<p>Biomass is one of the main natural resources in Sweden.Increased utilisation of biomass for energy purposes incombined heat and power (CHP) plants can help the country meetits nuclear phase-out commitment. The present low-CO2 emissioncharacteristics of the Swedish electricity production system(governed by hydropower and nuclear power) can be retained onlyby expansion of biofuels in the CHP sector. Domestic Swedishbiomass resources are vast and renewable, but not infinite.They should be utilised as efficiently as possible in order tomeet the conditions for sustainability in the future.Application of efficient power generation cycles at low cost isessential for meeting this challenge. This applies also tomunicipal solid waste (MSW) incineration with energyextraction, which is to be preferred to landfilling.</p><p>Modern gas turbines and internal combustion engines firedwith natural gas have comparatively low installation costs,good efficiency characteristics and show reliable performancein power applications. Environmental and source-of-supplyfactors place natural gas at a disadvantage as compared tobiofuels. However, from a rational perspective, the use ofnatural gas (being the least polluting fossil fuel) togetherwith biofuels contributes to a diverse and more secure resourcemix. The question then arises if both these fuels can beutilised more efficiently if they are employed at the samelocation, in one combined cycle unit.</p><p>The work presented herein concentrates on the hybriddual-fuel combined cycle concept in cold-condensing and CHPmode, with a biofuel-fired bottoming steam cycle and naturalgas fired topping gas turbine or engine. Higher electricalefficiency attributable to both fuels is sought, while keepingthe impact on environment at a low level and incorporating onlyproven technology with standard components. The study attemptsto perform a generalized and systematic evaluation of thethermodynamic advantages of various hybrid configurations withthe help of computer simulations, comparing the efficiencyresults to clearly defined reference values.</p><p>Results show that the electrical efficiency of hybridconfigurations rises with up to 3-5 %-points in cold-condensingmode (up to 3 %-points in CHP mode), compared to the sum of twosingle-fuel reference units at the relevant scales, dependingon type of arrangement and type of bottoming fuel. Electricalefficiency of utilisation of the bottoming fuel (biomass orMSW) within the overall hybrid configuration can increase withup to 8-10 %-points, if all benefits from the thermalintegration are assigned to the bottoming cycle and effects ofscale on the reference electrical efficiency are accounted for.All fully-fired (windbox) configurations show advantages of upto 4 %-points in total efficiency in CHP mode with districtheating output, when flue gas condensation is applied. Theadvantages of parallel-powered configurations in terms of totalefficiency in CHP mode are only marginal. Emissions offossil-based CO2 can be reduced with 20 to 40 kg CO2/MWhel incold-condensing mode and with 5-8 kg CO2 per MWh total outputin CHP mode at the optimum performance points.</p><p>Keywords: Biomass, Municipal Solid Waste (MSW), Natural Gas,Simulation, Hybrid, Combined Cycle, Gas Turbine, InternalCombustion Engine, Utilization, Electrical Efficiency, TotalEfficiency, CHP.</p>

Biomass is one of the main natural resources in Sweden.Increased utilisation of biomass for energy purposes incombined heat and power (CHP) plants can help the country meetits nuclear phase-out commitment. The present low-CO2 emissioncharacteristics of the Swedish electricity production system(governed by hydropower and nuclear power) can be retained onlyby expansion of biofuels in the CHP sector. Domestic Swedishbiomass resources are vast and renewable, but not infinite.They should be utilised as efficiently as possible in order tomeet the conditions for sustainability in the future.Application of efficient power generation cycles at low cost isessential for meeting this challenge. This applies also tomunicipal solid waste (MSW) incineration with energyextraction, which is to be preferred to landfilling. Modern gas turbines and internal combustion engines firedwith natural gas have comparatively low installation costs,good efficiency characteristics and show reliable performancein power applications. Environmental and source-of-supplyfactors place natural gas at a disadvantage as compared tobiofuels. However, from a rational perspective, the use ofnatural gas (being the least polluting fossil fuel) togetherwith biofuels contributes to a diverse and more secure resourcemix. The question then arises if both these fuels can beutilised more efficiently if they are employed at the samelocation, in one combined cycle unit. The work presented herein concentrates on the hybriddual-fuel combined cycle concept in cold-condensing and CHPmode, with a biofuel-fired bottoming steam cycle and naturalgas fired topping gas turbine or engine. Higher electricalefficiency attributable to both fuels is sought, while keepingthe impact on environment at a low level and incorporating onlyproven technology with standard components. The study attemptsto perform a generalized and systematic evaluation of thethermodynamic advantages of various hybrid configurations withthe help of computer simulations, comparing the efficiencyresults to