Este trabalho apresenta a montagem de uma instalação fotovoltaica de 4,8 kWp conectada à rede elétrica e uma análise experimental do seu comportamento, com o propósito de otimizar o fator de dimensionamento. Para fins de análise comparativa a instalação foi dividida em três subsistemas com arranjos de potências diferentes, os quais possuem fatores de dimensionamentos de 0,65, 0,73 e 0,86 (razão entre a potência nominal do inversor e a potência do gerador fotovoltaico), respectivamente para os subsistemas 1, 2 e 3. Cada subsistema possui um arranjo formado por dois painéis que utilizam módulos de 100 Wp/24 V, com células de silício monocristalino. Estes arranjos alimentam, de forma independente, três inversores senoidais monofásicos comutados pela própria rede e com potência máxima na saída de 1100 W cada um, caracterizando desta forma uma planta modular. O sistema de aquisição de dados monitora sistematicamente a instalação a uma varredura por minuto, a fim de se obter um acompanhamento ao longo do tempo e poder caracterizá-la. São monitoradas as tensões elétricas de cada painel de módulos e as suas correspondentes correntes, as tensões elétricas e as correntes alternadas, as potências elétricas contínuas e alternadas, a irradiância no plano do gerador, as temperaturas do ar ambiente, de um módulo do gerador e dos inversores. A metodologia de análise desta instalação consiste no monitoramento, na caracterização e na quantificação das medidas adquiridas, com a finalidade de determinar correlações que possam predizer a potência injetada na rede bem como a determinação da performance energética para dias típicos ensolarados, parcialmente nublados e encobertos. A divisão da instalação em três subsistemas permitiu caracterizá-los quanto aos seus comportamentos energéticos, além de possibilitar a análise de arranjos superdimensionados, os quais fornecem uma potência superior a máxima na entrada dos inversores, originando desperdício de energia nos momentos de elevada irradiância. O método desenvolvido para determinar a energia perdida na entrada dos inversores possibilitou avaliar o quanto se perde mensalmente nos subsistemas 1 e 2, uma vez que as perdas de captura e de sistema aumentam quando o arranjo está superdimensionado e isto significa uma redução na produtividade. Com as correlações encontradas para cada subsistema e com a equação geral foi possível predizer o quanto de energia pode ser injetada na rede.

A energia solar fotovoltaica é a forma de produção de eletricidade que mais cresce no mundo. A potência instalada mundial, até o ano de 2010, era de cerca de 40 GWP e a previsão é de que, somente em 2011, este cifra seja aumentada em mais 24 GWP. O inversor é o elemento central dos sistemas fotovoltaicos. Além de executar a conversão da energia elétrica em corrente contínua para corrente alternada, ele também é responsável pelo gerenciamento da energia entregue à rede e pelo seguimento do ponto de máxima potência. O seguimento do ponto de máxima potência (MPPT) é um processo de controle no qual o inversor procura manter o gerador fotovoltaico operando em uma região da sua curva característica na qual o produto corrente × tensão tenha o seu valor máximo, de forma a otimizar a extração de potência do gerador fotovoltaico. A eficiência de MPPT é um número que indica o grau de precisão, tanto em termos de rapidez como de magnitude, com que o seguidor do ponto de máxima potência atinge o seu objetivo. Assim podem ser definidas duas eficiências de MPPT: a eficiência estática, associada a situações em que a irradiância solar permanece constante durante o intervalo considerado, e a eficiência dinâmica de MPPT, que considera os momentos de variação na intensidade da irradiância, resultantes, por exemplo, da passagem de nuvens. As eficiências de MPPT (especialmente a dinâmica) são de difícil determinação, porém a tarefa fica muito facilitada com a utilização de um simulador de arranjos fotovoltaicos. A norma européia EN 50530:2010 Overall Efficiency of Photovoltaic Inverters propôs uma metodologia para a determinação da eficiência dinâmica de MPPT utilizando perfis variáveis de irradiância a serem programados no simulador de arranjos fotovoltaicos. O objetivo central da tese é fazer uma análise experimental da