After the Second World War, there was an expression of interest in the study of the future. In order to achieve reliable objectives, several methods of scenario planning were invented. These methods comprise of qualitative and quantitative approaches inherited from their own school of origin. Each approach has advantages and limitations that can be observed by the study of each method in progress. However, mixed approaches often show a weak connection between qualitative and quantitative methods. The use of fuzzy cognitive maps (FCMs), among scenario planning approaches, can overcoming the limitations of qualitative and quantitative techniques. This study focused on the problem of the lack of proper planning of scenarios based on FCMs in the alternative energy sectors, raising the question of whether this situation comes from a shortage of information or limitations of the FCMs. To resolve this problem, this study investigated benefits and limitations of FCM-based scenario planning through the application in the Brazilian photovoltaic sector. The following specific objectives were established: identify the strong and weak points of FCMs; analyze the expansion of these to different areas; identification of the main stakeholders used to develop FCM-based scenarios; application of the method in the Brazilian solar energy sector. We identified an increasing number of studies on FCMs in several new areas not considered in previous studies. This suggests that experts are expanding frontiers and recognizing the interdisciplinary potential of FCMs and their robustness of solving diverse kinds of problems. The main contribution of the research is to present the benefits and limitations of FCM-based scenario planning. For that, a scenario planning method was presented and the empirical evidence of its effectiveness was presented in the context of the Brazilian photovoltaic solar energy sector. / Após a Segunda Guerra Mundial, houve um crescente de interesse no estudo do futuro. Para alcançar objetivos confiáveis, foram inventados vários métodos de planejamento de cenários. Esses métodos possuem abordagens qualitativas e quantitativas herdadas de sua própria escola de origem. Cada abordagem possui vantagens e limitações que podem ser observadas pelo estudo de cada método. No entanto, abordagens mistas muitas vezes mostram uma conexão fraca entre métodos qualitativos e quantitativos. O uso de fuzzycognitivemaps (FCMs), no planejamento de cenários, pode superar as limitações das técnicas qualitativas e quantitativas. Este estudo centrou-se no problema da falta de planejamento adequado de cenários baseados em FCMs nos setores de energia alternativa, levantando a questão de saber se esta situação vem da escassez de informações ou das limitações dos FCMs no planejamento estratégico. Para resolver este problema, este estudo investigou os benefícios e as limitações do planejamento de cenários baseado em FCM através da aplicação no setor fotovoltaico brasileiro. Foram estabelecidos os seguintes objetivos específicos: identificar os pontos fortes e fracos dos FCMs; analisar a expansão destes para diferentes áreas; identificar os principais stakeholders utilizados para desenvolver cenários baseados em FCMs; aplicar o método no setor de energia solar brasileira. Identificamos um número crescente de estudos sobre FCMs em várias novas áreas não consideradas em estudos anteriores. Isso sugere que os especialistas estão expandindo as fronteiras e reconhecendo o potencial interdisciplinar dos FCMs e sua robustez na resolução de diversos tipos de problemas. A principal contribuição desta pesquisa é apresentar os benefícios e as limitações do planejamento de cenário baseado em FCM. Para isso, foi apresentado um método de planejamento de cenários e a evidência empírica de sua eficácia foi apresentada no contexto do setor de energia solar fotovoltaica brasileira.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica - Energia Térmica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Tese de mestrado. Mestrado Integrado em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores - Major Automação. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

Estágio realizado na EFACEC, e orientado pelo Eng. Nuno Costa / Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores (Automação). Universidade do Porto. Faculdade de Engenharia. 2011

Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores (Energia). Universidade do Porto. Faculdade de Engenharia. 2012

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Tese de mestrado. Mestrado Integrado em Engenharia Civil - Especialização em Construções. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

