FREITAS, A. A. A. Conversor CC/CC de alto ganho sem capacitor eletrolítico aplicado a um sistema fotovoltaico. 2012. 82 f. Dissertação (Mestrado em Engenhara Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2013-05-15T17:55:27Z No. of bitstreams: 1 2012_dis_aaafreitas.pdf: 16175974 bytes, checksum: b572943a30f8dbdc92ae30509bf6c1f0 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2013-05-21T18:23:07Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_dis_aaafreitas.pdf: 16175974 bytes, checksum: b572943a30f8dbdc92ae30509bf6c1f0 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-05-21T18:23:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_dis_aaafreitas.pdf: 16175974 bytes, checksum: b572943a30f8dbdc92ae30509bf6c1f0 (MD5) Previous issue date: 2012-12-14 / The photovoltaic sector has been distinguishing itself from all other renewable energy sources, due to its large growth through the last years. For this reason, it has become the third major clean source of power generation worldwide. In Brazil, this sector still doesn’t have great pertinence in the energy matrix, given the imported technology of converters and panels. Considering the demand to develop this technology, this paper propounds the research and implementation of a high gain DC/ DC converter applied to photovoltaic systems, which aims mainly to remove energy from a photovoltaic module and inject it into a DC constant bus. A photovoltaic module is connected to the input of the high gain converter, with an output voltage equals to 17 Vdc. This converter raises its input voltage and injects its output current at a constant 311 Vdc bus, using the maximum power point tracking (MPPT). The laboratory implemented prototype was designed for a rated power of 100W and it doesn’t have electrolytic capacitors, thereby increasing the lifetime of the converter and also allowing the incorporation the converter to the photovoltaic module. The prototype had a strong and low cost performance, necessary characteristics for a converter applied to renewable energy sources. The prototype performance exceeded the author’s expectations, in relation to the maximum power point tracking. Thus, a quite simple algorithm can be extremely reliable when choosing to configure a converter through a module. / O setor fotovoltaico, devido ao seu grande crescimento nos últimos anos, vem destacando-se significativamente diante de todas as outras fontes de energia renováveis e, por isso, tornou-se a terceira maior fonte limpa de geração de energia elétrica do mundo. No Brasil, esse setor ainda não possui uma relevância na matriz energética devido à tecnologia de conversores e de painéis ser, na maioria das vezes, toda importada. Considerando a necessidade do desenvolvimento dessa tecnologia, este trabalho vem propor a pesquisa e a implementação de um conversor CC/CC de alto ganho aplicado a sistemas fotovoltaicos, que tem como objetivo principal retirar a energia de um módulo fotovoltaico e injetá-la em um barramento constante de corrente contínua. Um módulo fotovoltaico é conectado na entrada do conversor de alto ganho com tensão de saída igual a 17 Vcc. Esse conversor eleva a sua tensão de entrada e injeta sua corrente de saída em um barramento constante de 311 Vcc, utilizando a busca do ponto de máxima potência (MPPT). O protótipo implementado em laboratório foi desenvolvido para uma potência nominal de 100 W e não possui capacitores eletrolíticos, aumentando assim o tempo de vida útil do conversor e permitindo incorporar o conversor ao módulo fotovoltaico. O protótipo se mostrou robusto e de baixo custo, características necessárias para um conversor aplicado a fontes renováveis de energia. O desempenho do protótipo, na busca do ponto de máxima potência, superou as expectativas do autor, mostrando que um algoritmo bastante simples pode ser extremamente confiável quando se opta pela configuração de um conversor por módulo.

