Submitted by Gerrit Held (gerritheld@me.com) on 2017-11-29T03:54:20Z No. of bitstreams: 1 The Dawn of Solar Power in Brazil.pdf: 6168135 bytes, checksum: f832deefb0950358517623c754c599c5 (MD5) / Rejected by Josineide da Silva Santos Locatelli (josineide.locatelli@fgv.br), reason: Dear Gerrit, Please, see some observations to correct in your TCC: Page 2: in Knowledge Field, must to be your advisor field: ECONOMIA E FINANÇAS INTERNACIONAIS; Page 3: Withdraw the information below the Ficha Catalográgica, it’s not necessary; Page 4: in Knowledge Field, must to be your advisor field: ECONOMIA E FINANÇAS INTERNACIONAIS, after “Committee members” give a space; Acknowledgements, Abstract, resumo and Table of Contents must to be in capital letters and in the middle of the page. on 2017-11-29T12:32:12Z (GMT) / Submitted by Gerrit Held (gerritheld@me.com) on 2017-11-30T11:56:07Z No. of bitstreams: 1 The Dawn of Solar Power in Brazil.pdf: 7053734 bytes, checksum: c05183e2d9216a2ccacb3210b37e52ed (MD5) / Approved for entry into archive by Josineide da Silva Santos Locatelli (josineide.locatelli@fgv.br) on 2017-11-30T12:42:35Z (GMT) No. of bitstreams: 1 The Dawn of Solar Power in Brazil.pdf: 7053734 bytes, checksum: c05183e2d9216a2ccacb3210b37e52ed (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-30T12:57:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 The Dawn of Solar Power in Brazil.pdf: 7053734 bytes, checksum: c05183e2d9216a2ccacb3210b37e52ed (MD5) Previous issue date: 2017-11-29 / As a sun-soaked South American giant with a population of more than 200 million, Brazil is considered to have some of the best conditions for solar power worldwide. Despite its tremendous potential, the countryhas so far been rather slow indeveloping the national solar power market. After a devastating energy crisis in its draught afflicted hydroelectric sector, the dawn of solar power seems on the horizon.With the goalof diversifying its energy mix, Brazil initiated the large-scale deployment of solar power in 2014. Three years after its commercial commencement,the solar energy drive is stalled and policy efforts seem trivial under deteriorating political and economic conditions. As a comprehensive analysis of the industry’s state of affairsis currently insufficiently portrayed, this paper attempts to fill thisgap by discussing the latest solar market developments and outlining the progress and status of Brazil’s solar energy market objectives. While the findings prove a significant discrepancy betweenthe desired and achieved progress, this paper also finds that there is reason to be optimistic that the solar market growth will be unleashed in the future. As such, the analysis focuses on the critical state of the Brazilian solar market in 2017 and showcases the underlying challenges of transforming an energy sector during a recession. / Como um gigante sul-americano esbanjando sol e com uma população de mais de 200 milhões, o Brasil é considerado como tendo algumas das melhores condições para a energia solar em todo o mundo. Apesar do seu enorme potencial, o país tem sido até o momento lento no desenvolvimento do mercado nacional de energia solar. Após uma devastadora crise energética resultado da seca que atingiu as hidrelétricas, a esperança de energia solar parece distante. Com o objetivo de diversificar seu mix de energia, o Brasil iniciou a implantação em larga escala da energia solar em 2014. Porém, três anos após o início da comercialização, a energia solar está paralisada e esforços para regulamentação se revelam triviais neste contexto deteriorante do cenário político e econômico. Uma vez que análises apropriadas da situação desta indústria é insuficientemente retratada, este trabalho tem como objetivo contribuir para a diminuição desta lacuna, discutindo os últimos avanços do mercado solar e destacando o progresso e status dos objetivos do mercado de energia solar no Brasil. Embora os resultados demonstrem uma discrepância significativa entre o progresso desejado e o progresso alcançado, este artigo também mostra que há espaço para estar otimista de que o mercado de energia se desenvolverá no futuro. Como tal, a análise deste artigo concentra-se no ponto crítico do mercado solar brasileiro em 2017 além de apresentar os desafios subjacentes da transformação do setor de energia durante uma recessão.