Orientador: Teófilo Miguel de Souza / Coorientador: José Luz Silveira / Banca: Paloma Maria Silva Rocha Rizol / Banca: Francisco Antonio Lotufo / Banca: José Rui Camargo / Banca: Osiris Canciglieri Junior / Resumo: A proposta dessa Tese é o projeto e desenvolvimento de um sistema de fornecimento de energia elétrica conectada à rede sem a utilização de circuitos eletrônicos complexos. O sistema eletroeletrônico convencional utiliza um inversor de frequência que transfere a potência ativa do nível de tensão e corrente CC para o nível compatível com a rede elétrica CA em frequência, tensão e sincronismo de fases. Já o desenvolvimento do projeto teve como parte experimental a utilização de indutores adequados com valores variáveis de 200 mH a 500 mH entre os painéis fotovoltaicos e a rede convencional. A tensão e a corrente máxima de CC foi de 29,6 V e a máxima possível foi de 20 amperes. Utilizou-se do princípio do casamento de impedâncias entre o painel fotovoltaico e o sistema de fornecimento de energia CA. Assim o painel fotovoltaico fornece somente potência ativa para a rede não interferindo no sincronismo. Na onda de tensão e corrente CA há uma pequena alteração no nível CA em relação a simetria do eixo dos tempos, dentro dos limites previstos para a rede convencional de energia. Logo evidencia-se o fornecimento de potência ativa para a rede CA. Os resultados obtidos permitiram inserção na rede de cerca de 10% da potência ativa dos painéis fotovoltaicos, com a otimização dos valores dos indutores, ocorrendo a transferência de potência ativa dos painéis fotovoltaicos para a rede convencional de energia CA / Abstract: The purpose of this thesis is the design and development of a delivery system of electricity connected to the network without the use of complex electronic circuits. The electronics system uses a frequency inverter that transfers the active power level voltage and DC current to the level compatible with the mains AC frequency, voltage and phase synchronization. But the project was to develop experimental part the use of suitable inductors with variable values of 200 mH to 500 mH between the PV panels and the conventional network. The maximum current was 20 amperes. We used the principle of impedance matching between the photovoltaic panel and the power supply system CA. So the photovoltaic panel supplies only active power to the grid not interfering with the timing. In the wave of AC voltage and current for a small change in CA level against the symmetry axis of time. Logo is evident in the supply of active power to the grid CA. The results allowed inclusion in the network of about 10% of the active power of photovoltaic panels by optimizing the values of the inductors for the occurrence of power transfer of conventional photovoltaic panels for energy occurs CA / Doutor