LIMA, F. M. Deposição de dióxido de estanho-flúor (SnO2:F) em substrato transparente para uso em células fotoeletroquímicas. 2013. 74 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2013. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2013-06-18T16:35:39Z No. of bitstreams: 1 2013_dis_fmlima.pdf: 26109192 bytes, checksum: 74a01d7c9fb534c67b1c1e083f12498d (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2013-06-18T16:35:56Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_dis_fmlima.pdf: 26109192 bytes, checksum: 74a01d7c9fb534c67b1c1e083f12498d (MD5) / Made available in DSpace on 2013-06-18T16:35:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_dis_fmlima.pdf: 26109192 bytes, checksum: 74a01d7c9fb534c67b1c1e083f12498d (MD5) Previous issue date: 2013-02-25 / The conductor glasses have been used as transparent conductor oxides (TCO’s). Due to its transmittance in the visible spectrum and low sheet resistance, TCO’s have been employed as a constituent component of photoeletrochemical cells activated with dye. This work is dedicated to the conductor glass fabrication, at a lab scale, on 2,6 cm x 7,6 cm glass substrates by spray pyrolyris method and application of the conductor glasses in photoeletrochemical cells of the type Grätzel and immense electrode. The work involve the fabrication of the conductor glasses, deposition of the silver-doped titanium oxide (TiO2:Ag) films on conductor glasses, preparation of the electrolyte, choice and preparation of the dye and then to close and to characterize of the cells by open circuit voltage (Voc) and short circuit current (Icc). The conductor glass is of the type fluorine-doped tin oxide (SnO2:F). The deposition of SnO2:F layer is make on the glass substrate with temperature of 600ºC from precursor solution. The heat source is ceramic heater of flat surface in a stove. The spray gun is used for to deposit the precursor solution on glass substrate. The conductor glasses and electrodes of SnO2:F/TiO2:Ag are characterized by measures of x-ray diffraction (XRD), scanning electron micrograph (SEM), UV-vis, electric resistance and Möhr strong. The average transmittance of the conductor glass 70 % in the wavelength regions of 650 nm – 800 nm. The average reflectance of 20 % in the electrodes SnO2:F/TiO2:Ag with extract of spinach in the wavelength regions of 650 nm – 700 nm. In the characterization of the cells, measures of Voc and Icc are obtained for cells under illumination. To hotoeletrochemical cell of the type Grätzel with extract of spinach the measures are Voc = 0,264 V and Icc = 1,4 μA; while that for the photoeletrochemical cell of the type Grätzel with methylene blue the measures are Voc = 0,186 V and Icc = 3,5 μA. / Vidros condutores têm sido usados como óxidos condutores transparentes (OCT’s). Por causa da transmitância na região visível e baixa resistência de filme os OCT’s têm sido usados como componente de células fotoeletroquímicas ativadas por corante. Neste trabalho é feito vidros condutores, em escala de laboratório, de dimensões 2,6 cm x 7,6 cm pela técnica “spray pyrolysis”, os vidros condutores são aplicados na construção da célula fotoeletroquímica com eletrodos imersos e da célula de Grätzel. Para isso, além de fazer vidros condutores é feito a deposição da camada de dióxido de titânio dopado com prata (TiO2:Ag), preparação de eletrólito, preparação de corante, montagem das células e caracterização por voltagem de circuito aberto (Vca) e corrente de curto circuito (Icc). O vidro condutor possui um filme de dióxido de estanho dopado com flúor (SnO2:F). A deposição do filme de SnO2:F sobre vidro é feito a temperatura de 600ºC a parti de uma solução precursora. Como fonte de calor usa-se uma resistência cerâmica conectada a um forno. Para a deposição da solução precursora é usado um gerador de “spray. As técnicas difração de raios x (DRX), microscopia de varredura eletrônica (MEV), UV-vis, resistência elétrica e dureza de Möhr são usadas para caracterizar o vidro condutor e o eletrodo SnO2:F/TiO2:Ag. O vidro condutor apresenta transmitância ~70% (650 nm - 800 nm). O eletrodo de SnO2:F/TiO2:Ag apresenta refletância ~20%. As células sob iluminação são caracterizadas por Vca e Icc. A célula de Grätzel com corante extrato de espinafre apresenta Vca = 0,264 V e Icc = 1,4 μA, enquanto que a célula de Grätzel com corante azul de metileno apresenta Voc = 0,186 V e Icc = 3,5 μA.