eficiência dinâmica do seguimento de máxima potência de inversores conectados à rede através da comparação dos resultados de eficiência obtidos seguindo a metodologia definida na norma citada com resultados obtidos a partir de medições em tempo real ao longo de um dia, verificando a adequação da norma às situações de campo. Para a obtenção dos dados de entrada do simulador foram medidas, por diversos dias, a irradiância e temperatura de uma célula de referência. Os inversores foram conectados à saída do simulador de arranjos fotovoltaicos e foram reproduzidas as condições de irradiância e temperatura de três dias selecionados em função do grau de nebulosidade, com comportamento dinâmico semelhante aos perfis de irradiância da norma. Os resultados foram, na maioria dos casos, discordantes. Uma análise dos resultados parciais de eficiência dinâmica indicou como causa desta discrepância a dependência que a eficiência dinâmica de MPPT tem com a taxa de variação da irradiância. Conclui-se que, embora as seqüências de irradiância propostas pela norma constituam uma eficiente ferramenta para o diagnóstico de eventuais deficiências no comportamento do seguidor de máxima potência de inversores, a média dos valores de eficiência de MPPT calculados a partir delas não pode, em princípio, ser considerada como representativa de valores diários. / Photovoltaic solar energy is the fastest growing electricity source in the world. The worldwide capacity until 2010 was about 40 GWP and, by the end of 2011, this figure will be increased by another 24 GWP. The inverter is the pivotal element of PV systems. In addition to performing the conversion of electrical energy from direct current to alternating current, the inverter is also responsible for the management of the energy delivered to the grid and for performing the maximum power point tracking. The maximum power point tracking (MPPT) is a control process by which the inverter tries to keep the PV generator operating in a region of its characteristic curve where the product current × voltage reaches its maximum value. The MPPT efficiency is a figure that indicates the degree of precision, both in terms of speed and magnitude, that the MPPT reaches its goal. Thus, two MPPT efficiencies can be defined: the static efficiency, associated to situations in which the solar irradiance does not vary during the considered interval, and also the dynamic MPPT efficiency, which considers the variation of the irradiance intensity as a result, for example, of the passage of clouds. MPPT efficiencies (especially the dynamic) are hard to determine, but the task becomes much easier with the use of a photovoltaic array simulator. The European standard EN 50530:2010 Overall Efficiency of Photovoltaic Inverters proposes a methodology for determining the dynamic efficiency of MPPT using variable irradiance profiles to be programmed into the photovoltaic array simulator. The main objective of this thesis is to make an experimental analysis of the dynamic MPPT efficiency of grid connected inverters by comparing the efficiency results obtained by following the methodology defined in the referred standard with results obtained from real time measurements in the course of a day, checking the adequacy of the standard when applied to field situations. In order to obtain the input data for the simulator, the irradiance and temperature of a reference cell were measured for several days. The inverters were connected to the output of the array simulator, which reproduced the conditions of irradiance and temperature for three days selected according to the degree of cloudiness, having a dynamic behavior similar to the standard irradiance profiles. The results, in most cases, disagree. An analysis of partial results of dynamic efficiency indicated the dependence of the dynamic MPPT efficiency to the rate of irradiance change as the cause of this discrepancy. As a conclusion, it can be stated that, although the sequences of irradiance proposed by the standard are an efficient tool for the diagnosis of deficiencies in the behavior of the MPP tracker, the average efficiency of MPPT calculated from the sequences cannot, in principle, to be considered as representative of the daily values of dynamic MPPT efficiency.

