Browsing by Author "Mendes, Rui Pedro Gouveia"
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- Desenvolvimento de tecnologias de relutância variável comutada para geração de energia eléctrica a partir da energia das ondasPublication . Mendes, Rui Pedro Gouveia; Calado, Maria do Rosário AlvesNo presente trabalho de Doutoramento procura-se contribuir para a investigação e desenvolvimento de geradores lineares de relutância variável comutados de topologia tubular com aplicação em sistemas de absorção pontual para a conversão de energia das ondas. É feito o enquadramento de Portugal na exploração do recurso energético das ondas e é apresentada a teoria linear, que permite a descrição do comportamento hidrodinâmico de uma onda regular. São apresentados os métodos estatísticos para a análise de mares irregulares. Os métodos referidos são posteriormente aplicados a um conjunto de observações de estados marítimos para a caracterização energética de quatro locais na costa Portuguesa. É descrito o funcionamento do dispositivo de absorção pontual, é definido o modelo matemático que rege o seu comportamento e são apresentadas as expressões analíticas que permitem o dimensionamento dos elementos mecânicos considerados no presente estudo. São identificados os vários tipos de configurações estruturais adoptados em máquinas lineares de relutância variável e mencionados os conversores electrónicos de potência típicos para o seu controlo. É feita a descrição dos princípios de conversão energética de máquinas lineares de relutância variável e são indicados os materiais normalmente adoptados para a sua construção. Para o gerador linear pretendido, são propostos quatro modelos estruturais de topologia tubular como possíveis opções. Cada modelo é caracterizado por três fases eléctricas e apresenta duas configurações distintas, em função da localização dos enrolamentos de fase. É proposta uma metodologia de projecto para cada modelo estrutural que tem por base a aplicação de métodos de optimização no dimensionamento de um gerador com capacidade de desenvolver uma dada força axial. Duas versões de projecto são consideradas. O projecto analítico, que envolve a solução de expressões analíticas para caracterização electromagnética de cada gerador e o projecto numérico, que utiliza o método de elementos finitos, por intermédio de um software comercial, para avaliar as grandezas electromagnéticas de cada modelo estrutural. É formulado o modelo matemático do gerador linear em estudo e é descrita a estratégia de controlo adoptada para o seu funcionamento em dispositivos de absorção pontual. O controlo por histerese é adaptado às condições de geração variável impostas pelas ondas com o objectivo de melhorar o desempenho de conversão do dispositivo de absorção pontual. O método do Enxame de Partículas e o método do Complexo de Box são propostos para a realização dos processos de optimização necessários ao projecto e análise do sistema de geração considerado neste trabalho. É feita a formulação dos problemas a optimizar e são expostos os algoritmos referentes a cada método. Com base nos resultados fornecidos pela análise estatística aplicada às condições marítimas de quatro locais da costa Portuguesa, são estabelecidos dois casos de estudo para o dimensionamento e análise do sistema de conversão. O Caso 1 é relativo às condições marítimas com maior probabilidade de ocorrência e o Caso 2 ao estado marítimo com maior densidade de energia. Dos quatro locais avaliados é seleccionado o local mais apropriado para a instalação do dispositivo de absorção pontual. De acordo com as condições marítimas deste local são dimensionados oito geradores para cada caso de estudo. O gerador com maior capacidade de geração eléctrica é eleito, para cada caso, como unidade de extracção de potência do dispositivo de absorção pontual. O sistema conversor de energia das ondas é avaliado para situações de carga imposta por uma onda regular. São calculadas as forças hidrodinâmicas exercidas no sistema e são determinados os parâmetros óptimos de controlo para diferentes cenários de operação. Em cada caso de estudo, é avaliado o desempenho do sistema com a estratégia de controlo proposta. Todo o processo de cálculo computacional é implementado em linguagem própria do software Matlab®. As forças hidrodinâmicas são calculadas pelo software Nemoh e a análise de elementos finitos é executada com o software MagNet®.
- Energia das ondas: desenvolvimento de uma tecnologia de geração : gerador tubularPublication . Mendes, Rui Pedro Gouveia; Calado, Maria do Rosário Alves; Mariano, Sílvio José Pinto SimõesCom a presente dissertação de mestrado em Engenharia Electromecânica pretende-se contribuir para o desenvolvimento e investigação em geradores lineares de relutância variável com aplicação na conversão de energia das ondas do oceano. O gerador linear de relutância variável em questão é de topologia tubular e destina-se a um sistema de absorção pontual com corpo flutuante. Nesta dissertação é feito, inicialmente, o enquadramento do caso Português relativamente à conversão de energia das ondas determinando as zonas da costa Portuguesa mais apropriadas para aplicação da tecnologia em questão. Posteriormente, é feita uma leve abordagem às teorias elementares que regem a hidrodinâmica das ondas e a sua conversão com a finalidade de avaliar o seu potencial energético para ser convertido. São enunciados os princípios de conversão electromagnética da máquina de relutância variável comutada e o seu funcionamento em modo gerador. De seguida é descrita a metodologia de cálculo analítico para o dimensionamento do gerador linear de relutância variável comutado de topologia tubular. É feita uma análise estatística a um conjunto de observações referentes à altura e período das ondas em sete zonas da costa Portuguesa com a finalidade de avaliar o seu potencial energético. Para estes parâmetros, são determinados os valores com maior probabilidade de ocorrência, os quais condicionarão a estrutura do gerador. De seguida é determinada a potência disponível nas ondas para conversão e, de acordo com esta, é dimensionado o gerador para operar de acordo com as ondas de uma localização. Por fim, conhecidas as dimensões da máquina, é feita uma análise numérica através de um software que utiliza o método de elementos finitos. Nesta análise são avaliadas, estaticamente, as características electromagnéticas do gerador para diferentes posições relativas assim como as zonas mais susceptíveis à saturação. È também determinada variação das forças e conteúdos energéticos para diferentes parâmetros geométricos do gerador.
- Wave energy potential in Portugal–Assessment based on probabilistic description of ocean waves parametersPublication . Mendes, Rui Pedro Gouveia; Calado, M. do Rosário; Mariano, S.This paper addresses the importance of the probabilistic analysis in determining the wave energy potential to support the design of electrical generators for wave energy conversion. The irregular activity of ocean waves induces variable frequencies and amplitudes of operation for point absorbers electrical generators, which may lead to the construction of inefficient electrical machines. Applying probabilistic models to describe the ocean wave’s behavior allows the determination of the values most likely to be sampled for ocean-state parameters. Knowing these values, the most expected ocean wave potential can be determined and a proper device design can be performed. This work also refers to the importance of using the joint probability models instead of the marginal ones. Seven locations at the Portuguese coast are evaluated in order to determine their wave energy resource potential.