Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2015. / Submitted by Guimaraes Jacqueline (jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2015-11-11T13:50:14Z No. of bitstreams: 1 2015_HelenaMagalhaesMian.pdf: 2624832 bytes, checksum: 395d6f6de319b78cd05376679d1b9f3a (MD5) / Approved for entry into archive by Marília Freitas(marilia@bce.unb.br) on 2015-12-20T15:30:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_HelenaMagalhaesMian.pdf: 2624832 bytes, checksum: 395d6f6de319b78cd05376679d1b9f3a (MD5) / Made available in DSpace on 2015-12-20T15:30:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_HelenaMagalhaesMian.pdf: 2624832 bytes, checksum: 395d6f6de319b78cd05376679d1b9f3a (MD5) / A escolha da fonte de geração de energia elétrica depende de muitos fatores e características particulares de cada país ou região do mundo. A fonte solar fotovoltaica de energia, por ser renovável e abundante, vem sendo adotada em diversos países com diferentes formatos e importância em suas matrizes energéticas e elétricas. Ela pode ocorrer de forma centralizada ou distribuída, essa última, podendo ser isolada ou conectada a rede elétrica. Este estudo busca identificar os instrumentos normativos que deram sustentação ao desenvolvimento da energia fotovoltaica no mundo e propor o mecanismo de suporte mais adequado ao Brasil. No país, duas formas distintas de geração solar fotovoltaica surgiram nos últimos anos: a geração distribuída, através da Resolução Normativa ANEEL nº 482/2012, e a geração centralizada, por meios dos leilões de energia exclusivos para a fonte solar. A regulamentação da geração distribuída é, ainda, uma dificuldade a ser enfrentada, já que no modelo escolhido de compensação de energia, a viabilidade dos empreendimentos depende de vários fatores ainda a ser aprimorados. O presente trabalho analisa os incentivos e regulamentações já implantados nos países com maior participação de energia fotovoltaica do mundo e sugere mudanças para a consolidação da regulamentação nacional da geração distribuída fotovoltaica conectada à rede de distribuição de energia elétrica. Em um segundo momento, o trabalho compara os dois mecanismos de incentivo a fonte solar fotovoltaica vigente no Brasil, o leilão específico para a fonte, com valores do preço da energia superiores aos praticados em outras formas de geração, e um subsídio sugerido em financiamento a juros baixos para a geração distribuída. Identificou-se que o modelo de leilão tem menos custos para a sociedade brasileira, quando comparado à geração distribuída sem um financiamento específico, com taxas atrativas ao investidor. Em um cenário de taxa de juros de 5% a.a., a GD já se torna competitiva e, com taxas superiores, os custos para sociedade seriam ainda menores, no entanto poderiam não ser atrativos ao investidor. / Choosing the source of electricity generation depends on many factors and specific characteristics of each country or region of the world. Solar photovoltaic energy is renewable and abundant and because of that it has been adopted in different countries in different ways and importance in their energy and electrical grids. It can be inserted in centralized or distributed forms, which can be isolated or connected to the power grid. This study seeks to identify the normative instruments that have supported the development of photovoltaics in the world and suggests the most appropriate support mechanism for Brazil. In the country, two distinct forms of solar photovoltaic generation emerged in recent years: distributed generation by ANEEL Resolution 482/2012, and centralized generation, through energy auctions specific for the solar source. The regulation of distributed generation is still a difficulty to be faced, since in the net-metering model chosen the feasibility of projects depends on several factors yet to be improved. This work analyzes the incentives and regulations already in place in countries with higher share of photovoltaic energy in the world and suggests changes to the consolidation of national regulation of photovoltaic distributed generation connected to the electricity distribution grid. In a second step, this work compares the two mechanisms to encourage current photovoltaic solar source in Brazil: the auction specific to solar, with price peaks above to those practiced in other forms of generation; and a subsidy through financing with low interest rates for distributed generation. It was identified that the auction model has less costs to Brazilian society when compared to the distributed generation without specific funding, with attractive rates to investors. In an interest rate scenario of 5% per year, DG already becomes competitive and at higher rates, the costs to society would be even lower, however it could not be attractive to investors.

