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EVANDRO BERNARDO DE LIRA
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BIODIGESTOR ANAERÓBICO NA AGRICULTURA FAMILIAR: PRODUÇÃO DE BIOGÁS E BIOFERTILIZANTE A PARTIR DE RESÍDUOS PECUÁRIOS E IMPLANTAÇÃO DE CULTIVO DE MICROALGAS
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Orientador : MARTA CELIA DANTAS SILVA
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Data: 30/08/2021
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Hora: 14:00
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As pesquisas com energias renováveis têm crescido significativamente ao longo dos anos, por gerarem energia limpa e sustentável, buscando reduzir ou substituir os combustíveis fosseis. Pois são os grandes responsáveis pela emissão de gases do efeito estufa e de outros problemas ambientais. Outro problema que influencia esses impactos ambientais, é o descarte inadequado de resíduos agropecuários no solo e corpos hídricos, como os dejetos de suínos e aves. Diante desse cenário, a produção de biogás utilizando esses resíduos que são abundantes e tem um grande potencial energético, surge como uma solução viável para os produtores rurais da agricultura familiar, promovendo uma fonte de energia alternativa, diminuindo o consumo de combustíveis fosseis e danos ambientais, gerando biofertilizante que pode ser utilizado na agricultura ou no cultivo de microalgas. Neste sentido, foram desenvolvidos três biodigestores anaeróbicos caseiros, que foram alimentados com estercos de suínos, avícola, e uma mistura binária (esterco suíno e avícola). Determinou-se a produção de biogás e a composição dos gases CH4, CO2, H2S e NH3, os parâmetros de temperatura e de pH, além de análises de sólidos totais, fixos e voláteis. A maior produção de biogás foi gerada pelo BS de 3,747 m3 no período de 38 dias, seguida pelo BB de 3,726 m3 em 56 dias, e a menor produção foi para o BA com 0,650 m3 em 35 dias. Os biodigestores apresentaram temperatura máxima de 33,33°C e mínima de 26,59°C, com uma temperatura média de 30,76°C. O pH variou de 7 a 7,5, de 7 a 8 e 6,8 a 6, para o BS, BB e BA, respectivamente. O BS apresentou concentrações de CH4 que variou de 65% a 81%. O BA apresentou concentrações de CH4 que variou de 60% a 43%. E o BB apresentou concentrações de CH4 que variou de 68% a 80%. O BS apresentou a maior produção de biogás e metano com relação aos SV reduzidos do volume total dos biodigestores, que foi de 804,8 L/kg SV de biogás e de 572,2 L/kg SV de metano. Seguido pelo BB com 626,0 L/kg SV de biogás e 457,6 L/kg SV de metano, e os menores valores foram relatados no BA com 522,8 L/kg SV de biogás e 259,4 L/kg SV de metano. Foi realizado outro ensaio com o esterco de ave para corrigir o pH, o BAC produziu 2,196m3 de biogás, ou seja, 3,3 vezes mais que o BA sem correção, e o pH variou 6,8 a 7,2. O BAC obteve produção de biogás de 1102,4 e de metano 628,5 L/kg de SVr. Os meios sintetizados com os biofertilizantes gerados pelos biodigestores evidenciaram eficiência para o cultivo das microalgas Monoraphidium contortum, Golenkinia radiata e Chlorella sp. A purificação do biogás no cultivo da microalga Chlorella sp. apresentou eficiência de remoção de 20,5±1,6 a 53,8±3,3% dependendo da concentração de CO2 no biogás, e os valores do poder calorifico variou de 24702 a 32578 kJ m-3. Ficando próximo do valor do metano puro que é de 35800 kJ m-3, mostrando que o processo de purificação de CO2 através de cultivo da Chlorella sp. é viável para aumentar a pureza do biogás. O cultivo da Chlorella sp. com adição de biogás aumentou a concentração de biomassa algal e do teor de PT, CT e LT com relação ao ensaio controle e ao meio alternativo sem adição de biogás. Mostrando o grande potencial de geração de biogás pelos biodigestores utilizando os dejetos agropecuários, e dos meios alternativos sintetizados a partir dos biofertilizantes e da adição de biogás para a produção de microalgas, podendo ser implantado na agricultura familiar.
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PAULO DE TARSO DANTAS LIMA
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Análise dos processos de avaliação de impacto ambiental em usinas fotovoltaicas e o potencial biofísico no Nordeste do Brasil
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Orientador : RAPHAEL ABRAHAO
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Data: 30/08/2021
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Hora: 14:00
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A geração de eletricidade por sistemas fotovoltaicos vem crescendo exponencialmente em todo o mundo. A implantação desse tipo de atividade requer a elaboração de diversos estudos, dentre eles, a Avaliação de Impacto Ambiental (AIA). Logo, é imperativo o aperfeiçoamento dessa ferramenta, por ser o principal instrumento na garantia da promoção do desenvolvimento sustentável neste segmento. Outro processo a ser aperfeiçoado é a tomada de decisão quanto às áreas de instalação dos empreendimentos fotovoltaicos, que deve ocorrer mediante o uso de sistemas de informações geográficas e critérios geoambientais, considerando ainda os aspectos socioeconômicos, entre outros. Desta forma, este trabalho tem por objetivo avaliar a qualidade e aplicabilidade das AIAs aplicadas aos empreendimentos fotovoltaicos a partir da identificação dos impactos benéficos e adversos considerados, e da mensuração do potencial biofísico da região Nordeste. Para tanto, empregou-se a análise documental de 41 AIAs por meio dos quais foi possível identificar 3381 impactos, subdivididos nas fases de planejamento, implantação, operação e desativação dos projetos. Já em relação ao potencial biofísico, este foi calculado a partir de três critérios ambientais: declividade média do solo, cobertura vegetal, disponibilizados pela United States Geological Survey (USGS); e a irradiação solar global horizontal, oriunda do Atlas Brasileiro de Energia Solar, organizado pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). Constatou-se que a quantificação histórica dos impactos ambientais pode ser utilizada para avaliar o benefício da atividade nas cidades e regiões, e, pontuar os impactos de maior relevância. Também foi possível observar que alguns impactos referenciados na literatura internacional não estão previstos nas AIAs no Brasil, fato que pode comprometer a tomada de decisão por parte do poder público. Quanto à viabilidade de geração de energia fotovoltaica, a partir de parâmetros biofísicos, verificou-se que a região Nordeste possui um elevado potencial em quase todo o seu território. Com vistas ao desenvolvimento sustentável desta região, é muito pertinente promover a identificação de áreas adequadas para a geração da energia fotovoltaica, uma vez que permite o planejamento da transmissão, fornece subsídios para a elaboração de planos, programas e políticas públicas; amplia as certezas do mercado da energia solar e a identificação de áreas ambientalmente sensíveis, de modo a consorciar à geração de energia fotovoltaica à minimização de impactos ambientais indesejados.