Orientador: José Luz Silveira / Resumo: A utilização do hidrogênio como insumo energético para aplicações de transporte depende da disponibilização de alternativas renováveis para sua produção. Uma delas são as estações com eletrólise alimentada por uma planta solar fotovoltaica on-grid. Nesse trabalho, assume-se a substituição da atual frota de táxis da cidade brasileira Guaratinguetá-SP por veículos a célula-a-combustível. Para atender a demanda de hidrogênio dos veículos, é preciso produzir 170,24 kg de hidrogênio por dia. Esse hidrogênio deve ser fornecido comprimido a uma pressão de 87,5 MPa e a uma temperatura de -40°C, de acordo com norma vigente. Assim, propõe-se uma análise energética com o cálculo da energia necessária para produzir o gás por meio de uma planta fotovoltaica on-grid, bem como as perdas envolvidas. Também são calculadas energias e perdas relacionadas com a compressão e refrigeração do hidrogênio, bem como o volume dos tanques. Os resultados indicam uma necessidade de geração de 10.037 kWh por dia para atender todos os processos envolvidos na estação de abastecimento. Desse total, 56,53 % é entregue na forma de hidrogênio. Se for considerada a energia solar que incide diretamente sobre os painéis, esse percentual é de 9,33 %. A maior parte das perdas se concentra na conversão da irradiação solar em energia elétrica e na eletrólise da água, sendo estas as duas principais oportunidades para melhorias de eficiência. O custo do hidrogênio foi calculado em 16,197 US$/kg se produzido com energia s... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The use of hydrogen as an energy carrier for transport applications depends on the availability of renewable alternatives for its production. One of them is the electrolysis stations powered by a grid connected photovoltaic solar plant. In this work, it is assumed that the current taxi fleet in the Brazilian city of Guaratinguetá will be replaced by fuel cell vehicles. To meet the hydrogen demand of vehicles, it is necessary to produce 170.24 kg per day. This hydrogen must be supplied compressed at a pressure of 87.5 MPa and at a temperature of -40 °C, in accordance with current regulations. Thus, an energy analysis is proposed with the calculation of the energy required to produce the gas through a photovoltaic plant connected to the grid, as well as the losses involved. Energies and losses related to hydrogen compression and cooling are also calculated, as well as the volume of the tanks. The results indicate a need to generate 10,037 kWh per day to meet all the processes involved in the supply station. Of this total, 56.53 % is delivered in the form of hydrogen. If the incoming solar in the photovoltaic panels is considered, this percentage is 9.33 %. Most of the losses are concentrated in the conversion of solar irradiation into electrical energy and in the electrolysis of water, these being the two main opportunities for efficiency improvements. The cost of hydrogen was calculated at 16,197 US$/kg if produced with photovoltaic solar energy and at 20,812 US$/kg if produce... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

[ES] El objetivo principal de esta tesis es contribuir al avance de nuevas técnicas de elaboración con bajo coste, utilizando materiales tipo de cobre, indio, galio y selenio CIGS y Perovskita para aplicaciones en energía solar fotovoltaica. CIGS parecen ser adecuadas ya que son de bajo costo de producción y se han reportado eficiencias de conversión del 23,35%. Por otro lado, las perovskitas híbridas de haluros de plomo orgánicos-inorgánicos han aparecido como nuevos materiales excepcionales para celdas solares, especialmente porque la eficiencia de las celdas solares basadas en perovskita ha aumentado del 3.8% al 22.7% en menos de un lustro. Este trabajo se ha dedicado a experimentar sobre la elaboración y caracterización de CIGS y los perovskitas de metilamonio de yoduro de plomo de (MAPbI3) y formamidinio de yoduro de plomo (FAPbI3), que se utilizo tanto en la aplicación a las células solares de perovskitas y en las células Tándem CIGS-perovskita. Las películas se caracterizaron por difracción de rayos X, espectroscopía Raman, microscopía electrónica de barrido, análisis de espectroscopía de energía dispersiva, microscopía de fuerza atómica, transmisión electrónica microscopía, fotoluminiscencia y espectroscopia UV-Vis. En las capas de CIGS depositadas por electrodeposición se investigó el efecto de diferentes parámetros, También investigamos en detalle el efecto del contacto posterior en las propiedades estructurales y ópticas de CIGS. Constatamos que el tipo de contacto posterior tiene un efecto significativo en el rendimiento posterior de las películas delgadas CIGS. Además, estudiamos la técnica de espray pirólisis para producir películas CIGS. Se estudió el proceso de recocido, que es el factor clave para mejorar el rendimiento de las células solares. Se elaboraron diferentes películas delgadas constituidas de nuestro dispositivo CdZnS/CdS/CIGS/Mo eso utilizó una capa conductora transparente de CdZnS para minimizar la alineación de la interfaz. Por otro lado, se analizó el proceso de cristalización y la estabilidad de las capas MAPbI3. Las capas de MAPbI3 se trataron añadiendo antisolvente a diferentes velocidades. Durante el tratamiento se producen intercambios complejos que