Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-07-20T15:19:24Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) ANÁLISE OPERACIONAL DE UM SISTEMA FOTOVOLTAICO COM ALTA CONCENTRAÇÃO DE 10 kWp INTERLIGADO À REDE.pdf: 7127801 bytes, checksum: 39d3f0fe3404be063b56673557bb9d3d (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-20T15:19:24Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) ANÁLISE OPERACIONAL DE UM SISTEMA FOTOVOLTAICO COM ALTA CONCENTRAÇÃO DE 10 kWp INTERLIGADO À REDE.pdf: 7127801 bytes, checksum: 39d3f0fe3404be063b56673557bb9d3d (MD5) Previous issue date: 2015-08-13 / CNPq / No presente estudo foi avaliado o comportamento da eficiência na geração de energia, desempenho e influência sobre os parâmetros de operação da rede elétrica de um Sistema Fotovoltaico de Alta Concentração (HCPV- High Concentrating Photovoltaics) interligado à rede em condições reais de operação. O sistema foi instalado no Departamento de Energia Nuclear (DEN) da UFPE. Os ensaios experimentais, realizados com medições do recurso solar incidente no local de instalação, permitiram estabelecer o comportamento da energia gerada em condições instantâneas, médias diárias e mensais. O sistema HCPV foi comparado com um sistema convencional de Silício policristalino (Si-P), de capacidade similar, operando nas mesmas condições meteorológicas durante o mesmo período. Ao longo do período de análise verificou-se que devido ao alto índice de nebulosidade, o recurso solar em Recife não promove condições vantajosas para o aproveitamento da elevada eficiência de conversão do sistema HCPV, em média 22%, chegando a níveis de 26%. Quando comparado com o sistema Si-P, embora o sistema HCPV apresente uma eficiência maior, o mesmo gerou, em Recife, 22% a menos de energia que o sistema Si-P, devido à capacidade do Si-P de aproveitar a irradiância global, em média 40% maior que a direta normal vista pelo sistema HCPV. Para realizar uma comparação entre o desempenho e a energia gerada pelos dois sistemas foi utilizado o índice de desempenho (PR - Performance Ratio) e o fator de capacidade. Uma simulação com base nos resultados experimentais, comparando os dois sistemas, foi realizada para as cidades de Petrolina (PE), São Martinho (RS) e Barra (BA). Verificou-se que o sistema HCPV é capaz de gerar 9% a mais de energia em Petrolina que o Si-P. Os valores obtidos para São Martinho e Barra foram 22% e 32% superiores, respectivamente. Os resultados mostram que o sistema HCPV pode vir a ser viável para as localidades, com elevados níveis de irradiância direta. Foi possível verificar que devido à pequena potência instalada do sistema HCPV (10 kWp) - comparada ao nível de consumo de energia do DEN - não houve influência apreciável sobre os parâmetros de operação da rede elétrica. / This work presents an analysis of the power generation, efficiency’s behavior, performance and influence on the electrical grid of a High Concentrating Photovoltaic system (HCPV) connected to the grid operating under real conditions. The system was installed at Nuclear Energy Department (DEN) - UFPE. The experimental tests, with measurements of the solar radiation resources at the installation site, allowed establishing the behavior of generated energy in instantaneous conditions, daily and monthly averages. The HCPV system was compared with a conventional polysilicon (Si-P) system, similarly capacity, operating under the same weather conditions over the same period. Along the analysis period, it was found that due to the high amount of cloud cover, the solar resource in Recife does not promote favorable conditions to take advantage of the high conversion efficiency of the HCPV system, with average of 22%, reaching levels of 26%. When compared with the Si-P system, although the HCPV presents higher efficiency, it has generated, in Recife, 22% less energy than the Si-P system due to the ability of the Si-P to take advantage of the global irradiance, in average 40% higher than the direct normal irradiance “view” by the HCPV system. Making a comparison of the performance and of the energy generated by the two systems we used the performance ratio (PR - Performance Ratio) and capacity factor. A simulation based on the experimental results, comparing the systems, was held for the cities of Petrolina (PE), St. Martin (RS) and Barra (BA). It was found that the HCPV system is capable to generate 9% more energy in Petrolina than the Si-P. The values obtained for St. Martin and Barra were 22% and 32% larger, respectively. The results show that the HCPV system could be viable for locations with high levels of direct irradiance. The analysis of the behavior of the HCPV system connected to electrical grid shows that due to the small installed capacity of HCPV system (10kWp) - compared to the level of the Nuclear Energy Department power consumption - no appreciable influence on the operating parameters of the electric grid could be detected.