Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-09-08T04:06:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 334117.pdf: 2697850 bytes, checksum: 0802fed2ccbf54e2f529e6f9027db4a0 (MD5) Previous issue date: 2015 / Atualmente, o tratamento de águas residuárias, através das estações de tratamento de efluentes, gera lodos de esgoto que acumulam, tornando-se grandes passivos ambientais. Alternativamente, a incineração desses materiais viabiliza o aproveitamento energético, reduz o volume dos resíduos e elimina os microorganismos patogênicos. Para isso, a utilização de um combustor ciclônico para incineração de lodos de esgoto sanitário, provenientes do processo de tratamento aeróbico ou anaeróbico, foi investigada. A incineração contínua desses resíduos em grande escala, só é permitida quando entidades regulatórias concedem a licença de operação, mediante a determinação de inúmeros compostos, principalmente, os hidrocarbonetos monocíclicos aromáticos (BTEX), os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (PAHs), dioxinas e furanos. Entretanto, quando um combustor ou resíduo é utilizado, um período de otimização das variáveis operacionais de queima do combustor é necessária para otimizar cada variável ou conjunto de variáveis a fim de obter uma eficiência de queima desejada. Nesse período de otimização, a cada alteração das variáveis é necessário realizar uma nova campanha (amostragem e análise) de amostras, para a verificação da concentração desses compostos, principalmente BTEX e PAHs, pois a sua formação não é previsível. Sabendo do alto custo das coletas realizadas por laboratórios acreditados, torna-se fundamental a adaptação de metodologias às normas Danish Environmental Protection Agency (EPA), para amostragem, extração e análise. Com isso, minimizar os custos, tempo de amostragem e simplificar as etapas de extração e análise, tornam-se determinante para a viabilização desse trabalho, no diagnóstico rápido da formação de BTEX e PAHs, durante o período de otimização do processo. As análises das emissões de queima dos lodos de esgoto sanitário (empresa A: lodo anaeróbio - LCAN e lodo aeróbio - LCAE; empresa B: lodo anaeróbio - LSC) apresentaram concentrações de BTEX acima do limite estabelecido pela regulamentação alemã 17.BlmSchV para LCAE e LSC, sendo necessário, prosseguir com a otimização do processo de combustão desses lodos de esgoto sanitário. Em adição, as emissões de PAHs para as amostras LCAN, LCAE e LSC, apresentaram emissões abaixo do limite estabelecido pela norma Danish (EPA) de 5,0 µg Nm-3. Os resultados dos PAHs indicam uma baixa de tendência de formação desses compostos ou uma alta eficiência de degradação durante o processo de incineração. Portanto, a amostra LCAN apresenta concentrações de BTEX e PAHs, abaixo das concentrações estabelecidas, indicando previamente um ajuste adequadodos parâmetros e da configuração do combustor com as propriedades desse lodo no processo de incineração.<br> / Abstract : Currently, the treatment of wastewaters in effluent treatment stations generates sewage sludge which accumulates, creating serious environmental problems. As an alternative approach, the incineration of these materials allows the use of their potential energy, reduces their volume and eliminates the pathogenic microorganisms. In this context, the use of a cyclonic combustor for the incineration of sewage sludge, generated in aerobic or anaerobic treatment processes, was investigated.The continuous incineration of these residues in large scale is only permitted when the regulatory bodies issue an operation license, based on the determination of several compounds, in particular, monocyclic aromatic hydrocarbons (BTEX), polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), dioxins and furans. However, when a certain combustor or residue is used, an optimization period for the operation variables is required to optimize each variable or a set of variables in order to obtain the desired combustion efficiency. In this period of optimization, each time a variable is altered a new round of sampling and analysis needs to be carried out to verify the concentration of these compounds, in particular BTEX and PAHs, since their formation is not easy to predict. Considering the high cost associated with collections by accredited laboratories, it is important to adapt methodologies to the norms of the Danish Environmental Protection Agency (EPA) related to sampling, extraction and analysis. Thus, to obtain a viable process, it is important to minimize the costs and sampling time and to simplify the extraction and analysis stages during the optimization period of the process in order to obtain a rapid evaluation of the formation of BTEX and PAHs.The analysis of the emissions associated with burning sewage sludge samples (company A: anaerobic sludge ? LCAN and aerobic sludge ? LCAE; company B: anaerobic sludge ? LSC) revealed BTEX concentrations above the limit established by German legislation (17th BlmSchV) for LCAE and LSC, and thus the optimization of the combustion of these sewage sludges needs to be carried out. In addition, the PAH emissions for the LCAN, LCAE and LSC samples were below the limits established by the Danish EPA standard of 5.0 µg Nm-3. The PAH results indicate a low tendency toward the formation of these compounds or a high PAH degradation efficiency during the incineration process. Thus, the BTEX and PAH concentrations for the LCAN sample, being below the concentration limits established, indicate that the adjustment of the parameters and the configuration ofthe combustor in the incineration process are suitable for the properties of this sludge.