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KALLINY DOS SANTOS GONÇALVES
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ESTABILIDADE TÉRMICA DE SUPERFÍCIES ABSORVEDORAS MULTICAMADAS DE Cr, Cr2O3 E SiO2
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Orientador : KELLY CRISTIANE GOMES DA SILVA
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Data: 30/07/2021
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Hora: 14:00
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A energia é considerada um agente primordial no desenvolvimento da economia. Devido a abundância e aos mínimos impactos ambientais causados pela sua coleta, a energia solar é uma das mais importantes fontes de energias renováveis existentes. Concentrar e usar raios do sol para alimentar processos como aquecimento podem ser umas das maneiras de fornecer a humanidade segurança e sustentabilidade. A eficiência de um coletor pode ser aumentada ao modificar as propriedades de absorção e conversão de luz solar. Isto pode ser atingido aumentando o coeficiente de absortância no espectro visível (UV - 0,3-2,5μm) e diminuindo as perdas térmicas (materiais com baixa emitância na região do infravermelho - IR - 2,5- 20μm). No presente trabalho, estuda-se a possibilidade de aumentar a absortância óptica de filmes finos a base de Cr-Cr2O3-SiO2 produzidos por meio da técnica de deposição magnetron spputering em função da variação de deposição em multicamadas. Os filmes serão depositados sobre substratos de aço inoxidável, utilizando um tempo de deposição de 120 minutos para óxidos e 60 minutos para metais, composição de gás (N2=6,0 sccm e Ar=5,0 sccm), distância alvo-substrato (xcm) e potência RF de descarga para Cr de 60W e para Cr/Cr2O3 - Cr2O3 - SiO2 de 60W. Este estudo buscou avaliar o comportamento dessas superfícies quando submetidas a diferentes temperaturas (T1=25°C, T2=100ºC, T3=200º e T4=350ºC). Foram depositados 29 filmes sobre substratos de aço inoxidável em 8 disposições de camadas diferentes. Após a deposição, as amostras foram submetidas ao aquecimento e caracterizadas utilizando as técnicas de Espectrofotometria no UV-Vis e Infravermelho, FTIR-MIR, perfilometria Óptica, e Difração de Raios-X. Para as amostras não-envelhecidas, observou-se que o filme S3 apresentou o melhor resultado de absortância (97,81%). Os resultados mostraram que os revestimentos fabricados apresentaram médias de absorção a nível comercial (acima de 90%). Além disso, a cobertura AR ampliou a eficiência dos filmes (em média 0,83%). Observou-se que o filme S2 foi o que obteve melhores características morfológicas. Notou-se que as propriedades absortivas foram melhoradas após envelhecimento a 350ºC, proveniente da formação do Cr2O3 cristalino nos filmes.
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LARISSA MENDES HERMÓGENES ROCHA
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AVALIAÇÃO DA TÉCNICA ANDERSON ACCELERATION PARA ACELERAR A CONVERGÊNCIA DO PROBLEMA DE CARBONATAÇÃO EM TORRES DE CONCRETO DE AEROGERADORES
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Orientador : MARCIO RODRIGO DE ARAUJO SOUZA
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Data: 30/07/2021
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Hora: 14:00
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Com a crescente demanda por energia, a capacidade instalada de energia eólica vem
crescendo a cada ano. A necessidade de instalar as turbinas em torres mais altas para
aproveitar melhor a velocidade e a estabilidade dos ventos fez com que o concreto se
tornasse uma boa opção como material de construção. Um dos problemas que mais afeta
a durabilidade do concreto é a carbonatação, que tem como consequência a destruição
da camada protetora nas barras de aço do reforço, nas estruturas de concreto reforçado.
Devido ao complexo modelo matemático da carbonatação, métodos numéricos podem
ajudar a compreender melhor o fenômeno. O objetivo do trabalho é resolver numericamente,
via Método dos Volumes Finitos, o modelo matemático da carbonatação em torres de
concreto de aerogeradores, considerando a ação do vento na estrutura, e empregando
a técnica Anderson Acceleration para acelerar a convergência do Método de Picard. A
metodologia consistiu no desenvolvimento do modelo matemático bidimensional e sua
formulação numérica, que é implementada em Matlab® e cujo o desempenho será avaliado
em casos clássicos da literatura. Os resultados parciais mostram que a implementação da
solução numérica da carbonatação tem boa concordância com o trabalho de referência na
literatura e a implementação do Anderson Acceleration se mostra promissora em reduzir o
número de iterações em uma aplicação preliminar no problema de transferência de calor
com não linearidade, o que indica que a técnica pode ser eficaz também quando aplicada à
carbonatação.