COSTA, A. G. Estratégias de pré-tratamentos para a produção de metano a partir dos resíduos lignocelulósicos dos biocombustíveis. 2013. 117 f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil: Saneamento Ambiental) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2013. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2014-03-13T17:34:13Z No. of bitstreams: 1 2013_tese_agcosta.pdf: 2780283 bytes, checksum: e97c96122a8ac88b36a036805a417de4 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2014-03-13T17:34:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_tese_agcosta.pdf: 2780283 bytes, checksum: e97c96122a8ac88b36a036805a417de4 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-03-13T17:34:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_tese_agcosta.pdf: 2780283 bytes, checksum: e97c96122a8ac88b36a036805a417de4 (MD5) Previous issue date: 2013-07-17 / This study aimed the evaluation of the anaerobic biodegradability and methane production potential (MPP) of three lignocellulosic wastes derived from the biofuels production chain: palm oil mesocarp fiber (PMF), sugarcane bagasse (SCB) and cotton linter type 4 (CL4). Three different types of physico-chemical pretreatments were used (hydrothermal hydrolysis, acid hydrolysis and alkaline hydrolysis), which were evaluated based on the solubilisation of sugars or extraction of lignin. Different reaction times, temperatures, mass/volume ratios, and concentrations of acid or alkali were used for seeking the best pretreatment that improves the anaerobic digestion of the material. The data of the pretreatments were analysed using multivariate factorial design 22 or 23, with the central point in triplicate (level 0) and six star-points (when necessary). The MPP and anaerobic biodegradability obtained with PMF, SCB and CL4 without pretreatment were, respectively, 77.8, 35.6 and 165.3 L CH4/kg substrate and 8.7, 4.4 and 24.1%. The results obtained with the PMF showed that the best MPP (199 L CH4/kg substrate) was obtained using acid hydrolysis with [HCl] of 1.97 M, during 34 min, at 103 ° C, which promoted 19% of biodegradability. Anaerobic digestion SCB is improved when using hydrothermal hydrolysis (10 min, 200 °C) resulting in a MPP of 199 L CH4/kg substrate and an anaerobic biodegradability of 27.4%. The best results of CL4 were MPP of 397.1 L CH4/kg substrate and biodegradability of 49.1% obtained with acid hydrolysis ([HCl] of 1 M, 136 °C, 20 min). Despite the several pretreatment cause significant increase in the anaerobic hydrolysis of these lignocellulosic wastes, the power generated from methane (PMF = 6.9 MJ/kg Subst, SCB = 6.8 MJ/kg Subst, CL4 = 13.2 MJ/kg Subst.) were lower than that obtained by the eventual direct combustion of the fibre (PMF = 9.6 MJ/kg Subst, SCB = 7.2 MJ/kg Subst, CL4 = 17.3 MJ/kg Subst. CL4 in the form of briquette). An alternative is to use the alkaline hydrolysis for extracting lignin and further use in the chemical industry, as well as for power generation. The results show that it is possible to extract up to 91% of the lignin present in the PMF and 80% in the SCB, which can generate up to 180 and 313.4 L CH4/kg of the hydrolysed PMF and SCB, respectively. These values are sufficient to produce 6.2 and 11.2 MJ/kg Subst, respectively. / Este trabalho teve como objetivos avaliar a biodegradabilidade anaeróbia e o potencial de produção de metano (PPM) de três resíduos lignocelulósicos proveniente da cadeia produtiva do biocombustível (fibra do mesocarpo do dendê - FMD), (bagaço de cana-de-açúcar - BCA) e línter de algodão tipo 4 - (LA4). Para tanto, empregou-se três diferentes tipos de pré-tratamentos físico-químicos (hidrólise hidrotérmica, hidrólise ácida e hidrólise alcalina), onde foram usados diversos tempos de reação, temperaturas, razões massa/volume e concentrações de ácido ou álcali, de forma a buscar o melhor método para facilitar a digestão anaeróbia do material. Os pré-tratamentos foram avaliados usando-se planejamento fatorial multivariado 22 ou 23, com ponto central em triplicata. O PPM e a biodegradabilidade anaeróbia obtidos com FMD, BCA e LA4 sem pré-tratamento foram, respectivamente, 77,8, 35,6 e 165,3 L CH4/kg substrato e 8,7, 4,4 e 24,1%. Os resultados obtidos com a FMD mostraram que o melhor PPM (199 L CH4/kg substrato) foi obtido utilizando o pré-tratamento ácido com [HCl] de 1,97 M , durante 34 min, a 103 °C, o qual promoveu 19% de biodegradabilidade. A digestão anaeróbia do BCA é mais beneficiada quando se utiliza hidrólise hidrotérmica (10 min, 200 °C), resultando em PPM de 199 LCH4/kg Subst. e biodegradabilidade anaeróbia de 27,4%. Os melhores resultados de PPM e biodegradabilidade do LA4 foram de 397,1 L CH4/kg Subst e 49,1%, obtidos com o pré-tratamento ácido ([HCl] 1M, 136 °C, 20 min). Apesar dos diversos pré-tratamento causarem aumento significativo da hidrólise anaeróbia destes resíduos lignocelulósicos, a energia gerada a partir do metano (FMD = 6,9 MJ/kg Subst.; BCA = 6,8 MJ/kg Subst. e LA4 = 13,2 MJ/kg Subst.) foi menor do que a obtida por uma eventual queima direta da fibra (FMD = 9,6 MJ/kg Subst.; BCA = 7,2 MJ/kg Subst. e LA4 = 17,3 MJ/kg Subst. – na forma de briquete). Uma alternativa é utilizar o pré-tratamento alcalino para reaproveitamento da lignina extraída, além da geração de energia. Desta forma, pode-se extrair até 91% da lignina presente em FMD e 80% em BCA, que pode ser utilizada na indústria química em geral, e gerar 180 e 313,4 L CH4/kg de FMD e BCA hidrolisados, respectivamente. Estes valores são suficientes para gerar 6,2 e 11,2 MJ/kg Subst, respectivamente.

