ASPECTOS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA EM REDES INTELIGENTES SMART GRIDS PROJETO DE PESQUISA 01: ANÁLISE DA MEDIÇÃO INTELIGENTE DE ENERGIA VIA PLC

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1 PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE CAMPINAS CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS, AMBIENTAIS E DE TECNOLOGIAS CEATEC PUC-CAMPINAS ASPECTOS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA EM REDES INTELIGENTES SMART GRIDS PROJETO DE PESQUISA 01: ANÁLISE DA MEDIÇÃO INTELIGENTE DE ENERGIA VIA PLC Proposta de Plano de Trabalho de Pesquisa Edital PUC-Campinas nº 903/ Processo seletivo interno para composição de corpo docente permanente de programa de pós-graduação stricto sensu (perfil 2) em Engenharia Elétrica - biênio 2010/2011 Proponente: Prof. Dr. Alexandre de Assis Mota Campinas (SP), setembro de 2009.

2 ASPECTOS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA EM REDES INTELIGENTES SMART GRIDS: ANÁLISE DA MEDIÇÃO INTELIGENTE DE ENERGIA VIA PLC Proposta de Plano de Trabalho de Pesquisa para o biênio 2010/2011 Prof. Dr. Alexandre de Assis Mota Grupo de Pesquisa em Eficiência Energética Centro de Ciências Exatas, Ambientais e de Tecnologias Pontifícia Universidade Católica de Campinas CEATEC/PUC-Campinas RESUMO: Conforme a Associação Brasileira de Telecomunicações, a rede inteligente (ou Smart Grid) é um novo conceito tecnológico associado a uma rede de energia elétrica. Propõe uma arquitetura de referência baseada em sistemas abertos para as companhias de energia em um futuro próximo, utilizando a infraestrutura dos sistemas de geração, transmissão e distribuição que, impactados por telecomunicações e TI, apresentam como tendência o oferecimento de serviços multimídia principalmente através do uso da tecnologia de pacotes IP (Internet Protocol), com controle da qualidade do serviço (QoS). Esse projeto visa avaliar aspectos de eficiência energética aplicada ao conceito de smart grids. Como a conjunção desses dois temas resulta em uma área ampla de pesquisa, o escopo desta investigação será limitado a ambientes de consumo individual, caracterizados pela distribuição em baixa tensão e majoritariamente configurados na forma de edificações, para fins residenciais, comerciais e industriais. Nesse projeto de pesquisa, objetiva-se a análise da medição de energia em redes elétricas de baixa tensão segundo o conceito de redes inteligentes, utilizando a tecnologia powerline communications como solução para a troca de informações entre os dispositivos de medição individualizada e o medidor concentrador das informações. Pretende-se, por um lado, avaliar as características de atenuação e seletividade dos condutores elétricos de redes de baixa tensão quando submetidos a condições de topologia dinâmica pela variabilidade de derivações e ramificações de circuitos e inserção ou retirada de cargas; e, por outro, realizar a análise e modelagem de cargas típicas de iluminação e condicionamento de ar a partir dos dados empíricos coletados pelos medidores. Um circuito experimental, em tensão nominal de rede (127/220V) será implementado para esse fim, com dois medidores monitorados localmente via porta serial e realizando também troca de informações via PLC. As medições experimentais serão acumuladas para constituir bancos de dados que serão analisados, de acordo com metodologias consolidadas na literatura, para fornecer os resultados pretendidos. Palavras-chave: Smart Grids, Eficiência Energética, Powerline Communications, Qualidade de Serviço, Instalações Elétricas Prediais e Industriais.

3 PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE CAMPINAS CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS, AMBIENTAIS E DE TECNOLOGIAS CEATEC PUC-CAMPINAS ASPECTOS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA EM REDES INTELIGENTES SMART GRIDS PROJETO DE PESQUISA 02: ESPECIFICAÇÃO DE REDES DE SENSORES PARA GERENCIAMENTO DE ENERGIA EM MICROGERADORES FOTOVOLTAICOS Proposta de Plano de Trabalho de Pesquisa Edital PUC-Campinas nº 903/ Processo seletivo interno para composição de corpo docente permanente de programa de pós-graduação stricto sensu (perfil 2) em Engenharia Elétrica - biênio 2010/2011 Proponente: Prof. Dr. Alexandre de Assis Mota Campinas (SP), setembro de 2009.