clearly defined reference values. Results show that the electrical efficiency of hybridconfigurations rises with up to 3-5 %-points in cold-condensingmode (up to 3 %-points in CHP mode), compared to the sum of twosingle-fuel reference units at the relevant scales, dependingon type of arrangement and type of bottoming fuel. Electricalefficiency of utilisation of the bottoming fuel (biomass orMSW) within the overall hybrid configuration can increase withup to 8-10 %-points, if all benefits from the thermalintegration are assigned to the bottoming cycle and effects ofscale on the reference electrical efficiency are accounted for.All fully-fired (windbox) configurations show advantages of upto 4 %-points in total efficiency in CHP mode with districtheating output, when flue gas condensation is applied. Theadvantages of parallel-powered configurations in terms of totalefficiency in CHP mode are only marginal. Emissions offossil-based CO2 can be reduced with 20 to 40 kg CO2/MWhel incold-condensing mode and with 5-8 kg CO2 per MWh total outputin CHP mode at the optimum performance points. Keywords: Biomass, Municipal Solid Waste (MSW), Natural Gas,Simulation, Hybrid, Combined Cycle, Gas Turbine, InternalCombustion Engine, Utilization, Electrical Efficiency, TotalEfficiency, CHP. / NR 20140805

Os aproveitamentos de energia solar em aplicações térmicas ou para a produção de energia elétrica são cada vez mais importantes, por se tratarem de fontes de energia. Os estudos acerca dessas fontes estão se intensificando, a fim de melhorar seus desempenhos e suas aplicações para as condições atuais de desenvolvimento pelo mundo. Uma dessas tecnologias que utilizam como fonte a energia solar, desenvolvida nos últimos 30 anos, é o coletor híbrido térmico fotovoltaico. Esse coletor converte a energia proveniente da radiação solar em energia térmica e elétrica, simultaneamente, com a superposição de um módulo fotovoltaico a um coletor solar de placa plana, podendo ser promissor no progresso de novas tecnologias. Um coletor híbrido térmico fotovoltaico tem sua eficiência térmica menor que um coletor térmico convencional, decorrente de uma maior perda de calor para o meio, pois, em geral, o coletor não tem proteção contra o vento, como a cobertura transparente em um coletor convencional. A eficiência elétrica desses coletores híbridos é maior quando comparada a um sistema fotovoltaico convencional, pois há um resfriamento devido à passagem do fluido na parte posterior desses módulos. Para uma avaliação dessas eficiências, no presente trabalho, foram instalados três tipos de tecnologias que utilizam a energia solar como fonte, (um módulo fotovoltaico, um coletor híbrido térmico fotovoltaico e um coletor solar de placa plana) a fim de comparar os resultados de seus rendimentos, separadamente, atribuindo as mesmas condições meteorológicas em todos eles. A eficiência térmica máxima do coletor híbrido térmico fotovoltaico teve seu valor 3 vezes menor que o do coletor de placa plana utilizado. Já a eficiência elétrica de cada módulo teve um aumento de 5,5% comparando a diferença de energia elétrica gerada ao longo de um ano. Com esses resultados, pode-se dizer que melhorias na parte térmica do coletor híbrido térmico fotovoltaico poderiam ser feitas, de forma a aumentar seu desempenho térmico sem comprometer o rendimento das suas células fotovoltaicas. / The use of solar energy for thermal application and production of electric energy is becoming more important, because it is a form of clean and renewable energy. The studies of these sources are intensifying to improve the performance of these technologies and their applications for the current conditions of the development around the world. One of this technologies using as a source solar energy, developed in the last 30 years is the photovoltaic thermal hybrid solar collector. This collector simultaneously converts the solar radiation into thermal and electrical energy, with the superposition of a photovoltaic module on a flat plate solar collector, may be promising in the progress of new technologies. That a photovoltaic thermal hybrid solar collector has a lower thermal efficiency than a conventional thermal collector, due a greater loss of heat to the environment, because in general the collector has no protection from the wind, as the transparent cover in a conventional collector. The electrical efficiency of these hybrid collectors is higher compared to a conventional photovoltaic, because their cells are cooled by the water passing in the back of the photovoltaic plate. For an evaluation of efficiencies, it were installed three types of technologies that use solar energy as energy source (a photovoltaic module, a thermal hybrid collector and a flat plate solar collector) to separately compare the results of their performance, exposing them all of the same meteorological conditions. The maximum thermal efficiency of the photovoltaic thermal hybrid solar collector was determined being three times lower value than the flat plate collector one. The electrical efficiency of each module was increased by 5.5 % comparing the difference of the electrical energy generated over a whole year. These results indicate that improvements in the thermal part of the photovoltaic thermal hybrid solar collector could be made, increasing the thermal performance without compromise their solar cells efficiency.

