quinta-feira, 12 de abril de 2012

Software Homer

Diversas vezes citei o software HOMER, como modelo para o desenvolvimento do meu projeto em energia eólica no meio urbano: estudo na UFABC, porém até o devido momento não havia especificado como este modelo trabalha. Devido essas condições explicarei de maneira sucinta como no que se baseia o software Homer e para quais finalidades utilizá-lo-emos.
            O software Homer é um programa de computador que tem como objetivo avaliar projetos O programa é capaz de solucionar diversos problemas relacionados ao desenvolvimento de novos sistemas, tais como qual o custo de instalação de determinado equipamento ou máquina e qual o benefício que trará. Para isto o software simplifica tarefas e os algoritmos da análise do HOMER permitem uma avaliação econômica a partir de da variação dos custos de tecnologia envolvido e a disponibilidade de recursos de energia, modelando tecnologias de energias renováveis, como por exemplo: energia eólica, assim como as convencionais.
O HOMER é utilizado em projetos para uma variedade de aplicações, este programa serve como um simulador, fazendo com que muitas decisões sobre configurações de sistemas como: quais componentes são necessários incluir no projeto do sistema ou a quantidade e tamanho de cada componente seja tomado, sem que para isto precise ter o sistema já previamente construído. O Homer avalia estas possíveis configurações de sistema com mais facilidade, evitando perdas econômicas. 
Figura 1: Entrada do software Homer.
Para o uso do HOMER, é necessário desenvolver um modelo com entradas que descreve opções de tecnologia, despesas e disponibilidade dos recursos. O HOMER usa estes entradas para simular diferentes sistemas de configurações ou combinações de elementos. Como resposta o software Homer gera uma lista de resultados de tabelas e gráficos de possíveis configurações relacionados aos custos, o que ajudam comparar e avaliar seus aspectos técnicos e econômicos. Sendo possível exportar estas tabelas e gráficos para seu uso em relatórios e apresentações.
Através do HOMER é possível executar análises de disponibilidade de recursos e despesas no sistema levando em conta efeitos ocasionados por mudanças em diversos fatores externos. Por exemplo, se você definir velocidade de vento como uma variável de sensibilidade, o HOMER simulará configurações de sistema para a gama de velocidades de vento especificada, como no caso da energia eólica, em que fatores como rugosidade do solo e altitude do anemômetro podem influir na rentabilidade da configuração do sistema, sendo possível utilizar este modelo para análise de sensibilidades, identificando os fatores que têm o maior impacto no projeto. O HOMER contém todas as informações sobre as opções de tecnologia, custos de componentes e recursos disponíveis demandados para análise de novos sistemas.
O funcionamento do HOMER simula a operação de um sistema fazendo cálculos contabilizados em horas, numa duração de um ano. Durante cada hora, o HOMER compara as demandas de energia que o sistema pode prover por àquela hora e calcula os fluxos de energia para cada componente do sistema.
 Figura 2: Entradas de dados no Homer que simula a operação de um sistema fazendo cálculos contabilizados em horas, numa duração de um ano.

O HOMER executa estes cálculos de demanda de energia para cada configuração do sistema determinando o custo de instalar e operar o sistema em cima da vida útil do projeto, como: capital, substituições, operações e manutenções e quantidade de combustíveis. Após simular as configurações do sistema, o HOMER exibe uma lista de resultados, em gráficos e tabelas, ordenados por custo que pode ser comparado às opções de projeção do sistema.
Figura 3: Listas de resultados em gráficos e tabelas, ordenados por custo que pode ser comparado às opções de projeção do sistema.

Para os cálculos é necessário criar um diagrama esquemático que disponibiliza ao HOMER todas as informações sobre os componentes que devem ser colocados como dados de entradas que descrevem o sistema, como: opções de tecnologia, custos de componentes, tamanhos e quantidade de cada componente, assim como dados relativos a detalhes do recurso, os quais descrevem a disponibilidade de vento para cada hora do ano. Para o vento, você ainda pode importar dados de um arquivo formatado em dados de hora em hora dos valores mensais médios.
A análise lhe mostrará a escala das velocidades de vento anuais médias e os preços gastos no projeto, analisando se faz sentido incluir turbinas de vento no sistema.
Com o HOMER é possível comparar combinações de diferentes de tamanhos e quantidades de componentes, e explorar como as variações do custo da disponibilidade e do sistema do recurso afetam o custo de instalar e de operar projetos.



quinta-feira, 23 de fevereiro de 2012

Análise e conclusões das harmônicas

A análise feita está relacionada a representação espectral do vento , do qual é constituído pela freqüência. Em que a velocidade do vento está associada á esta freqüência, e a partir desses dados analisados foi possível separar as harmônicas em três grupos distintos, sendo que o primeiro corresponde ás freqüências mais baixas, relacionada a um tempo maior, dados de alguns dias, como mostrado no arquivo de dados do dia 19/08/2012, em que este, está relacionado ao movimento das grandes massas de ar, e deriváveis depressões, chamada de zona macrometereorológica.
O outro grupo está relacionado as freqüências mais altas, correspondente ao arquivo de “segundaeterca”, que é o arquivo medido de 1 em 1 segundo. Este está relacionado ás turbulências atmosféricas, variando as direções do vento, o que afeta as conversões de energia sendo o grupo da zona micrometeorológica.
Já o último é o da zona de vazio espectral, é a zona intermediária, que está relacionada as poucas energias.
Esta variação presente, mostra que a potência do elétrica a partir do vento eólico é instável.

Máxima freqüência da análise harmônica

Para achar a freqüência máxima de uma harmônica, foi utilizado o arquivo “segundaeterca” que possui 64000 dados, em que as medições da velocidade do vento foram feitas de 1 em 1 segundo. Dessa forma quando foi realizada a harmônica sobre estes dados, foi possível observar entre os valores de 15000 e 32000 da ordem da harmônica, a máxima freqüência, equivalente a aproximadamente a ordem da harmônica de 21000, como pode ser observado pela figura 1. 
Figura 1: Freqüência máxima - dados a partir do dia 19/08/2011.

Essa análise do gráfico da harmônica pode ser comprovada como mostrado a seguir:
Considerando os dados utilizados, correspondentes a 64000 dados, considerando que estes eram de 1 em 1 segundo, o total de segundos medidos foi de 64000 segundos, assim foi possível calcular sua freqüência, correspondente á:

Considerando de acordo com a norma do anemômetro que a rotação deste, persiste por um tempo de 3 segundos, mesmo que não haja mais vento, foi possível adquirir a freqüência máxima do anemômetro, que foi de:


Assim sendo, quando feito a relação entre freqüências dos dados, e a freqüência do anemômetro, foi possível adquirir:





Ou seja, a observação do gráfico, assim como o cálculo feito, foi satisfatória, comprovando a eficiência do anemômetro.