influencian muchas propiedades fisicoquímicas. Se investigaron las propiedades ópticas y eléctricas de las películas de MAPbI3. Para mejorar la estabilidad de MAPbI3, se incorporó tetrabutilamonio (TBA), observando una mejora en la formación de la estructura perovskita que crece en la dirección preferente (110). La fase cristalina de MAPbI3 dopada con TBA presenta mejor cristalinidad, gran tamaño de grano, morfología superficial sin poros lo que es adecuado para la fabricación de dispositivos optoelectrónicas con mayor rendimiento. Además, hemos identificado el impacto de TBA en las propiedades foto físicas de MAPbI3. En las muestras de TBA:MAPbI3 aumenta la intensidad de la fotoluminiscencia al reducir la densidad de los estados de trampa y la absorción óptica muestra un cambio significativo hacia longitudes de onda más largas y la banda prohibida óptica varió de 1.8 a 1.52 eV. Finalmente, las muestras dopadas con 5% TBA mejoraron su estabilidad y se encontró que después de 15 días la estabilidad permanecía excelente en una humedad de ~ 60%. Por otra parte, investigamos el efecto de guanidinio (GA) sobre las propiedades estructurales y ópticas de FAPbI3. La relación entre la fase a de perovskita deseable y la fase indeseable y se ha estudiado en función del contenido de GA. Se comprobó que el dopaje con GA es eficaz en el control de la relación de fases a/y y luego en la estabilización de la fase a. Los resultados muestran que añadiendo una cantidad adecuada del 10% GA conduce a una mejora de película de perovskita que se evidencia en la homogeneidad de la fase a estable, granos de mayor tamaño y capas libres de poros. Además, 10% GA:FaPbI3 demostraron una excelente estabilidad después de ser envejecidas durante 15 días en un ambiente con humedad relativa del 60%. / [EN] The thesis work presented is part of the work in the Laboratory of New Materials for Photovoltaic Energy in the main target to use low cost techniques for elaboration of Perovskite and Copper, indium, gallium, and selenium CIGS materials for photovoltaic application. Organic-inorganic lead halides perovskites have currently and exceptionally appeared as new materials for low cost thin film solar cells specially that the efficiency of perovskite based solar cell have jumped from 3.8% to 22.7% in short time.in other hand, CIGS solar cells record 23.35% efficiency and still can be boosted. Here, we report the elaboration and characterization of CIGS as well as methylammonium lead iodide perovskites MAPbI3 and formamidinuim iodide lead iodide perovskites FAPbI3 absorbers for perovskite-based solar cells and Tandem Perovskites/ CIGS. The thin films prepared were characterized by X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy (RS), scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectroscopy (EDS) analysis, atomic force microscopy (AFM), transmission electron microscopy (TEM), Photoluminescence analysis (PL) and UV-Vis spectroscopy. The first stage was devoted for the effect of different parameters on the growth of CIGS by electrodeposition and we investigate the impact of different back contact in structural and optical proprieties. In a second stage, we report the growth of CIGS films by spray pyrolysis, we studied the effect of experimental parameter also the annealing process which is the key factor for improving the performance of solar cells,subsequently we elaborated different films constituted CdZnS/CdS/CIGS/Mo solar cells, the approach is to change the toxic ZnO by using a transparent, conductive CdZnS layer. In other hand, MAPbI3 film was investigated in order to optimize the chemical composition and to study the crystallization process also to get sight about the stability of perovskite materials to meet the requirement of their application as an active layer in perovskite solar cell. For this purpose. the MAPbI3 film surface was treated by adding diethyl ether antisolvent with different rates. during the treatment complex exchanges are appearing at the same time under the influence of quite a lot of physicochemical properties. A whole understanding of this topic is critically important for improving solar cell performance. MAPbI3 doped by the tetrabutylammonium TBA is boosting the formation of perovskite structure, leading to a higher orientation along the (110) and shows better crystallinity, large grain size, pinhole-free, which is suitable for the manufacturing of the optoelectronic devices with higher performance. Also, we have identified the impact of TBA in the photo-physical properties, we have noticed that the TBA improve the photoluminescence emission by reducing the density of trap states and the optical absorption indicates a significant shift to the lower wavelength and optical bandgap varied from 1.8 to 1.52 eV. Finally, the stability was explored for 5% TBA, it found that after 15 days the stability remained excellent in relative humidity of ~60%. These results would be helpful for realizing stable and high performance MAPbI3-based devices. Furthermore, we inspect the effect of monovalent cation substitution of Guanidinium (GA) on the structural and optical properties of FAPbI3 thin films perovskites. The ratio between the desirable a-phase and the undesirable y yellow phase is studied as a function of GA content. GA doping is shown to be efficient in the control of a/y phases ratio and then in the stabilization of the a-FaPbI3 phase. We qualitatively evaluate the impact of 10% of guanidinium on the phase composition and microstructure of films. The results show that an adequate amount of 10% GA:FaPbI3 leads to a homogeneous perovskite film with stable a phase, large grains, and free pinholes. 