India’s geographical location renders it with ample solar-energy potential ranging from 4-7 kWh/m2 daily and 2,300–3,200 sunshine hours annually. The diverse nature of human settlements (scattered low-rise to dense high-rise) in India is one of the unexplored avenues of harnessing solar energy through electricity generation using photovoltaic (PV) technology. Solar energy is a promising alternative that carries adequate potential to support the growing energy demands of India’s burgeoning population. A previous study estimates, by the year 2070, with 425 million households (of which utilizing only 20 %), about 90 TWh of electrical energy can be generated utilizing solar energy. PV is viable for onsite distributed (decentralized) power generation offering advantages of size and scale variability, modularity, relatively low maintenance and integration into buildings (no additional demand land). The application of solar PV technology as the building envelope viz., walls, façade, fenestration, roof and skylights is termed Building Integrated Photovoltaic (BIPV). Apart from generating electricity, PV has to also function as a building envelope, which makes BIPV systems unique. Even with a gradual rise in the number of BIPV installations across the world over the years, a common consensus on their evaluation has not yet been developed. Unlike PV in a ground mounted system, its application in buildings as an envelope has huge implications on both PV and building performance. The functions of PV as a building material translates well beyond electricity generation alone and would also have to look into various aspects like the thermal comfort, weather proofing, structural rigidity, natural lighting, thermal insulation, shading, noise protection safety and aesthetics. To integrate PV into a residential building successfully serving the purpose (given the low energy densities of PV and initial cost), would also mean considering factors like the buildings electricity requirement and economic viability. As many studies have revealed, 40% of electricity consumed in a building is utilized for maintaining indoor thermal comfort. Tropical regions, such as India, are generally characterized by high temperatures and humidity attributed to good sunlight, therefore, the externality considered for this study has been the impact of BIPV on the thermal comfort. Passive designs need to regulate the buildings solar exposure by integrating a combination of appropriate thermal massing, material selection, space orientation and natural ventilation. On the other hand, PV design primarily aims to maximize solar to generate maximum energy. The design requirements for climate-responsive building design may thus infringe upon those required for optimal PV performance. Regulating indoor thermal comfort in tropical regions poses a particular challenge under such conditions, as the indoor temperature is likely to be sensitive to external temperature variations. In addition, given current performance efficiencies for various PVs, high initial cost and space requirement, it is also crucial to ascertain PV’s ability to efficiently support buildings energy requirement. Thus, BIPV would require addressing, concurrently, design requirements for energy-efficient building performance, effective PV integration, and societal feasibility. A real time roof integrated BIPV system (5.25 kW) installed at the Center for Sustainable Technologies at the Indian Institute of Science, Bangalore has been studied for its PV and building thermal performance. The study aims at understanding a BIPV system (based on crystalline silicon) from the technical (climate-responsiveness and PV performance), social (energy requirement and energy efficiency) and economical (costs and benefits) grounds and identifies relevant factors to quantify performance of any BIPV system. A methodology for BIPV evaluation has been proposed (Integrability Methodology), especially for urban localities, which can also be adopted for various PV configurations, building typologies and climatic zones. In the process, a novel parameter (thermal comfort energy) to evaluate the thermal performance of naturally ventilated buildings combining climate-responsiveness and thermal comfort aspects has also been developed. An Integrability Index has also been devised, integrating various building performance factors, to evaluate and compare the performance of BIPV structures. The methodology has been applied to the 5.25 kW BIPV system and the index has been computed to be 0.17 (on a scale of 0 – 1). An insulated BIPV system (building applied photovoltaic system) has been found to be favorable for the climate of Bangalore than BIPV. BIPV systems have also been compared across three different climates (Bangalore, Shillong and Delhi) and given the consideration of the same system for comparison, the system in Delhi is predicted to have a higher Integrability than the other two systems. The current research work is a maiden effort, that aims at developing and testing a framework to evaluate BIPV systems comprising technical, social and economic factors.

В данной работе проведено исследование по совершенствованию системы нормирования расхода топлива на основе конкретизации и установления закономерностей изменения его расхода под влиянием природно-климатических условий округов Свердловской области. / In this paper, a study was conducted to improve the system of fuel consumption rationing based on concretization and establishing patterns of changes in its consumption under the influence of the natural and climatic conditions of the districts of the Sverdlovsk region.

