Otimização do cabeamento interconector de aerogeradores em parques eólicos Onshore
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Data de Publicação: | 2020 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UNIPAMPA |
Texto Completo: | http://dspace.unipampa.edu.br:8080/jspui/handle/riu/5513 |
Resumo: | Ao longo da história das civilizações, a utilização da energia eólica sempre teve seu espaço. Estima-se que, por volta de 2800 AC, os egípcios utilizavam este recurso e, atualmente, a força dos ventos pode ser utilizada para gerar energia elétrica em diversos níveis de demanda, auxiliando pequenas comunidades isoladas a utilizar os benefícios desta energia. Por outro lado, parques eólicos com um grande número de aerogeradores contribuem de forma significativa para a matriz energética brasileira, já que os ventos são mais intensos nos meses de Junho a Dezembro, período em que a intensidade pluviométrica é menor. Desta forma, a energia eólica se torna uma importante fonte suplementar de energia por ser considerada uma energia limpa, evitando o uso de usinas que geram impacto ambiental. Nesse contexto, a presente pesquisa visa desenvolver a otimização do cabeamento interconector de aerogeradores em parques eólicos onshore, visto que uma parcela considerável do custo destes parques é decorrente do cabeamento. Assim, propõe-se otimizar a rede de interconexão dos aerogeradores com o auxílio do Problema da Árvore Geradora Mínima, resolvido através de três metaheurísticas, que são: o Algoritmo dos Vagalumes, o Algoritmo Otimização por Enxame de Partículas e o Algoritmo Competitivo Imperialista. Para a aplicação dos métodos de otimização foram escolhidos os parques eólicos onshore Cerro Chato e Chuí, ambos no estado do Rio Grande do Sul, sendo que cada um apresenta um tipo diferente de interconexão entre as turbinas eólicas, onde o primeiro tem sua rede coletora aérea, enquanto o segundo apresenta esta em forma subterrânea. Para ambos os casos, respeitou-se o posicionamento dos aerogeradores, bem como das subestações, sendo analisados apenas o percurso do cabeamento de interconexão entre as turbinas. Neste estudo, não foram considerados possíveis obstáculos entre os geradores. Verificou-se, portanto, que todos os métodos foram eficientes quanto a otimização, quando comparadas ao atual layout e o valor do cabeamento. Por fim, destaca-se o desempenho do Algoritmo dos Vagalumes, o qual apresentou em sua resposta o menor comprimento do cabeamento em ambos os casos, mostrando que as metaheurísticas são eficazes para a solução deste problema. |
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Santos, Eduardo Machado dosItczak, Alex2021-04-27T21:17:56Z2021-04-272021-04-27T21:17:56Z2020-08-07ITCZAK, Alex. Otimização do cabeamento interconector de aerogeradores em parques eólicos Onshore. Orientador: Eduardo Machado dos Santos. 2020. 75p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) – Universidade Federal do Pampa, Campus Alegrete, Alegrete, 2020.http://dspace.unipampa.edu.br:8080/jspui/handle/riu/5513Ao longo da história das civilizações, a utilização da energia eólica sempre teve seu espaço. Estima-se que, por volta de 2800 AC, os egípcios utilizavam este recurso e, atualmente, a força dos ventos pode ser utilizada para gerar energia elétrica em diversos níveis de demanda, auxiliando pequenas comunidades isoladas a utilizar os benefícios desta energia. Por outro lado, parques eólicos com um grande número de aerogeradores contribuem de forma significativa para a matriz energética brasileira, já que os ventos são mais intensos nos meses de Junho a Dezembro, período em que a intensidade pluviométrica é menor. Desta forma, a energia eólica se torna uma importante fonte suplementar de energia por ser considerada uma energia limpa, evitando o uso de usinas que geram impacto ambiental. Nesse contexto, a presente pesquisa visa desenvolver a otimização do cabeamento interconector de aerogeradores em parques eólicos onshore, visto que uma parcela considerável do custo destes parques é decorrente do cabeamento. Assim, propõe-se otimizar a rede de interconexão dos aerogeradores com o auxílio do Problema da Árvore Geradora Mínima, resolvido através de três metaheurísticas, que são: o Algoritmo dos Vagalumes, o Algoritmo Otimização por Enxame de Partículas e o Algoritmo Competitivo Imperialista. Para a aplicação dos métodos de otimização foram escolhidos os parques