10% GA: FaPbI3 films demonstrate excellent stability after aging for 15 days in relative humidity of~60%. / [CA] L'objectiu principal d'aquesta tesi és contribuir a l'avanç de noves tècniques d'elaboració de baix cost, fent servir materials d'aliatges del tipus de coure, indi, gal·li i seleni (CIGS) i perovskites, per a aplicacions en energia solar fotovoltaica. El CIGS sembla ser adequat ja que són de baix cost de producció i s'han reportat eficiències de conversió del 23,35%. D'altra banda, les perovskites híbrides d'halurs de plom orgànics-inorgànics han aparegut com a nous materials excepcionals per cel·les solars, especialment perquè l'eficiència de les cel·les solars basades en perovskites ha augmentat del 3.8% al 22.7% en menys d'un lustre. En el present treball, reportem l'elaboració i caracterització de CIGS y de perovskitas de iodur de plom de metilamoni (MAPbI3) i de iodur de plom de formamidini (FaPbI3) per a les cèl·lules solars de CIGS i tàndem Perovskites/CIGS. En les capes de CIGS dipositades per electrodeposició es va investigar l'efecte dels diferents paràmetres sobre el procés d'electrodeposició, així com l'efecte del contacte posterior sobre les propietats estructurals i òptiques del CIGS. Ens trobem que el tipus de contacte posterior té un efecte significatiu en la posterior interpretació de pel·lícules primes CIGS. A més, vam estudiar la tècnica de polvorització de la piròlisi per produir pel·lícules de CIGS. Es va estudiar el procés de recuit, que és el factor clau per millorar el rendiment de les cèl·lules solars. Es van produir diferents pel·lícules fines formades pel nostre dispositiu CdZnS/CdS/CIGS/Mo que utilitzaven una capa conductiva CdZnS transparent per minimitzar l'alineació de la interfície. D'altra banda, es van investigar perovskites MAPbI3, amb la finalitat d'optimitzar la composició química i estudiar el procés de cristal·lització també per a conèixer l'estabilitat dels materials de perovskita. la cristal·lització s'aconsegueix alentint la solubilitat en una solució saturada mitjançant l'addició d'una quantitat diferent de l'antisolvent d'èter dietílic. Durant el tractament apareixen al mateix temps intercanvis complexos sota la influència de moltes propietats fisicoquímiques. Una comprensió completa d'aquest tema és de vital importància per a millorar el rendiment. Amb l'objectiu principal d'augmentar l'estabilitat de MAPbI3, el tetrabutilamoni (TBA) es pot incorporar a MAPbI3, impulsant la formació de l'estructura de perovskita, la qual cosa porta a una major orientació al llarg de (110). MAPbI3 dopades amb TBA presenten una millora de la cristalinitat, major grandària, la qual cosa és adequada per a la fabricació de dispositius optoelectròniques de major rendiment. A més, hem identificat l'impacte de TBA en les propietats foto físiques de MAPbI3. Hem notat que el dopatge amb TBA millora tant l'emissió de la fotoluminiscència en reduir la densitat dels estats de trampes com l'absorció òptica on apareix un canvi significatiu de la banda òptica prohibida cap a longituds d'ona més llargues que significa disminuir l'energia del gap, que va variar de 1.8 a 1.52 eV. Finalment, es va explorar l'estabilitat per les perovsquites dopades amb 5%TBA. Es va trobar que després de 15 dies l'estabilitat romania excel·lent en un humitat de 60%. A més, hem estudiat FAPbI3 com un dels materials de perovskita més atractius. Hem investigat l'efecte de la substitució de guanidini (GA) sobre les propietats estructurals i òptiques de FAPbI3. La relació entre la fase a de perovskita desitjable i la fase indesitjable y es va estudiar en funció del contingut de GA. Es mostra que el dopatge amb GA és eficaç en el control de la relació de fases a /y i després en l'estabilització de la fase a-FaPbI3. Els resultats mostren que una quantitat adequada de 10% GA condueix a una pel·lícula homogènia amb fase a estable, grans grans lliures de porus i forats. Les pel·lícules de 10% GA:FaPbI3 demostraren una excel·lent estabilitat després de l'envelliment durant 15 dies en un ambient humit (humitat relativa de 60%). / Bouich, A. (2020). Study and Characterization of Hybrid Perovskites and Copper-Indium-Gallium Selenide thin films for Tandem Solar Cells [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/160621 / TESIS