A presente Tese de Doutorado apresenta uma metodologia para caracterizar a distribuição espectral da irradiância solar sobre o território brasileiro através de dados obtidos por instrumentos a bordo de satélites, radiômetros em superfície e radiossondagem. Estas informações formam um banco de dados sobre parâmetros atmosféricos que alteram as características espectrais da irradiância solar. O modelo computacional de transferência radiativa na atmosfera SMARTS2 (Simple Model of the Atmospheric Radiative Transfer of Sunshine) adota este banco de dados como parâmetros de entrada e estima a intensidade e distribuição espectral da radiação solar sobre a superfície terrestre. Através da utilização dos instrumentos MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) a bordo dos satélites TERRA e AQUA e AIRS (Atmospheric Infrared Sounder) também instalado na plataforma AQUA, foram determinadas as concentrações e propriedades ópticas de aerossóis, quantidade de água precipitável, coluna de ozônio e dióxido de carbono sobre o território brasileiro. A rede global de radiômetros AERONET (AErosol RObotic NETwork, NASA) foi utilizada para validação da caracterização óptica dos aerossóis e quantidade de água precipitável. Dados das redes SONDA (INPE-CPTEC), SolRad-Net(NASA) e instrumentos instalados no Laboratório de Energia Solar da UFRGS foram usadas para a validação das irradiâncias espectrais e de banda larga previstas pelo modelo computacional SMARTS2. Foram determinadas as características da distribuição espectral em Porto Alegre - RS, Petrolina - PE, Alta Floresta - MT e Manaus - AM e a influência desta distribuição em dispositivos fotovoltaicos de distintos materiais. / This doctoral thesis presents a methodology for characterizing the spectral distribution of solar irradiance over the Brazilian territory through data obtained by instruments aboard satellites, surface radiometers and radiosondes. This information forms a database of atmospheric parameters that alter the spectral characteristics of solar irradiance. The computational radiative transfer model SMARTS2 (Simple Model of the Atmospheric Radiative Transfer of Sunshine) adopts this database as input parameters and estimates the intensity and spectral distribution of solar irradiation on the earth’s surface. By using the MODIS instruments (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) aboard the TERRA and AQUA satellites and AIRS (Atmospheric Infrared Sounder) also installed on the platform AQUA, concentrations and optical properties of aerosols, amount of precipitable water, total ozone and carbon dioxide column were determined over the Brazilian territory. The global radiometers network AERONET (AErosol RObotic NETwork, NASA) was used for validation of the aerosol optical depth (AOD) and the amount of precipitable water. The networks SONDA (CPTECINPE), SolRad-Net (NASA), and instruments installed at the Solar Energy Laboratory at UFRGS were used to validate the spectral and broadband irradiance provided by the computational model SMARTS2. We determined the characteristics of the solar spectral distribution in Porto Alegre - RS, Petrolina - PE, Alta Floresta - MT and Manaus - AM and its effect on different photovoltaic devices.

Os sistemas de aquecimento através da energia solar são uma fonte interessante de energia acessível e distribuída. No Brasil, a utilização de coletores solares planos já é bem conhecida e difundida. Os coletores solares de tubo evacuado até pouco tempo tinham um custo considerado elevado para o nosso mercado, mas atualmente esta tecnologia está cada vez mais difundida no mercado nacional com custos menores. Para se entender se o custo adicional deste coletor quando comparado aos tradicionais coletores planos é vantajoso, são necessários estudos comparativos para determinar as reais vantagens e quando as mesmas podem proporcionar uma maior economia financeira à instalação. Esta dissertação compara as tecnologias atuais de coletores planos com os de tubo evacuado disponíveis no mercado nacional, mostrando comparações em diferentes regiões do país e analisando se as vantagens encontradas são interessantes do ponto de vista do custo da instalação. Para realizar estas analises foram desenvolvidos testes para caracterização dos tubos destes coletores, de forma a determinar os parâmetros de desempenho dos mesmos. Também foi preparada uma bancada de testes para os coletores solares e foram realizados ensaios de comportamento térmico. Conhecendo os resultados foi possível adequar e utilizar um software de simulação desenvolvido no Laboratório de Energia Solar da Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Este software visa a simulação de sistemas de aquecimento de água com diferentes configurações em qualquer região do país. Com a implementação dos coletores de tubo evacuado, e com simulações do seu desempenho em diferentes regiões, é possível comparar o seu comportamento em relação ao coletor plano. Nesta dissertação as curvas de desempenho foram comparadas em diferentes situações, onde foi possível verificar em que momentos o coletor de tubos pode ser melhor que o plano. Também foram realizadas comparações entre a área ocupada e o custo destes coletores para instalações em 3 diferentes regiões do país. Com estas comparações ficou evidente que para climas mais frios o coletor de tubos evacuados pode apresentar melhor desempenho que os coletores planos, mas o seu custo ainda é muito maior que os coletores planos nacionais. / The solar water heating systems are a interesting source of accessible and distributed energy. In Brazil, the flat plate solar collector use is well known. The vaccum tube solar collectors until little time ago had an elevated cost for our market, but, today, the technology is available in our national market with lower costs. And to understand if this costs, that are higher than the flat plane collectors are worth it, some studies are necessary to understand the real benefits of this technology. This work aims to compare both technologies available in the national market, showing comparisons in different regions of the country and studying if the advantages are interesting in the economical point of view. To achieve that some tests were developed in order to obtain the performance parameters of this collectors. Also an external bench was developed to test this collectors according to the Brazilian standard. With the results and knowing the behavior of this collectors it was possible to program the simulation software that was developed in the Laboratório de Energia Solar of the Universidade Federal do Rio Grande do Sul. This software aims at the simulation of water heating systems in different regions of the country. With the implementation of the vacuum collectors in the software, it was possible to simulate different climate conditions over the country and compare the behavior with the flat plate collectors. In this work the performance curves were compared in different climate situations, so that was possible to understand when the vaccum collector can be better. Also some comparisons where made between the occupied area and the costs in three different regions of the country. With the results of this comparisons it is evident that for cold climates the vaccum collector can obtain a better performance than the flat plate collectors, but its cost is still higher.