CORRÊA, R. M. C. Modelagem e validação do uso de módulo fotovoltaico flutuante em água. 2015. 101 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2015. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-04-23T14:10:46Z No. of bitstreams: 1 2015_dis_rmccorrêa.pdf: 3334226 bytes, checksum: 02e564ce778b4992a92151542f12087e (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-04-24T11:25:12Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_dis_rmccorrêa.pdf: 3334226 bytes, checksum: 02e564ce778b4992a92151542f12087e (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-24T11:25:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_dis_rmccorrêa.pdf: 3334226 bytes, checksum: 02e564ce778b4992a92151542f12087e (MD5) Previous issue date: 2015-01-30 / This dissertation presents the combination of an electrical and thermal model to represent the characteristics of the photovoltaic module floating in water. Based on the proposed model a MATLAB / Simulink software simulation is made and validated with data obtained through a experiment performed. Two experiments were conducted in the UFC Alternative Energy Laboratory in order to validate the model proposed by the use of two distinct manufacturing photovoltaic modules, a monocrystalline produced by Azur Solar GmbH model TSM 160M and a polycrystalline produced by Solartec model KS20T. The model proposed was satisfactory compared the model results with measured data, which is irradiance, temperature front, rear and IV characteristic curve of the PV module. The irradiance is obtained by a pyranometer LP02 model Hukseflux manufactured by Thermal Sensor, temperatures were measured with temperature sensors type thermo EN 100 and the characteristic curves were obtained by tracer curve mini-KLA, manufactured by Ingenieurbüro. The monocrystalline module errors were lower than 4% for short-circuit current values, open circuit voltage and maximum power point. To reduce the error the electric model initially proposed was changed at the point of maximum power and were obtained errors lower than 2% for the short-circuit current values, open circuit voltage and maximum power point. The polycrystalline module showed errors lower than 10% for the short-circuit current values, open circuit voltage and maximum power point. The polycrystalline module floating in water performance was compared to the conventional use (installed on the ground), being recorded a cell temperature difference at any given time of day to 29 °C between the two applications; as a consequence, better efficiency was obtained floating on the water module with power gains of up to 17% compared to conventional usage. / Esta dissertação apresenta a combinação de um modelo elétrico e térmico para representar as características do módulo fotovoltaico flutuante em água. A partir do modelo proposto é realizada simulação no software MATLAB/Simulink e validado com dados obtidos através de experimento realizado. Foram realizados dois experimentos no Laboratório de Energias Alternativas da UFC a fim de validar o modelo proposto através da utilização de dois módulos fotovoltaicos de característica de fabricação distintas, um monocristalino da Azur Solar GmbH modelo TSM 160M e um policristalino da Solartec modelo KS20T. O modelo proposto mostrou-se satisfatório quando comparado os resultados do modelo com os dados medidos, que são irradiância, temperatura frontal, posterior e curva característica I-V do módulo fotovoltaico. A irradiância é obtida através do piranômetro modelo LP02 do fabricante Hukseflux Thermal Sensor, as temperaturas foram medidas com sensores de temperatura tipo termorresistência PT 100 e a curvas características foram obtidas através do traçador de cuva mini-KLA, do fabricante Ingenieurbüro. O módulo monocristalino apresentou erros inferiores a 4% para os valores de corrente de curto-circuito, tensão de circuito aberto e ponto de máxima potência. Visando diminuir o erro alterou-se o modelo elétrico proposto inicialmente no ponto de máxima potência e foram obtidos erros inferiores a 2% para os valores de corrente de curto-circuito, tensão de circuito aberto e ponto de máxima potência. O módulo policristalino apresentou erros inferiores a 10% para os valores de corrente de curto-circuito, tensão de circuito aberto e ponto de máxima potência. Observou-se o rendimento do módulo policristalino flutuante em água em relação ao uso convencional (instalado sobre o solo), sendo registrada uma diferença de temperatura da célula em determinado horário do dia de até 29ºC entre as duas aplicações; como consequência, obteve-se melhor eficiência do módulo flutuante em água com ganhos de potência de até 17% em relação ao uso convencional.