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PAULO DE TARSO DANTAS LIMA
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Análise dos processos de avaliação de impacto ambiental em usinas fotovoltaicas e o potencial biofísico no Nordeste do Brasil
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Orientador : RAPHAEL ABRAHAO
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Data: 30/07/2021
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Hora: 14:00
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A geração de eletricidade por sistemas fotovoltaicos vem crescendo exponencialmente em todo o mundo. A implantação desse tipo de atividade requer a elaboração de diversos estudos, dentre eles, a Avaliação de Impacto Ambiental (AIA). Logo, é imperativo o aperfeiçoamento dessa ferramenta, por ser o principal instrumento na garantia da promoção do desenvolvimento sustentável neste segmento. Outro processo a ser aperfeiçoado é a tomada de decisão quanto às áreas de instalação dos empreendimentos fotovoltaicos, que deve ocorrer mediante o uso de sistemas de informações geográficas e critérios geoambientais, considerando ainda os aspectos socioeconômicos, entre outros. Desta forma, este trabalho tem por objetivo avaliar a qualidade e aplicabilidade das AIAs aplicadas aos empreendimentos fotovoltaicos a partir da identificação dos impactos benéficos e adversos considerados, e da mensuração do potencial biofísico da região Nordeste. Para tanto, empregou-se a análise documental de 41 AIAs por meio dos quais foi possível identificar 3381 impactos, subdivididos nas fases de planejamento, implantação, operação e desativação dos projetos. Já em relação ao potencial biofísico, este foi calculado a partir de três critérios ambientais: declividade média do solo, cobertura vegetal, disponibilizados pela United States Geological Survey (USGS); e a irradiação solar global horizontal, oriunda do Atlas Brasileiro de Energia Solar, organizado pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). Constatou-se que a quantificação histórica dos impactos ambientais pode ser utilizada para avaliar o benefício da atividade nas cidades e regiões, e, pontuar os impactos de maior relevância. Também foi possível observar que alguns impactos referenciados na literatura internacional não estão previstos nas AIAs no Brasil, fato que pode comprometer a tomada de decisão por parte do poder público. Quanto à viabilidade de geração de energia fotovoltaica, a partir de parâmetros biofísicos, verificou-se que a região Nordeste possui um elevado potencial em quase todo o seu território. Com vistas ao desenvolvimento sustentável desta região, é muito pertinente promover a identificação de áreas adequadas para a geração da energia fotovoltaica, uma vez que permite o planejamento da transmissão, fornece subsídios para a elaboração de planos, programas e políticas públicas; amplia as certezas do mercado da energia solar e a identificação de áreas ambientalmente sensíveis, de modo a consorciar à geração de energia fotovoltaica à minimização de impactos ambientais indesejados.
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ANNA MANUELLA MELO NUNES
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Políticas públicas em energias renováveis e a bioeletricidade florestal brasileira: evidências empíricas para uma economia circular
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Orientador : LUIZ MOREIRA COELHO JUNIOR
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Data: 28/07/2021
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Hora: 17:00
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O eminente esgotamento das reservas fósseis, a crescente demanda energética mundial e a necessidade do cumprimento da políticas ambientais de combate a emissões de gases do efeito estufa (GEE), tem ocasionado aumento da utilização de fontes de energias renováveis na matriz energética mundial. Uma transição sistêmica para regimes de energia mais eficientes requer uma sequência estrategicamente projetada de ações envolvendo todos os níveis de políticas. Dentre as diferentes abordagens para atingir o desenvolvimento sustentável está a economia circular, aplicada as energias renováveis, em especial, a bioeconomia. O objetivo desta pesquisa é analisar os impactos das políticas públicas em energias renováveis e a evolução estrutural da bioeletricidade florestal brasileira sob uma perspectiva da economia circular. Os dados utilizados foram das usinas participantes do Programa de Incentivo às Fontes Alternativas de Energia Elétrica (PROINFA) e das termelétricas da biomassa florestal, através do Sistema de Informações de Geração da Aneel (SIGA) da Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL). Para atingir os objetivos foi realizada uma revisão sistemática da taxonomia das Políticas públicas (PP), assim como as principais fontes, os beneficiados e as convergências de circularidade associadas às PP para energias renováveis. Também realizou-se análise ex-post e ex-ante, calcada no modelo econométrico do Diff-in-Diff para mensurar o impacto da política pública do PROINFA no Brasil; por fim, realizou-se análise descritiva da termelétricas da bioeletricidade florestal e sua classificação com relação às premissas da economia circular. Dentre os resultados obtidos notou-se um cenário de desenvolvimento energético nos últimos 20 anos e a aplicação de conceitos de circularidade observado nas publicações dos últimos 5 anos. Todavia, os artigos de revisão, imprescindíveis para avaliação das políticas implementadas até o momento, são apresentados em uma menor quantidade, existindo oportunidade para realizar pesquisas comparativas. Com relação ao PROINFA observou-se uma elevação de 10% na renda per capita nos municípios participantes, 13,82% no número de trabalhadores formais e 0,39% na despesa do capital, demonstrando que os beneficiados com o programa alcançaram desenvolvimento econômico e social. As análises realizadas demostraram que que o PROINFA colaborou com o desenvolvimento regional. Da análise de circularidade foi identificado que as termelétricas que utilizam Licor Negro e Resíduo Florestal apresentaram maior quantidade de premissas de economia circular em seus processos produtivos. Também foi verificado que possuem atuação no mercado internacional, o que evidenciou o engajamento para atendimento as práticas circulares e as metas da COP 21. Esses resultados podem auxiliar a um maior desenvolvimento das premissas de economia circular no setor da bioeletricidade florestal, indicando os stakeholders a necessidade de investimentos e de políticas públicas voltadas a economia circular.