MAGALHÃES, R. A. Eletrodeposição de filmes finos de CdTe sobre substrato de Pt para uso em sistemas fotovoltaicos. 2012. 77 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2012-09-13T18:27:56Z No. of bitstreams: 1 2012_dis_ramagalhaes.pdf: 3833484 bytes, checksum: 6220126ec2c30ba4d281c49de4ec6207 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2012-09-25T14:37:38Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_dis_ramagalhaes.pdf: 3833484 bytes, checksum: 6220126ec2c30ba4d281c49de4ec6207 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-09-25T14:37:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_dis_ramagalhaes.pdf: 3833484 bytes, checksum: 6220126ec2c30ba4d281c49de4ec6207 (MD5) Previous issue date: 2012 / This work presents the investigation on the voltammetrc deposition of cadmium telluride (CdTe) onto platinum substrate from sulfuric acid-based electrolyte, at room temperature (24 °C). For this purpose, the linear sweep voltammetry technique was used in order to establish the values of deposition potential (-167 up to -444mV). The data extracted from the voltammetric essays suggest that different chemical and electrochemical steps are involved. The formation of cathodic peak with subsequent formation of the current plateau indicates the existence of mixed control of the CdTe deposition, while the anodic peak points out that the anodic dissolution of the material is complete. The deposited film presents dark gray color and its tonality depends on the potential. The films were characterized by scanning electron microscopy (SEM) and X-rays diffraction (XRD) techniques. It was found that the films deposited at different potentials have similar morphology, as like grains, are uniform and compact. The crystallite size is influenced by the potential. The XRD patterns of deposited films show peaks associated with the (200), (220), (311), (421) and (422) planes. / Neste trabalho é apresentada a investigação do processo de deposição voltamétrica do telureto de cádmio sobre substrato de platina em meio ácido sulfúrico a temperatura ambiente (24ºC). Para este efeito, recorreu-se a técnica de voltametria de varredura linear de potencial, a fim de estabelecer os valores de potencial de deposição. Os potenciais de deposição variaram entre -167 e -444mV. Os dados extraídos dos ensaios sugerem que etapas químicas e eletroquímicas estão envolvidas no processo. A formação de pico catódico com a subseqüente formação de patamar de corrente aponta a existência de controle misto na deposição do CdTe; enquanto o pico anódico indica que a dissolução do material é completa. O filme depositado apresenta cor cinza escura e a tonalidade varia com o potencial de deposição. Os filmes foram caracterizados por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e difração de raios-X (DRX). Foi verificado que os filmes depositados nos diferentes potenciais apresentam aspectos morfológicos semelhantes, em forma de grãos, uniformes e compactos. O tamanho dos cristalitos é influenciado pelo potencial de deposição. Os difratogramas dos filmes depositados mostraram picos de difração associados aos planos (200), (220), (311), (421) e (422).

PARENTE, R. B. Desenvolvimento de reator poroso de gaseificação de biomassa líquida por oxidação parcial aplicado ao glicerol. 2012. 92 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2012-09-13T18:37:54Z No. of bitstreams: 1 2012_dis_rbparente.pdf: 4944294 bytes, checksum: f0b29a2014a9c1825588300509f5990f (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2012-09-25T18:09:16Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_dis_rbparente.pdf: 4944294 bytes, checksum: f0b29a2014a9c1825588300509f5990f (MD5) / Made available in DSpace on 2012-09-25T18:09:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_dis_rbparente.pdf: 4944294 bytes, checksum: f0b29a2014a9c1825588300509f5990f (MD5) Previous issue date: 2012 / The residual liquid biomass from agricultural and agroindustrial processes, in general way, represents a renewable resource in significant amount, without an economically and environmentally sustainable destination. For instance, the solution concerning glycerin stocks, remaining from the vegetable oil transesterification for obtaining biodiesel, has been postponed due to the lack of engineering alternatives appropriate to the proper utilization of this biomass. Therefore, the development of a liquid biomass gasification reactor based on partial oxidation has been initiated, where a non conventional combustion technology has been employed, Filtration Combustion, as a design basis for the reactor conception, in which the reference biomass used was glycerol. This work, eminently experimental, was carried out to build a gasification reactor prototype, in laboratory scale, in which its burner is completely filled by ceramic spheres of alumina (Al2O3), thus forming a inert porous matrix, which is partially immersed in glycerol