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dc.contributor.advisor1Soares, Guilherme Márcio-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1048384863451733pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Cupertino, Allan Fagner-
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3035620499629987pt_BR
dc.contributor.referee1Barros, Rodrigo Cássio de-
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1328308564593137pt_BR
dc.contributor.referee2Oliveira, Janaína Gonçalves de-
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/7072017865332999pt_BR
dc.creatorTravassos, Fabrício Carneiro-
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/9575258711446361pt_BR
dc.date.accessioned2026-06-25T10:53:38Z-
dc.date.available2026-06-24-
dc.date.available2026-06-25T10:53:38Z-
dc.date.issued2026-03-13-
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/20385-
dc.description.abstractThe partial electrification of off-highway haul trucks in mining operations represents a promising pathway for reducing diesel consumption and associated emissions. However, it introduces significant technical and economic challenges related to the optimal sizing of battery energy storage systems. The central challenge lies in determining the battery pack capacity that balances capital investment, electrochemical degradation, and the economic benefits derived from regenerative energy recovery throughout the equipment’s operational life. This work proposes an integrated dynamic model for simulating state of charge evolution, cycle and calendar degradation, energy flow, and economic performance of a battery energy storage system applied to off-highway haul trucks. The methodology was evaluated using real operational profiles from Brazilian mining sites, representing distinct mission cycles and topographic conditions. The model incorporates rainflow cycle counting, empirical electrochemical aging equations, and a discounted total cost formulation over a 60-month horizon. The sizing problem is treated as a black-box optimization and solved using Bayesian optimization, which is suitable for nonlinear and computationally expensive objective functions. The results demonstrate that the operational profile has a decisive influence on both the optimal battery capacity and the overall economic feasibility of partial electrification. For the three real-world profiles analyzed, discounted total cost reductions of 14.62%, 54.39%, and 30.11% were achieved, respectively, when compared to a diesel-only baseline scenario. Profiles with higher regenerative energy potential exhibited greater economic attractiveness, even when multiple battery replacements were required within the analyzed horizon. Sensitivity analyses indicate that energy cost is the most influential parameter in the sizing process, while variations in the initial state of charge have marginal impact on the optimal solution. The findings reinforce that optimal battery sizing is not universal but strongly dependent on the specific energy characteristics of the mining operation, highlighting the importance of mission-specific modeling in fleet electrification strategies.pt_BR
dc.description.resumoA eletrificação parcial de caminhões fora de estrada em operações de mineração representa uma alternativa promissora para redução do consumo de diesel e das emissões de gases de efeito estufa associadas, porém impõe desafios técnicos e econômicos significativos relacionados ao dimensionamento ótimo do sistema de armazenamento em baterias. O principal desafio consiste em determinar a capacidade do banco de baterias capaz de equilibrar custo de investimento, degradação eletroquímica e benefícios decorrentes da recuperação de energia regenerativa ao longo da vida útil do equipamento. Este trabalho propõe um modelo dinâmico integrado para simulação do estado de carga, degradação cíclica e de calendário, fluxo energético e desempenho econômico de um sistema de armazenamento aplicado a caminhões fora de estrada. A metodologia foi avaliada a partir de perfis de potência operacionais reais de minas brasileiras, representando diferentes ciclos de missão e condições topográficas. O modelo incorpora contagem de ciclos pelo método rainflow, equações empíricas de envelhecimento eletroquímico e uma formulação de custo total descontado ao longo de um horizonte de 60 meses. O problema de dimensionamento é tratado como uma otimização de caixa-preta, sendo resolvido por meio de otimização bayesiana, adequada a funções objetivo não lineares e computacionalmente custosas. Os resultados demonstram que o perfil operacional exerce influência decisiva sobre a capacidade ótima do banco de baterias e sobre a viabilidade econômica da eletrificação parcial. Para os três perfis reais analisados, observaram-se reduções de custo total descontado de 14,62%, 54,39% e 30,11%, respectivamente, quando comparados ao cenário exclusivamente a diesel. Verificou-se que perfis com maior potencial de recuperação de energia regenerativa apresentam maior atratividade econômica, mesmo quando associados a múltiplas substituições do banco de baterias ao longo do horizonte considerado. As análises de sensibilidade indicam que o custo da energia é o parâmetro de maior influência no processo de dimensionamento, enquanto variações no estado de carga inicial apresentam impacto marginal sobre o ponto ótimo. Os resultados obtidos reforçam a importância da caracterização específica do ciclo de trabalho da mina para a definição de estratégias de eletrificação, evidenciando que o dimensionamento ótimo não é universal, mas fortemente dependente das características energéticas da operação.pt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentFaculdade de Engenhariapt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Engenharia Elétricapt_BR
dc.publisher.initialsUFJFpt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.rightsAttribution 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by/3.0/br/*
dc.subjectArmazenamento de energiapt_BR
dc.subjectBaterias de íon-lítiopt_BR
dc.subjectDegradação de bateriaspt_BR
dc.subjectEletrificação de caminhões de mineraçãopt_BR
dc.subjectEnergy storagept_BR
dc.subjectLithium-ion batteriespt_BR
dc.subjectBattery degradationpt_BR
dc.subjectMining truck electrificationpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICApt_BR
dc.titleProjeto de um sistema de armazenamento de energia para caminhões de mineração híbridos considerando os perfis de missão e a degradação do banco de bateriaspt_BR
dc.typeDissertaçãopt_BR
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