Esta tese tem como objetivo o estabelecimento de bases técnicas para o dimensionamento de aproveitamentos híbridos hidrelétricos fotovoltaicos. Nesse sentido, investigam-se o funcionamento e a viabilidade técnica de uma configuração para esses aproveitamentos quanto aos efeitos de diferentes capacidades das baterias ou perfis de demanda, entre outros fatores. A tese traz à tona a questão da complementariedade entre fontes de energia, avaliando a influência de diferentes gradações de complementação entre as energias hídrica e solar e caracterizando essa complementariedade ao longo do Estado do Rio Grande do Sul. O sistema estudado é constituído por dois aproveitamentos, um hidrelétrico e outro fotovoltaico, operando em paralelo para atender a demanda. O desempenho foi investigado a partir da proposição de uma metodologia de análise, que consiste em um balanço energético baseado em disponibilidades energéticas idealizadas, resultando em um parâmetro para comparação de desempenho (um índice de falhas no atendimento). A idealização dos dados permite investigar a influência de determinado parâmetro, “filtrando” os efeitos de outros fatores (como condições climáticas). A avaliação dos efeitos da complementariedade foi efetuada pela proposição de índices matemáticos adimensionais. As simulações confirmaram tendências esperadas, como o aumento das falhas para baterias de menor capacidade e para menor complementariedade no tempo ou a redução das falhas para perfis com picos de demanda ao meio dia, entre outras, e mostraram como pequenas variações na capacidade das baterias, na potência hidrelétrica instalada ou na área dos módulos fotovoltaicos podem influenciar o desempenho do sistema. Uma avaliação da “aderência” dessas idealizações com a realidade foi obtida com simulações a partir de dados reais e com uma simulação experimental. Em ambos os casos houve forte semelhança qualitativa dos resultados, mostrando a influência de efeitos climáticos e de outros fatores sobre o comportamento dos componentes do sistema. Os ensaios experimentais foram realizados em duas bancadas, uma no Laboratório de Energia Solar, da Escola de Engenharia, e a outra no Laboratório de Ensino de Hidráulica, do Instituto de Pesquisas Hidráulicas, ambos nesta Universidade. Os resultados experimentais forneceram também subsídios para definir o controle do sistema, mostrando como deve ser o controle de carga das baterias e a inserção da corrente fornecida pelo gerador hidrelétrico. Enfim, foram estabelecidas diretrizes para o dimensionamento de aproveitamentos hidrelétricos fotovoltaicos com base na aplicação da metodologia proposta para análise, além de ter sido avaliada de forma expedita a aplicabilidade desse tipo de sistema de geração no Estado. / This thesis purposes to establish the technical bases for component sizing of hydroelectric photovoltaic hybrid plants. In this sense, the operation and technical viability of a specific configuration of these plants were investigated with regard to the effects of different battery capacities or demand profiles, among others. The thesis deals with the question of complementarity between energy resources, evaluating the influence of different complementarity gradations between hydro and solar energies and describing this complementarity along the State of Rio Grande do Sul. The studied system consists of two plants, a hydroelectric and a photovoltaic, operating in parallel to supply the consumers. The performance was investigated from the proposition of an analysis methodology, based on an energetic balance with idealized resources availability, resulting into a comparison parameter (a supply failure index). The data idealization allows to investigate the influence of each parameter, filtering off another effects (as climatic conditions). The complementarity effects were evaluated from the proposition of adimensional mathematical indexes. Expected tendencies, like an increase of failures due to smaller battery capacities and smaller time complementarity, or a decrease due to demand profiles with peak of demand concentrated at noon, were confirmed by the computational simulations, as well as how small variations of battery dimension, of installed hydro power and of photovoltaic area affects the system performance were also demonstrated by these simulations. The simulation with real meteorological data and an experimental simulation provides an evaluation of the adherence of idealizations with reality. In both cases, there was a strong qualitative similarity between results, showing the influence of climatic conditions and other factors on the system performance. The experimental tests were performed at Laboratório de Energia Solar, Escola de Engenharia, and at Laboratório de Ensino de Hidráulica, Instituto de Pesquisas Hidráulicas, in this University. The laboratory experiments results in information to define the control of the system, showing how to control the charge of batteries and how to insert the hydro power into the dc bus. Finally, technical bases for sizing methodology of hydro photovoltaic plants were established, based on the analysis methodology proposed. The aplicability of these kind of energy system was also evaluated.