at its bottom end and which involves a heat exchanger installed at the top of the reactor. The process is investigated to identify some key design features such as: reactor operation limit in terms of fuel-air mixtures; occurrence of instability phenomena; combustion wave propagation velocity; and influence of the main operation parameters, equivalence ratio, fuel consumption rate, and air and water flow rates into the reaction. Although all experimentation has been restricted to test the gasifier for the production of synthesis gas by partial oxidation method, theoretical investigation was broader, comprising the autothermal reforming. The experiments, supported by monitoring instruments and chromatographic analysis, were supported by a theoretical study based on a simplified analytical model, considering the global reaction of partial oxidation associated with water-gas shift reaction. Experimental results have demonstrated the feasibility of the process, providing operational stability over a wide range of equivalence ratio, and conversion efficiency (>20%) of glycerol to syngas, while maintaining energy extraction from reaction. / A biomassa líquida residual de processos agrícolas e agroindustriais, em geral, representa um recurso renovável em quantidade expressiva, sem uma destinação econômica e ambientalmente sustentável. Como exemplo, a solução quanto aos estoques de glicerina, resultante da transesterificação de óleos vegetais para obtenção do biodiesel, tem sido postergada pela carência de alternativas de engenharia apropriadas ao aproveitamento adequado dessa biomassa. Por essa razão, foi iniciado o desenvolvimento de um reator de gaseificação destinado à biomassa líquida pela via da oxidação parcial, onde é empregada uma tecnologia de combustão não convencional, a Combustão de Filtração, como base de projeto para a concepção do reator, em que a biomassa de referência utilizada foi o glicerol (C3H8O3). Este trabalho, eminentemente experimental, foi realizado com a construção de um protótipo de reator de gaseificação, em escala de laboratório, em que seu queimador é preenchido completamente por esferas cerâmicas de alumina (Al2O3), formando assim uma matriz porosa inerte, que fica parcialmente imersa no glicerol na sua extremidade inferior e que envolve um trocador de calor instalado na parte superior do reator. O processo é investigado no sentido de identificar algumas características fundamentais de projeto, tais como: limite de operação do reator em termos de misturas arcombustível; presença de fenômenos de instabilidade; velocidade de propagação da onda de combustão; e influência dos principais parâmetros de operação, razão de equivalência, taxa de consumo de combustível e vazões de ar e água na reação. Embora toda a experimentação tenha se restringido a ensaiar o gaseificador para produção de gás de síntese pelo método da oxidação parcial, a investigação teórica foi mais abrangente, englobando a reforma autotérmica. Os experimentos, respaldados por instrumentos de monitoramento e análise cromatográfica, foram apoiados por um estudo teórico a partir de um modelo analítico simplificado, com base na reação global de oxidação parcial associada à reação de deslocamento água–gás. Resultados experimentais demonstraram a viabilidade do processo, constatando estabilidade operacional em ampla faixa de razão de equivalência, e eficiência de conversão (>20%) do glicerol em gás de síntese, mantendo extração de energia da reação.

Made available in DSpace on 2015-12-10T14:22:26Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-08-25. Added 1 bitstream(s) on 2015-12-10T14:28:32Z : No. of bitstreams: 1 000851988.pdf: 1770975 bytes, checksum: 0d839818e8d813b9b689221146656e0c (MD5) / O desenvolvimento de projetos de geração de energia elétrica a partir de fontes renováveis apresenta cada vez mais destaque no cenário energético. Nesse quesito, o Brasil apresenta um grande potencial para geração de energia oriunda de fontes renováveis, destacando-se a energia solar, energia eólica e as centrais hidrelétricas. Outra fonte de energia em evidência é o hidrogênio, uma vez que a utilização desse combustível não causa a formação de gases causadores do efeito estufa. Entretanto, o hidrogênio só pode ser considerado como fonte renovável se sua produção ocorrer a partir de outras fontes renováveis. Uma forma de produção de hidrogênio é a eletrólise da água, essa reação consiste no processo de dissociação das moléculas da água através da utilização de energia elétrica. Esse dissertação tem como objetivo caracterizar a produção de hidrogênio a partir da eletrólise e expor os principais aspectos técnicos, econômicos e ambientais que influenciam na implantação de uma central de produção de hidrogênio. Com relação aos aspectos econômicos, foi empregada a metodologia proposta por Braga (2014), sendo apresentados gráficos com a finalidade de ilustrar o custo de produção do hidrogênio em