Tesis por compendio / [ES] Los bosques de Pinus halepensis, están sometidos a periodos con condiciones meteorológicas extremas de altas temperaturas y estrés hídrico. Estas condiciones, junto al actual contexto de emergencia climática genera condiciones ideales para los grandes incendios forestales de proporciones catastróficas con graves consecuencias en la salud y el bienestar de las personas. En este contexto, una de las disciplinas de conocimiento científico que apenas se han investigado hasta la fecha en relación con el riesgo de incendios forestales es la electrofisiología vegetal. Por ello, en la presente tesis se expone la evaluación experimental de las señales eléctricas vegetales como posibles variables equivalentes del estado fenológico en los modelos de gestión, como base para el futuro desarrollo de sistemas de redes de sensores inalámbricos, todo ello a través del análisis de las características estáticas y dinámicas de las señales electrofisiológicas de la principal especie arbórea de la cuenca mediterránea occidental, el Pinus halepensis. La tesis se ha estructurado en tres capítulos, siguiendo cada uno de ellos el método científico. En el primer capítulo se analiza la evaluación de algunos de los factores estáticos más significativos que influyen en el patrón de distribución de las señales electrofisiológicas del Pinus halepensis. Tras un diseño muestral adecuado, los resultados demuestran que la madurez del árbol influye directamente en la tensión eléctrica determinada por la tensión medida, siendo los árboles jóvenes los que presentan una mayor amplitud en la señal eléctrica, la cual se muestra uniforme en el árbol, siendo independiente de la colocación de los electrodos en altura y en orientación cardinal. En el segundo capítulo se analiza la evolución temporal de la señal eléctrica registrada, tanto diaria como anual. Los resultados obtenidos demuestran que las señales electrofisiológicas presentan valores significativamente más altos y de mayor amplitud durante los periodos más húmedos con temperaturas moderadas, mientras que las señales son representativamente mucho más bajas, durante los períodos con mayor estrés vegetativo del año. La metodología aplicada y los resultados obtenidos en este capítulo de la tesis demuestran que las señales electrofisiológicas pueden ser consideradas un indicador del estado fisiológico de los árboles en situaciones de estrés vegetativo. Finalmente, en el tercer capítulo de la tesis se analiza la evaluación de las señales electrofisiológicas como variables a incluir en los modelos de gestión del riesgo de incendio forestal. Los resultados obtenidos nos han permitido demostrar que el LFMC del Pinus halepensis no muestra variaciones estacionales significativas bajo la influencia de factores extremos de riesgo de incendio, mientras que las diferencias registradas en las señales electrofisiológicas muestran oscilaciones con variaciones significativas, que están fuertemente correlacionadas con los periodos de condiciones meteorológicas extremadamente favorables para los incendios forestales. Finalmente, también se ha podido demostrar una muy alta correlación entre las tensiones medidas y el principal índice de riesgo de incendio utilizados por las agencias de emergencias Con todos los resultados obtenidos, podemos concluir finalmente que las variaciones en las señales electrofisiológicas están estrechamente relacionadas con el estado fenológico de los Pinus halepensis y con el riesgo de incendio forestal. Lo que abre la posibilidad de una monitorización in situ de las masas forestales en las que domina esta especie, lo que sería fácilmente integrable en los sistemas de modelización y gestión preventiva de los incendios forestales en los ecosistemas mediterráneos. / [CA] Els boscos de Pinus halepensis, estan sotmesos a períodes amb condicions meteorològiques extremes d'altes temperatures i estrés hídric. Aquestes condicions, al costat de l'actual context d'emergència climàtica genera condicions ideals per als grans incendis forestals de proporcions catastròfiques amb greus conseqüències en la salut i el benestar de les persones. En aquest context, una de les disciplines de coneixement científic que a penes s'han investigat fins hui en relació amb el risc d'incendis forestals és l'electrofisiologia vegetal. Per això, en la present tesi s'exposa l'avaluació experimental dels senyals elèctrics vegetals com a possibles variables equivalents de l'estat fenològic en els models de gestió, com a base per al futur desenvolupament de sistemes de xarxes de sensors sense fils, tot això a través de l'anàlisi de les característiques estàtiques i dinàmiques dels senyals electrofisiològics de la principal espècie arbòria de la conca mediterrània occidental, el Pinus halepensis. La tesi s'ha estructurat en tres capítols, seguint cadascun d'ells el mètode científic. En el primer capítol s'analitza l'avaluació d'alguns dels factors