[pt] Esta dissertação foi desenvolvida com o objetivo de criar e validar uma metodologia para identificação e classificação do potencial dos grandes clientes de uma concessionária local ao uso da tecnologia de conversão fotovoltaica como alternativa estratégica de racionalização do consumo. O estudo faz uso de dados oficiais de radiação global incidente no Rio de Janeiro, fornecidos pelo Instituto Nacional de Meteorologia do Brasil, e de dados de consumo de grandes clientes fornecidos pela Light. A motivação consiste em oferecer uma ferramenta, à concessionária e ao Regulador, a ser utilizada como subsídio ao planejamento estratégico da empresa, visando ao deslocamento de carga para horários fora da ponta. A metodologia proposta consiste em comparar a curva de energia elétrica consumida pelo cliente com a curva de radiação global incidente no Rio de Janeiro. Assim, utiliza-se uma metodologia fuzzy para identificar e categorizar os usuários de energia elétrica. Os resultados enquadraram os consumidores em cinco diferentes categorias que indicam o nível de potencial para fazer uso da conversão fotovoltaica. Dentre as conclusões, a metodologia desenvolvida mostrou-se eficaz como ferramenta de auxílio e a conversão fotovoltaica uma alternativa interessante, quando se trata da análise do consumo e da radiação global, para pelo menos 85 porcento dos grandes clientes analisados. / [en] This work was developed with the goal of creating and validating a methodology for identification and classification of potential major customers of a local electricity utility to the use of photovoltaic conversion technology as a strategic alternative to rationalize consumption. The study makes use of official data of global radiation incident in Rio de Janeiro, provided by the National Meteorology Institute of Brazil, and consumption data of major customers provided by Light. The motivation is to provide a tool to the electricity utility and the regulator, to be used as input to the strategic planning of the firm seeking to shift load of off-peak times. The proposed methodology consists in comparing the curve of electrical energy consumed by the customer with the curve of global radiation incident in Rio de Janeiro. Thus, the fuzzy methodology is used to identify and categorize the users of electricity. Results framed consumers in five different categories that indicate the level of potential to make use of photovoltaic conversion. Among the conclusions, the methodology was effective as an aid tool and photovoltaic conversion an attractive alternative when it comes to the analysis of consumption and global radiation for at least 85 percent of large customers analyzed.

[pt] O objetivo desta pesquisa de mestrado é comparar o desempenho de três modelos de simulação numérica (Duffie e Beckman, King et al. e Masters) sobre a capacidade de conversão fotovoltaica obtida em painéis, tomando o modelo de King et al. como base de referência já que este foi validado à luz de dados experimentais com grau de concordância (exatidão) entre 2,4 por cento a 5,4 por cento. As simulações fazem uso de dados oficiais (dados horários e dados médios mensais de radiação solar incidente, temperatura ambiente, velocidade de vento) disponibilizados pelo Instituto Nacional de Meteorologia do Brasil e de dados técnicos de desempenho do fabricante de painéis fotovoltaicos. A motivação para desenvolvimento do trabalho resulta da percepção da importância da energia solar fotovoltaica como estratégia de sua inclusão e diversificação da matriz energética brasileira. A metodologia proposta consiste em: (i) comparar o desempenho dos três modelos estudados e (ii) aplicar a metodologia de cálculo para avaliar o desempenho na conversão fotovoltaica nas condições solarimétricas favoráveis de onze cidades brasileiras, assim criando uma escala que possa ser utilizada para estabelecer um benchmark nacional. Os resultados revelaram que o modelo Duffie e Beckman reproduz os resultados de conversão fotovoltaica obtido pelo modelo King et al. com grau de concordância 2,4 por cento, enquanto a concordância com o modelo Masters ultrapassa a faixa de exatidão (7,4 por cento). Como conclusão, o uso de dados meteorológicos médios mensais mostraram-se eficazes para estimar a energia elétrica que resulta do processo de conversão fotovoltaica em substituição aos dados horários nem sempre disponíveis. / [en] The goal of this MSc. dissertation is to compare the performance of three classical models of numerical simulation (Duffie and Beckman, King et al. and Masters) to generate electricity from the photovoltaic conversion obtained in panels, taking the model of King et al. as a baseline since it was validated vis-àvis experimental data within 2.4 percent to 5.4 percent. The simulations make use of official data (solar hourly and monthly data of solar incident radiation, temperature, wind speed) provided by the National Institute of Meteorology of Brazil and of performance data provided by the manufacturer of the photovoltaic panel. The motivation for development of the work resulted from the perception of the importance of photovoltaic energy as a strategy for diversification of the Brazilian energy matrix. The proposed methodology (i) compares the performance of the three models studied and (ii) applies it for assessing the performance of the photovoltaic conversion in eleven Brazilian cities that exhibit favourable conditions for photovoltaic conversion, thus creating a scale that can be used to establish a national benchmark. The results revealed that the Duffie and Beckman model reproduces the results of the photovoltaic conversion model obtained by King et al. degree within 2.4 percent, while the agreement with the model of Masters over range accuracy (7.4 percent). In conclusion, the use of monthly averaged meteorological data proved to be effective for estimating the energy that results from the process of photovoltaic conversion when hourly data is not available.