função de cada uma das fontes estudadas. Para a análise ambiental, foi utilizada a ferramenta para análise multicritérios AHP proposta por Saaty (1980), associando os aspectos ambientais aos econômicos. Os resultados foram satisfatórios e sugerem que as tecnologias empregadas atualmente sejam significativamente mais atrativas quanto aos aspectos econômicos, entretanto, conforme os aspectos ambientais são ponderados, as alternativas renováveis começam a se destacarem / The development of power generation projects from renewable sources has increasingly highlighted in the energy scenario. In this aspect, Brazil has great potential for power generation coming from renewable sources, especially solar energy, wind energy and hydropower. Another source of energy in evidence is the hydrogen, since the use of this fuel does not cause the formation of gases causing the greenhouse effect. However, hydrogen can only be considered as a renewable source if its production occurs from other renewable sources. One form of hydrogen production is the electrolysis of water, this reaction consist in the process of water dissociation through the use of electrical energy. This work aims to characterize the production of hydrogen from electrolysis and expose the main technical, economic and environmental factors that influence the implementation of a central of hydrogen production. With regard to economic aspects, it was used the methodology proposed by Braga (2014), and graphs were presented in order to illustrate the cost of hydrogen production due to each of the sources studied. For environmental analysis, the AHP tool was used to a multiple criteria analysis as proposed by Saaty (1980), and it were associated the environmental aspects to economics. The results were satisfactory and suggest that the currently technologies employed are significantly more attractive when the economic aspects are analyzed, however according to the environmental aspects start to be considered, the renewable alternatives stand out

Resumo: As fontes de energia eólica são reconhecidas por nao emitir resíduos na atmosfera mas apresentam algumas outras questões ambientais que nao podem ser negligenciadas, possuem benefícios sociais e sao economicamente competitivas, o que indica um crescimento na aplicacão desta tecnologia. A previsão da capacidade energetica gerada em parques eolicos, sendo principalmente orientada a viabilidade de instalaçao de novos parques eolicos, gerenciamento de sistemas e planejamento de manutencães, e de interesse dos operadores do sistema e companhias de energia eletrica. O objetivo geral deste trabalho e levantar o desempenho da maquina de vetor suporte otimizada pela evolucao diferencial na identificação das series de ventos, para avaliar a viabilidade do uso destas tecnicas na previsão a curto prazo da geracao de energia eletrica proveniente destas fontes eolicas. A tecnica a ser aplicada neste trabalho, a máquina de vetor suporte à mínimos quadrados (LS-SVM, do ingles Least squares support vector machine). Uma vertente da maquina de vetor suporte original que substitui as inequações da teoria original por equacães, torna o metodo atrativo computacionalmente.Buscando um refinamento do processo de aprendizado, a evolucão diferencial e utilizado em conjunto ao de regressao. Sabendo que em sua essencia, otimizar e maximizar uma propriedade desejada do sistema enquanto simultaneamente minimiza uma característica indesejavel. O que sao estas propriedades e quao efetivamente podem ser melhoradas depende do problema em questao. Dentre diversas opcães existentes, dadas as características da otimizacao a ser realizada, optou-se por uma vertente da evolucao diferencial (ED) idealizada por Price e Storn, pesquisadores da Universidade de Berkeley, que a desenvolveram para ser um otimizador versátil, confiavel e eficiente. Esta vertente e dita alto adaptativa por otimiza seus proprios parâmetros durante as iterações da ED e e conhecida SADE, do ingles Self-adaptive Differential Evolution. Para a realizacão dos testes com os algoritmos foram utilizadas Series temporais de ventos reais, medidas pelo (Research Laboratory of Renewable Energy ,RERL) em três localidades distintas nos Estados Unidos da America. Neste contexto, as series adotadas foram as seguintes: Barnstable, Orleans e Paxton. Os testes apontam bons resultados para uma previsaão um passo a frente mas naão obteve um bom resultado para uma previsãao N passos a frente mas e mostrado que com alguns ajustes das entradas e uma melhor analise da correlação do erro esse algoritmo tem potencial para vir a ser aplicado na identificaçao e previsao de series de ventos. Alguns fatores devem ser observados quanto a identificacao de sistemas em geral, como o fato do modelo matematico ser sempre uma representaçcãao aproximada. Portanto não existe um modelo unico e ideal para um sistema e sim famílias de modelos com características e desempenhos variados.