Submitted by Diogo Barreiros (diogo.barreiros@ufba.br) on 2017-02-09T19:45:16Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Final - Itã Teodoro.pdf: 3843711 bytes, checksum: f3457fafb2633c8fa62c537ec47ef8de (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Reis (vanessa.jamile@ufba.br) on 2017-02-10T11:32:50Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação Final - Itã Teodoro.pdf: 3843711 bytes, checksum: f3457fafb2633c8fa62c537ec47ef8de (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-10T11:32:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação Final - Itã Teodoro.pdf: 3843711 bytes, checksum: f3457fafb2633c8fa62c537ec47ef8de (MD5) / Uma parcela da população brasileira vive em comunidades rurais isoladas sem acesso a rede de distribuição de energia elétrica. Como as concessionárias de energia elétrica alegam a inviabilidade econômica para instalar linhas de transmissão para abastecer essas comunidades, instituições e órgãos, como o Ministério de Minas e Energias, apóiam pesquisas para desenvolvimento de sistemas de geração de energias renováveis como eólica, biomassa, solar, etc., que sejam economicamente viáveis para abastecer de energia elétrica e promover o desenvolvimento econômico e social dessas localidades. No campo da energia solar, materiais semicondutores, usados na fabricação de células solares, e sistemas de rastreamento solar vêm sendo estudados e desenvolvidos visando aumentar a eficiência na geração de energia elétrica por parte dos painéis solares. Nesse trabalho foi desenvolvido um sistema mecatrônico capaz orientar um painel solar utilizando um algoritmo que calcula a trajetória do Sol a cada instante do ano. O sistema é constituído de dois eixos de rotação que, individualmente, são responsáveis pela movimentação diária e anual do painel rastreando o Sol. Tal configuração possibilitou o desenvolvimento de um protótipo simples, tanto no que diz respeito ao algoritmo de controle, quanto na sua eletromecânica. Foi feita a comparação entre as eficiências elétricas do sistema móvel construído e de um painel fixo, expostos as mesmas condições de insolação, e verificado um aumento médio na geração de energia elétrica de 39 4%. A análise de custos mostrou que o gasto suplementar com o protótipo mecanizado e instrumentado é 6% menos custoso, quando comparado ao sistema fixo, o que indica sua viabilidade econômica. Tais resultados confirmam a importância do investimento em pesquisa no aumento da geração de energia elétrica através sistemas de painéis solares fotovoltaicos que rastreiam o Sol e a possibilidade da implantação desse tipo de sistema em localidades desassistidas pelas concessionárias de distribuição elétrica, promovendo assim um maior desenvolvimento social e econômico local.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Arquitetura e Urbanismo, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:32:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 322303.pdf: 4906566 bytes, checksum: 1c84f5f75d8083e0e51d894ab1d4f544 (MD5) Previous issue date: 2013 / O adensamento e o aumento no consumo de energia fazem dos centros urbanos um dos setores de maior impacto no balanço energético mundial, sendo responsáveis por 70% do consumo total de energia. Por outro lado, as fontes renováveis de energia estão se posicionando com força no mercado. A geração de energia fotovoltaica (FV) apresenta uma grande vantagem visto que geração e consumo podem ter coincidência espacial e temporal. Levando em consideração o formato principalmente vertical que possuem as edificações urbanas e a escassez de áreas horizontais disponíveis para a instalação de painéis fotovoltaicos, surge o objetivo principal do presente trabalho: avaliar o potencial de aplicação de painéis fotovoltaicos em fachadas de edificações em diferentes configurações urbanas, considerando o impacto do entorno construído. Foram analisados diferentes modelos variando parâmetros arquitetônicos e urbanos, por meio de simulações dinâmicas no plug-in DIVA dentro do programa Rhinoceros. Estabeleceu-se para cada configuração urbana o potencial de geração fotovoltaica das superfícies verticais opacas e finalmente foram identificados os modelos do cenário Miolo de Quadra como aqueles que apresentam a melhor relação entre geração e consumo. Contudo, os cenários com menor potencial de atendimento da demanda, foram os cenários Crescentes orientados para o Norte. Identificou-se que a determinação da eficiência dos modelos depende em grande medida da disponibilidade de superfícies para a geração FV (fachadas ou cobertura). Comprovou-se que conforme a Taxa de Ocupação aumenta, a razão entre geração e consumo possui uma tendência de aumento quando a conversão é realizada em fachadas e cobertura, gerando até 34% do consumo. No