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GABRIEL NASSER DOYLE DE DOILE
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FEASIBILITY OF SOLAR PHOTOVOLTAIC AND WIND POWER DISTRIBUTED GENERATION WITH BATTERY ENERGY STORAGE SYSTEMS IN LIGHT OF REGULATORY FRAMEWORK AND ECONOMIC INCENTIVES
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Data: 27/07/2021
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Hora: 09:00
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The worldwide claim for reduced consumption of fossil fuels has highly grown up in recent decades because the burning process of these fuels is one of the greenhouse effects causes. In line with this, the production of electricity from renewable sources has grown exponentially in many countries, including Brazil. Even though the Brazilian electricity matrix is essentially hydraulic, the growth of renewable sources follows the same worldwide pattern. The main difference is that, in Brazil, energy storage is still very incipient, except that one from hydropower reservoirs. Not even the regulation of the electricity sector is prepared to encourage the insertion of new devices for energy storage. This dissertation is organized into chapters that, apart from the first and the last one, gave rise to scientific articles, which analyse and seek to present solutions for specific gaps and incentive ways for the sustainable growth of distributed generation from wind and solar photovoltaic sources, with energy storage. The first chapter presents the general introduction and the main research methods. Whereas the second chapter deals with a systematic literature review, legislation, and regulations applied to the subject. The main finding of this study is that there is very little research on the three themes together and even less on legal and regulatory aspects. Legal and regulatory incentives vary widely among the countries surveyed, but they serve as insight to the Brazilian regulator and legislators. The third chapter deals specifically with the changes in regulation, proposed by ANEEL, and their effects on the already consolidated generation distributed from photovoltaic solar sources. The conclusion points to a significant reduction in these projects' economic viability. In the fourth chapter, energy storage was inserted where, based on the literature review, it was decided to use a battery bank, a more economical alternative for the studied proposal. Although storage brings the economic advantage, as it reduces grid consumption during peak hours when the tariff is more expensive, the business proved to be unfeasible due to the hight batteries costs. Given the natural complementarity of wind and solar photovoltaic generation, in the fifth chapter, this source was introduced, which is not yet widespread in Brazil for distributed installations. Considering international prices of wind microturbines, without the import tax, these installations proved to be economically viable and may be the alternative that will give economic viability to distributed generation after the end of the cross subsidy proposed by ANEEL, if there are incentives and/or exemptions tax for the purchase and/or import of batteries and wind microturbines. The main conclusion, presented in chapter 6, is that there is still a need for economic and financial incentives for the feasibility of distributed generation from wind and solar photovoltaic sources, with energy storage, in countries with not well-developed distributed energy systems, as Brazil.
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GUSTAVO LEITE GONÇALVES
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Avaliação econômica e ambiental de um sistema fotovoltaico integrado à construção - BIPV
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Data: 26/07/2021
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Hora: 09:00
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O BIPV (Building Integrated Photovoltaic), ou Sistema Fotovoltaico Integrado à Construção, consiste na inclusão dos módulos fotovoltaicos à estrutura da edificação, atribuindo-lhes funcionalidade como elemento construtivo, além da geração elétrica. A presente dissertação se concentrou nos impactos ambientais, na viabilidade econômica e nas diretrizes da sustentabilidade na implementação de um sistema solar fotovoltaico integrado. A dissertação foi organizada na forma de artigos científicos. No primeiro artigo foi realizada uma bibliometria e uma revisão sistemática acerca da relação dos pilares da sustentabilidade nos trabalhos referentes aos BIPVs, além de apurar as principais lacunas encontradas na literatura, como forma de constatar as suas contribuições para o modo de desenvolvimento sustentável. No segundo artigo analisou-se e comparou-se a viabilidade econômica entre a implantação de um sistema BIPV e um sistema fotovoltaico convencional no município de Pau dos Ferros-RN, e em localidades que abrangem todos os tipos climáticos predominantes no Brasil. Foram realizadas simulações financeiras e testes estatísticos, considerando as características locais e a probabilidade acumulada de retornos positivos. No terceiro estudo identificou-se e realizou-se a avaliação dos impactos ambientais relacionados a um BIPV, desde a sua fabricação até a operação plena, através da elaboração de uma Matriz de Avaliação Rápida de Impactos (RIAM). Com o resultado da análise, verificou-se a viabilidade ambiental da sua implementação, bem como a dinâmica da ocorrência dos impactos e o seu contraste com o modelo convencional. No quarto trabalho comparou-se a pegada de carbono de um sistema fotovoltaico convencional e um semitransparente, avaliando seus fatores de emissão, por meio da Avaliação de Ciclo de Vida (ACV). Os resultados expressaram uma importante contribuição dos BIPVs na disseminação do conceito de edificações sustentáveis, principalmente, quando fazem parte de um ciclo de reciclagem de materiais. Em síntese, o BIPV desenvolve um papel ambiental e socioeconômico promissor, com excelente contribuição para a propagação da teoria e prática das construções sustentáveis, embora ainda necessite de aperfeiçoamento em termos de políticas sociais, pesquisa e desenvolvimento.