[pt] Esta simulação considera um ciclo Rankine que utiliza um fluido de trabalho orgânico, com a particularidade que a fonte de energia de entrada ao sistema será solar. Esta energia renovável que provem do potencial do Sol é aproveitada com a utilização de coletores concentradores lineares parabólicos. Estes dois circuitos: do ciclo Rankine orgânico e do conjunto de coletores interatuam termicamente mediante um trocador de calor chamado de gerador de vapor. Adicionalmente, existe um sistema de armazenamento térmico que permite acumular parte da energia solar coletada para ser utilizada em períodos sem radiação solar ou com níveis baixos da mesma. A primeira parte deste trabalho mostra os aspectos teóricos introdutórios e as considerações para trabalhar com um ciclo Rankine de tipo orgânico, o tipo de coletores escolhido e a utilização de armazenamento térmico. O segundo capítulo mostra o modelo matemático apropriado para simular um sistema de geração de potência de baixa capacidade (50 kW) e os componentes de cada circuito: ciclo (bomba, expansor, condensador, recuperador, gerador de vapor), coletores (cobertura, refletor, absorvedor, etc.) e armazenamento (tanques, etc.). A simulação foi desenvolvida no software EES. O terceiro analisa os parâmetros do modelo, seus possíveis valores físicos, a sensibilidade da sua variação e sua seleção adequada com o objetivo de efetuar uma simulação bastante similar à realidade e as incertezas presentes. No capítulo final se apresentam os resultados em base as condições de desenho consideradas. / [en] This simulation considers a Rankine cycle that works with an organic fluid, but has the particularity of using solar power as the font of input energy. This renewable energy that comes from the sun’s potential is taken with the use of parabolic trough collectors. These two circuits: that of the organic Rankine cycle (ORC) and the other of collector’s ensemble interact termically in a heat exchanger called as vapor generator. Adicionally there’s a thermal storage system that allows accumulating part of the collected solar energy to be used for periods of time when there’s no solar radiation or with very low levels of it. The first part of this work shows the introductory theoretical aspects and the considerations to work with an organic Rankine cycle (ORC), the type of chosen collector and the use of heat storage. The second chapter shows the appropriate mathematic model to simulate a system of power generation of low capacity (50 kW) and the components of each circuit: ORC (pump, expander, condenser, recuperator, vapor generator), collectors (glass cover, reflector mirror, absorber tube, etc.) and thermal storage (storage tanks, etc.). The simulation was developed using EES software. The third chapter analyzes the parameters of the model, specially its values and possible variations to approach the simulation to the reality. In the final chapter, some results are presented based on some considered design conditions.

A utilização de secadores de produtos agrícolas é oportuna às necessidades do pequeno produtor rural, pois o produto desidratado possui maior valor agregado em relação ao mesmo produto fresco, requer menor espaço de armazenamento e tem maior durabilidade. É necessário, no entanto, oferecer ao produtor familiar equipamentos economicamente viáveis e, se possível, que utilizem recursos naturais e renováveis como fonte de energia, aliando sustentabilidade e crescimento econômico. Diante disso, os objetivos foram estudar o comportamento da temperatura e da umidade relativa do ar no interior de um secador solar misto de ventilação natural em função das condições meteorológicas externas, e os períodos e épocas do ano mais ou menos favoráveis ao processo de secagem, em função da combinação das variáveis meteorológicas. Pode-se concluir que nem sempre elevados valores de radiação resultam em elevados valores de temperatura dentro do secador. Dias nublados e, principalmente chuvosos, comprometem mais o desempenho do secador do que, por exemplo, as perdas térmicas decorrentes da velocidade do vento que o circunda. O secador cumpre o papel de manter sua temperatura maior que a temperatura externa, predominantemente, entre 06h e 18h, enquanto que no restante do dia o comportamento da temperatura e da umidade relativa, dentro e fora do equipamento, assemelha-se. Períodos com elevada incidência solar e pouca chuva são os mais favoráveis à secagem. No entanto, é possível que meses de inverno e de pouca chuva tenham melhor desempenho do que meses situados ou próximos do verão que possuam dias nublados e chuvosos constantemente. / The use of dryers to dehydrate agricultural products is appropriate to the needs of small farmers, because the dehydrated product has higher added value compared to the fresh ones, requires less storage space and lasts longer. It is necessary, however, offer to the small farmer economically viable equipment and, if possible, using natural and renewable energy sources , combining sustainability and economic growth. Therefore, the objectives were to study the behaviour of temperature and relative humidity inside a mixed-mode solar dryer with natural ventilation due to external weather conditions. And also the periods more or less favorable to the drying process, depending on the combination of meteorological variables. It was concluded that not always higher solar radiation results in higher temperature values inside the dryer. Cloudy and mainly rainy days may disturb the performance of the dryer, more than, for example, thermal losses due to the wind speed surrounding it. The data showed also that It was possible for the dryer to maintain its temperature higher than the outside temperature, predominantly between 06h and 18 h, while in the rest of the day the behaviour of temperature and relative humidity inside and outside of the equipment, resembles. Periods of high sunlight intensity and little rain are the most favorable to drying. However, winter months with little rain may present better performance than months situated near or in the summer but having cloudy and rain constantly.