Orientador : Haroldo de Araújo Ponte / Coorientador: Prof. Dr. Álvaro Matias / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Mestrado Profissional em Meio Ambiente Urbano e Industrial, em parceria com o Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial e a Universität Stuttgart. Defesa: Curitiba, 10/08/2016 / Inclui referências : f. 62-66 / Resumo: Em tempos que a demanda por abastecimento energético é uma das maiores preocupações em escala mundial, a criação e melhoria de tecnologias sustentáveis para esse fim são de fundamental importância para o enfrentamento dos desafios do novo milênio. Visando esse paradigma, este trabalho trata de uma proposta de melhoria de tecnologias de aproveitamento da energia solar, sendo essa uma das alternativas energéticas mais interessantes para países como o Brasil. Tendo como principal objetivo a apresentação de melhorias construtivas nos coletores solares de sistemas de aquecimento solar de água, proporcionando uma visão da energia solar como alternativa para o aquecimento da água, aumentado a viabilidade técnica de instalação e diminuindo dessa forma os custos de moradia para a população. Para aquisição de resultados concisos, foi realizado o projeto e execução de um coletor solar com aletas de geometria variável, baseado em um coletor solar plano comercial com um metro quadrado de área de captação solar, com as mesmas características deste, com exceção das aletas, objeto de estudo desse trabalho. Foi realizado o experimento de comparação da eficiência dos dois coletores nas mesmas condições atmosféricas, durante um período de 12 meses, resultando na coleta de dados da temperatura de ambos os coletores. As aletas do coletor confeccionado foram posicionadas para permitir que os raios solares atingissem suas superfícies na medida que o coletor se encontre entre 5º e 45º em relação ao solo, podendo dessa forma se ter permanecido no o ângulo ideal para captação do calor do sol indicado para a região de Curitiba apenas com o ajuste das aletas. Palavras-chave: Energia Solar. Aquecimento. Coletor solar. Aletas. Captação solar. / Abstract: In times that demand for energy supplies is a major concern worldwide, the establishment and improvement of sustainable technologies for this purpose are of fundamental importance to face the challenges of the new millennium. Given this paradigm, this document is a proposal for improving the utilization of solar energy technologies, which is one of the most interesting energy alternatives for countries like Brazil, where good insolation rates anywhere in the territory. This study aims to present improvements in solar collector systems, providing a vision of solar energy as an alternative for heating the water, thereby reducing the housing costs for the population. For the acquisition of accurate results, it was made a vast preliminary study based on existing data, and the acquisition of a commercial solar collector with 1m² area and making another with the same characteristics as the first, except for the fins, study objects this work. The experiment was conducted over a period of approximately 12 months, resulting in the collection of temperature data of both collectors. The fins made collector has been positioned in a way to allow the sunrays from reaching their surfaces to the extent that the collector lies between 5 and 45 ° with respect to the ground, and may thus achieve the optimal angle for captor the sunshine indicated to the area only with the adjustment of the vanes. Keywords: Solar Energy. technology construction. Heating. solar collector. flippers. Energy matrix.