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KAROLLYNE MARQUES DE LIMA
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SÍNTESE E OTIMIZAÇÃO ECONÔMICA DE UM SISTEMA ENERGÉTICO EM UM HOTEL PARAIBANO
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Data: 11/06/2021
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Hora: 14:00
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Sistemas de poligeração (também conhecidos como geração combinada, em que dois ou mais serviços energéticos são produzidos a partir de um único recurso) assistidos por fontes de energia renováveis são considerados alternativas importantes para suprir as demandas energéticas de edifícios. No entanto, determinar a melhor configuração e estratégia operacional desses tipos de sistema é uma tarefa complexa, devido às múltiplas opções de tecnologia disponíveis e às condições dinâmicas de operação de edifícios e seus arredores. Este trabalho aborda a síntese e otimização de um sistema energético para um edifício comercial (hotel). Foram consideradas demandas de eletricidade, água quente e refrigeração para um hotel localizado em Conde, no estado da Paraíba. O problema de otimização baseou-se em Programação Linear Inteira Mista, e incluiu equipamentos convencionais e energia solar (fotovoltaica e térmica) e biomassa. A função objetivo da otimização foi a minimização dos custos econômicos anuais, que considerou custos de equipamentos e de operação. A solução do modelo sugeriu a instalação de 70 painéis fotovoltaicos, e utilizou biomassa (bagaço de cana-de-açúcar) para acionar uma caldeira para produção de água quente. Coletores solares para produção de água quente não foram parte da solução. Para fins de comparação, estabeleceu-se um sistema de referência, onde as demandas energéticas são atendidas de maneira convencional (sem cogeração ou energia renovável), cujo custo anual foi de R$ 80.799,00. Embora com um investimento inicial de equipamentos mais alto para o sistema otimizado, este beneficiou-se do alto grau de integração energética e teve um custo anual total de R$25.525,00 (31,6% mais baixo). Nas análises de sensibilidade, em geral houve pouca variação nos resultados. Ao variar a tarifa elétrica, foi verificado que a adesão à tarifa branca não foi vantajosa ao paralelo da geração distribuída e perfil de consumo variado; ao variar a tarifa de gás natural (em ± 20% do valor de referência), não ocorreu mudança de configuração do sistema; ao variar o tipo de biomassa, o bagaço da cana-de-açúcar se manteve como melhor opção de insumo e; ao variar a tarifa da eletricidade (em ± 20% do valor de referência) não houve mudança de configuração no sistema. Portanto, a solução econômica indicou um sistema de geração combinada para minimizar os custos anuais totais do suprimento energético do hotel, incluindo energias renováveis.
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ALINE DA SILVA OLIVEIRA
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AVALIAÇÃO DA INFLUÊNCIA DE TRATAMENTOS SUPERFICIAIS NAS PROPRIEDADES ÓPTICAS E
MICROESTRUTURAIS DE FILMES ABSORVEDORES DE Mo/SiO2 OBTIDOS VIA SPUTTERING
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Orientador : KELLY CRISTIANE GOMES DA SILVA
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Data: 28/05/2021
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Hora: 13:30
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O desenvolvimento sustentável relaciona-se diretamente com as fontes de energias renováveis. Entre essas fontes está o Sol, do qual deriva praticamente toda a energia usada no planeta. A energia solar pode ser aproveitada para a geração de eletricidade através dos módulos fotovoltaicos ou em usinas térmicas, ou aproveitada diretamente para o aquecimento de água em coletores solares. O bom desempenho térmico de coletores solares depende da cobertura seletiva que recobre a placa absorvedora dos coletores, conhecidas como superfícies seletivas, que são materiais com alta capacidade de absorção de radiação solar e baixa emissão no infravermelho. Diversos materiais e configurações de camadas podem ser usadas na fabricação de superfícies seletivas. Este trabalho propõe a produção de superfícies seletivas em multicamadas de molibdênio e sílica (SiO2) afim de otimizar o desempenho térmico do sistema, comparando diferentes parâmetros na técnica de deposição de Sputtering e avaliando a influência do tipo de tratamento do substrato nesse desempenho. Os resultados obtidos na Espectrofotometria na Região do UV-Visível e Infravermelho
Próximo mostraram que a absortância das superfícies é superior para filmes de Mo e Mo/SiO2 em superfícies eletropolidas em comparação com os tratamentos com ácido e hexano. A maior absortância atingida foi de 98,10% para um filme de Mo/SiO2. Os band gaps foram estimados pelo método de Tauc e assumiram valores de variando de 0,7 a 3,45 eV. Nas amostras eletropolidas foi determinada a existência de mais de um gap de energia que se relaciona com a maior absortância dessas amostras. A Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR) indicou a presença de resíduos dos materiais utilizados nos tratamentos superficiais dos substratos e bandas características da vibração de ligações de óxido de molibdênio, Cr2O3 proveniente da passivação química, e uma banda acentuada característica das ligações de SiO2. A difração de Raios X (DRX)
exibiu picos característicos da fase de Mo metálico e de fases resultantes da ligação de Mo com Fe, Cr e Ni presentes no substrato de aço, sendo também verificado o comportamento amorfo da sílica depositada na forma de quartzo. Os resultados obtidos na Perfilometria Óptica indicam que a absortância das amostras é influenciada pela rugosidade dos substratos. As espessuras e a rugosidade dos filmes foram avaliadas através da Microscopia de Força Atômica (AFM), que determinou valores de espessura característicos de filmes finos.
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HERWIN SAITO SCHULTZ
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DIMENSIONAMENTO, EMISSÕES DE GASES DE EFEITO ESTUFA E PAYBACK AMBIENTAL DE UM SISTEMA DE ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICO
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Data: 28/05/2021
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Hora: 09:00
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Tradicionalmente os sistemas de geração de energia elétrica utilizam combustíveis fósseis em seu processo de produção e emitem grande quantidade de gases de efeito estufa (GEE). Para reduzir estas emissões, deve-se buscar formas de obtenção de energia que sejam menos agressivas ao meio ambiente. Neste contexto, a utilização de fontes renováveis adquire importância na matriz energética. Os sistemas de geração solar fotovoltaicos (SFV) podem representar uma fonte de energia menos poluente e substituir fontes não-renováveis movidas a combustíveis fósseis, como é o caso das usinas termoelétricas (UTE). O estado da Paraíba possui um grande potencial de geração de energia solar, possuindo uma das maiores taxas de irradiação solar do país. O objetivo geral deste estudo foi de dimensionar um sistema solar fotovoltaico de 16,4 MW situado no sertão paraibano e quantificar as emissões de GEE associadas juntamente com seu payback ambiental. O sistema solar foi dimensionado de modo a minimizar o Custo Nivelado da Energia. As emissões de GEE foram quantificadas por meio da Avaliação de Ciclo de Vida (ACV), expressando o impacto ambiental em termos de energia gerada (kg de CO2-eq/kWh) e adotando os procedimentos apresentados pelas ISO 14040 e 14044. Para a ACV, utilizou-se o software SimaPro v.9.1.0.8, o banco de dados Ecoinvent 3.5 e o método IPCC 2013 GWP 100a, para uma ACV do berço ao túmulo. A determinação do payback ambiental foi em relação ao mix elétrico brasileiro de 2019 e levou em consideração também a degradação dos painéis na produção de energia. Como resultados foram obtidos um sistema solar capaz de fornecer 521.443 MWh em 25 anos, com um fator de emissão de 0,044 kg de CO2-eq/kWh, payback ambiental de 5 anos e 8 meses e fator de emissão pelo menos 10 vezes menor no comparativo com as UTEs a gás natural. Os painéis solares foram os principais contribuidores de emissões de GEE representando 90,59% do total. Conclui-se que os SFVs possuem grande importância na busca pelas reduções nas emissões de GEE na geração de eletricidade e mesmo num país que possui uma matriz elétrica predominantemente renovável, sua aplicação ainda é bastante vantajosa.