Os aproveitamentos de energia solar em aplicações térmicas ou para a produção de energia elétrica são cada vez mais importantes, por se tratarem de fontes de energia. Os estudos acerca dessas fontes estão se intensificando, a fim de melhorar seus desempenhos e suas aplicações para as condições atuais de desenvolvimento pelo mundo. Uma dessas tecnologias que utilizam como fonte a energia solar, desenvolvida nos últimos 30 anos, é o coletor híbrido térmico fotovoltaico. Esse coletor converte a energia proveniente da radiação solar em energia térmica e elétrica, simultaneamente, com a superposição de um módulo fotovoltaico a um coletor solar de placa plana, podendo ser promissor no progresso de novas tecnologias. Um coletor híbrido térmico fotovoltaico tem sua eficiência térmica menor que um coletor térmico convencional, decorrente de uma maior perda de calor para o meio, pois, em geral, o coletor não tem proteção contra o vento, como a cobertura transparente em um coletor convencional. A eficiência elétrica desses coletores híbridos é maior quando comparada a um sistema fotovoltaico convencional, pois há um resfriamento devido à passagem do fluido na parte posterior desses módulos. Para uma avaliação dessas eficiências, no presente trabalho, foram instalados três tipos de tecnologias que utilizam a energia solar como fonte, (um módulo fotovoltaico, um coletor híbrido térmico fotovoltaico e um coletor solar de placa plana) a fim de comparar os resultados de seus rendimentos, separadamente, atribuindo as mesmas condições meteorológicas em todos eles. A eficiência térmica máxima do coletor híbrido térmico fotovoltaico teve seu valor 3 vezes menor que o do coletor de placa plana utilizado. Já a eficiência elétrica de cada módulo teve um aumento de 5,5% comparando a diferença de energia elétrica gerada ao longo de um ano. Com esses resultados, pode-se dizer que melhorias na parte térmica do coletor híbrido térmico fotovoltaico poderiam ser feitas, de forma a aumentar seu desempenho térmico sem comprometer o rendimento das suas células fotovoltaicas. / The use of solar energy for thermal application and production of electric energy is becoming more important, because it is a form of clean and renewable energy. The studies of these sources are intensifying to improve the performance of these technologies and their applications for the current conditions of the development around the world. One of this technologies using as a source solar energy, developed in the last 30 years is the photovoltaic thermal hybrid solar collector. This collector simultaneously converts the solar radiation into thermal and electrical energy, with the superposition of a photovoltaic module on a flat plate solar collector, may be promising in the progress of new technologies. That a photovoltaic thermal hybrid solar collector has a lower thermal efficiency than a conventional thermal collector, due a greater loss of heat to the environment, because in general the collector has no protection from the wind, as the transparent cover in a conventional collector. The electrical efficiency of these hybrid collectors is higher compared to a conventional photovoltaic, because their cells are cooled by the water passing in the back of the photovoltaic plate. For an evaluation of efficiencies, it were installed three types of technologies that use solar energy as energy source (a photovoltaic module, a thermal hybrid collector and a flat plate solar collector) to separately compare the results of their performance, exposing them all of the same meteorological conditions. The maximum thermal efficiency of the photovoltaic thermal hybrid solar collector was determined being three times lower value than the flat plate collector one. The electrical efficiency of each module was increased by 5.5 % comparing the difference of the electrical energy generated over a whole year. These results indicate that improvements in the thermal part of the photovoltaic thermal hybrid solar collector could be made, increasing the thermal performance without compromise their solar cells efficiency.