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-04-07T16:42:52Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_CaracterizacaoGaseificadorTipo.pdf: 600936 bytes, checksum: 0de9c466832c23a25a0f22bd65d49fa6 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-06-16T16:39:03Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_CaracterizacaoGaseificadorTipo.pdf: 600936 bytes, checksum: 0de9c466832c23a25a0f22bd65d49fa6 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-06-16T16:39:03Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_CaracterizacaoGaseificadorTipo.pdf: 600936 bytes, checksum: 0de9c466832c23a25a0f22bd65d49fa6 (MD5) Previous issue date: 2010 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A gaseificação é uma conversão termoquímica da biomassa em gás combustível, que pode ser usado como combustível em motores de combustão interna ou como gás de síntese para a indústria química. Para checar o desempenho de um gaseificador temos de quantificar a energia contida no gás produzido e a quantidade de carbono convertido por meio dos cálculos de eficiência energética e de conversão de carbono através dos dados obtidos experimentalmente. A eficiência energética é uma relação entre os fluxos de gás e biomassa e de suas respectivas quantidades de energia, no mesmo sentido, a conversão de carbono é a quantidade de compostos carbonáceos presentes no gás convertido a partir da quantidade de carbono presente na composição da biomassa. O presente documento avalia a eficiência energética e de carbono na conversão de um protótipo de um gaseificador indiano do tipo downdraft produzido por uma empresa local (Floragás). Os parâmetros nominais do gaseificador são: capacidade de produção de gás de 45 kWt, consumo de biomassa (caroço de açaí) de 15 kg/h. As dimensões do gaseificador são: DI 150 mm e altura de 2000 mm). A eficiência energética e a taxa de conversão de carbono foram quantificados, a queda de pressão devido ao leito do reator e a temperatura dos gases também foram medidos na saída do reator e também, a concentração de alcatrão, partículas e gases não condensáveis (CO, CO2, CH4, SO2, N2 e NOx) nos gases de combustão após a sistema de limpeza. / The gasification is a thermo-chemical conversion of biomass in fuel gas which can be used as a fuel in internal combustion engines or as a syngas for chemical industry. To quantify the performance of a gasifier we must quantify the energy contained in the gas produced and relate to the amount of energy contained in the biomass that feeds the gasifier, Energy Efficiency, and even with regard to levels of carbon converted from biomass into the gas produced, Carbon Conversion. This paper assesses the energy efficiency and carbon conversion in a prototype of an Indian downdraft gasifier type produced by a local company (Floragás). The gasifier nominal parameters are: gas production capacity of 45 kWt, açaí seeds consumption of 15 kg/h. The gasifier reactor dimensions are ID 150 mm and height in 2000 mm). Its energy efficiency and rate of carbon conversion were quantified, the drop in pressure due to the reactor bed and the gas temperature were also measured at the reactor exit and quantified the concentration of tar, particulate and not condensable gases (CO, CO2, CH4, SO2, N2 and NOx) in the flue gas after cleaning system.

Foram desenvolvidos sistemas de medidas visando a caracterização de células solares de sílico monocristalino. Para isso, foram determinadas as características I x V no escuro para diferentes níveis de iluminação. Curvas de resposta espectral e capacitância em função da tensão inversa aplicada foram também obtidas. Foi feita uma avaliação do comportamento dessas células em função da temperatura e realizadas medidas de profundidade de junção utilizando-se três métodos distintos. Os principais parâmetros, que determinam o desempenho dessas células, foram obtidos boa concordância com a teoria e com os resultados apresentados na literatura. / Systems of measurements were developed for the characterization of single crystal silicon solar cells. For that, the curves I x V were measured in the dark and for different intensity of illumination. Curves of spectral response and of capacitance as a function of the reciprocal of the voltage were also measured. The behavior of the cells as a function of temperature was analysed and also measurements of junction depth were made by three different methods. Values for the parameters that characterize the cells were obtained, showing a good agreement with theoretical values and also with already reported values.

Foram desenvolvidos sistemas de medidas visando a caracterização de células solares de sílico monocristalino. Para isso, foram determinadas as características I x V no escuro para diferentes níveis de iluminação. Curvas de resposta espectral e capacitância em função da tensão inversa aplicada foram também obtidas. Foi feita uma avaliação do comportamento dessas células em função da temperatura e realizadas medidas de profundidade de junção utilizando-se três métodos distintos. Os principais parâmetros, que determinam o desempenho dessas células, foram obtidos boa concordância com a teoria e com os resultados apresentados na literatura. / Systems of measurements were developed for the characterization of single crystal silicon solar cells. For that, the curves I x V were measured in the dark and for different intensity of illumination. Curves of spectral response and of capacitance as a function of the reciprocal of the voltage were also measured. The behavior of the cells as a function of temperature was analysed and also measurements of junction depth were made by three different methods. Values for the parameters that characterize the cells were obtained, showing a good agreement with theoretical values and also with already reported values.