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JOSÉ JOAQUIM DE SOUZA NETO
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Biogás: Vetor Energético em uma Agroindústria na Cidade de Pombal - PB
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Orientador : MARTA CELIA DANTAS SILVA
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Data: 01/03/2021
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Hora: 10:00
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Os resíduos sólidos oriundos de atividades antrópicas, como a agropecuária, externam graves distúrbios ambientais, em virtude da grande porcentagem de material orgânico na sua composição. Por isso, torna-se imprescindível empregar tecnologias para o seu tratamento. À vista disso, os biodigestores mostram-se como uma opção eficaz de redução da carga orgânica. Perspectiva esta, observada na agroindústria Bolo das Oliveiras, na cidade de Pombal PB, onde se encontra instalado um biodigestor modelo sertanejo. Assim sendo, este trabalho busca a maximização da produção de biogás, advindo do mesmo. A investigação ocorreu entre julho de 2020 a janeiro de 2021, perfazendo 210 dias. O biodigestor foi alimentado diariamente com dois tipos de diluição. Na primeira fase, foram inseridos 100 Kg de dejetos bovinos diluídos em 200 litros de água, proporção de 1:2. Na segunda parte do experimento, foram utilizados 150 Kg de esterco diluídos em 150 litros de água, proporção de 1:1. Em ambas as fases adotou-se o tempo de retenção hidráulica de 45 dias, após esse período foram realizadas análises quinzenalmente até o 210° dia. As análises do afluente e dos efluentes abrangem as físicas e químicas, bem com a qualificação e quantificação do metano produzido em ambas as fases. Os resultados obtidos mostraram poucas variações, no que concerne aos substratos, que podem estar associadas à incompleta digestão da massa orgânica em ambas as fases. A produção do biogás manifestou chama de boa qualidade durante os 210 dias de investigação. No entanto, a fase 2 apresentou maior eficiência quanto a produção de metano, tornando o equipamento ainda mais eficiente do ponto de vista ambiental, econômico e social.
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PAULO HENRIQUE ALVES DE LIMA
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AVALIAÇÃO DO CONCRETO GEOPOLIMÉRICO COMO SUBSTITUTO DO CONCRETO DE CIMENTO PORTLAND: PROPRIEDADES TERMOMECÂNICAS E SUSTENTABILIDADE
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Orientador : KELLY CRISTIANE GOMES DA SILVA
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Data: 26/02/2021
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Hora: 15:30
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O alto consumo de energia e a elevada emissão de dióxido de carbono são os maiores problemas da indústria de cimento Portland relacionados à poluição do meio ambiente. Neste senário, o concreto geopolimérico surge como um substituto potencial ao concreto de cimento Portland. Além do seu potencial ambiental, esse concreto alternativo possui características mecânicas semelhantes quando comparado com a solução convencional, apresentando ainda a vantagem de ter um ganho inicial de resistência superior ao concreto de cimento Portland, também é apontado por alguns pesquisadores interessantes propriedades termomecânicas o que torna as estruturas de concreto armado mais seguras quando expostas a situações de incêndio. Sendo assim, este estudo tem como objetivo verificar as possíveis vantagens do concreto geopolimérico frente ao concreto de cimento Portland, através de ensaios de caracterização dos materiais, testes mecânicos, térmicos e avaliando a emissão de CO2 e gasto energético através da Avaliação do ciclo de vida (ACV) tomando como unidade base 1m³ de cada material. Os resultados obtidos apresentaram que o Concreto geopolimérico possui um potencial elevado de substituição ao concreto tradicional, visto apresentar resistências mecânicas elevadas, na ordem de 40 MPa nos 7 primeiros dias de idade, aproximadamente 55% maior que o concreto tradicional, e emissões de gases do efeito estufa 24% menores, na ordem de 238,5 kg.CO2eq. Busca-se através dos resultados obtidos demonstrar as vantagens do concreto geopolimérico frente ao concreto de cimento Portland, e a sua importância para a mitigação dos impactos ambientais decorrentes da construção civil.
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PAULA ROSE DE ARAUJO SANTOS
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Projeções de alterações climáticas na região Nordeste do Brasil
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Data: 26/02/2021
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Hora: 14:30
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As alterações no clima podem ocorrer por consequências naturais ou antrópicas, todavia, como descrito no relatório do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas, as ações antrópicas são a principal causa do aquecimento global recente. Buscando compreender o comportamento climático foram desenvolvidos os modelos climáticos globais (GCMs) e os modelos climáticos regionais (RCMs). Nos modelos são utilizados parâmetros de temperatura, precipitação, umidade relativa do ar, entre outros e com isso é possível projetar características climáticas futuras. O objetivo geral do trabalho foi projetar as condições climáticas futuras para a região Nordeste do Brasil, utilizando um conjunto de modelos climáticos globais e um modelo climático regional associados a dois cenários do IPCC. Para isso, primeiramente foi realizada uma revisão bibliográfica a partir de dois bancos de dados (Science Direct e Web of Science), utilizando um conjunto de palavras-chaves pré-definidas. Além disso, foram realizadas projeções climáticas para temperaturas média, máxima e mínima do ar, precipitação, umidade relativa do ar, velocidade do vento a 10 m e a 100 m, radiação de onda curta incidente à superfície e nebulosidade a partir de um conjunto de modelos climáticos globais (BESM, HadGEM2-ES, CanESM2 e MIROC5, apenas para precipitação) associados ao modelo climático regional Eta para o período de 2041-2069 e 2070-2099 com base nos cenários RCP4.5 e RCP8.5 para a região Nordeste do Brasil. Os resultados evidenciaram a importância da utilização de mais de um modelo climático para as projeções, a fim de dar mais confiabilidade aos resultados. Além disso, os dados projetados para a região Nordeste indicaram aumentos na temperatura futura e redução na precipitação para a maior parte dos modelos. Esta diminuição também foi observada para a umidade relativa do ar. No caso da velocidade do vento, apesar de algumas localidades apresentarem possíveis reduções, o cenário de aumento é predominante na região Nordeste. Por fim, a radiação e a nebulosidade apresentaram resultados diferentes entre os modelos aplicados.
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EDSON ALVES DE JESUS
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AVALIAÇÃO DA EFICÁCIA DA QUALIDADE DO PROCESSO DE ELETROFLOCULAÇÃO UTILIZANDO FONTE DE ENERGIA RENOVÁVEL APLICADO AO TRATAMENTO DE EFLUENTE DA INDÚSTRIA TÊXTIL
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Orientador : KELLY CRISTIANE GOMES DA SILVA
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Data: 26/02/2021
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Hora: 13:30
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Nos últimos anos, o desenvolvimento de atividades industriais tem provocado inúmeros impactos aos recursos naturais. A indústria têxtil, que é um ramo econômico importante desta atividade, gera elevada quantidade de efluente, devido à grande utilização de água em seu processo produtivo, que, quando não corretamente tratado, deteriora a qualidade da água do curso hídrico receptor, e ainda, causa impacto visual com a mudança da coloração da água. Sabe-se que existem diversas formas de tratamento de efluentes industrias e, dentre eles, pode-se destacar a técnica da Eletrofloculação, que foi empregada neste estudo. A eletrofloculação, também conhecida por eletrocoagulação é uma técnica utilizada há anos para tratamento de efluentes, embora sua empregabilidade seja comprometida devido ao elevado gasto de energia que pode onerar todo o processo. Desta forma, esta pesquisa visa avaliar a eficácia da qualidade do processo de eletrofloculação com o uso de eletrodo de Alumínio revestido com filme de titânio e filtração, com fonte de energia renovável, e o uso de membrana de TiO2 aplicado ao tratamento. Foi utilizado em escala laboratorial um reator confeccionado em acrílico, eletrodos de Al revestido com um filme de TiO2, alimentados ora por energia convencional, ora por energia fotovoltaica através da irradiação solar, no município de J. Pessoa-PB. Observou-se a compatibilidade entre o uso das energias fotovoltaica e convencional, constatando a viabilidade econômica do sistema, em função do volume de tratamento, condicionado à manutenção do pH do efluente próximo a 7,0. Observou-se ainda que uma maior condutividade tem relação direta na economia de energia consumida no sistema, que a remoção da turbidez é nítida ao final do tratamento e, que, a DQO obteve uma redução significativa ao final do tratamento.
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JOSÉ RAMON NUNES FERREIRA
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TÉCNICAS DE MODULAÇÃO PARA REDUÇÃO DA TENSÃO DE MODO COMUM EM SISTEMAS FOTOVOLTAICOS CONECTADOS À REDE
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Data: 26/02/2021
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Hora: 09:00
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A Tensão de Modo Comum (CMV Common Mode Voltage) é considerada um problema em
sistemas elétricos. Seu surgimento ocorre por Interferências Eletromagnéticas - EMI
(Electromagnetic Interference) geralmente provocadas por cargas não lineares conectadas à
rede elétrica. Dispositivos eletrônicos que operam com valores de tensão nominal baixos são
mais susceptíveis à CMV. Em sistemas conectados à rede, a CMV causa complicações no
fornecimento da tensão gerada pelo arranjo de placas fotovoltaicas (arranjo PV), transmitindo
para rede harmônicos de corrente. A pesquisa propõe investigar a técnica de controle de
Controle de Ciclo Único (One Cicle Control OCC) aplicado a inversores trifásicos, com foco
na redução da Tensão de Modo Comum em sistemas fotovoltaicos conectados à rede. O método
proposto na pesquisa é explanado pela sua modelagem matemática, sendo processando em
software dedicado para simulações. Este controlador possui característica relevante na
perspectiva da redução da tensão de modo comum em sistemas fotovoltaicos conectados à rede
apontando, dessa forma, melhorias na qualidade do sinal de tensão de saída produzida por esses
sistemas.
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RENNÊR RIBEIRO PINTO
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PREPARAÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE CATALISADOR HETEROGÊNEO SINTETIZADO A PARTIR DA CASCA DE OVO PARA PRODUÇÃO DE BIODIESEL
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Data: 25/02/2021
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Hora: 16:00
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O aumento da demanda energética mundial, em sua maior parte, oriunda de fonte não-renováveis, tem motivado o desenvolvimento de novas fontes de energias alternativas. Nesta busca por novas fontes, surgiu o Biodiesel, um biocombustível com baixa toxicidade e biodegradável, obtido geralmente a partir da reação de transesterificação na qual 1 (um) mol dos triacilglicerídeos reage com 3 (três) mols de álcool (metanol ou etanol) para formar 3 (três) mols de biodiesel e 1 (um) mol de glicerol, com o auxílio de catalisadores homogêneos ou heterogêneos. Entretanto, a utilização de catalisadores heterogêneos tem custo mais elevado, quando comparado à catálise homogênea, o que conota na busca de matérias-primas mais baratas. Com o intuito de favorecer o custo benefício, foi realizado um estudo que consistiu no emprego do CaO (óxido de cálcio), que detém uma alta capacidade catalítica, obtido a partir da calcinação da casca do ovo de galinha. Com base nessa perspectiva sustentável, este trabalho teve como objetivo principal a síntese e caracterização de catalisador heterogêneo obtido a partir da casca de ovo calcinado, para produção de biodiesel de algodão via rota etílica, partindo de planejamento fatorial 23, e de biodiesel de óleo cártamo. O catalisador foi preparado a partir da calcinação em diferentes temperaturas (600, 700, 800 e 900ºC) por 2 horas, e caracterizado a partir da Difração de Raio X (DRX), Termogravimetria (TG), Distribuição Granulométrica (DG), Análise Textural (BET/BJH), Densidade Experimental por Picnometria (DE) e Espectroscopia no Infravermelho (FTIR). Os ésteres obtidos durante a reação de transesterificação foram caracterizados por cromatografia gasosa e FTIR. Em termos de atividade catalítica do CaO, a partir do planejamento fatorial aplicado, foi obtido para o óleo de algodão um rendimento máximo na transesterificação de 85,83%, e quando adotado a melhor condição reacional e variando a quantidade de CaO de 1 a 5%, chegou-se a excelentes conversões de até 98,76% em biodiesel. Para o oléo de cártamo foram alcançadas conversões em biodiesel de até 99,98%. Os resultados alcançados demonstram promissora aplicação do CaO alternativo para a produção de biodiesel, tornando o processo ainda mais sustentável.
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FRANCISCO CARLOS LEITE BRASIL
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CONTROLADOR DE CARGAS DESBALANCEADAS EM SISTEMAS DE GERAÇÃO FOTOVOLTAICA CONECTADO À REDE TRIFÁSICA DE DISTRIBUIÇÃO
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Orientador : JOSE MAURICIO ALVES DE MATOS GURGEL
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Data: 25/02/2021
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Hora: 10:00
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Com a crescente demanda de sistemas fotovoltaicos conectados à rede, tem-se a necessidade cada vez maior de implementação de técnicas de controle capazes de minimizarem os impactos da interligação entre os dois sistemas: fotovoltaico e rede de distribuição. O grande desafio dos sistemas de controle é garantir os aspectos básicos da qualidade de energia, envolvendo principalmente as grandezas de frequência e fluxo de potência, que dependem essencialmente de como os sistema fotovoltaico se comportam durante perturbações externas (rede de distribuição) ou internamente ao sistema. Com isso os inversores devem estar preparados para operar durante afundamentos desequilibrados. Contudo, as técnicas de controle convencionais não levam em consideração os desequilíbrios de tensão, que apresentam como característica as componentes de sequência negativa que circulam sem controle, podendo gerar picos e desbalanços na corrente injetada na rede de distribuição. A técnica de controle de um ciclo - OCC é aplicada aos conversores chaveadores para permitir uma resposta rápida a transitórios, sem overshoots e erro nulo em regime permanente. Diante disso, este trabalho propõe implementar esta técnica no controle do inversor trifásico de forma a garantir a manutenção do fluxo de potência ao sistema em situações de desequilíbrio de cargas.
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LOUISE PEREIRA DA SILVA
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AVALIAÇÃO DOS DADOS CLIMÁTICOS HISTÓRICOS NO ESTADO DA PARAÍBA E SEU USO EM ESTUDOS DE ENERGIA FOTOVOLTAICA
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Data: 24/02/2021
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Hora: 09:00
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As mudanças climáticas podem gerar consequências no desempenho de unidades geradoras de eletricidade a partir de recursos renováveis, pois essas tecnologias são dependentes do clima da região de instalação. A partir das séries históricas de dados climáticos e das aplicações estatísticas, como o teste de Mann-Kendall quantificado pelo declive de Sen, é possível investigar indícios de mudanças climáticas. O estado da Paraíba, que está localizado na região Nordeste do Brasil, foi selecionado como área de estudo no presente trabalho. Estudou-se o comportamento climático dos dados das estações meteorológicas do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET) e de dados climáticos estimados, além da influência na produtividade de sistemas fotovoltaicos de silício monocristalino e policristalino. Foi verificada a presença de tendências significativas decrescentes, através do teste de Mann-Kendall, quantificadas pelo declive de Sen, nos dados de irradiação solar total horizontal do INMET, nas estações de Areia e Cabaceiras, o que significa que houve uma redução da irradiação solar nessas localidades. Nas análises de dispersão (MAE e RMSE) dos dados de irradiação solar total horizontal, entre o INMET e a National Aeronautics and Space Administration (NASA), três estações da NASA apresentaram erro aceitável em relação aos dados do INMET. A irradiação difusa horizontal calculada do INMET, relacionada com os dados do Centro de Referência para as Energias Solar e Eólica Sérgio de Salvo Brito (CRESESB) e da NASA, demonstrou pouca variação ao longo ano. A temperatura média do ar apresentou tendências significativas de aumento no período anual em todas as estações. A correlação de Spearman entre a irradiação solar total horizontal e a temperatura de operação da célula, foi significativa para todos os modelos de painéis fotovoltaicos. O impacto na produção fotovoltaica tomando como base o incremento da temperatura média do ar foi menor do que 1% para todas as estações. Mesmo a variação na produção fotovoltaica tendo sido pequena até o momento, há indícios de que esse impacto se incremente no futuro. Dessa forma, é preciso estar ciente das mudanças climáticas e de como ela pode afetar os setores energéticos. Para isso, mais pesquisas devem ser realizadas acerca da temática, a fim de obtenção de conhecimento mais aprofundado a e elaboração das possíveis alternativas para mitigar esses impactos das mudanças climáticas.
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