Submitted by Morgana Silva (morgana_linhares@yahoo.com.br) on 2016-09-23T16:07:12Z No. of bitstreams: 1 Dissertação.pdf: 2848624 bytes, checksum: f5075c15190584601d6a5374e1d06fd7 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-23T16:07:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação.pdf: 2848624 bytes, checksum: f5075c15190584601d6a5374e1d06fd7 (MD5) Previous issue date: 2016-06-22 / Brazil has as a main source for production of electricity the dams using water to drive the turbines and as a secondary source are used the thermoelectric power plants that use fuel oil for electric power production. Both generate a large environmental impact, due to the fact of the dams need huge areas for its construction, which often leads to destruction of important ecosystems in the region where it will be installed the hydroelectric plant, besides the fact that they need the rainfall cycle so that the dams have the operating capacity, while the thermoelectric power plants burn fossil fuels thus increasing emissions of CO2 to the atmosphere. An alternative to the solution of the problems mentioned above is the use of renewable sources of energy, with emphasis on this work. Solar energy can be divided into two parts: thermal and photovoltaic. This work it is focused on thermal use of solar energy, with a Fresnel-type solar concentrator to heat water, which will trigger a cooling system environment with the use of desiccant rotors. The choice of type Fresnel collector gave the field of development of this hub is still in constant growth and by the fact that even occupy a relatively small area when compared to other solar thermal concentrators, in addition to its construction be simple and low cost when again compared to other solar concentrators. / O Brasil tem como fonte principal para produção de energia elétrica as hidrelétricas que utilizam água para movimentar as turbinas e como fonte complementar são utilizadas as termoelétricas que usam óleo combustível para produção de energia elétrica. Ambas geram um grande impacto ambiental, devido ao fato das hidrelétricas necessitarem de enormes áreas para a construção das represas, o que muitas vezes acarreta na destruição de ecossistemas importantes para a região onde irá ser instalada a hidrelétrica, além do fato que elas necessitam do ciclo das chuvas para que as represas possuam capacidade de operação, enquanto que as termoelétricas queimam combustíveis fosseis, aumentando assim as emissões de CO2 para a atmosfera. Uma alternativa para a solução dos problemas citados anteriormente é a utilização de fontes renováveis de energia, dando ênfase neste trabalho a energia solar. A energia solar pode ser dividida em duas vertentes: térmica e fotovoltaica. Este trabalho está voltado para a utilização térmica da energia solar, através da utilização de um concentrador solar do tipo Fresnel para o aquecimento de água, a qual irá acionar um sistema de refrigeração de ambientes com a utilização de rotores dessecantes. A escolha do coletor do tipo Fresnel se deu pelo campo de desenvolvimento deste concentrador estar ainda em constante crescimento e pelo fato do mesmo ocupar uma área relativamente pequena quando comparado com outros concentradores solares térmicos, além de sua construção ser simples e de baixo custo quando novamente comparada a outros concentradores solares.

Submitted by Pedro Henrique Silva Bezerra (bezerra_ph@hotmail.com) on 2018-02-27T20:13:05Z No. of bitstreams: 1 Pedro_TESE_PhB_vFinal_End.pdf: 5319802 bytes, checksum: 94d53895ad14519618f305ca0270d507 (MD5) / Approved for entry into archive by Maria Lucia Martins Frederico null (mlucia@fca.unesp.br) on 2018-02-28T13:05:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 bezerra_phs_dr_botfca.pdf: 5138963 bytes, checksum: 1d8d792b9a7d21225d7957061907028b (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-28T13:05:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 bezerra_phs_dr_botfca.pdf: 5138963 bytes, checksum: 1d8d792b9a7d21225d7957061907028b (MD5) Previous issue date: 2017-12-21 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / A pesquisa apresentada nessa tese foi estruturada em quatro capítulos. O capítulo 1 apresenta, de forma introdutória, o estudo da arte da tecnologia CSP no mundo, bem como os conceitos tecnológicos e princípios físicos de funcionamento. Mais além, demonstrar o potencial solar brasileiro do ponto de vista exploratório. O capítulo 2, apresenta uma previsão de performance e rendimento energético de um sistema CSP com torre central integrado a atividades agroindustriais no Brasil, por meio de uma simulação transiente. O capítulo 3, apresenta de forma detalhada a adaptação e aplicação de uma análise paramétrica para determinação do custo mínimo por unidade de área de heliostato, o custo mínimo do primeiro heliostato produzido no Brasil, como também o custo nivelado da eletricidade gerada. No capítulo 4, foi apresentado um estudo do marco legal jurídico regulatório para sistemas CSP com torre central: geração e comercialização de energia elétrica de fonte solar no brasil. Por fim, foram apresentadas perspectivas de novas pesquisas a serem realizadas e as considerações finais. / The search for new energy sources has been driven by an international standard that limits the emission of atmospheric pollutants. The establishment of renewable energy generation technologies will consolidate the future of sustainable development. The new technologies promise to economic opportunities and social benefits to remote places of the world, or where energy is scarce. Among the new sources or alternative sources of energy, solar is the most promising in terms of availability and well accepted by popular opinion. Historically, the sun's energy is being harnessed in different productive sectors and several countries. Furthermore, the concentrated solar power (CSP) runs through well-defined and known methods, based on well-established physical principles of engineering and using available materials and conventional. In order to present the theoretical conceptions of the operation of CSP technology, the objective of this chapter was to develop the current state of the art of technology and to correlate with the brazilian solar potential.