Orientador: Prof. Dr. Marlus Koehler / Coorientador: Profª. Drª. Lucimara Stolz Roman / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Curso de Pós-Graduação em Física. Defesa: Curitiba, 24/06/2016 / Inclui referências : f. 93-104;112-113;125-126;143-146;160-162 / Resumo: Dispositivos fotovoltaicos orgânicos são uma estratégia promissora para suprir a demanda por uma fonte de energia nova, ecologicamente correta e renovável. Apesar de suas características únicas, como leveza, a compatibilidade com substrato flexível e fácil processabilidade, em comparação com os dispositivos inorgânicos, bem como a possibilidade de baixo custo, ainda existem algumas questões que tornam a sua ampla comercialização uma tarefa desafiadora. Por exemplo, a estabilidade dos dispositivos durante o seu tempo de vida e o uso de processos como o tratamento térmico, que são viáveis apenas em escala de laboratório. Embora alguns trabalhos relatem eficiências de até 10% estes dispositivos são construídos em atmosfera inerte, o que restringe mais uma vez a produção em grande escala. Para assegurar uma aplicação tecnológica é desejável que: (i) todo o dispositivo possa ser processado em atmosfera ambiente, (ii) que o processo de construção tenha o menor número de etapas possível, e que, (iii) de alguma maneira, a morfologia ideal da camada ativa seja conseguida e que (iv) esta morfologia permaneça estável durante o tempo de vida do dispositivo. Nos trabalhos apresentados nesta tese algumas estratégias para construir heterojunções são propostas, bem como uma alternativa para o tratamento térmico, isto é, a utilização de aditivo capaz de alterar a morfologia da superfície do filme de polímero. Para realizar esses estudos foi usado um copolímero do tipo doador-aceitador, contendo um átomo de silício ligando a cadeia conjugada à cadeia lateral. Como resultados obtidos serão apresentadas estratégias para transformar um dispositivo em bicamada em uma estrutura semelhante a uma heterojunções de volume, o que levou a um aumento significativamente na eficiência de conversão de energia. Para os dispositivos em heterojunção de volume observou-se um comportamento intrigante e incomum: a formação de uma estrutura de fulereno ancorado onde o derivado de fulereno, o PC71BM, se liga ao átomo de Si após um tratamento térmico convencional. Esta é uma possível estratégia para se assegurar uma configuração estrutural ideal entre o material doador e o material aceitador bem como uma possível maneira de evitar a separação de fase das espécies. / Abstract: Organic photovoltaic devices are a promising strategy to supply the demand for a new, environmentally friend, and renewable source of energy. Despite its unique characteristics like light weight, compatibility with flexible substrate and easy processability, as well as the possibility of low cost, there are still some key issues that make its wide commercialization a challenging task. For instance, the stability of the devices during its lifetime and the use of some process like thermal annealing treatment that are only reliable in a laboratorial scale. Although some works report efficiencies up to 10% this devices are built in a very controlled inert atmosphere that once again forbids the large scale production. To ensure a technological application is desirable that the entire device could be processed under ambient atmosphere, and the built process needs to have less steps as possible and that somehow the ideal morphology of the active layer be achieved and that this morphology remains stable during the device lifetime. In the works presented in this doctoral thesis some strategies to assemble heterojunctions are presented as well as an alternative to thermal annealing treatment, i.e. the use of additives to change the morphology of the polymer film surface. For these a donor-acceptor copolymer which containing a silicon atom linking the conjugated chain to the side chain was used. As results we presented some strategies to turn a device assembled in bilayer structure to a structure that resembles the bulk heterojunctions, increasing the power conversion efficiency. For the bulk heterojunction devices an intriguing and unusual behavior was observed, the formation a fullerene anchored structure where the fullerene derivative PC71BM is attached to the Sibridging atom by a conventional annealing treatment. This is an easy an elegant way to ensure more then an ideal donor acceptor mixing, but to prevent the phase separation of the species.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:35:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-12-17Bitstream added on 2014-06-13T20:08:34Z : No. of bitstreams: 1 belini_l_dr_guara.pdf: 1356890 bytes, checksum: a21bcbee30093657a2c700bca66be37c (MD5) / Companhia Siderurgica de Tubarao / Sabe-se que um dos principais fatores (senão o maior) do aquecimento global e das mudanças climáticas é a utilização em larga escala de combustíveis fósseis na produção de energia. Esta tese tem como fundamento pensar as bases do desenvolvimento energético a partir da segurança no abastecimento energético e a segurança climática e propor alternativas quanto à adoção de energias limpas e renováveis no suprimento da demanda mundial. Por um lado, essas estão sendo sugestionadas para que possam reduzir as emissões de gases de efeito estufa e, por outro, para garantir o abastecimento energético frente ao seu avanço e à redução das fontes fósseis enquanto mantenedoras do atual sistema de produção e geração de energia. Para tanto, serão apontados modelos que estão sendo desenvolvidos e que podem instrumentalizar mudanças na atual estrutura energética. A ampliação no uso das energias renováveis e de programas de eficiência energética estão entre as propostas tecnicamente possíveis para alcançar tais objetivos. Portanto, dentre as propostas analisadas, este trabalho optou por estudar o modelo alemão de desenvolvimento de energia eólica e compará-lo com o modelo brasileiro. Buscou-se, também, estudar o atual estágio de desenvolvimento e uso dos biocombustíveis - em especial o etanol - brasileiro e compará-lo com o modelo alemão de produção do etanol e biodiesel. A escolha por essa estrutura de análise baseia-se na constatação que tais modelos, estruturados no