entanto, quando a integração FV se realiza apenas nas fachadas essa tendência se inverte, apresentando uma relação geração/consumo máxima de 9,3%. Observou-se que com a mudança da Taxa de Ocupação a influência dos parâmetros de construção no potencial de geração é variável. Finalmente a metodologia apresenta uma ferramenta bastante útil para o planejamento de centros urbanos eficientes e com potencial para geração de energia FV. <br> / Abstract : Cities densification process, added to growing energy consumption, make urban environments one of the greatest impact sector in energy balance, being responsible for 70% of the total energy consumption. On the other hand, renewable energy sources have been making great advances on the market, due to environmental concerns and the increase of fossil energy costs. Regarding PV energy conversion, the great advantage is the spatial and temporal coincidence of generation and consumption. Considering the mainly vertical format of urban buildings and the fact that there are not enough horizontal areas available for PV installation, is determinate the main objective of this survey: to assess the PV application potential in building facades within different urban contexts, considering the surroundings impact on the solar radiation availability. Different occupation models were analyzed by simulation on the Plug-in DIVA ran on Rhinoceros software, varying architectonical and urban parameters. Was established for each urban model, the potential of PV generation of vertical opaque surfaces and finally the Cloisters? Models were identified for having the best generating/consumption ratio. Models with less potential for attending the energy demand were the Increasing North orientated. It was identified that the determination of the model?s efficiency depends greatly on the kind of surfaces available for photovoltaic conversion (facades or roofs). Was proof as well, that with the increasing of occupation rate, the potential for energy generation have a growing tendency when the conversion occur on the facades and on the roof, generating until 34% of the consumption. However, when the conversion occurs just on facades, the tendency inverts, presenting a maximum generation/ consumption ratio of 9,3%. It was observed that when the occupation rate is modified, the influence of construction parameters on the energy generation potential is variable. Finally, the methodology presents a very useful tool for urban planning and for development of efficient urban context whit PV generation potential.

DUTRA, K. H. Montagem e teste de um novo arranjo do dessalinizador solar térmico de múltiplos estágios com recuperação de calor. 2016. 82 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-09-14T13:03:26Z No. of bitstreams: 1 2016_dis_khdutra.pdf: 6703057 bytes, checksum: 55f7ab4d06cbcadf8da278520ed81238 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-09-14T13:03:43Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_dis_khdutra.pdf: 6703057 bytes, checksum: 55f7ab4d06cbcadf8da278520ed81238 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-14T13:03:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_dis_khdutra.pdf: 6703057 bytes, checksum: 55f7ab4d06cbcadf8da278520ed81238 (MD5) Previous issue date: 2016-06-28 / Access to fresh water is now a clear and growing problem, only 2.5% of the planet's water is potable, however, from this small portion 79.16% is in glaciers, or unavailable. Associated with the water supply problem, there is the need for diversification of energy sources, due to the increasing cost and depletion of conventional energies. The use of solar energy in desalinators is an alternative to access fresh water to isolated communities that may not have adequate infrastructure. The objective of this work was to assemble and test a multi-stage solar desalination with heat recovery and indirect heating, as well as facilitate and ensure their satisfactory operation. The desalinator is composed of two units, the first called heating unit consists of solar collectors and can be assembled in two configurations with two or three collectors. Each collector has 2.57 m² of useful area of solar energy absorption. The second is called desalination unit composed of a water storage tank and until seven stages in series. Brackish water is heated in the heating unit and the density difference, through a thermosyphon loop, flows into desalination tower where it is stored and evaporated, losing heat and returning to the heating unit, closing the cycle. The evaporated mass comes into contact with a tray of the first stage, loses heat to the stage above and condenses, the distillate is collected by gutters beneath the tray. For evaluation of the system, tests of heating and production