Browsing by Author "Fernandes, Ana Carolina Gonçalves Marques"
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- Revisão sobre supercondensadores: desde as técnicas de modelação matemática até à sua integração como dispositivos de armazenamento de energia elétricaPublication . Fernandes, Ana Carolina Gonçalves Marques; Pombo, José Álvaro NunesAs energias renováveis além de serem fontes de energia limpa e inesgotáveis, contrariando a energia obtida através dos combustíveis fósseis, por exemplo, não contribuem para o efeito estufa, responsável por causar mudanças climáticas que se têm vivenciado. O compromisso de transitar para uma economia neutra em carbono até 2050, apostando fortemente nas energias renováveis na produção de energia, e com a crescente demanda de energia elétrica, faz com que exista um crescimento exponencial de instalações auxiliares para garantir a qualidade da energia elétrica na rede de distribuição, como por exemplo, instalações de armazenamento de energia elétrica. O uso de supercondensadores como alternativa sustentável para armazenamento de energia elétrica permite fornecer/armazenar grandes quantidades da mesma e descarregá-la tão rápido quanto necessário. Estes possuem uma excelente densidade de potência, taxa de carregamento rápido e ciclo de vida prolongado. Assim, a presente dissertação tem como objetivo fazer uma revisão geral sobre supercondensadores, desde as técnicas de modelação matemática até à sua integração como dispositivos de armazenamento de energia. Através da modelação matemática é possível representar e simular o seu comportamento sob diferentes condições de operação e, além disso, ajuda a entender como os seus componentes/materiais operam e interagem entre si. Os modelos de supercondensadores podem ser categorizados em cinco grupos principais: Modelos eletroquímicos, Modelos de circuitos equivalentes (ECMs), Modelos de ordem fracionária (FOMs), Modelos Data-Driven (DDMs) e Modelos térmicos. Dentro dos ECMs existem 4 grandes categorias, onde pertencem os modelos clássicos, os modelos de ramos em paralelo, os modelos de linhas de transmissão e outros modelos que não são muito frequentes na literatura. Para superar os problemas causados pelas diferenças das células num banco de supercondensadores e garantir um uso seguro, a tensão das células/supercondensadores ligados em série deve ser balanceada/equalizada. Os métodos de balanceamento permitem a equalização de todas as células de supercondensadores conectados em série, devendo ter uma velocidade de equalização rápida, alta eficiência e confiabilidade, baixo custo, fácil controlo e estrutura simples. Os métodos de balanceamento podem ser classificados como métodos de balanceamento passivos e ativos. Os métodos de balanceamento ativos podem ser divididos em dois grupos. O primeiro baseado em condensadores e o segundo baseado em conversores DC/DC. Dentro deste último grupo, existem topologias isoladas (com transformador) e não isoladas. Nesta dissertação é realizada uma análise comparativa de todos os modelos e métodos de balanceamento abordados, evidenciando as suas vantagens e desvantagens. Devido às suas caraterísticas operacionais, os supercondensadores têm sido extremamente utilizados em diversas áreas de engenharia. Podem ser utilizados em sistemas de armazenamento e regeneração de energia elétrica, fontes de alimentação para laptops, mecanismos para automóveis, equipamentos militares, sistemas de arranque de motores, aplicações médicas, entre outras.