um ambiente natural através de técnicas computacionais é um tema de pesquisa bastante promissor para o planejamento e tomada de decisões ambientais. A erosão hídrica no solo inicia-se com o impacto da gota de chuva sobre sua superfície. Numa situação onde a erosividade da chuva é elevada, pode ocorrer cisalhamento hidraúlico do solo e transporte dos sedimentos. Na busca por uma melhor compreensão sobre as dimensões espaço-temporais desses fenômenos naturais, este trabalho visou a caracterização da erosão potencial de uma área inserida na Bacia Hidrográfica do Rio Ribeira de Iguape, utilizando a Equação Universal de Perdas de Solos (EUPS), através de Geotecnologias e rotinas computacionais. O período considerado na análise foi entre 1990 e 1999, dentro do qual foram comparadas áreas de ocorrência espacial simultânea de alto potencial erosivo e alto teor de Pb e As, fruto de uma anomalia natural existente neste local. Esta aplicação multitemporal mostrou a tendência evolutiva dos processos erosivos na região, principalmente os compreendidos nas áreas relacionadas às anomalias de As e Pb. Áreas com perdas de solo acima de 200 t/ha.ano foram identificadas, as quais devem ser consideradas como em processo de degradação do solo e fonte de elementos tóxicos sob dispersão no meio ambiente.The simulation of a natural environment through computational techniques is a promising research theme that can append advantages for planning and decisions on environmental issues. Hydric erosion is triggered by the impact of rain drops on the soil surface. If rain-induced erosion is high, soil undergoes through hydraulic shearing and the yielded sediments are consequently transported. In the search for a better understanding of space-time dimensions of such natural phenomena, this work aimed to characterize the potential erosion of a selected area located in the Ribeira de Iguape River Hydrographic Basin. This was achieved using the Universal Soil Loss Equation (USLE) through Geotechnologies and computational routines. The period considered in the analysis spans between 1990 and 1999, within which areas with spatial coincidence of high erosive potential and high Pb and As content in soil (associated to a pre-existing, natural As anomaly) were compared. This multitemporal application showed the evolutionary trend of the erosive processes in the region, effectively those associated to the As and Pb anomalies. Areas with soil losses above 200 t/ha.year were identified, which ought to be considered in the process of land degradation and source of toxic elements under dispersion in the environment