estàtics més significatius que influeixen en el patró de distribució dels senyals electrofisiològics del Pinus halepensis. Després d'un disseny mostral adequat, els resultats demostren que la maduresa de l'arbre influeix directament en la tensió elèctrica determinada per la tensió mesurada, sent els arbres joves els que presenten una major amplitud en el senyal elèctric, la qual es mostra uniforme en l'arbre, sent independent de la col·locació dels elèctrodes en altura i en orientació cardinal. En el segon capítol s'analitza l'evolució temporal del senyal elèctric registrat, tant diària com anual. Els resultats obtinguts demostren que els senyals electrofisiològics presenten valors significativament més alts i de major amplitud durant els períodes més humits amb temperatures moderades, mentre que els senyals són representativament molt més baixes, durant els períodes amb major estrés vegetatiu de l'any. La metodologia aplicada i els resultats aconseguits en aquest capítol de la tesi demostren que els senyals electrofisiològics poden ser considerades un indicador de l'estat fisiològic dels arbres en situacions d'estrés vegetatiu. Finalment, en el tercer capítol de la tesi s'analitza l'avaluació dels senyals electrofisiològics com a variables a incloure en els models de gestió del risc d'incendi forestal. Els resultats aconseguits ens han permés demostrar que el LFMC del Pinus halepensis no mostra variacions estacionals significatives sota la influència de factors extrems de risc d'incendi, mentre que les diferències registrades en els senyals electrofisiològics mostren oscil·lacions amb variacions significatives, que estan fortament correlacionades amb els períodes de condicions meteorològiques extremadament favorables per als incendis forestals. Finalment, també s'ha pogut demostrar una molt alta correlació entre les tensions mesurades i el principal índex de risc d'incendi utilitzats per les agències d'emergències Amb tots els resultats aconseguits, podem concloure finalment que les variacions en els senyals electrofisiològics estan estretament relacionades amb l'estat fenològic dels Pinus halepensis i amb el risc d'incendi forestal. El que obri la possibilitat d'un monitoratge in situ de les masses forestals en les quals domina aquesta espècie, la qual cosa seria fàcilment integrable en els sistemes de modelització i gestió preventiva dels incendis forestals en els ecosistemes mediterranis. / [EN] Pinus halepensis forests are subjected to periods of extreme weather conditions of high temperatures and water stress. These conditions, together with the current context of climatic emergency, generate ideal conditions for large forest fires of catastrophic proportions with serious consequences on the health and welfare of people. In this context, one of the disciplines of scientific knowledge that has hardly been investigated to date in relation to the risk of forest fires is plant electrophysiology. Therefore, this thesis presents the experimental evaluation of plant electrical signals as possible equivalent variables of the phenological state in management models, as a basis for the future development of wireless sensor network systems, all through the analysis of the static and dynamic characteristics of the electrophysiological signals of the main tree species of the western Mediterranean basin, Pinus halepensis. The thesis has been structured in three chapters, each of them following the scientific method. In the first chapter, the evaluation of some of the most significant static factors that influence the distribution pattern of electrophysiological signals in Pinus halepensis is analyzed. After an adequate sample design, the results show that the maturity of the tree directly influences the electrical voltage determined by the measured voltage, being the young trees those that present a greater amplitude in the electrical signal, which is uniform in the tree, being independent of the placement of the electrodes in height and in cardinal orientation. In the second chapter, the temporal evolution of the electrical signal recorded, both daily and annual, is analyzed. The results obtained show that the electrophysiological signals present significantly higher values and greater amplitude during the wettest periods with moderate temperatures, while the signals are representatively much lower during the periods with greater vegetative stress of the year. The methodology applied and the results obtained in this chapter of the thesis demonstrate that electrophysiological signals can be considered an indicator of the physiological state of trees in situations of vegetative stress. Finally, the third chapter of the thesis analyzes the evaluation of electrophysiological signals as variables to be included in wildfire risk management models. The results obtained have allowed us to demonstrate that the LFMC of Pinus halepensis does not show significant seasonal variations under