desenvolvimento tecnológico e apoio político, ampliaram a contribuição para a redução das emissões de gases de efeito estufa e a segurança no abastecimento energético. A aceitação desses modelos sustenta-se no notório desenvolvimento alcançado quanto aos resultados de substituição das fontes fósseis em ambos os casos. As bases da pesquisa foram divididas entre o Brasil... / We know that one of the main factors (if It is not the largest) global warming and climate change is the large-scale use of fossil fuels in energy production. This thesis’s objective are to think the basis of energy development from the energy supply security, the climate security and propose alternatives regarding the adoption of clean and renewable energy in front of the global demand supplies. They have been suggested because can be alternatives for reducing emissions of greenhouse gases and one kind of guarantee for forward energy supplies progress, as well as for reduction of fossil fuels as the main current system of power production. To this end, we consider models that have been developed and that would help change the current energy structure. The increase in the use of renewable energy and energy efficiency programs are among the proposals technically possible to achieve such goals. Therefore, among the proposals considered, this thesis chose to study the German model of wind power development and compare it with the Brazilian model. We also sought to study the current stage of development and Brazilian biofuels uses - especially ethanol. We compared it with the German model of producing ethanol and biodiesel. The choice of this structure analysis is based on the finding that such models are structured in technological development and political support, increased the contribution to reducing emissions of greenhouse gases and energy supply security. The acceptance of these models is sustained in the notorious development reached on the results of replacing fossil fuels in both cases. The bases of the research were divided between Brazil and Germany. These were sustained in an intense bibliographical survey of the literature: books, academic papers and journals on environmental issues. Being a current and in constant update, we sought also the literature of journalism, follow... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:35:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-11-05Bitstream added on 2014-06-13T18:47:02Z : No. of bitstreams: 1 lamas_wq_dr_guara.pdf: 876448 bytes, checksum: 84281f8365b2bd1b6c356067b0c6c181 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho é desenvolvida uma metodologia para a alocação dos custos dos produtos por uma mini-estação de tratamento de esgotos, com vistas a realizar a análise da viabilidade econômica do investimento necessário para a sua implantação, inclusive caracterizando-a como a melhor escolha a ser adotada na solução de saneamento básico em zonas rurais e em regiões de limitado poder aquisitivo, além de que tem potencial energético face à sua capacidade de transformar em eletricidadea energia contida no biogás gerado. Essa metodologia á aplicada ao sistema instalado no campus de Guaratinguetá da Faculdade de Engenharia da Universidade Estadual Paulista, tendo sido estabelecidas as condições iniciais a partir da realidade vivida no campus e sendo relacionadas as características termodinâmicas do sistema, a partir do seu diagrama de processo. As características associadas ao diagrama de processo possibilitam construir o diagrama funcional termoeconômico do sistema e determinar as equações referentes às funções exergéticas desse sistema e os respectivos valores das exergias associados. Após esses cálculos, elabora-se um modelo estrutural para avaliar os custos de seus produtos (biogás, biofertilizante, água em condições de re-uso e energia elétrica) e avaliar a viabilidade econômica em função do retorno de capital investido. A seguir, a mesma metodologia á aplicada a um sistema comercialmente disponível, com características de tratamento muito próximas às da mini-ETE. A partir dos resultados obtidos, é possível verificar que a mini-estação de tratamento de esgoto é uma alternativa viável e muito atraente sobre o ponto de vista técnico-econômico, pois além de apresentar auto-suficiência energética, possui um retorno de investimento de aproximadamente um terço do tempo do sistema comercialmente disponível com características semelhantes para tratamento. / In this work a methodology that allows for the allocation of costs of the generated products for a small wastewater treatment station is developed, and used to perform an analysis of its economic feasibility, to justify the investment, beside its characterization as one of the best choice to be adopted as a basic sanitation solution in rural areas, and in areas characterized by low income population, together with a major energy potential because of its capability to transform the generated biogas into electric energy. For this purpose, the methodology is applied to a system established at Guaratinguetá Campus, School of Engineering, São Paulo State University. After establishing initial conditions based on site evaluation, the thermodynamics features of the system are related based on its process diagram. Such features, associated to process diagram, make it possible to build the thermoeconomi functional diagram for the system under analysis and, after words, the equations related to exergetic functions for the system are determined and the exergy values are calculated. After these calculations, a structural model is developed, in order to provide its products costs (biogas, biofertilizer, water in reuse conditions and electric energy). The economic viability is evaluated as a function of the estimated return on investment. The same methodology is then applied to a commercially available system, with characteristics close to a small wastewater treatment station. Based on the results of this work it is possible to verify that the small wastewater treatment station is a viable and attractive alternative in the technical and economic point of view, showing self-sufficiency in energy, and a pay-back period about one-third of estimated time of the commercial system referred to with similar features.