Esta tese apresenta a análise de resultados teóricos, correspondentes a simulações numéricas para várias localidades brasileiras, e experimentais, relativos ao sistema fotovoltaico conectado à rede elétrica (SFCR), de 11,07 kWp, instalado na fachada do prédio da administração do Instituto de Eletrotécnica e Energia da Universidade de São Paulo (IEE/USP), enfatizando-se a influência da capacidade relativa entre o inversor e o gerador fotovoltaico, também conhecido como Fator de Dimensionamento do Inversor (FDI). Apesar das diferentes localidades estudadas e dos diferentes tamanhos dos geradores fotovoltaicos, constatou-se que, para uma determinada faixa de FDI, as produtividades anuais obtidas em kWh/kWp não diferem significativamente, indicando que o cuidado com a escolha de bons equipamentos torna-se mais relevante em termos energéticos do que a própria relação FDI. / This thesis presents the analysis of theoretical results, corresponding to numeric simulations for several locations in Brazil, and experimental results, relative to the grid-connected photovoltaic system (GCPVS) of 11.07 kWp, installed in the facade of the administration building of the Instituto de Eletrotécnica e Energia da Universidade de São Paulo (IEE/USP), emphasizing the influence of the relative size between the inverter and the photovoltaic generator, also known as Sizing Factor of the Inverter (SFI). In spite of the different location studied and of the different sizes of the photovoltaic generators, it was verified that for a SFI\'s certain range, the annual yields obtained in kWh/kWp do not differ significantly, indicating that the care with the choice of good equipament, becomes more important in terms of energey production than the relation SFI itself.

Este trabalho propõe caracterizar a complementaridade espacial-temporal entre energia eólica e solar fotovoltaica entre regiões do Brasil e estudar, no âmbito da comercialização de energia elétrica no Setor Elétrico Brasileiro - SEB, se um portfólio formado por estas fontes trazem vantagens econômicas relevantes para o investidor. Para atender a estes objetivos, foram estudados métodos para tratamento dos dados como a correção da irradiância solar, cálculo da energia gerada pelas fontes estudadas, o ambiente de contratação de energia elétrica no Brasil, métodos de otimização e modelos de análise de risco para contratação de energia no mercado livre de energia. A metodologia proposta para responder as questões colocadas foi aplicada em um estudo de caso envolvendo três regiões brasileiras em um horizonte de dez anos. Concluiu-se que existe a complementaridade energética entre as fontes nas diferentes regiões estudadas e em diferentes períodos de tempo. Confirmou-se que tecnicamente pode-se reduzir a oscilação na geração de energia analisando as fontes de forma complementar, porém, o custo de instalação da fonte fotovoltaica ainda é muito alto, inviabilizando até o momento investimentos em larga escala e de forma complementar a fonte eólica. Também verificou-se, dentro dos locais avaliados, que somente um dos três locais apresentou benefício econômico-financeiro com a formação de portfólio das fontes eólica e solar atuando no mercado de venda de energia e atendendo os critérios de risco limite estabelecidos quando avaliadas segundo a ótica da maximização da receita no mercado livre. / This thesis proposes to characterize the spatial-temporal complementarity between wind and solar photovoltaic energy between regions of Brazil and study, in the marketing of electricity in the Brazilian Electrical Sector - SEB, a portfolio formed by these sources bring significant economic benefits to the investor. To meet these goals, methods for data processing were studied as correction of solar irradiance calculation of the energy generated by the sources studied, the environment of contracting electricity in Brazil, optimization methods and models for risk analysis for contracting energy in the free energy market. The proposed methodology to answer the questions was applied in a case study involving three Brazilian regions with a horizon of ten years time series. It was concluded that there is complementarity between energy sources in the different regions studied and in different time periods. It was confirmed that technically can reduce the fluctuation in power generation by analyzing the complement of sources, however, the installation cost of photovoltaic power is still too high, preventing yet large-scale investments and complementary way the source wind. Also it was found within the sites evaluated, only one of the three sites presented economic and financial benefit by the portfolio of wind and solar sources acting in the sale of energy market and considering the risk criteria limit established when evaluated according to perspective of maximizing revenue in the free energy market.

