Geração termelétrica com redução de poluentes viabilizada pela computação bioinspirada

Autores

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v11i1.24568

Palavras-chave:

Geração de energia; Nível de poluentes; Gás natural; Algoritmo genético.

Resumo

O debate para estabelecer um equilíbrio entre a geração de energia elétrica e a preservação do meio ambiente é, extraordinariamente, importante. Este artigo propõe, como solução a curto prazo, a substituição do óleo diesel pelo gás natural na geração termelétrica. O gás natural emite 75% menos poluentes, ao meio ambiente, que o diesel e possui uma eficiência energética semelhante. Como estratégia para que essa substituição ocorra de forma segura, a modelagem computacional foi desenvolvida em uma metodologia de Computação Bioinspirada, denominada Algoritmo Genético (AG). O AG incorporou todas as variáveis das redes de energia elétrica e de gás natural, apresentadas na modelagem matemática. O resultado foi uma redução significativa no nível de poluentes emitidos, com elevada estabilidade no sistema elétrico de potência.     

Biografia do Autor

Denis Carlos Lima Costa, Federal Institute of Education, Science and Technology of Pará

#Graduação em Licenciatura em Ciências/Habilitação Matemática 1992, pesquisa incrementada na área de Geometria Diferencial, baseada nas abordagens de Carl Friedrich Gauss.

#Especialização em Física 1998, com exploração na área de Mecânica Quântica, tendo como base as Teorias de Max Planck.

#Mestrado em Geofísica pela Universidade Federal do Pará 2003, investigação em Métodos Potenciais aplicados às Bacias Sedimentares utilizando as estratégias de Fourier e Laplace.

#Doutorado em Engenharia Elétrica na área de Sistemas de Potência pela Universidade Federal do Pará 2016, pesquisa desenvolvida com aplicações de Inteligência Artificial aplicada. Emprego de sistemas inteligentes à produção, transporte e geração de Energia Elétrica a partir do Gás Natural.

# Líder do Grupo de Pesquisa GRADIENTE DE MODELAGEM MATEMÁTICA E SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL - GM²SC, vinculado ao Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Pará - IFPA Campus Ananindeua.

# Membro do Grupo de Pesquisa LINGUAGENS, CULTURAS, TECNOLOGIAS e INCLUSÃO - LICTI, vinculado ao Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Pará - IFPA Campus Castanhal, onde colabora com as linhas de Educação Matemática e Matemática Computacional.

Referências

Brasil (2021). Ministério de Minas e Energia, Empresa de Pesquisa Energética Plano Decenal de Expansão de Energia 2029 / Ministério de Minas e Energia. Empresa de Pesquisa Energética. MME/EPE. https://www.epe.gov.br/pt/publicacoes-dados-abertos/publicacoes/plano-decenal-de-expansao-de-energia-2029.

Carvalho, A. P. L. (2018). Algoritmo Genético. USP. Departamento da Ciência da Computação. https://sites.icmc.usp.br/andre/research/genetic/.

Carvalho, R., Hittinger, E., & Williams, E. (2021). Payback of natural gas turbines: A retrospective analysis with implications for decarbonizing grids. Utilities Policy, Elsevier, 73. https://doi.org/10.1016/j.jup.2021.101307.

Costa, D. C. L., Nunes, M. V., Vieira, J. P., & Bezerra, U. H. (2016a). Decision tree-based security dispatch application in integrated electric power and natural-gas networks. Electric Power Systems Research, 141, 442-449.

Costa, D. C. L. (2016b). Despacho Ótimo de Redes Integradas de Energia Elétrica e de Gás Natural com Restrições de Segurança via Árvores de Decisão. Tese (Doutorado) - Universidade Federal do Pará – UFPA, Instituto de Tecnologia – ITEC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica - PPGEE.

Costa, D. C. L., Costa, H. A. de O., Castro, A. P. S., Cruz, E. C., Neto, J. L. A., & Cruz, B. C. C. da. (2020). As dimensões das Modelagens Matemática e Computacional prescrevidas à Gestão Ambiental. Research, Society and Development, 9(10), e6939109013-e6939109013. 10.33448/rsd-v9i10.9013.

Costa, H. A. de O., Costa, D. C. L., & Meneses, L. A. de. (2021a). Interdisciplinarity Applied to the Optimized Dispatch of Integrated Electricity and Natural Gas Networks using the Genetic Algorithm. Research, Society and Development, 10(2), e42110212641. 10.33448/rsd-v10i2.12641.

Costa, H. A. de O., Gomes, L. L., & Costa, D. C. L. (2021b). Genetic algorithm and particle swarm applied in electric system optimization. Research, Society and Development, 10(10), e166101018871. https://doi.org/10.33448/rsd-v10i10.18871.

Costa, H. A. de O., Gomes, L. L., Costa, D. C. L., Rocha, E. M., Francês, C. R., & Andrade, S. H. (2021c). Fractional order differential calculus applied on decision making system to smart grid management via decision trees. Research, Society and Development, 10(16), e38101623387. https://doi.org/10.33448/rsd-v10i16.23387.

EPE (2021). Empresa de Pesquisa Energética. https://www.epe.gov.br/pt/abcdenergia/matriz-energetica-e-eletrica.

Goldeberg, D. (1989). Genetic algorithms in search, optimization, and machine learning. Addison -Wesley Professional. 423 - 445.

Holland, J. H. (1975). Adaptation in natural and artificial systems. The University of Michigan Press, Ann Arbor, MI.

Mathworks. (2021). MATLAB: The Language of Technical Computing. https://www.mathworks.com/help/matlab/index.html?s_tid=CRUX_lftnav.

Michalewicz, Z. (1996). Genetic Algorithms + Data Structure = Evolution Programs. (3rd ed.), Spring, 387 - 405.

Mitchell, M. (1997). An introduction to genetic algorithms. Cambridge: Mit Press.

Mouette, D., Machado, P. G., Fraga, D., Peyerl, D., Borges, R. R., Brito, T. L. F., Shimomaebara, L. A., & Santos, E. M. dos. (2019). Costs and emissions assessment of a Blue Corridor in a Brazilian reality: The use of liquefied natural gas in the transport sector. Science of The Total Environment, 668(10), 1104-1116.

Pereira, A. S., Shitsuka, D. M., Parreira, F. J. & Shitsuka, R. (2018). Metodologia da pesquisa científica. Núcleo de Tecnologia Educacional – UFSM.

Santos, E. M. dos. (2002). Gás Natural: Estratégias para uma Energia Nova no Brasil. Annablume.

Unece (2021). United Nations Economic Commission for Europe - Extractive Industries Transition to Sustainable Systems. https://unece.org/sites/default/files/2021-05/Extractive%20Industries%20Regional%20PB_Final.pdf.

Wolf, D. D. (2003). Mathematical properties of formulations of the gas transmission problem. Management Science, 46 (11), 1454-1465.

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Publicado

02/01/2022

Como Citar

COSTA, D. C. L. .; MENESES, L. A. de; LIMA, M. L. V. de; COSTA, H. A. de O.; REIS, A. C. F.; PINHEIRO, H. F. B. .; COSTA, E. F. da .; SILVA, A. R. dos S. da .; REIS, A. C. F. .; RAIOL, F. M. .; SANTOS, R. C. P. dos . Geração termelétrica com redução de poluentes viabilizada pela computação bioinspirada. Research, Society and Development, [S. l.], v. 11, n. 1, p. e7611124568, 2022. DOI: 10.33448/rsd-v11i1.24568. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/24568. Acesso em: 25 nov. 2024.

Edição

v. 11 n. 1

Seção

Engenharias

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