Submitted by Simone Souza (simonecgsouza@hotmail.com) on 2017-10-13T15:27:15Z No. of bitstreams: 1 DISS_2014_Luciana Oliveira da Silva Lima.pdf: 5079399 bytes, checksum: 88f713ee31918d76cd02f42ec13a598c (MD5) / Approved for entry into archive by Jordan (jordanbiblio@gmail.com) on 2017-11-07T10:32:24Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISS_2014_Luciana Oliveira da Silva Lima.pdf: 5079399 bytes, checksum: 88f713ee31918d76cd02f42ec13a598c (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-07T10:32:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISS_2014_Luciana Oliveira da Silva Lima.pdf: 5079399 bytes, checksum: 88f713ee31918d76cd02f42ec13a598c (MD5) Previous issue date: 2014-02-21 / CAPES / Em projetos de eficiência elétrica, que envolve a troca de equipamentos convencionais por eficientes, existe a dificuldade de se estimar o consumo de energia elétrica ativa e a demanda de potência ativa, antes e após a execução do projeto. Porém, o software EnergyPlus tem se mostrado uma ferramenta eficaz para simulações termo energéticas, permitindo retratar os sistemas avaliados com operação muito próxima ao sistema real. Diante do expressivo aumento e a consequente necessidade do controle do consumo de energia elétrica pelo setor residencial, este trabalho propões analisar a viabilidade técnica e econômica do projeto de eficiência energética em unidades consumidoras “baixa renda”, que realiza na troca de refrigeradores antigos e ineficientes por refrigeradores novos com volume interno de armazenamento de 300 litros e Selo Procel classe A no consumo de energia elétrica, a substituição de lâmpadas incandescentes por lâmpadas fluorescentes compactas de 20W e a economia de energia de uma edificação residencial com a melhoria da sua envoltória. Desta forma, foi modelada uma edificação tipo no EnergyPlus, e realizada a simulação com o refrigerador e lâmpadas, antes e após o processo de substituição, para estimativa do consumo de energia elétrica ativa e da demanda de potência ativa. Com base nesta estimativa de redução de consumo e de demanda, foi calculada a relação Custo-Benefício do projeto pela simulação computacional e pelo método convencional, estipulado pelo Manual de Eficiência Energética da Aneel. Foi determinado o nível de eficiência energética de uma casa popular tipo, segundo o Método Prescritivo do Regulamento Técnico da Qualidade para o Nível de Eficiência Energética de Edificações Residenciais (RTQ-R). Também foi proposta uma nova modalidade de projeto de eficiência energética voltada para a melhoria da envoltória de residências, avaliando o impacto na redução do consumo e demanda de potência ativa e sua relação Custo-Benefício. / In electrical efficiency projects , which involves the exchange of conventional equipment with efficient , there is the difficulty of estimating the consumption of active power and active power demand before and after project implementation . However , EnergyPlus software has proven an effective tool for simulations energy term , allowing portray the systems evaluated with very close to the real system operation. Given the significant increase and the consequent need to control the power consumption by the residential sector , this paper proposes to analyze the technical and economic feasibility of the project on energy efficiency in consumer units "low income " , which performs the exchange of old and inefficient refrigerators for with new internal storage volume of 300 liters and Procel class A in energy consumption , replacing incandescent bulbs with compact fluorescent lamps and 20W energy saving of a residential building with improved envelope their refrigerators . Thus , one type building was modeled in EnergyPlus , and performed the simulation with the cooler and lamps before and after the replacement process for estimating consumption of active power and active power demand . Based on this estimated reduction of consumption and demand, the cost - benefit ratio of the project by computer simulation and by the conventional method stipulated by the Energy Efficiency Manual Aneel was calculated . The level of energy efficiency of a popular house type was determined according to the Prescriptive Method Quality Technical Regulation for the Level of Energy Efficiency of Residential Buildings (RTQ-R) . A new type of energy efficiency project aimed at improving the envelope of residences were also proposed for assessing the impact on reducing consumption and demand of active power and its cost-effectiveness .

