Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2018-08-03T13:00:06Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2422772 bytes, checksum: dac50e169f6ff42aa070e2e7f57d2d75 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-03T13:00:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2422772 bytes, checksum: dac50e169f6ff42aa070e2e7f57d2d75 (MD5) Previous issue date: 2017-07-31 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O sistema elétrico está sujeito a falhas que podem provocar interrupções não programadas no fornecimento de energia elétrica aos consumidores. Deste modo, é de grande importância entender os problemas associados a estas interrupções, bem como os custos a eles associados. As concessionárias de distribuição de energia elétrica conhecem muito bem os custos diretos associados a estas interrupções. Porém, quando analisado no ponto de vista do consumidor a energia elétrica é insumo básico. Assim é necessário o conhecimento do valor da interrupção no fornecimento de energia elétrica e formas alternativas de evitar essas falhas e poder aumentar a confiabilidade energética e diminuir o valor pago pelas perdas elétricas. A matriz elétrica brasileira passou por mudanças notáveis ao longo do tempo, com uma redução no uso de fontes renováveis e um aumento no uso de combustíveis fósseis para geração de energia elétrica, aumentou as emissões de gases de efeito estufa (GEE). O aumento de GEE afeta a temperatura e reduz a qualidade de vida. Desta forma, é necessária uma intervenção do governo por meio de políticas públicas eficientes para promover o uso de fontes renováveis na geração de energia elétrica. Uma política que mostrou resultados positivos é o Feed-In Tariff (FIT). As políticas FIT são conhecidas em todo o mundo e são usadas por muitos países, incluindo a Alemanha, uma nação de referência com relação a potência instalada de energia solar fotovoltaica no mundo, o Japão e a China que vem aumentando constantemente seu potencial fotovoltaico, além da Austrália e a Espanha que possuem uma grande potência instalada de energia solar fotovoltaica e tiveram alguns problemas nas políticas de promoção a essa fonte de energia renovável. O Brasil está progredindo lentamente no campo das energias renováveis, mas a maioria da geração está longe dos consumidores. Isso leva a perdas em sistemas de transmissão, que podem ser minimizados por estimular a geração de energia em unidades de pequeno porte perto dos centros de consumo, como por meio do sistema fotovoltaico. A FIT é uma das políticas mais significativas para promover a geração de energia elétrica a partir de fontes renováveis no mundo, especialmente a energia solar fotovoltaica. O FIT pode ajudar a reduzir o uso de combustíveis fósseis que são crescentes no Brasil, diminuindo as emissões de GEE e auxiliando as distribuidoras na redução do pagamento de multas referentes a qualidade da distribuição de energia, tendo uma geração mais próxima dos consumidores. / The electrical system is subject to faults that can cause unplanned interruptions in the electricity supply to consumers. In this way, it is of great importance to understand the problems associated with these interruptions, as well as the associated costs. The electricity distribution companies are well aware of the direct costs associated with these interruptions. However, when analyzed from the point of view of the consumer, the situation is much more complicated for the consumer, electric energy is basic input. Thus, it is necessary to know the value of interruption in the supply of electricity and alternative ways of avoiding these faults and to be able to increase the energy reliability and decrease the amount paid for the electrical losses. The Brazilian electrical matrix has undergone notable changes over time, with a reduction in the use of renewable sources and an increase in the use of fossil fuels for electric power generation, increased greenhouse gas (GHG) emissions. The increase in GHG affects the temperature and reduces the quality of life. In this way, government intervention is necessary through efficient public policies to promote the use of renewable sources in the generation of electric energy. One policy that has shown positive results is the Feed-In Tariff (FIT). FIT policies are known around the world and are used by many countries, including Germany, a reference nation in relation to the installed solar photovoltaic power in the world, Japan and China has been steadily increasing its photovoltaic potential, as well as Australia and Spain that have a large installed capacity of photovoltaic solar energy and had some problems in the policies of promotion to this source of renewable energy. Brazil is slowly progressing in the field of renewable energy, but most of the generation is far from consumers. This leads to losses in transmission systems, which can be minimized by stimulating power generation in small units near consumption centers, such as through the photovoltaic system. FIT is one of the most significant policies to promote the generation of electricity from renewable sources in the world, especially photovoltaic. FIT can help reduce the use of fossil fuels that are growing in Brazil by reducing GHG emissions and helping utilities reduce the payment of fines related to the quality of energy distribution, with a generation closer to consumers.

