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Type: Dissertação
Title: Previsão probabilística de vento via modelos dinâmicos lineares em um contexto de produção de hidrogênio
Title in English: Probabilistic wind forecasting via dynamic linear models in a context of hydrogen production
Authors: Leal, Jairon Isaias
Advisor: Andrade, Carla Freitas de
Co-advisor: Pitombeira Neto, Anselmo Ramalho
Keywords in Brazilian Portuguese : Energia eólica;Previsão dos ventos;Modelos lineares (Estatística);Hidrogênio como combustível
Keywords in English : Wind energy;Probabilistic wind speed forecasting;Linear models (Statistics);Hydrogen as fuel
Knowledge Areas - CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
Issue Date: 2024
Citation: LEAL, Jairon Isaias. Previsão probabilística de vento via modelos dinâmicos lineares em um contexto de produção de hidrogênio. 2024. 83 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2024.
Abstract in Brazilian Portuguese: A consolidação do hidrogênio renovável como um dos pilares para a transição energética depende da superação de alguns desafios operacionais como a previsibilidade da fonte primária e os impactos causados pela operação intermitente. Motivada por essa premissa, a presente pesquisa tem como objetivo avaliar a aplicação de Dynamic Linear Models na previsão probabilística de velocidade de ventos em um contexto de produção de hidrogênio. Para concretização desse propósito, medições anemométricas de usinas eolioelétricas situadas nos estados da Bahia (BA), do Ceará (CE) e do Rio Grande do Sul (RS) foram usadas como dados de entrada para um procedimento de previsão contínua. As 329 previsões diárias resultantes desse procedimento foram utilizadas para estimar a produção de hidrogênio a partir de três métodos de conversão diferenciados entre si pela calibragem da eficiência do processo eletrolítico. Os resultados mostram que o CE obteve os melhores resultados em termos de ajuste pontual e de probabilidade de cobertura, mas a BA teve intervalos de predição relativamente mais precisos. Os valores medianos para CE, RS e BA de normalized Root Mean Squared Error são 0,1501, 0,2855 e 0,3272. Os valores medianos para CE, BA e RS de Prediction Interval Coverage Probability são 97,92%, 79,17% e 70,83%. Já os valores medianos de Prediction Interval Normalized Average Width são 65,66%, 69,15% e 73,94% para BA, CE e RS. Dentre os métodos de conversão eletricidade-hidrogênio, o segundo método de conversão (C2), que é calibrado de forma teórica, resultou em menores diferenças entre os valores observados e previstos no horizonte mensal. Sob a perspectiva diária, a amostra da BA conteve a maior quantidade diária de períodos críticos decorrentes de flutuações superiores a ±50%.
Abstract: The consolidation of renewable hydrogen as one of the mainstays of the energy transition depends on overcoming some operational challenges, such as the predictability of the primary energy source and the impacts caused by intermittent operation. Building on this premise, the present research aims to evaluate the application of Dynamic Linear Models for the probabilistic forecasting of wind speed in the context of hydrogen production. To this end, wind measurements of wind power plants located in the states of Bahia (BA), Ceará (CE) and Rio Grande do Sul (RS) were used as input for a rolling forecasting procedure. The 329 daily forecasts resulting from this procedure were used to estimate hydrogen production from three conversion methods differentiated from each other by calibrating the efficiency of the electrolytic process. The results show that CE obtained the best results regarding point adjustment and probability of coverage but BA had relatively more accurate prediction intervals. The normalized Root Mean Squared Error (nRMSE) median values for CE, RS, and BA are 0.1501, 0.2855, and 0.3272. The Prediction Interval Coverage Probability (PICP) median values for CE, BA, and RS are 97.92%, 79.17%, and 70.83%. The Prediction Interval Normalized Average Width (PINAW) median values are 65.66%, 69.15%, and 73.94% for BA, CE, and RS. Among the electricity-hydrogen conversion methods, C2, which is theoretically calibrated, resulted in smaller differences between the observed and predicted values over the monthly horizon. From a daily perspective, BA’s sample contained the highest daily amount of critical periods due to fluctuations greater than ±50%.
Description in Brazilian Portuguese: Este documento está disponível online com base na Portaria nº 348, de 08 de dezembro de 2022, disponível em: https://biblioteca.ufc.br/wp-content/uploads/2022/12/portaria348-2022.pdf, que autoriza a digitalização e a disponibilização no Repositório Institucional (RI) da coleção retrospectiva de TCC, dissertações e teses da UFC, sem o termo de anuência prévia dos autores. Em caso de trabalhos com pedidos de patente e/ou de embargo, cabe, exclusivamente, ao autor(a) solicitar a restrição de acesso ou retirada de seu trabalho do RI, mediante apresentação de documento comprobatório à Direção do Sistema de Bibliotecas
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/78828
Author's Lattes: http://lattes.cnpq.br/0141478048867224
Advisor's Lattes: http://lattes.cnpq.br/1903591824850643
Co-advisor's ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9234-8917
Co-advisor's Lattes: http://lattes.cnpq.br/5661587413564713
Access Rights: Acesso Aberto
Appears in Collections:DEME - Dissertações defendidas na UFC

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