Os aproveitamentos de energia solar em aplicações térmicas ou para a produção de energia elétrica são cada vez mais importantes, por se tratarem de fontes de energia. Os estudos acerca dessas fontes estão se intensificando, a fim de melhorar seus desempenhos e suas aplicações para as condições atuais de desenvolvimento pelo mundo. Uma dessas tecnologias que utilizam como fonte a energia solar, desenvolvida nos últimos 30 anos, é o coletor híbrido térmico fotovoltaico. Esse coletor converte a energia proveniente da radiação solar em energia térmica e elétrica, simultaneamente, com a superposição de um módulo fotovoltaico a um coletor solar de placa plana, podendo ser promissor no progresso de novas tecnologias. Um coletor híbrido térmico fotovoltaico tem sua eficiência térmica menor que um coletor térmico convencional, decorrente de uma maior perda de calor para o meio, pois, em geral, o coletor não tem proteção contra o vento, como a cobertura transparente em um coletor convencional. A eficiência elétrica desses coletores híbridos é maior quando comparada a um sistema fotovoltaico convencional, pois há um resfriamento devido à passagem do fluido na parte posterior desses módulos. Para uma avaliação dessas eficiências, no presente trabalho, foram instalados três tipos de tecnologias que utilizam a energia solar como fonte, (um módulo fotovoltaico, um coletor híbrido térmico fotovoltaico e um coletor solar de placa plana) a fim de comparar os resultados de seus rendimentos, separadamente, atribuindo as mesmas condições meteorológicas em todos eles. A eficiência térmica máxima do coletor híbrido térmico fotovoltaico teve seu valor 3 vezes menor que o do coletor de placa plana utilizado. Já a eficiência elétrica de cada módulo teve um aumento de 5,5% comparando a diferença de energia elétrica gerada ao longo de um ano. Com esses resultados, pode-se dizer que melhorias na parte térmica do coletor híbrido térmico fotovoltaico poderiam ser feitas, de forma a aumentar seu desempenho térmico sem comprometer o rendimento das suas células fotovoltaicas. / The use of solar energy for thermal application and production of electric energy is becoming more important, because it is a form of clean and renewable energy. The studies of these sources are intensifying to improve the performance of these technologies and their applications for the current conditions of the development around the world. One of this technologies using as a source solar energy, developed in the last 30 years is the photovoltaic thermal hybrid solar collector. This collector simultaneously converts the solar radiation into thermal and electrical energy, with the superposition of a photovoltaic module on a flat plate solar collector, may be promising in the progress of new technologies. That a photovoltaic thermal hybrid solar collector has a lower thermal efficiency than a conventional thermal collector, due a greater loss of heat to the environment, because in general the collector has no protection from the wind, as the transparent cover in a conventional collector. The electrical efficiency of these hybrid collectors is higher compared to a conventional photovoltaic, because their cells are cooled by the water passing in the back of the photovoltaic plate. For an evaluation of efficiencies, it were installed three types of technologies that use solar energy as energy source (a photovoltaic module, a thermal hybrid collector and a flat plate solar collector) to separately compare the results of their performance, exposing them all of the same meteorological conditions. The maximum thermal efficiency of the photovoltaic thermal hybrid solar collector was determined being three times lower value than the flat plate collector one. The electrical efficiency of each module was increased by 5.5 % comparing the difference of the electrical energy generated over a whole year. These results indicate that improvements in the thermal part of the photovoltaic thermal hybrid solar collector could be made, increasing the thermal performance without compromise their solar cells efficiency.