Tese de Mestrado Integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores. Universidade do Porto. Faculdade de Engenharia. 2012

Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2015-03-18T20:55:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 327709.pdf: 18363073 bytes, checksum: 5ee739091da6f76f40e27c97dd2a3e0e (MD5) Previous issue date: 2013 / Neste trabalho é desenvolvida uma metodologia para análise de retorno do investimento para Sistemas Fotovoltáicos (FV) Conectados à Rede e Integrados à Edificação (Sistemas FV-CRIE) instalados no Brasil. A metodologia desenvolvida considera diversos cenários e condições, permitindo assim variações: (1) na irradiação solar incidente no plano dos módulos FV, (2) no percentual da energia FV gerada que é injetada na rede elétrica pública, (3) no valor do investimento inicial, (4) nos custos ao longo dos 25 anos de operação do sistema e (5) na taxa de aumento anual considerada para a tarifa de energia elétrica cobrada do consumidor em análise. Na metodologia desenvolvida, as análises de fluxo de caixa são feitas na base mensal, e são também considerados na base mensal tanto a geração do sistema FV-CRIE quanto o consumo da edificação á qual o sistema está integrado. Para todas as condições e cenários estabelecidos na metodologia, sãoo calculados o valor presente líquido (VPL), a taxa interna de retorno (TIR) e o tempo de retorno do investimento. Neste trabalho são apresentados também os resultados da aplicação desta metodologia a sistemas FV-CRIE teóricos, instalados em residências unifamiliares em cada uma das 27 capitais brasileiras, com análises mais profundadas para Florianópolis (SC) e Belo Horizonte (MG). Observou-se um grande impacto da redução na tarifa residencial de jan.2013 (no mínimo 18% para todas as capitais, com exceção de Macapá-AP) sobre a viabilidade econômica dos sistemas FV-CRIE, e um impacto bastante considerável também pela cobrança de impostossobre a energia gerada pelo sistema FV-CRIE que seja injetada na rede elétrica de distribuição. Considerando os valores atualmente mais realísticos para o investimento inicial, os custos variáveis e os custos evitados (pela redução no consumo de energia da rede elétrica), chegou-se á conclusão de que, na condição e cenário considerados também como mais realísticos, o retorno do investimento é excessivamente longo para todas as 27 capitais, considerando um sistema FV-CRIE de 1 kWp e consumo de 250 kWh/mês. Caso não houvesse a cobrança de impostos sobre a energia injetada na rede elétrica de distribuição, o investimento em sistemas FV-CRIE seria atualmente viável para 12 capitais.<br> / Abstract : This work develops a methodology for analyzing return on investmentfor Building Integrated Photovoltaic (PV) systems connected to the grid(BIPV systems) installed in Brazil. The methodology considers dierentscenarios and conditions, thus allowing variations in: (1) the solarradiation incident on the plane of the PV modules, (2) the percentageof PV generated that is injected into the public grid, (3) the value ofinitial investment, (4) costs over the 25 years of operation of the systemand (5) the annual increase rate for the tari charged to the kind ofconsumer considered. In this methodology, the analysis of cash owis made on a monthly basis, and also considered on a monthly basisare both the generation of the BIPV system and the consumption ofthe building to which the system is integrated. For all conditions andscenarios selected, the net present value (NPV), internal rate of return(IRR) and the payback time of the investment are calculated. Thiswork also presents the results of applying this methodology to BIPVsystems installed in single-family homes in the main city of each FederalState of Brazil (27 cities total), with further analysis to Florianopolis(SC) and Belo Horizonte (MG). It was observed a large impact in thereduction of residential taris in Jan.2013 (at least 18%) on the economicviability of BIPV systems. Charging taxes on energy generated by thePV system, which is injected into the distribution grid was also foundto lead to a considerable impact. Under the values currently inplace forthe initial investment, variable costs and avoided costs (by reducing theconsumption from the utility power), the conclusion is that the returnon investment is excessively long for all 27 cities, considering a 1 kWpBIPV system and a residential consumption of 250 kWh/month. If therewas no taxation of the energy injected into the grid, investment on BIPVsystems would be already viable for 12 capitals.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2017-11-21T03:19:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 348629.pdf: 4616570 bytes, checksum: 93520b4b69481d34326cb4df3c962a7c (MD5) Previous issue date: 2017 / O consumo de energia elétrica residencial representa quase um terço de toda a energia gasta no Brasil, tornando-se um nicho importante para a tecnologia fotovoltaica. Um investidor residencial que queira investir na geração fotovoltaica, precisa ter certeza que o seu capital terá um retorno financeiro comparável com qualquer investimento, ao mesmo tempo em que tarifas de energia elétrica e preços dos componentes fotovoltaicos flutuam de maneira imprevisível. A escolha de cinco cidades, no território brasileiro, onde instalar sistemas fotovoltaicos, oferece parâmetros de comparação que validam o método de análise, identificando localidades com resultados excelentes e outras com pouco interesse. Esta tese quantifica os fatores financeiros que caracterizam o investimento, propondo