Submitted by LEONARDO CHAMONE CARDOSO null (leonardo@solis.ind.br) on 2017-01-20T02:25:06Z No. of bitstreams: 1 Dissertação rev10 FINAL.pdf: 20304909 bytes, checksum: f1e3a12a7e73b19c9295903a83577912 (MD5) / Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2017-01-23T16:15:13Z (GMT) No. of bitstreams: 1 cardoso_lc_me_bauru.pdf: 20304909 bytes, checksum: f1e3a12a7e73b19c9295903a83577912 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-23T16:15:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 cardoso_lc_me_bauru.pdf: 20304909 bytes, checksum: f1e3a12a7e73b19c9295903a83577912 (MD5) Previous issue date: 2016-12-16 / Atualmente, a aplicação da energia solar térmica para aquecimento de água é uma solução técnica e economicamente viável permitindo a redução do consumo de energia elétrica no setor residencial, comercial e industrial. Diante disto, se faz cada vez mais necessário o domínio de metodologias que permitam quantificar a energia térmica útil captada pelos coletores solares e determinar a sua eficiência na geração de água quente. Como uma forma de contribuir para esta meta, este trabalho desenvolve uma análise comparativa da captação de energia térmica no coletor solar plano. A partir de dados experimentais e teóricos, diferentes modelos para tratamento dos dados foram aplicados e comparados. A metodologia do trabalho consistiu em monitorar um sistema de aquecimento solar residencial, em condições reais de uso e, a partir dos dados obtidos, calcular e comparar a captação de energia térmica útil nos coletores solares baseando-se no balanço energético pela Primeira Lei da Termodinâmica e pelo Método de Eficiência Térmica Instantânea. A irradiação solar global incidente nas placas da placa solar plano também foi monitorada e, portanto, seu valor foi comparado ao modelo teórico. Por fim, a demanda mensal de energia térmica para consumo de água quente da residência também foi monitorada e comparada à captação mensal de energia. A aplicação mostrou coerência entre os resultados experimentais e teóricos em grande parte dos casos, algumas inconveniências em determinadas situações e oportunidades de melhorias, no que é considerado boas práticas de projeto e dimensionamento, conforme destacado no trabalho.

Orientador: Vicente Luiz Scalon / Delson Luiz Modolo / João Batista Campos Silva / Resumo: Nas últimas décadas, o crescente aumento do preço dos combustíveis fósseis associado às crescentes preocupações ambientais têm incentivado as pesquisas sobre o uso de fontes de energia renováveis e os aprimoramentos de seus sistemas e equipamentos. Dentre as fontes alternativas existentes, a energia solar merece ser destacada pelo seu grande potencial de exploração. Os dispositivos solares permitem um amplo espectro de uso, podendo ser utilizados desde operações de grande porte, como hotéis e indústrias, até em sistemas menores típicos de residências. Dentre as aplicações possíveis de energia solar, o sistema de aquecimento de água residencial utilizando coletores solares planos ainda é o mais comum. Este tipo de dispositivo capta a radiação solar por meio de seus coletores e aquece a água que escoa no seu interior e a armazena dentro de um reservatório. Este trabalho propõe estudar uma geometria de coletor alternativa para a captação de energia baseada no coletor de absorção direta. Neste tipo de dispositivo, o fluido de trabalho escoa entre uma placa absorvedora negra e uma placa de vidro e é aquecido indiretamente pela placa absorvedora. Para a avaliação da geometria um modelo numérico bidimensional utilizando o OpenFOAM® foi elaborado. As análises realizadas visaram determinar as condições de contorno ideais para as simulações envolvendo escoamentos de vazão constante e devido ao efeito de termossifão. Com o modelo estabelecido, determinou-se a curva de rendimento da geom... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: On last decades, the increasing price of fossil fuels associated with the growing concern with the environmental have encouraged researches about renewable energy sources and improvements to its systems and equipment. Among the available alternative sources, solar energy deserves to be highlighted for its great exploitation potential. Solar devices allow a wide range of use, since large operations, such as hotels and industries, to typical smaller residences systems. Among possible applications for solar power, residential water heating systems using flat solar collectors are the most common ones. This type of devices capture solar radiation through their collectors, heat the inside flowing water and stores it in a reservoir. The present work intends to study an alternative collector geometry for energy harvesting based on the direct absorption collector. In this device, the working fluid flows between a black absorber plate and a glass cover and is heated indirectly by the absorber plate. For the geometry evaluation a two-dimensional numeric model was created using OpenFOAM. The analysis aimed to determine the optimal boundary conditions for simulations involving a constant flow and a thermosiphon effect flow. With the model stablished, it was determined the efficiency curve for the geometry in order to find the optimal fluid thickness that flows inside the collector. After the analysis, it can be concluded that the thickness effect on the thermal efficiency is small and, am... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Carlos Alberto Canesin / Banca: Guilherme Azevedo e Melo / Banca: Moacyr Aureliano Gomes de Brito / Resumo: Com a motivação existente pela necessidade de crescimento das novas fontes de energia alternativas, bem como pelos avanços das tecnologias para os sistemas de conversão de energia, o presente estudo propõe a utilização do conversor integrado três estados Buck-Boost monofásico para o aproveitamento da energia proveniente dos sistemas solares fotovoltaicos. Os sistemas de painéis fotovoltaicos fornecem tensões contínuas, contudo, a grande maioria de aparelhos ou cargas de uso domiciliar necessita de tensões alternadas, com valores eficazes nominais de 127 V ou 220 V, no Brasil. Isso leva à necessidade do estudo de estruturas conversoras CC-CA, conhecidas como inversores. Considerando que as tensões alternadas fornecidas pelos inversores encontram-se dependentes do valor máximo da tensão de entrada, é indispensável a inclusão de um estágio elevador no sistema geral, antes de fornecer energia para as cargas, resultando, assim, em uma redução no rendimento, devido à quantidade de componentes, ao aumento de peso e ao volume. Nesta dissertação, o inversor estudado realiza, em uma única estrutura, a função do estágio elevador ou redutor, garantindo níveis reduzidos de distorção harmônica na corrente injetada e tensão de saída no modo ilhado, com um bom rendimento, fornecendo energia para cargas conectadas em modo de operação ilhado ou conectado à rede. Neste conversor, o sistema de chaveamento de três estados proporciona uma melhora das características dinâmicas. A adição do terceiro estado simplifica o controle por modo tensão, na medida em que elimina o zero presente no semiplano direito da função de transferência do conversor Buck-Boost convencional. Para o desenvolvimento das estratégias de controle, adotou-se o modelo matemático por valores médios instantâneos, em espaço de estados. Adicionalmente, foi realizada uma revisão e avaliação de alguns dos algoritmos de MPPT (Maximum Power Point... / Abstract: The current motivation of growing need for new alternative energy sources, as well as by improvements in technologies for energy conversion systems, this study proposes the use of the single-phase tri-states Buck-Boost integrated converter for the use of energy from solar photovoltaic systems. Photovoltaic systems provide DC voltages and, on the other hand, the large majority of machines or domestic use loads require alternating voltage with RMS values of 127 V or 220 V in Brazil. This points out to the need to study of DC-AC converter structures, known as inverters. Due to the limitation that the alternating voltage supplied by the inverters are dependent on the maximum value of the input voltage, the inclusion of an elevator stage in the general system is necessary, before providing power to the load, thus resulting in a reduction in the performance by the number of components, increased weight and volume. In this dissertation, the studied inverter performs, in a single structure, the functions of the elevator stage or reducer stage, also performs the continues in alternating voltage conversion function, ensuring reduced levels of harmonic distortion in the current injected to the main grid and the output voltage in islanding mode, with an increase performance in the output voltage, and that should provide power to loads connected in both modes islanding or grid connected. In the presented converter, the switching system of three states has improved the behavior of dynamic characteristics due to the addition of the third estate, simplifying the control by eliminating the zero present in the right half-plane of the transfer function of Buck-Boost inverter, controlled in voltage mode. For the development of control strategies is adopted the mathematical model for instantaneous average values. The modeling of the structure is made by the mean values method in the state spaces. Additionally, is carried out a review and assessment of some ... / Mestre