Human’s energy demand is growing and there is a necessity to solve questions of sustainable energetics, such as security of energy supply, energy efficiency and environment protection. Possible way of the solution of these problems is new and more efficient technologies and new energy sources. Fuel cells are one of the developing and environmentally clean technologies. This master’s report is dealing with cogeneration technologies and only fuel cells are analyzed thoroughly. Most usable type of fuel cells for decentralized power and heat generation is identified and its operating principles and properties are analyzed. Advantages and disadvantages of solid oxide fuel cells are given. Power of the fuel cell is chosen in the particular case, when energy demand of building complex of the hospital is analyzed. The fuel cell is integrated into the energy supply system with other equipment. There are made several alternatives to estimate the operation of the system technologically and economically. The simple pay back period and the net present value are used to estimate economical benefit of the system, when prices of energetic sources and fuel cells are varied. Finally, academic knowledge and calculation results are summarized and conclusions of the final report are given.

Submitted by Elóy Esteves Gasparin null (eloygasparin@gmail.com) on 2018-01-11T16:00:01Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_Versão_Final_Elóy_Esteves_Gasparin.pdf: 1930199 bytes, checksum: 9e07c05152e38b9d557c7ac3cc3b6da7 (MD5) / Approved for entry into archive by Cristina Alexandra de Godoy null (cristina@adm.feis.unesp.br) on 2018-01-11T18:38:30Z (GMT) No. of bitstreams: 1 gasparin_ee_me_ilha.pdf: 1930199 bytes, checksum: 9e07c05152e38b9d557c7ac3cc3b6da7 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-11T18:38:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 gasparin_ee_me_ilha.pdf: 1930199 bytes, checksum: 9e07c05152e38b9d557c7ac3cc3b6da7 (MD5) Previous issue date: 2017-12-19 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Devido à alta demanda da substituição de fontes de energia que utilizam combustíveis fósseis por fontes de energia renovável, a ciência atual busca maximizar a eficiência das fontes renováveis para que sejam economicamente competitivas no mercado. Grande parte da liderança brasileira neste campo se deve à fonte hidráulica, que impacta negativamente o meio ambiente e as populações ribeirinhas. Assim, outras fontes renováveis como a eólica e a solar têm aumentado sua participação na matriz energética do país. Diante deste contexto, sistemas fotovoltaicos com alta eficiência podem aumentar a participação da energia solar na matriz interna de energia elétrica do Brasil. Os sistemas fotovoltaicos flutuantes são 11% mais eficientes do que os sistemas instalados em terra devido às menores temperaturas de operação. Para determinar se a umidade relativa do ar tem influência na eficiência das plantas flutuantes, neste trabalho, a partir de uma análise numérica, avaliou se a eficiência de conversão de energia é influenciada pela distância entre a superfície da água e o módulo fotovoltaico flutuante. Além disso, estudou dois tipos diferentes de módulos fotovoltaicos (monocristalinos e flexíveis) durante as quatro estações do ano, avaliando suas peculiaridades. A Planta Fotovoltaica de Rosana/SP foi utilizada como base para formulação dos modelos físicos, que resultaram em um modelo matemático solucionado através do Método de Volumes Finitos nos softwares FLUENT® e MECHANICAL® do pacote ANSYS®. As quatro distâncias simuladas (100, 300, 600 e 900mm) determinaram que os modelos físico e matemático adotados não captaram de forma conclusiva se as temperaturas de operação dos módulos diminuem com a aproximação da superfície da água. A potência gerada por um módulo monocristalino é 38,8% maior do que a gerada por um módulo flexível, no entanto os monocristalinos são dez vezes mais sensíveis à temperatura de operação. Para a mesma capacidade (25kW), a geração efetiva de energia da planta de módulos flexíveis é 9,1% maior devido à área de incidência receber 63,3% mais irradiação solar. As menores eficiências elétricas ocorrem no Verão/Primavera, entretanto, as plantas geram 30% mais energia em relação ao Outono/Inverno. Na atualidade, os módulos monocristalinos possuem melhor aplicabilidade do que os flexíveis, pois possuem maior eficiência elétrica, mesmo utilizando estruturas de suporte mais robustas. / Due to the high demand for the replacement of energy sources that use fossil fuels by renewable energy sources, the current science seeks to maximize the efficiency of renewable sources to them be economically competitive in the market. Much of the Brazilian leadership in this field is due to the hydraulic source, which negatively impacts the environment and the riverine populations. Thus, other renewable energy sources such as wind and solar energies have increased their participation in the country's energy matrix. Given this context, photovoltaic systems