um fator de interesse ? FI, como relação entre tarifa de energia elétrica e o custo nivelado de produção - LCOE, mostrando que, quando o FI for maior que dois, o retorno financeiro do investimento atende as expectativas do investidor. A rentabilidade do investimento está atrelada aos valores das tarifas da energia, à irradiação e ao valor do capital investido. Variações negativas de 10 % das tarifas podem significar perdas de interesse a investir, assim como variações negativas de 10 % do capital investido podem reverter e tornar interessante o investimento. / Abstract : The consumption of electrical energy by residences represents almost a third of the total in Brazil, representing an important niche to be developed. A residential investor willing to invest in photovoltaic generation, seeks a financial return which is comparable with any other investment, while the energy tariffs and photovoltaic components prices are fluctuating unpredictably. The choice of five cities, in the Brazilian territory, to install photovoltaic systems, gives comparison parameters that validate the analysis model, identifying locations with excellent results and other with poor interest. This thesis quantifies the financial factors that characterize the investment, proposing a Factor of Interest ? FI, as a relationship between the tariff of the grid energy and the Levelized Cost of Energy - LCOE, showing that when FI is greater than two, the financial return of the investment fulfills the investor?s expectations. The return on the investment varies in accordance to the energy tariff, the local irradiation and the invested capital. Decrements of 10 % on the tariffs may result in loss of interest for the investment, as well as decrements of 10 % on the initial capital may revert and make the investment interesting.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2017-11-21T03:20:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 348638.pdf: 2792220 bytes, checksum: bacfa4783ce894c00d0ad6c420d77fa4 (MD5) Previous issue date: 2017 / Este trabalho aborda a avaliação técnica (utilizando figuras de mérito, como Yield, Performance Ratio e Fator de Capacidade) e econômica (utilizando o custo da energia fotogerada, ou Levelized Cost of Energy - LCOE) de uma usina solar fotovoltaica de 2 MW a ser instalada no município de Jaguari-RS, comparando duas diferentes tecnologias de módulos fotovoltaicos (silício multicristalino e filmes finos de telureto de cádmio) e três diferentes sistemas de fixação (estacionário, seguidor de um eixo e seguidor de dois eixos), totalizando seis diferentes topologias. Os resultados de desempenho dos sistemas foram obtidos através de simulações realizadas pelo software PVSyst, utilizando dados históricos armazenados em bancos de dados e confrontados com dados meteorológicos medidos, coletados ao longo de um ano. Com os resultados das simulações foram feitas análises técnicas a fim de avaliar o desempenho de cada uma das seis topologias propostas, onde o sistema fixo com tecnologia de silício multicristalino se sobressaiu ao apresentar maior densidade energética (114,5 kWh/m²), com um Yield anual de 1575 kWh/kWp; porém, o sistema seguidor de dois eixos com a tecnologia de telureto de cádmio apresentou a maior Yield anual de energia (2.035 kWh/kWp). Posteriormente, foi feita uma análise econômica através de estimativas de custos dos sistemas (?turn-key?), onde os dados econômicos foram avaliados juntamente com os dados técnicos e, como resultado, foi obtida a melhor topologia a ser utilizada a partir dos cenários criados neste estudo de caso. Como resultado, diante dos cenários apresentados, o sistema seguidor de um eixo com tecnologia de silício multicristalino se mostrou a mais viável economicamente, apresentando o menor LCOE. / Abstract : This work addresses the technical (using performance parameters such as Yield, Performance Ratio and Capacity Factor) and economic (using the Levelized Cost of Energy - LCOE) evaluation of a 2 MW photovoltaic solar power plant to be installed in the municipality of Jaguari-RS, comparing two different technologies of photovoltaic modules (multicrystalline silicon and thin-film cadmium telluride) and three different mounting systems (stationary, single axis tracker and two axes tracker), totalizing six different topologies. The performance results of the systems were obtained through simulations performed by the PVSyst software, using historical data stored in databases and confronted with measured meteorological data collected over a year. With the results of the simulations, technical analyses were performed to evaluate the performance of each one of the six proposed topologies. The stationary system with p-Si technology performed better than the others, because it presented more energy per occupied area (114,5 kWh/m²) with 1575 kWh/kWp as annual Yield . On the other hand, the double axis tracking system using CdTe technology presented the biggest annual Yield (2.035 kWh/kWp). Subsequently, an economic analysis was carried out through system cost estimates ("turn-key"), where the economic data were evaluated together with the technical data and the best topology to be used was obtained from the scenarios created in this case study. As a result, considering the created scenarios, the single axis tracking system with p-Si technology performed the best LCOE values.