4 ASPECTOS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA EM REDES INTELIGENTES SMART GRIDS: ESPECIFICAÇÃO DE REDES DE SENSORES PARA GERENCIAMENTO DE ENERGIA EM MICROGERADORES FOTOVOLTAICOS Proposta de Plano de Trabalho de Pesquisa para o biênio 2010/2011 Prof. Dr. Alexandre de Assis Mota Grupo de Pesquisa em Eficiência Energética Centro de Ciências Exatas, Ambientais e de Tecnologias Pontifícia Universidade Católica de Campinas CEATEC/PUC-Campinas RESUMO: O proponente desse projeto é coordenador de subprojeto aprovado junto à Financiadora de Estudos e Projetos FINEP, intitulado "Aproveitamento de Energia Solar" (montagem e implementação de coletor e painéis fotovoltaicos), e participa também do subprojeto "Desenvolvimento de Dispositivos para Monitoramento do Consumo de Água" (com enfase em sensores para automação do processo), referentes à chamada pública MCT/FINEP/CT-HIDRO PROCESSOS HIDRÁULICOS 02/2007, com anuência institucional e início previsto para janeiro de Com o intuito de aproveitar os recursos e desenvolvimentos já aprovados no campo da microgeração fotovoltaica, o presente projeto visa ampliar de forma incremental os objetivos do subprojeto aprovado junto à FINEP, com o propósito de explorar as possibilidades oferecidas pela arquitetura de uma rede inteligente. A rede inteligente (ou Smart Grid) é um novo conceito tecnológico associado a uma rede de energia elétrica. Propõe uma arquitetura de referência baseada em sistemas abertos para as companhias de energia em um futuro próximo. Essa proposta visa explorar as especificações de sensoriamento e automação que seriam necessárias para a incorporação de microgeradores fotovoltaicos a redes de energia inteligentes. Concomitantemente ao desenvolvimento dos trabalhos no projeto original previsto junto à FINEP serão realizadas as observações necessárias à especificação da rede de sensores e atuadores. As informações coletadas viabilizarão as análises para fins específicos de potencialização de ações de eficiência energética. Palavras-chave: Eficiência Energética, Microgeração Fotovoltaica, Redes de Sensores, Smart Grids, Instalações Elétricas Prediais e Industriais.

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6 PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE CAMPINAS CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS, AMBIENTAIS E DE TECNOLOGIAS CEATEC PUC-CAMPINAS IDENTIFICAÇÃO NÃO INTRUSIVA DA CARGA PARA APLICAÇÃO DE SOLUÇÕES DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA EM INSTALAÇÕES CONSUMIDORAS INTELIGENTES Projeto de pesquisa para obtenção de Produtividade em Pesquisa PQ Calendário 2009/2010 Proponente: Prof. Dr. Alexandre de Assis Mota Campinas (SP), agosto de 2009.

7 Identificação Não Intrusiva da Carga para Aplicação de Soluções de Eficiência Energética em Instalações Consumidoras Inteligentes Projeto de pesquisa para Bolsa de Produtividade em Pesquisa Prof. Dr. Alexandre de Assis Mota Grupo de Pesquisa em Eficiência Energética Centro de Ciências Exatas, Ambientais e de Tecnologias Pontifícia Universidade Católica de Campinas CEATEC/PUC-Campinas RESUMO: O enfoque deste projeto está situado no nível da gestão energética de instalações consumidoras ao longo de sua vida útil, o que é possível dentro do contexto de condomínios e edifícios inteligentes. Com relação ao sistema de fornecimento de energia, o dimensionamento de pontos de força, bem como da quantidade e bitola dos condutores empregados depende fortemente da carga instalada nas unidades de consumo. Dimensionamentos inadequados implicam em desconforto para os consumidores, além de aumentar perdas elétricas e risco de acidentes, em especial, envolvendo choques elétricos e incêndios. Concomitantemente, outro desafio que se apresenta é a necessidade de adequação da evolução do consumo de energia elétrica (que tende a aumentar, com o passar dos anos, tanto em nível de potência quanto em número de aparelhos elétricos) para que o dimensionamento do sistema de fornecimento de energia permaneça adequado pelo maior tempo possível. Além disso, é desejável que essa previsão seja realizada de forma não intrusiva, isto é, sem invadir a privacidade das unidades de consumo e, portanto, sem garantias explícitas acerca do conhecimento detalhado da configuração dos aparelhos elétricos pertinentes à unidade consumidora. Nesse contexto, este projeto visa estudar, de foma não intrusiva, o comportamento da carga agregada em alimentadores residenciais que será vista pelo conjunto de distribuição da rede elétrica. As técnicas a serem exploradas nesse estudo empregam metodologias inovadoras, com presença de abordagens híbridas compreendendo a aplicação de heurísticas, métodos físicos e de inteligência artifical, já utilizadas com sucesso para cargas consolidadas de maior porte em redes de transmissão e distribuição de energia elétrica. As implementações serão feitas em ambientes de software livre e, como resultado adicional, espera-se disponibilizar para a comunidade científica um pacote computacional que permita a determinação da demanda agregada para estudos de otimização e eficiência energética. Palavras-chave: Eficiência Energética, Identificação da Carga, Instalações Elétricas Prediais e Industriais, Inteligência Artificial, Automação Predial.