En aquesta tesi s'estudia la passivació del silici cristal·lí per a la producció de cèl·lules solars d'alta eficiència (> 20%) a baix preu.Actualment la indústria fotovoltaica empra capes de nitrur de silici crescut mitjançant la tècnica PECVD. Com a alternativa, es presenta el carbur de silici amorf (a-SiC), també crescut mitjançant PECVD. Resultats anteriors mostren que la passivacio del silici a partir de carbur de silici amorf son excel·lents quan el material és ric en silici i dopat amb fòsfor. L'alt contingut en silici provoca absorció de la llum a la capa, que no es tradueix en corrent elèctric, fent d'aquesta manera que el material sigui només útil quan s'aplica a la cara no il·luminada de la cèl·lula.L'objectiu d'aquesta tesi és millorar les propietats de passivació del carbur de silici afegint els requisits indispensables en cèl·lules solars: uniformitat, transparència i propietats antireflectants, estabilitat a llarg termini i enfront altes temperatures. A part de les aplicacions tecnològiques també es pretèn entendre millor les propietats fonamentals de passivació.Els principals resultats són: - La passivació millora a mesura que s'incrementa el gruix de la capa de a-SiC, fins arribar a una saturació a partir de 50 nm. El mecanisme responsable es una millor saturació dels defectes de la interficie amb hidrogen. Al contrari del que es pensava a priori, la càrrega el·lèctrica emmagatzemada a la capa es manté constant amb el gruix.- Experiments amb "corona charge" indiquen que l'origen de la càrrega el·lèctrica que produeix la passivació per efecte de camp es troba en la densitat d'estats a la interfície.- No ha estat possible trobar una capa tranparent (rica en carboni) amb bona passivació. La millor aproximació per combinar passivació més transparència és emprar dues capes, una molt prima rica en silici per passivar i l'altra rica en carboni per aconseguir les propietats antireflectants adequades. S'ha optimitzat el gruix de la capa rica en silici per aconseguir un compromís entre la pèrdua de corrent degut a l'absorció de la llum a la capa i les propietats de passivació. Aquesta combinació de doble capa s'ha fet servir per passivar bases tipus p i emissors tipus n amb resultats excel·lents. Finalment, amb la doble capa es va poder fabricar la primera cèl·lula passivada amb carbur de silici amb una eficiencia > 20%.- S'ha desenvolupat un material nou: l'al·leació de silici, carboni i nitrogen dopada amb fòsfor. Aquest material ha donat els millors resultats de passició fins ara obtingut dins el nostre grup en bases tipus p i tipus n i en emissors tipus n. La composició òptima és rica en silici i la combinació de capes dobles amb diferents composicions, com en el cas anterior, torna a donar bons resultats de passivació i transparència. - S'han desenvolupat experiments d'estrès tèrmic a alta temperatura. Les propietats de passivació es veuen fortament afectades desprès de l'estrès si les capes són riques en silici. D'altra banda, les dobles capes mostren una estabilitat molt més alta a l'estrès tèrmic. / The thesis focuses on the study of surface passivation of crystalline silicon to produce high efficiency solar cells (with conversion efficiencies > 20%) at reduced prices. The state of the art in surface passivation is done by thin films of amorphous silicon nitride grown by Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition (PECVD) and it is a very well established material in the photovoltaic field.In this thesis we offer an alternative that is based on amorphous silicon carbide (a-SiC), also grown by PECVD. The passivation properties of silicon carbide have been already studied in our group finding that excellent results can be obtained when the films are rich in silicon, especially for those doped with phosphorus to make a n-type material. Because this feature leads to undesirable absorption of solar light within the films that does not contribute to the photocurrent, silicon carbide would then be relegated to passivate only the rear side of the solar cell.The aim of this work is to improve surface passivation properties developed previously and add compulsory requisites for the application of crystalline solar cells. These requisites are: uniformity, transparency and antireflective properties, stability under long term operation and stability under high temperature steps (allowing screen printing processes). Also it is the willing to provide a better understanding of the fundamental properties.The main results achieved are enumerated hereafter:- Surface passivation improves with the film thickness and then saturates for films thicker than 50 nm. The mechanism responsible for this improvement is not an increase of the electric charge in the film, as in principle could be thought, but a better saturation of defects by the presence of hydrogen. The amount of charge density seems to be independent of the film. - Experiments of corona charge reveal some treats about the nature of the charge density to provide the field effect passivation. The origin of the charge seems to be a continuous density of states at the interface, rather a fixed charge allocated in the film.- None of the attempts using carbon rich films, which are transparent and with antireflective properties, resulted in excellent surface passivation. Such attempts included variation of the deposition parameters, use of remote plasma PECVD with high incorporation of hydrogen, and introduction of nitrogen of in the phosphorus doped a-SiC films. Therefore, up to now it becomes apparent that it is a fundamental property of silicon carbide films the necessity to be rich in silicon to perform surface passivation.- The way to combine surface passivation and antireflective properties was applying stacks of different a-SiC layers: one silicon rich and one carbon rich. The thickness of the silicon rich layer was optimized to reach a trade-off between level of passivation and lost of photocurrent due to the absorption in the film. The stacks were used to passivate p-type bases, with reasonably good results, and n+- type emitters, with very good results. The stacks provided the the first silicon solar a-SiC rear side passivated with efficiency above 20%.- A new material was tested: a ternary alloy of silicon, carbon and nitrogen doped with phosphorus. This material was applied to n- and p-type bases and n+-type emitters, presenting the best results in surface passivation achieved by our group, and comparable to surface passivation record achieved by amorphous silicon carbide. Best composition was rich in silicon, and again stacks of silicon rich and carbon rich films was combined successfully. - Stability against thermal processes was tested on different passivation schemes. After the treatment, the passivation is strongly reduced for single silicon rich films, which were offering good initial results. On the other hand, the stacks with a second carbon rich film maintain reasonably well the surface passivation properties.

El objetivo deseado es la experimentación del control con microprocesador de un convertidor CC/CC, para optimizar su rendimiento. La filosofía utilizada se basa en el uso de dos políticas de control distintas para controlar el convertidor: el modo de la relación de conducción y el modo de corriente. Cada política da una dinámica distinta al sistema. Mediante el uso de un estimador predictor se escoge en cada periodo de muestreo aquel modo que maximice el rendimiento.Las aportaciones presentadas abarcan varias áreas: a) la modelación del convertidor, presentándose un nuevo método de modelación, el método de regresión; b) el diseño de la ley de control y del estimador de estado, mediante un paquete de programas desarrollado; c) la realización del circuito de control del convertidor, que permita el modo de funcionamiento dual; d) el algoritmo de control.Es de destacar que varias de las aportaciones realizadas son extensibles a otros sistemas, no específicamente convertidores CC/CC (puede se incluso sistemas no electrónicos).