eólicos onshore Cerro Chato e Chuí, ambos no estado do Rio Grande do Sul, sendo que cada um apresenta um tipo diferente de interconexão entre as turbinas eólicas, onde o primeiro tem sua rede coletora aérea, enquanto o segundo apresenta esta em forma subterrânea. Para ambos os casos, respeitou-se o posicionamento dos aerogeradores, bem como das subestações, sendo analisados apenas o percurso do cabeamento de interconexão entre as turbinas. Neste estudo, não foram considerados possíveis obstáculos entre os geradores. Verificou-se, portanto, que todos os métodos foram eficientes quanto a otimização, quando comparadas ao atual layout e o valor do cabeamento. Por fim, destaca-se o desempenho do Algoritmo dos Vagalumes, o qual apresentou em sua resposta o menor comprimento do cabeamento em ambos os casos, mostrando que as metaheurísticas são eficazes para a solução deste problema.Throughout the history of civilizations, the use of wind energy has always had its place. It is estimated that, around 2800 BC, the Egyptians used this resource and, currently, the wind force can be used to generate electrical energy at different levels of demand, helping small isolated communities to use the benefits of this energy. On the other hand, wind farms with a large number of wind turbines contribute significantly to the Brazilian energy matrix, since the winds are more intense in the months of June to December, a period in which the rainfall intensity is lower. In this way, wind energy becomes an important supplementary source of energy as it is considered clean energy, avoiding the use of plants that generate environmental impact. In this context, the present research aims to develop the optimization of the interconnector cabling of wind turbines in onshore wind farms, since a considerable share of the cost of these farms is due to cabling. Thus, it is proposed to optimize the interconnection network of the wind turbines with the aid of the Minimum Generation Tree Problem, solved through three metaheuristics, these being the Firefly Algorithm, the Particle Swarm Optimization Algorithm and the Imperialist Competitive Algorithm. Cerro Chato and Chuí onshore wind farms were chosen for the application of optimization methods, both in the state of Rio Grande do Sul, each of which has a different type of interconnection between wind turbines, where the first has its overhead collection network, while the second presents this in an underground form. For both cases, the positioning of the wind turbines, as well as the substations, was respected, with only the interconnection cabling path between the turbines being analyzed. In this study, possible obstacles between generators were not considered. Therefore, it was found that all methods were efficient in terms of optimization, when compared to the current layout and the cabling value. Finally, we highlight the performance of the Firefly Algorithm, which presented in its response the shortest cabling length in both cases, showing that metaheuristics are effective for solving this problem.porUniversidade Federal do PampaMestrado Acadêmico em Engenharia ElétricaUNIPAMPABrasilCampus AlegreteCNPQ::ENGENHARIASEngenharia elétricaEnergia eólicaOtimizaçãoElectrical engineeringWind energyOptimizationOtimização do cabeamento interconector de aerogeradores em parques eólicos Onshoreinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UNIPAMPAinstname:Universidade Federal do Pampa (UNIPAMPA)instacron:UNIPAMPAORIGINALAlex_Itczak - 2020.pdfAlex_Itczak - 2020.pdfapplication/pdf4101189https://repositorio.unipampa.edu.br/jspui/bitstream/riu/5513/1/Alex_Itczak%20-%202020.pdf29a5d8153e30ccaf89cdc499907643b8MD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81867https://repositorio.unipampa.edu.br/jspui/bitstream/riu/5513/2/license.txtba21f2de58f2bed282863187a61580ffMD52TEXTAlex_Itczak - 2020.pdf.txtAlex_Itczak - 2020.pdf.txtExtracted texttext/plain106423https://repositorio.unipampa.edu.br/jspui/bitstream/riu/5513/3/Alex_Itczak%20-%202020.pdf.txt91b0551200c54d4dbf8ece9bec7cfaebMD53riu/55132021-04-28 03:03:39.341oai:repositorio.unipampa.edu.br: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Repositório InstitucionalPUBhttp://dspace.unipampa.edu.br:8080/oai/requestsisbi@unipampa.edu.bropendoar:2021-04-28T06:03:39Repositório Institucional da UNIPAMPA - Universidade Federal do Pampa (UNIPAMPA)false |
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