have been carr ied out. The heating test in order to evaluate the capability of the heating unit was conducted with two and three collectors, in both configurations, the results were satisfactory, with temperatures above 90 ° C. Production tests evaluated the desalinated water production system, several configurations were tested, obtaining a maximum output of 42 liters per day using three collectors and seven stages. / O acesso a água potável é atualmente um problema evidente e crescente, pois apenas 2,5% da água do planeta é doce. No entanto, desta pequena parcela 79,16% estão nas geleiras, ou seja, indisponíveis. Aliado ao problema de abastecimento de água, existe a necessidade da diversificação da matriz energética, devido ao crescente custo e esgotamento das fontes convencionais de energia. A utilização da energia solar em dessalinizadores é uma alterna tiva ao acesso de água potável a comunidades isoladas que podem não possuir uma infraestrutura adequada. O objetivo deste trabalho é montar e testar um dessalinizador solar de múltiplos estágios com recuperação de calor e aquecimento indireto, bem como viabilizar e garantir o seu funcionamento satisfatório. O dessalinizador é composto por duas unidades. A primeira, denominada unidade de aquecimento, é composta por coletores solares que podem ser montados em duas configurações, com dois ou três coletores. Cada coletor possui 2,57 m² de área útil de absorção de energia solar. A segunda é denominada unidade de dessalinização, que é composta por um tanque de armazenamento de água e até sete estágios montados em série. Água salobra é aquecida na unidade de aquecimento e, por diferença de densidade, através de um ciclo de termossifão, escoa para a torre de dessalinização, onde é armazenada e evaporada, perdendo calor e voltando para a unidade de aquecimento, fechando o ciclo. A massa que é evaporada entra em contato com uma bandeja do primeiro estágio, perde calor para o estágio acima e condensa, sendo coletado por calhas abaixo da bandeja. Para avaliação do sistema, testes de aquecimento e de produção foram realizados. O teste de aquecimento, com o objetivo de avaliar a capacidade térmica da unidade de aquecimento, foi realizado com dois e três coletores, e nas duas configurações os resultados foram satisfatórios, com temperaturas acima de 90ºC. Os testes de produção possuem o objetivo de avaliar a produção de água dessalinizada do sistema, onde foram testadas várias configurações, obtendo uma produção máxima de 42 litros por dia utilizando 3 coletores e sete estágios.

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2016-03-09T14:51:19Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 10545658 bytes, checksum: db0be3df0cf2627b4c88b900a074bff1 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-09T14:51:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 10545658 bytes, checksum: db0be3df0cf2627b4c88b900a074bff1 (MD5) Previous issue date: 2015-10-29 / O estado da arte da hibridação fotovoltaica com concentradores de baixa concentração da radiação solar foi avaliado sob os seguintes aspectos: o trabalho consistiu inicialmente, em realizar uma revisão bibliográfica sobre as tecnologias fotovoltaicas e seu processo de fabricação, os elementos que influenciam no seu ciclo de vida ou sua mortalidade precoce, assim como as possibilidades atuais para a implementação e controle de sistemas híbridos. Foram realizados estudos sobre a concentração da radiação solar e modelos de concentradores. O objetivo neste trabalho foi estudar a hibridação fotovoltaica, observando a relação custo/benefício da geração de energia elétrica a partir da complementaridade entre mais de uma fonte energética: solar e diésel, e, os elementos de degradação fotovoltaica com o uso de concentradores. Foram construídos protótipos para o estudo do processo de degradação de sistemas fotovoltaicos com concentradores, para baixa concentração, com fator de concentração próximo de dois. Foram utilizados dois modelos, tipo V e, outro modelo de observação, tipo W. Foram fixados em campo, sob iluminação natural durante 6 meses e em laboratório, sob radiação UV, para processo de envelhecimento precoce, durante cerca de 562 dias. Verificou-se que a tecnologia monocristalina sofreu uma degradação de 16%, 14% e 15% para os protótipos, tipo “V’; tipo “W” e SC, protótipo sem concentrador, respectivamente. Para a tecnologia policristalina foram 15%, 19% e 18% seguindo a mesma ordem, durante este período. Foi realizada análise econômica para sistemas híbridos com e sem concentradores, com e sem baterias para armazenamento de energia para sistemas isolados ou estações de ecoturismo para regiões equatorial, tropical e temperada do Brasil. Embora o sistema híbrido com concentradores e baterias exija