the influence of extreme fire risk factors, while the differences recorded in the electrophysiological signals show oscillations with significant variations, which are strongly correlated with periods of extremely favorable meteorological conditions for forest fires. Finally, it has also been possible to demonstrate a very high correlation between the measured voltages and the main fire risk index used by emergency agencies. With all the results obtained, we can finally conclude that variations in electrophysiological signals are closely related to the phenological state of Pinus halepensis and to the risk of forest fire. This opens up the possibility of in situ monitoring of forest stands dominated by this species, which could be easily integrated into systems for modeling and preventive management of forest fires in Mediterranean ecosystems. / Zapata Zapata, R. (2023). Análisis de las señales electrofisiológicas en Pinus halepensis Mill como base a su aplicación en sensores inalámbricos para la prevención de incendios forestales [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/197905 / Compendio

In dieser Arbeit wurden die Veränderungen der agrarklimatologischen Bedingungen im Zuge des Klimawandels für ausgesuchte Sauerkirschanbauregionen in Europa und Nordamerika untersucht. Es wird auf veränderte Risiken (Spätfrost, Hitzewellen, Wassermangel) hingewiesen, die durch nachhaltige, praxisorientierte und ökonomisch vertretbare Anpassungsmaßnahmen (Überdachung, Frostschutz, Bewässerung, Anbausystem, Wahl der Sorte und Unterlage, etc.) begrenzt werden können. Der Klimawandel kann neben Risiken aber auch Chancen für den Sauerkirschanbau eröffnen. Höhere Temperaturen und eine längere Vegetationsperiode können regional differenziert zu günstigeren Anbaubedingungen führen. Ein besonderer Schwerpunkt wurde auf die Entwicklung phänologischer Modelle gelegt, mit denen Veränderungen im Entwicklungsrhythmus der Sauerkirschgehölze analysiert werden konnten. Dafür wurden acht Modelle zur Vorhersage des Blühbeginns und Blühendes entwickelt. Weitere phänologische Stadien konnten mit dem Modell von Zavalloni et al. (2006) berechnet werden. Die Untersuchungen haben ergeben, dass sich der Blühbeginn unter geänderten Klimabedingungen verfrüht, aber nur geringe Verkürzungen der Zeiträume zwischen den phänologischen Stadien zu erwarten sind. Zu den gefürchteten Witterungsschäden im Obstbau gehört Spätfrost, der zu hohen Ertragsverlusten führen kann. Im Zuge des Klimawandels können sich die Häufigkeit und Stärke der Fröste ändern. Die Frostwahrscheinlichkeit während der untersuchten Entwicklungsphasen von Sauerkischgehölzen könnte in diesem Jahrhundert in Rheinland-Pfalz und Eau Claire abnehmen, während sich die Verhältnisse in den anderen Anbaugebieten nur geringfügig ändern. In einem zweiten Schritt wurden die Ertragsverluste durch Frost bestimmt. Hierbei hat sich ergeben, dass die Frostschäden in den untersuchten Anbauregionen wahrscheinlich geringer werden. Allerdings differieren die Ergebnisse zwischen den Berechnungen mit beobachteten und modellierten Temperaturen oft stark. / This thesis investigates the changes in agro-climatic conditions for selected growing region in Europe and North America under current and future climate conditions. The overall aim of the study was to identify possible risks (spring frosts, heat waves, water shortages), which can be limited by sustainable, practically oriented and economically viable adaptation measures (hail- and frost-protection, irrigation, cultivation system, choice of variety and rootstock). Besides risks, climate change can provide new opportunities. Higher temperature levels and extended growing season lengths could regionally differentiated improve the growing conditions. Particular focus was given to developing phenological models, used to investigate shifts in spring phenology of sour cherry trees due to climate change. Therefore, eight models to predict the beginning and end of blossom were optimized and validated. Further phenological stages were calculated with the model by Zavalloni et al. (2006). The results show an earlier onset in the beginning of sour cherry blossom under future climate conditions, while the length of the period between the phenological stages only shortens slightly. Spring frosts are feared weather hazards in orchards which can cause substantial yield losses. The changing climate conditions could influence the frequency and strength of spring frosts. In the course of this century the spring frost probability is likely to decrease in Rhineland-Palatinate and Eau Claire, while only slight changes are expected in the other growing regions. In the second step, yield losses caused by spring frost were calculated. The frost damages on sour cherries in the investigated growing regions will probably decrease. However, the yield losses calculated with observed and modeled temperatures often differ strongly.