Orientador: Alcides Padilha / Banca: Paulo Cesar Mioralli / Banca: Santiago Del Rio Oliveira / Resumo: A necessidade de fontes renováveis de energia, devido às alterações climáticas e, assim, a busca de fontes limpas de energia, justificam o crescente investimento em novos tipos de coletores solares. As pesquisas têm contribuído com essa expansão no âmbito dos coletores solares concentradores, tendo como objetivo principal seu Desempenho. Muitos trabalhos tem sido desenvolvidos utilizando a estratificação térmica do fluido no interior dos tubos e em reservatórios térmicos, assim como, a modelagem analítica para o problema de fluxo de calor. Baseando-se nas características de operação e em parâmetros de eficiência dos coletores por tubos evacuados convencionais, este trabalho propõe um estudo experimental de aquecimento de água por sistema de captação solar por tubos evacuados modificados em relação a um sistema convencional. Uma abordagem importante refere-se a separação física dos fluxos de água fria e quente no interior do tubo evacuado. O desempenho do sistema foi analisado a partir de testes experimentais ao ar livre com incidência solar. O vácuo no sistema estudado proporciona linearidade e constância na sua eficiência, em relação aos coletores solares por placas planas. Referindo-se a captação de energia do sistema, há um acréscimo de 8,7ºC na temperatura de saída da água aquecida em relação à sua entrada. O sistema ensaiado com um tubo evacuado produziu 105,78 litros de água aquecida, durante o dia solar disponível. Por se tratar de um trabalho experimental inédito, há uma grande dificuldade em localizar pesquisas referentes ao mesmo assunto, dificultando, assim, comparações entre os resultados obtidos e de outros trabalhos científicos / Abstract: The need for renewable energy, due to climate change and thus search for clean energy sources justify the increased investment in new types of solar collectors. Research has contributed to this expansion within the concentrator solar collectors, with the main objective performance. Many studies have been developed using the thermal stratification of the fluid inside the tubes and in heat reservoirs, as well as the analytic modeling of the problem of heat flow. Based on the the operatining characteristics and performance parameters of evacuated tube collectors for conventional, this work proposes and experimental study of heating water by solar collection system for tubes modified compared to a conventional system. An important approach refers to physically separate the flows of hot and cold water inside the evacuated tube. The system performance was analyzed from experimental tests outdoors in sunlight. In this study the vacuum provides linearity and constancy in efficiency compared to a flat plate solar collectors. Refering to energy harvesting system, there is a increase of 8.7ºC in the outlet temperature of the heated water compared the entrance. With only one evacuated tube were production of 105.78 liters of heated water during the solar day available. Because it is unpublished experiment work, there is great difficulty in locating researches concerning the same subject, thus hampering comparisons between results and other scientific works / Mestre

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-01-12T14:19:59Z No. of bitstreams: 1 IsaacPericlesMaiaDeMedeiros_DISSERT.pdf: 13348374 bytes, checksum: 47f66edc7431407ec6b5afd7a5e2695a (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-01-18T13:54:46Z (GMT) No. of bitstreams: 1 IsaacPericlesMaiaDeMedeiros_DISSERT.pdf: 13348374 bytes, checksum: 47f66edc7431407ec6b5afd7a5e2695a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-18T13:54:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 IsaacPericlesMaiaDeMedeiros_DISSERT.pdf: 13348374 bytes, checksum: 47f66edc7431407ec6b5afd7a5e2695a (MD5) Previous issue date: 2016-08-08 / As fontes de energia podem ser convencionais ou alternativas. Apesar de a energia convencional ser caracterizada pelo custo acess?vel, a energia alternativa ganha visibilidade, entre elas a solar, por ser limpa, silenciosa e poder adaptar-se aos mais diversos locais. O foco principal desta pesquisa foi os sistemas fotovoltaicos e a busca por um melhor desempenho destes sistemas, a partir de estrat?gias de posicionamento dos pain?is solares em dire??o ao Sol. Para tal, construiu-se um prot?tipo de um sistema eletromec?nico rastre?vel automatizado para pain?is solares de modo a ser usado em um sistema de orienta??o capaz de fazer o rastreamento do Sol com o objetivo de estudar os efeitos do rastreamento sobre a efici?ncia da capta??o