[pt] O potencial da energia solar para a geração de energia elétrica no mundo é sem dúvida o maior dos potenciais das fontes energéticas renováveis, com uma capacidade de produção de eletricidade estimada em 745,8 TWh por ano. Embora não seja responsável por uma parte significativa da matriz elétrica mundial, o crescimento do setor fotovoltaico no mundo é notável. A capacidade instalada mundial de centrais fotovoltaicas cresceu 39 por cento no ano 2013. Os mapas mundiais de radiação solar mostram que aqueles que mais investem em energia solar fotovoltaica não são necessariamente aqueles cujo território recebe a maior quantidade deste recurso. O Brasil, com um grande potencial solar, confirmado por diversos levantamentos, não é um dos principais produtores de eletricidade a partir de sistemas fotovoltaicos. Este setor no Brasil é ainda incipiente, porém, uma das estratégias do país para promover a implementação de sistemas fotovoltaicos é um mecanismo de net metering para mini e micro produtores. Diversos especialistas afirmam que esta estratégia poderia gerar um grande volume de empreendimentos em pequena e média escala nos próximos anos. Este trabalho fornece uma ferramenta de informação sobre a radiação solar no estado do Rio de Janeiro, conformada por mapas de radiação solar global e dados de anos meteorológicos típicos. Com base nos dados gerados, realizaram-se simulações para estimar a radiação solar incidente e a eletricidade produzida por painéis fotovoltaicos em diferentes configurações fixas e com rastreamento. Avaliaram-se os ganhos e perdas ocasionados por cada configuração em relação a configuração horizontal. / [en] Solar energy potential for electricity generation undoubtedly surmounts the potential of all the other renewable energy sources, with an estimated electricity production capacity of 745.8 TWh per year. Albeit solar energy does not account for a significant share of the world electricity matrix, the growth of the photovoltaic market in the world is remarkable: the installed PV capacity increased in 39 percent on 2013. Nevertheless, the world maps of solar radiation show that the countries that invest the most in solar photovoltaic energy are not necessarily the ones that receive the highest solar radiation. Brazil, with an important solar potential, confirmed by diverse assessments, is not one of the main producers of PV-generated electricity. The PV-market in Brazil is still immature, however, one of the strategies of the Government to promote the implementation of PV systems is a net metering mechanism for mini and micro producers. Different specialists claim that this strategy could generate a big volume of new endeavors in small and medium scale in the next years. This study provides information tools about solar radiation in Rio de Janeiro. It comprises maps of global solar radiation in horizontal surfaces and Typical Meteorological Year data sets. Simulations were performed based on the generated data to estimate the incident solar radiation and the electricity produced by PV systems in different fixed and tracking configurations. The gains and losses caused by each configuration with respect to the horizontal configuration were evaluated.