um capital inicial maior do que o sistema fotovoltaico sem baterias e sem concentradores eles permitem a complementaridade energética para estas regiões em períodos do dia de energia faltante para o fornecimento feito apenas com o sistema fotovoltaico. / The state-of-the-art of photovoltaic concentrators with hybridization of low concentration of solar radiation was evaluated under the following aspects: the work initially consisted in conducting a literature review on photovoltaic technologies and their manufacturing process, the factors that influence in their life cycle or your premature mortality, as well as the possibilities for the implementation and control of hybrid systems. Studies on concentration and models of concentrators were carried out. This work deemed at the study of photovoltaic hybridization, observing the cost/benefit ratio of electric power generation from the complementarity between more than one energy source: solar and diesel and, the elements of the photovoltaic degradation using concentrators. Prototypes were built for the study of the degradation process of photovoltaic systems with concentrators, for low concentration, with concentration factor around two. Two models were used, V-trough type and another for observation, like W-trough type, were fixed in the field under natural lighting during 6 months and in the laboratory, under UV radiation, to process of premature aging, for about 562 days. The monocrystalline technology suffered a degradation of 16%, 14% and 15% for the prototypes, type “V”; “W” and type SC, prototype without concentrator, respectively. Polycrystalline technology was 15%, 19% and 18% following the same order during this period. Economic analysis was performed for hybrid systems with and without concentrators, with and without batteries to store energy for isolated systems or stations of ecotourism for equatorial regions, tropical and temperate of Brazil. It was found that the hybrid system with concentrators and batteries requires an initial capital greater than the photovoltaic system without batteries and without concentrators, however, allow the energy for these regions are complementary in periods of the day missing energy to supply just done with the photovoltaic system.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:45:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 325236.pdf: 3781758 bytes, checksum: 76074b9a5d1a328a07ce12120e326584 (MD5) Previous issue date: 2013 / No presente trabalho foi implementado um modelo de cálculo de uma planta termossolar, que utiliza a tecnologia de coletores cilindro parabólicos. Os diversos componentes da planta foram estudados separadamente e validados, utilizando dados de medição de uma planta real em operação e medições climatológicas e de radiação da região de onde a mesma está instalada. Com a finalidade de facilitar a reprodução do modelo como um todo, a modelagem de cada componente e suas respectivas considerações e simplificações físicas são detalhadamente descritas. Um sistema de ajuste automático de vazão foi adotado de forma a reproduzir o operador da planta, permitindo assim que se utilize a mesma ferramenta no estudo do comportamento da planta solar em outras regiões. Também se analisou o comportamento de uma planta termossolar hipotética, instalada em São João do Piauí - PI, para alguns dias típicos, utilizando dados de temperatura, velocidade do vento e radiação, medidos em uma estação solarimétrica naquela localidade. O mesmo foi efetuado para um ano típico meteorológico da região de Petrolina - PE, de forma a poder estudar o rendimento anual de uma planta termossolar em tal região.<br> / Abstract : In this work a calculation model of a thermal power plant, which uses the technology of parabolic trough collectors, was implemented. The various components of the power plant were studied separately and validated using measurement data from a real operational power plant, climatological measurements and radiation from the region where it is installed. With the purpose of facilitating the reproduction of the entire model, the modeling of each component and their physical considerations and simplifications are detailed separately. A simplified automatic control system was adopted in order to reproduce the plant operator, thus enabling to use the same tool in the study of the behavior of a solar power plant elsewhere. Also, the behavior of a hypothetical thermo plant located in São João do Piauí - PI was analyzed, for a few typical days, using data of temperature, wind speed and radiation, measured by a solarimetric station at that locality. The same was done for a typical meteorological year in the region of Petrolina - PE, in order to study the annual yield of a thermal power plant in this region.