In this work, thin and compact films of TiO2, Nb2O5 and WO3 nanoparticles were prepared to be used as contact/blocking layer in dye sensitized solar cells (DSCs). The films were produced by deposition of 30 bilayers of TiO2(ac)/TiO2(bas), TiO2(ac)/Nb2O5(bas) and TiO2(ac)/WO3(bas) using the layer-by-layer technique (LbL) from nanoparticle sols of TiO2 (pH = 2 and 10), Nb2O5 (pH = 10) and WO3 (pH 10) prepared by sol-gel method. The TiO2/TiO2 and TiO2/Nb2O5 underlayers resulted in an increase of 25% and 87% respectively, in the efficiency of DSCs when compared to those without the contact/blocking layers. The application of TiO2/WO3 films did not result in any improvement of DSC efficiency. Factors such as thickness, nanoparticles homogeneity, oxides concentration on the films and roughness directly influence on the efficiency of such films as contact/blocking layer. Field Emission Scanning Electron Microscopy (FESEM) and Atomic Force Microscopy (AFM) images, confirmed that all films are constituted by spherical nanoparticles with homogeneous diameters smaller than 20 nm, resulting on compact and low porous surfaces. This morphology ensures a physical barrier between the electrolyte and the conductive glass used as electrode in DSCs. The TiO2/TiO2 and TiO2/Nb2O5 films also exhibited higher roughness than the surface of the conductive glass without the bilayers, which increases the interaction with the mesoporous TiO2 film. The molar ratios of the species present on the films are controlled by the pH employed during deposition, and were determined by X- ray photoelectron spectroscopy (XPS). The Ti4+/Nb5+ and Ti4+/W6+ ratios were 1.6 and 19 respectively, which evidences a higher concentration of TiO2 nanoparticles on the films. For a better understanding of the role of the bilayers on the charge transfer processes, the substrates were analyzed by Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS). The electronic properties of the oxides also influence the efficiency of the LbL films as contact/blocking layers. Due to its higher band gap, Nb2O5 nanoparticles impose an electronic barrier to the electrons transfer from the conductive substrate to the electrolyte, additionally to the physical barrier. / Neste trabalho foram preparados filmes finos e compactos de óxidos nanoparticulados de TiO2, Nb2O5 e WO3 para a aplicação como camada de contato/bloqueio em células solares sensibilizadas por corante (DSCs). Os filmes foram produzidos pela deposição de 30 bicamadas de TiO2(ác)/TiO2(bás), TiO2(ác/Nb2O5(bás) e TiO2(ác)/WO3(bás) utilizando a técnica de automontagem (Layer-by-Layer ou LbL), a partir dos sóis nanoparticulados de TiO2 (pH = 2 e 10), Nb2O5 (pH = 10) e WO3 (pH = 10) sintetizados pelo método sol-gel. A presença das bicamadas de TiO2/TiO2, TiO2/Nb2O5 gerou aumentos relativos na eficiência das DSCs de 25% e 87% respectivamente, quando comparadas às DSCs sem as bicamadas. Já o filme de TiO2/WO3 não gerou nenhuma melhoria na eficiência das DSCs. Fatores como a espessura, homogeneidade das nanopartículas, concentração dos óxidos nos filmes e a rugosidade influenciam diretamente na eficiência dos filmes como camada de contato/bloqueio. Imagens de Microscopia Eletrônica de Varredura com Emissão de Campo (MEV-FEG) e Microscopia de Força Atômica (MFA) confirmaram que todos os filmes apresentaram nanopartículas esféricas com diâmetros homogêneos e menores que 20 nm, o que acarreta na formação de superfícies compactas e pouco porosas. Esta morfologia garante uma barreira física entre o eletrólito e a superfície do vidro condutor utilizado como eletrodo nas DSCs. Os filmes de TiO2/TiO2 e TiO2/Nb2O5 apresentaram também rugosidades maiores que a da superfície do vidro condutor sem as bicamadas, o que aumenta a interação entre com o filme de TiO2 mesoporoso. As razões molares das espécies presentes nos filmes são controladas pelo pH empregado durante as deposições, e foram determinadas por Espectroscopia de Fotoelétrons Excitados por raios-X (XPS). As razões Ti4+/Nb5+ e Ti4+/W6+ foram de 1,6 e 19 respectivamente, o que evidencia uma maior quantidade de nanopartículas de TiO2 nos filmes. Para melhor entender o papel das bicamadas nos processos de transferência de cargas, os substratos foram analisados por Espectroscopia de Impedância Eletroquímica (EIE). As propriedades eletrônicas dos óxidos também influenciam na eficiência dos filmes automontados como camada de contato/bloqueio. Devido ao seu maior valor de band gap, as nanopartículas de Nb2O5 impõem, além de uma barreira física, uma barreira eletrônica para a transferência dos elétrons do substrato condutor para o eletrólito. / Mestre em Química