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-12-01T03:09:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 334856.pdf: 7562912 bytes, checksum: 10890173e9e0978d57943afb35c35481 (MD5) / Este trabalho avalia a situação de sistemasFVconectados à rede (SFVCR) no país e também o desempenho de uma amostra de dez desses sistemas, analisando dados de irradiação solar e geração FV. Para cada sistema, é estudada a taxa de desempenho (PR, de performanceratio), comparando valores de irradiação solar obtidos através de cinco diferentes bancos de dados com os valores obtidos de medições (através de piranômetros ou células de referência) in loco ou próximas ao SFVCR analisado. Através dos resultados, foram calculados os valores das diferenças existentes entre bancos de dados de irradiação e a variabilidade interanual dos valores medidos. Através dos dados de geração, é feito o cálculo de produtividade energética (yield) de cada sistema e comparado o desempenho interanual (2012-2013), além de simular a geração FV com diferentes bancos de dados de irradiação e confrontar com valores reais de energia gerada por cada SFVCR. Por fim, pretende-se, demonstrar a importância do estudo de irradiação solar para as diferentes situações de empreendimentos solares FV, tanto em micro e minigeração de energia quanto em grandes usinas.<br> / Abstract : This study evaluates the current state of Brazilian grid-connected photovoltaic (PV) systems (Portuguese acronym: SFVCR), and also assesses the performance of a sample of ten of these systems by analyzing collected solar irradiance and PV generation data. For each system, the performance ratio (PR) was studied, by comparing solar irradiance values obtained from five different databases with values obtained from measurements taken at or near the system site by pyranometers or reference cells. The differences between measured insolation and the irradiation databases were calculated, as was the interannual variability of the measured values. The insolation measurements, together with the power generation data, allowed the systems energy yields to be compared year over year (2012 to 2013), as well as to the predictions obtained by simulating PV generation with irradiation data from the databases. The results further demonstrate the importance of careful solar irradiation studies in the planning of PV projects ranging from micro- and mini-generation to large power plants.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-04-19T04:04:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 337908.pdf: 10897012 bytes, checksum: 86aa71fac71c8bf0f9cdecc1b32debe4 (MD5) Previous issue date: 2015 / Neste trabalho são estudadas técnicas aplicadas ao controle de um sistema fotovoltaico obtido a partir da integração de conversores CC-CC elevadores de tensão conectados a um barramento CC comum e projetados para processar até 2 kW. A estratégia adotada permite duas possibilidades: na primeira, cada conversor é individualmente controlado para funcionar como rastreador do ponto de máxima potência (MPPT) e, na segunda, o controle é realizado de modo que os conversores mantenham, de forma compartilhada, a tensão do barramento CC regulada. Para alcançar tais objetivos, inicialmente apresenta-se uma proposta de modelagem matemática experimentalmente validada, aplicada a módulos e a arranjos fotovoltaicos. Os modelos obtidos possibilitam reproduzir as condições típicas de geração do sistema fotovoltaico, fortemente dependentes das condições ambientais, em plataformas de simulação. Além disso, métodos de rastreamento do ponto de máxima potência recorrentes na literatura são revisitados, com destaque à implementação prática daqueles cuja operação está baseada na medição ou na estimação de temperatura de superfície do gerador fotovoltaico: MPPT-temp e MPPT-temp Voc. É também realizada uma análise de estabilidade do sistema fotovoltaico proposto, utilizando-se como ferramenta os critérios de Middlebrook, de margem de ganho e de ganho de fase, com o intuito de averiguar como o paralelismo de conversores pode degradar a estabilidade do barramento CC. Finalmente, resultados provenientes de simulação e de experimentação são apresentados e discutidos, considerando-se os diversos cenários de operação.<br> / Abstract : This work evaluates some techniques applied to control a photovoltaic system obtained from the integration of DC-DC boost converters, which are connected to a common DC link and designed to process up to 2 kW. The adopted strategy enables two possibilities: at the first one, each converter is singly controlled for working as a maximum power point tracker (MPPT); and at the second, the control is accomplished in order to allow the common DC link voltage regulation. In order to reach the final proposal, it is presented a mathematical model for photovoltaic modules and arrays which was experimentally corroborated. The obtained models permit to simulation photovoltaic modules and arrays, taking into account the environmental effects at the output voltage, current and power. Furthermore, the most frequently used MPPT algorithms are discussed, mainly that ones based on the temperature or on its estimation at the surface of the photovoltaic module: MPPT-temp and MPPT-temp Voc. In addition, a stability analysis for the photovoltaic system was carried out through the criteria of Middlebrook, gain margin and phase margin, in order to find out how the link DC is degraded due to the integration of parallel converters. Finally, the simulation and experimental results are presented and discussed in accordance with the multiplicity of operational settings.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores (Major Energia). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008