O objetivo do trabalho é avaliar os recursos energéticos eólico, solar e biocombustíveis disponíveis na Região Administrativa de Araçatuba, através da metodologia de Planejamento Integrado de Recursos Energéticos, que busca sistematizar e qualificar os impactos inerentes à utilização energética integrando a oferta e a demanda e buscando o menor custo completo considerando as características de cada recurso energético nas dimensões ambiental, social, política e técnico-econômica. Trabalhando com a Previsão de Demanda para os cenários energéticos Tendencial, Sustentável, Otimista e Sustentável-Primoroso para a integração dos Recursos energéticos ao longo do Tempo e considerando os Vigilantes do Mapeamento Energoambiental, buscando o atendimento de demanda local e de exportação de energia. Permitindo assim concluir que os recursos energéticos considerados poderão atender os requerimentos da demanda em todos os cenários, porém com a possibilidade de esgotamento em determinados cenários com horizonte de planejamento maiores que 30 anos. / The aims of this work is to evaluate the wind power, solar energy resources and biofuels available in Araçatuba through integrated resources planning methodology, which seeks to systemize and qualify the impacts associated with the use of energy by integrating supply and demand and seeking the lowest full-cost recital characteristics of each energy resource in environmental, social, political and technical-economic dimensions. Working with the demand forecast for trend, sustainable energy scenarios, optimistic and sustainable-prime as a PIN for the integration of energy resources over time, and considering the vigilant of Energy-environmental parameters, fetching mapping meeting local demand and export of energy. Thus conclude that the energy resources considered may meet the requirements of demand in all scenarios, but with the possibility of exhaustion in certain scenarios with planning horizon larger than 30 years.

A geração de eletricidade fundamentada na complementariedade pelas fontes renováveis como a solar fotovoltaica distribuída, tem se tornado relevante e essencial para o fornecimento de energia elétrica no modelo atual das redes elétricas em ambientes urbanos. Porém, tendem a ser impactadas por diversos fatores, tais como sujidade, temperatura, degradação, ângulo de orientação e inclinação, bem como topografia do terreno e qualidade de fabricação do módulo. Somasse o sombreamento parcial de elementos do entorno, o qual é o principal fator que afeta a produtividade do sistema fotovoltaico. Esta tese tem como objetivo propor um método para posicionar módulos fotovoltaicos de maiores potências nominais nas regiões com maiores índices de irradiação da planta, para formar associações de módulos que iram operar em semelhantes condições de irradiação durante todo o ano e quantificar a influência da incompatibilidade elétrica devido as diferenças de fabricação dos módulos. Métodos tradicionais de simulação da estimativa de produção anual consideram módulos idênticos e não permitem importar arquivos flash test de cada módulo utilizado na planta fotovoltaica. O método proposto incluiu a análise de irradiação (sombreamento) global média diária anual de cada módulo e desenvolvimento de algoritmo em MATLAB para estudo da incompatibilidade elétrica e posicionamento. O método foi desenvolvido para um estudo de caso teórico de um estacionamento fotovoltaico com sombreamento parcial na cidade São Paulo, no qual o catálogo do módulo e os flash tests foram disponibilizados pelo fabricante. Os resultados do estudo mostram para uma associação série da planta, variação entre -1,4 e +1,2 Wp entre os valores máximos e mínimos da PMPP, indicando um desvio em relação ao valor médio de 0,57% e 0,48%, resultando uma queda da tolerância relativa à qualidade do módulo em comparação com os valores praticado nas simulações. Sendo obtida uma potência total média teórica de 5,922 kWp, enquanto que em uma ordenação aleatório teríamos uma potência total média teórica de 5,880 kWp, ou seja, -40,49 Wp (0,7%) inferior em comparação com a associação série na qual foi aplicado o algoritmo de ordenação. / The energy generation based on the complementary renewable sources as distributed photovoltaic solar energy, has become relevant and essential for current model of energy supply in the urban environment. However, tend to be impacted for several conditions whereby soiling, temperature, degradation, ground topology, orientation and tilt angle, manufacturing tolerances of photovoltaic module. In addition, the partial shading due to the surrounding elements, which is the main factor that decrease the yield of photovoltaic systems. The objective of this thesis is to propose a method to positioning the higher nominal power photovoltaic modules in the regions with higher homogeneous solar irradiance of the plant, to form a string of photovoltaic modules that will operate in a similar ambient condition during the whole year and quantify the influence of electrical mismatch due to small manufacturing differences. Traditional solar simulation tools not allow flash test dataset inputs, often modeled them as an identical devices to estimate the annual energy production. The method consists in identifying and quantifying the reduction of electrical mismatch tolerance, relating the irradiance (shading) on each photovoltaic module and propose a Matlab algorithm to study the electrical mismatch. The method was developed through a theoretical study case of a parking-integrated photovoltaic with partial shading simulated in São Paulo city for which module datasheets as well as flash test data are available. The results show that the percentage deviation of mismatch tolerance for a string of 24 modules when applied the sorting algorithm was reduced among 0.57% (1.4 Wp) and 0.48% (1.2 Wp), between the lowest and highest value of the average nominal maximum power of 245 Wp, when compared with randomly ordered of ± 2.5% (± 6 Wp). In terms of energy production for the string, these values represents an average theoretical nominal power of 5.922 kWp for sorting algorithm and 5.880 kWp considering the random ordered, which represents a PV string energy production of -40.49 Wp (0.7%) lower without the method proposed.