dos raios solares. Para tanto, construiu-se uma bancada did?tica com um articulado de inclina??o, que ? ajustada manualmente na estrutura para fixar os ?ngulos nas posi??es. O rastreador foi feito com o microcontrolador do tipo Ardu?no? utilizando quatro LDR?s (Fotoresist?ncia) como sensores de luz. Conclu?da esta primeira parte, foram feitas avalia??es energ?ticas, a fim de determinar a efici?ncia de convers?o energ?tica e, por fim, fez-se uma avalia??o de pain?is fotovoltaicos rastreadores que mostraram um aumento m?dio na efici?ncia de at? 30% em rela??o a pain?is fixos. A an?lise t?cnica e de custos mostraram a viabilidade econ?mica e t?cnica do rastreador projetado. / the sources of energy may be conventional or alternatives. Although the conventional energy be characterized by affordable cost, the alternative energy gains visibility and among them the solar energy, for being clean, quiet and can be adapted to the most diverse locations. The completion of this research, whose main focus was the PV(photovoltaic) systems and the search for a better performance of these systems from positioning strategies of solar panels toward the Sun. For such, it was built a prototype of an automated electro-mechanical traceable system for solar panels in order to be used in a guidance system capable of tracking the Sun with the objective to study the effects of tracing on the efficiency of Sun's rays collect. To this end, a teaching bench built with an inclination mechanism, which is adjusted manually in the structure to fix the angles in the positions. The Tracker was done with the microcontroller type Arduino?, using four LDR's (Photoresistors) as light sensors. With the conclusion of this first part, energetic evaluations were made in order to determine the energy conversion efficiency and, finally, an evaluation of the PV panels tracker, and these showed an average increase in efficiency of up to 30% over the fixed panels. Technical and cost analysis showed the economic and technical viability of the Tracker designed.

Brazil has a fairly diversified energy matrix, whose main sources consist of the use of the hydroelectric potential of its rivers and oil reserves, the latter being a non-renewable energy and very polluting. Even if Whimsy percentage when compared to the usual forms of energy in Brazil (hydroelectric and oil), the country have meteorological and agro-industrial conditions suitable to be a great producer, potential, solar energy and chemical energy coming from biomass. With regard to biomass, Brazil is one of the biggest producers of this form of energy, especially in the form of waste. If the purpose is not the direct combustion, biomass can be converted into fuels or even the noblest same in chemical precursors to other sectors of the economy. That said this thesis was to investigate the pyrolysis characteristics of mango seed and then evaluate the viability of pyrolysis process using techniques of solar concentration. Was used as the residual biomass core sleeve due to the highlight of the fruit on the world stage and also regionally where about 1300 t/year are discarded this waste in the region. The sleeve core is divided into two main parts: the kernel and the husk, being rich in the first and second bioactive compounds mainly composed of lignin, cellulose and hemicellulose. With regard to the kernel, there was a significant range of bioactive compounds (phenolic, flavonoids, ascorbic acid and citric acid), with emphasis on phenolic compounds with a content of about 3000 mg/100 g and is high compared to other fruits studied as acerola seed, soursop and guava. Concerning the integument, this presented a good indicator for the formation of liquid products, high volatile content and low ash content. With respect to thermogravimetric analysis, it was evaluated in two stages: the first related to the loss of water (drying) and the second referring to the pyrolysis reactions . For the first stage, after studies nonlinear model best described the drying step was Henderson, yielding an average activation energy of about 20 kJ/mol. As for the second stage, isoconversionais models showed activation energy for 157-175 kJ/mol. The Independent Reactions model (RPI) showed activation energy between 70 and 78 kJ/mol, 160 and 190 kJ/mol and 90 and 97 kJ/mol for lignin, cellulose and hemicellulose, respectively. There was also a tendency of decrease in activation energy with decreasing particle size both in the drying step as described in the second step isocorversionais models (Ozawa and Kinssinger). For the RPI model this trend was observed only for the major component of biomass (cellulose). Analytical pyrolysis has shown that the temperature at 500°C was the most suitable for production of liquid. In the temperature to 350°C, had become a low energy cost and the production of furfural which is of commercial interest. Concerning the study of the feasibility of solar pyrolysis by Response Surface technique was possible to predict simulations the best combination of the size of the solar collector (D), the system size to be heated (d) and solar radiation (G ) for significant temperature levels for industrial applications requiring this condition (for example, pyrolysis). Numerical simulations showed good agreement with the experimental data of solar heating, showing that with the optimization of operating conditions, particularly the effective area of the paraboloid, it would be possible to reach temperatures capable of providing the pyrolytic conversions. / O Brasil tem uma matriz energética razoavelmente diversificada, cujas principais fontes consistem no aproveitamento do potencial hidroelétrico de seus rios e reservas de petróleo, sendo esta última uma energia não renovável e bastante poluente. Mesmo que em menores percentuais quando comparadas a outras formas de energia utilizadas no Brasil (hidroelétrica e petróleo), o país dispõem de condições meteorológicas e agroindustriais adequadas para ser um grande produtor, em potencial, de energia solar e energia química vinda de biomassas. No que se refere às biomassas, o Brasil é um dos maiores produtores dessa forma de energia, especialmente sob a forma de resíduos. Se a finalidade não for a combustão direta, a biomassa pode ser convertida em combustíveis mais nobres ou até mesmo em precursores químicos para outros setores da economia. Isto posto, esta dissertação teve como objetivo investigar as características da pirólise do tegumento de manga e posteriormente avaliar viabilidade do processo de pirólise utilizando-se técnicas de concentração solar. Foi utilizada como biomassa residual o caroço de manga devido ao grande destaque da fruta no cenário mundial e também regionalmente onde cerca de 1300 t/ano são descartadas desse resíduo na região. O caroço de manga é dividido em duas principais partes: a amêndoa e o tegumento, sendo a primeira rica em compostos bioativos e a segunda majoritariamente formada por lignina, celulose e hemicelulose. Com relação à amêndoa, verificou-se uma gama significativa de compostos bioativos (fenólicos, flavonóides, ácido ascórbico e ácido cítrico), tendo destaque aos compostos fenólicos com um teor de cerca de 3000 mg/100 g de amostra, sendo alto se comparado aos demais frutos como semente de acerola, graviola e goiaba. Referente ao tegumento, este apresentou um bom indicativo para formação de produtos líquidos, altos teores de voláteis e baixos teores de cinzas. Com relação à análise termogravimétrica, a mesma foi avaliada em dois estágios: o primeiro referente à perda de água (secagem) e o segundo referente às reações de pirólise (devolatilização). Para o primeiro estágio, após estudos de não linearidade, o modelo que melhor descreveu a etapa de secagem foi o de Henderson, obtendo-se energias de ativação média de cerca de 20 kJ/mol. Já para o segundo estágio, os modelos isoconversionais apresentaram energia de ativação entre 157-175 kJ/mol. O modelo de Reações Paralelas Independentes (RPI) apresentou energia de ativação entre 70 e 78 kJ/mol, 160 e 190 kJ/mol e 90 e 97 kJ/mol para lignina, celulose e hemicelulose, respectivamente. Observou-se ainda uma tendência da diminuição da energia de ativação com a diminuição do tamanho de partícula tanto na etapa de secagem quanto na de devolatilização descritas pelos modelos isocorversionais (Ozawa e Kinssinger). Para o modelo RPI essa tendência foi observada apenas para o componente majoritário da biomassa (celulose). A pirólise analítica mostrou que a temperatura de 500°C foi a mais adequada para produção de líquidos devido a maior quantidade e intensidade de picos detectados pelo GCMC, quando comparada às temperaturas de 350°C e 700°C. Na temperatura de 350°C teve-se um baixo custo energético e a produção de furfural que é de interesse comercial. Com relação ao estudo da viabilidade da pirólise solar, através da Técnica de Superfície de Resposta foi possível prever por simulações que o diâmetro do coletor (D) e o diâmetro do corpo de prova (d) foram os fatores que mais influenciaram na dinâmica de aquecimento. As simulações numéricas tiveram boa concordância com os dados experimentais de aquecimento solar, mostrando que com a otimização das condições operacionais, em especial da área efetiva do parabolóide, seria possível alcançar temperaturas capazes de prover as conversões pirolíticas. / Mestre em Engenharia Química