[pt] Com a necessidade de uma maior diversificação da matriz energética mundial e a inevitabilidade de investimento em fontes de energia limpa, a energia solar fotovoltaica tem se mostrado uma fonte energética promissora. Seu crescimento hoje é exponencial e se revela cada vez mais presente na matriz energética da maioria dos países. No Brasil, já se vê um mercado fotovoltaico sólido com geração de milhares de empregos e investimentos de bilhões de reais. Sua intermitência e imprevisibilidade é razão de grande pesquisa, no intuito de obter dados confiáveis que estimam a geração de um sistema solar fotovoltaico ao longo de seu ciclo de vida. Sendo assim, este trabalho conduz uma extensa revisão bibliográfica, passando pelos fundamentos básicos, até o desenvolvimento de um algorítmico robusto, integrando modelos matemáticos presentes na literatura. Os dados de radiação solar global, velocidade do vento e temperatura, são obtidos de mapas gerados por 39 estações solarimétricas dentro e próximas das fronteiras do estado do Rio de Janeiro. O simulador, também conta com uma extensa base de dados atual de módulos solares e inversores. Após uma série de validações e análises de sensibilidade, apresentou resultados satisfatórios quanto a sua capacidade de previsão. Dessa forma, é possível simular e dimensionar sistemas solares fotovoltaicos, calculando indicadores e fluxo de caixa detalhado que refletem a viabilidade de um determinado projeto. Além disso, o simulador tem a capacidade de gerar mapas georreferencidos que contribuem para uma avaliação técnica, economia e ambiental, de uma região a ser analisada. Com isso, se torna uma ferramenta fundamental para investidores do setor. / [en] With the need for greater diversification of the world energy matrix and the inevitability of investment in clean energy sources, photovoltaic solar energy has proved to be a promising energy source. Its growth today is exponential and is increasingly present in the energy matrix of most countries. In Brazil, there is already a solid photovoltaic market with the generation of thousands of jobs and investments of billions of reais. Its intermittency and unpredictability is the reason for great research, in order to obtain reliable data that estimate the generation of a photovoltaic solar system throughout its life cycle. Therefore, this work conducts an extensive bibliographic review, going through the basic foundations, until the development of a robust algorithm, integrating mathematical models present in the literature. Global solar radiation, wind speed and temperature data are obtained from maps generated by 39 solarimetric stations within and near the borders of the state of Rio de Janeiro. The simulation tool also has an extensive current database of solar modules and inverters. After a series of validations and sensitivity analyzes, it presented satisfactory results in terms of its forecasting capacity. In this way, it is possible to simulate and size solar photovoltaic systems, calculating indicators and detailed cash flow that reflect the viability of a given project. In addition, the simulation tool has the ability to generate georeferenced maps that contribute to a technical, economic and environmental assessment of a region to be analyzed. As a result, it becomes a fundamental tool for investors in the sector.

[pt] A irradiação solar é vista como uma importante fonte de dano aos cabelos, contudo, medir instrumentalmente as consequências da sua interação com os diferentes constituintes da fibra capilar ainda é um desafio. Neste trabalho, investigou-se o potencial da metodologia de flexabrasão em medir as alterações nas propriedades mecânicas de fibras de cabelo decorrentes dos danos estruturais ocasionados pelas radiações solares. Para isto, desenvolveu-se um experimento in-vitro, no qual amostras de cabelo humano, simulando diferentes níveis de sensibilização química (natural, descolorido, colorido e alisado com formaldeído), foram submetidas a diferentes níveis de radiação emitida por uma lâmpada de xenônio. Após análise estatística dos dados obtidos, observou-se que a metodologia de flexabrasão é capaz de captar a influência da radiação solar na resistência mecânica de fibras de cabelo, sobretudo em cabelos naturais a partir de 60 horas de exposição à lâmpada de xenônio, o que equivale aproximadamente a 5 meses de exposição solar na cidade do Rio de Janeiro, para pessoas que ficam diretamente expostas ao sol por cerca de 1,5 h por dia. Desta forma, concluiu-se que a flexabrasão é uma possível metodologia para avaliação do fator de proteção solar oferecido por produtos cosméticos capilares. / [en] Solar radiation is an important source of damage to hair fibers. However, it is still a huge challenge to instrumentally measure the consequences of its interaction with the fibers constituents. In this work, the flexabrasion methodology has been investigated as a potential tool to quantify the alterations on hair mechanical properties due to structural damages caused by solar radiation. For that, an in-vitro experiment has been developed, in which human hair samples, simulating different levels of chemical sensitization (natural, bleached, dyed and straightened with formaldehyde), were submitted to different levels of radiation from a xenon lamp source. Statistical analysis of the data obtained with the methodology showed that it is able to capture the influence of solar radiation on hair mechanical resistance, especially when using natural fibers from 60 hours of exposure onwards, what would be equivalent to around 5 months of real solar exposure at Rio de Janeiro, on people that are directly exposed to the sun during 1,5 h per day. Thus, one can conclude that flexabrasion is a methodology option to evaluate the photo protection efficacy offered by hair care products.