Há décadas a energia solar atrai pesquisadores de todo o planeta devido ao seu enorme potencial de aplicações como fonte de energia térmica. Com a crescente preocupação com o Meio Ambiente e a busca por fontes renováveis de energia, o interesse pelo aproveitamento da energia proveniente do Sol cresceu ainda mais. Apesar de desafios como a intermitência e a sazonalidade solares, e a dificuldade de transporte desta forma de energia, a busca por técnicas de armazenamento visa mitigar estes problemas. Uma alternativa termoquímica é a produção de combustíveis solares, ou seja, combustíveis obtidos por meio do uso da energia concentrada do Sol que possam ser estocados e transportados para onde e quando houver demanda de energia. Uma aplicação de destaque neste tema é a gaseificação de biomassa para a produção de gás de síntese (CO + H2). A gaseificação visa aumentar o potencial energético da biomassa sólida ou líquida ao realizar uma reação endotérmica que transfere a energia acumulada do Sol (por meio de concentradores) para as ligações químicas, com a recombinação dos átomos na forma de gás de síntese. Este gás, além do seu maior poder calorífico, é matéria-prima para muitos processos da indústria química. Desta forma, o objetivo desta reação é obter um combustível mais homogêneo e de fácil manuseio. A gaseificação é uma alternativa importante para o aproveitamento energético da biomassa, pois esta é normalmente bastante heterogênea. Sendo assim, o uso de gaseificadores viabiliza o uso de madeira, resíduos urbanos e agrícolas e outras matérias orgânicas como fontes de energia. Assim, este trabalho apresenta um estudo da utilização de concentradores solares para o processo de gaseificação de biomassa e a concepção de um reator químico solar para operação em escala laboratorial para a sequência dos estudos neste campo de pesquisa. Por meio de uma modelagem térmica, o trabalho destaca a viabilidade técnica da gaseificação solar de biomassa, comprovando um ganho energético e uma redução das emissões de gás carbônico em comparação com a queima direta da biomassa. Por fim, são apresentados os parâmetros de construção e operação de um gaseificador de pequena escala. / From decades, solar energy has instigated researchers worldwide due to its enormous potential. With raising concern for the environment and the search for renewable energy sources, the interest in using the Sun as a power supply grew even more. Despite challenges as the solar seasonality and intermittence, and difficulties transport its energy, innovative storage techniques aim to mitigate those issues. A thermochemical alternative is the production of solar fuels - fuels obtained from concentrated solar power (CSP) - which can be stocked and transported to the time and place there is demand. A forthcoming application in this field is biomass steam-gasification for syngas production (CO + H2). Gasification increases the thermal potential of liquid and solid biomass by means of an endothermic reaction that transfers solar energy (via radiation concentrators) to chemical bonds, re-combining the atoms as syngas (hydrogen and carbon monoxide). This gas mixture, besides its thermal potential, is a raw material for numerous processes in chemical industry. The purpose of this process is to obtain a fuel more homogenous and easy to manipulate. The gasification is an important alternative to biomass energy use, once it is generally heterogeneous. Thus, gasifiers enable the use of wood, algae, solid waste, agricultural byproducts, and other organic matter as power supplies. Therefore, this project presents the study of solar concentrators use in the steamgasification of biomass and the conception of a solar chemical reactor for laboratoryscale tests for the future steps of the research in this field. Models and bibliographic references points to the technical feasibility of solar steam-gasification of biomass, verifying a significant energy gain and carbon emission reduction comparing to direct burn of biomass. Ultimately, the dissertation presents the constructive and operational parameters of a small-scale gasifier.