with high efficiency can increase the participation of solar energy in the internal matrix of electric energy of Brazil. Floating photovoltaic systems are 11% more efficient than onshore systems due to lower operating temperatures. To determine if the relative humidity of the air influences the efficiency of the floating plants; in this work, based on a numerical analysis, it was evaluated whether the energy conversion efficiency is influenced by the distance between the water surface and the floating photovoltaic module. In addition, it was studied two different types of photovoltaic modules (monocrystalline and flexible) during the 4 seasons of the year, evaluating its peculiarities. The Rosana/SP Photovoltaic Plant was used as the basis for the formulation of the physical models, which resulted in a mathematical model solved through the Finite Volume Method in the FLUENT® and MECHANICAL® softwares of the ANSYS® package. The four simulated distances (100, 300, 600 and 900mm) determined that the physical and mathematical models adopted did not capture in a conclusive way whether the operating temperatures of the modules decrease with the approximation of the water surface. The power generated by a monocrystalline module is 38.8% greater than that generated by a flexible module, however the monocrystalline is ten times more sensitive to the operating temperature. For the same capacity (25kW), the effective power generation of the flexible module plant is 9.1% higher due to the incidence area receiving 63.3% more solar irradiation. The lowest electrical efficiencies occur in the Summer/Spring season, but generate 30% more energy compared to Fall/Winter season. Currently, the monocrystalline modules have better applicability than the flexible ones because they have greater electrical efficiency, even using more robust support structures. / 130005/2016-9

Orientador: João Batista Campos Silva / Resumo: Devido à alta demanda da substituição de fontes de energia que utilizam combustíveis fósseis por fontes de energia renovável, a ciência atual busca maximizar a eficiência das fontes renováveis para que sejam economicamente competitivas no mercado. Grande parte da liderança brasileira neste campo se deve à fonte hidráulica, que impacta negativamente o meio ambiente e as populações ribeirinhas. Assim, outras fontes renováveis como a eólica e a solar têm aumentado sua participação na matriz energética do país. Diante deste contexto, sistemas fotovoltaicos com alta eficiência podem aumentar a participação da energia solar na matriz interna de energia elétrica do Brasil. Os sistemas fotovoltaicos flutuantes são 11% mais eficientes do que os sistemas instalados em terra devido às menores temperaturas de operação. Para determinar se a umidade relativa do ar tem influência na eficiência das plantas flutuantes, neste trabalho, a partir de uma análise numérica, avaliou se a eficiência de conversão de energia é influenciada pela distância entre a superfície da água e o módulo fotovoltaico flutuante. Além disso, estudou dois tipos diferentes de módulos fotovoltaicos (monocristalinos e flexíveis) durante as quatro estações do ano, avaliando suas peculiaridades. A Planta Fotovoltaica de Rosana/SP foi utilizada como base para formulação dos modelos físicos, que resultaram em um modelo matemático solucionado através do Método de Volumes Finitos nos softwares FLUENT® e MECHANICAL® do pacote A... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Due to the high demand for the replacement of energy sources that use fossil fuels by renewable energy sources, the current science seeks to maximize the efficiency of renewable sources to them be economically competitive in the market. Much of the Brazilian leadership in this field is due to the hydraulic source, which negatively impacts the environment and the riverine populations. Thus, other renewable energy sources such as wind and solar energies have increased their participation in the country's energy matrix. Given this context, photovoltaic systems with high efficiency can increase the participation of solar energy in the internal matrix of electric energy of Brazil. Floating photovoltaic systems are 11% more efficient than onshore systems due to lower operating temperatures. To determine if the relative humidity of the air influences the efficiency of the floating plants; in this work, based on a numerical analysis, it was evaluated whether the energy conversion efficiency is influenced by the distance between the water surface and the floating photovoltaic module. In addition, it was studied two different types of photovoltaic modules (monocrystalline and flexible) during the 4 seasons of the year, evaluating its peculiarities. The Rosana/SP Photovoltaic Plant was used as the basis for the formulation of the physical models, which resulted in a mathematical model solved through the Finite Volume Method in the FLUENT® and MECHANICAL® softwares of the ANSYS® package.... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre