Estudo de Sistemas Pump as Turbine para Recuperação de Energia Utilizando Máquinas de Indução

Abstract

Ao longo dos últimos anos, a preocupação com o aquecimento global tem aumentado em todo o mundo, surgindo então restrições a vários níveis, incluindo na produção de energia. Devido ao esgotamento dos recursos naturais e dos problemas ambientais é necessário recorrer às energias renováveis de modo a que o impacto no ambiente seja o menor possível. Uma das técnicas mais utilizadas para a produção de energia renovável é a geração hidroelétrica. Uma vez que a implementação de geração hidroelétrica em grande escala nem sempre é tecnologicamente, economicamente, politicamente ou ambientalmente viável, o interesse da geração de energia através de tecnologias de menor escala tem aumentado. Uma das tecnologias que tem sido implementada em vários estudos é a micro-hídrica, sendo ela caso de estudo nesta dissertação. Nesta dissertação irá ser ensaiado um circuito hidráulico de pequena escala em que as válvulas reguladoras de pressão irão ser substituídas por bombas a operar como turbina, ou PaT (de Pump as Turbine). Esta ideia surge com o propósito de gerar energia através do movimento da bomba, energia essa que seria perdida sob forma de calor pelas válvulas. Para tal, esta dissertação apresenta o desenvolvimento de um conversor eletrónico de potência de forma a controlar a velocidade da máquina elétrica que se encontra acoplada à PaT. São simuladas várias velocidades de rotação da máquina de modo a poder maximizar o rendimento do sistema implementado. Para simular um caso real, ensaiou-se um circuito hidráulico de pequena escala que se encontra instalado nas instalações do Departamento de Engenharia Eletrotécnica da Faculdade de Ciências e Tecnologias da Universidade Nova de Lisboa num programa de simulação de sistemas de distribuição de água. Através desse software foi possível extrair as potências mecânicas geradas, sendo posteriormente simuladas com o conversor eletrónico de potência podendo assim concluir que para a maximização da eficiência do sistema terá de ser necessário a implementação de um variador de frequência.