MAGALHÃES, R. A. Eletrodeposição de filmes finos de CdTe sobre substrato de Pt para uso em sistemas fotovoltaicos. 2012. 77 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2012-09-13T18:27:56Z No. of bitstreams: 1 2012_dis_ramagalhaes.pdf: 3833484 bytes, checksum: 6220126ec2c30ba4d281c49de4ec6207 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2012-09-25T14:37:38Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_dis_ramagalhaes.pdf: 3833484 bytes, checksum: 6220126ec2c30ba4d281c49de4ec6207 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-09-25T14:37:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_dis_ramagalhaes.pdf: 3833484 bytes, checksum: 6220126ec2c30ba4d281c49de4ec6207 (MD5) Previous issue date: 2012 / This work presents the investigation on the voltammetrc deposition of cadmium telluride (CdTe) onto platinum substrate from sulfuric acid-based electrolyte, at room temperature (24 °C). For this purpose, the linear sweep voltammetry technique was used in order to establish the values of deposition potential (-167 up to -444mV). The data extracted from the voltammetric essays suggest that different chemical and electrochemical steps are involved. The formation of cathodic peak with subsequent formation of the current plateau indicates the existence of mixed control of the CdTe deposition, while the anodic peak points out that the anodic dissolution of the material is complete. The deposited film presents dark gray color and its tonality depends on the potential. The films were characterized by scanning electron microscopy (SEM) and X-rays diffraction (XRD) techniques. It was found that the films deposited at different potentials have similar morphology, as like grains, are uniform and compact. The crystallite size is influenced by the potential. The XRD patterns of deposited films show peaks associated with the (200), (220), (311), (421) and (422) planes. / Neste trabalho é apresentada a investigação do processo de deposição voltamétrica do telureto de cádmio sobre substrato de platina em meio ácido sulfúrico a temperatura ambiente (24ºC). Para este efeito, recorreu-se a técnica de voltametria de varredura linear de potencial, a fim de estabelecer os valores de potencial de deposição. Os potenciais de deposição variaram entre -167 e -444mV. Os dados extraídos dos ensaios sugerem que etapas químicas e eletroquímicas estão envolvidas no processo. A formação de pico catódico com a subseqüente formação de patamar de corrente aponta a existência de controle misto na deposição do CdTe; enquanto o pico anódico indica que a dissolução do material é completa. O filme depositado apresenta cor cinza escura e a tonalidade varia com o potencial de deposição. Os filmes foram caracterizados por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e difração de raios-X (DRX). Foi verificado que os filmes depositados nos diferentes potenciais apresentam aspectos morfológicos semelhantes, em forma de grãos, uniformes e compactos. O tamanho dos cristalitos é influenciado pelo potencial de deposição. Os difratogramas dos filmes depositados mostraram picos de difração associados aos planos (200), (220), (311), (421) e (422).

PARENTE, R. B. Desenvolvimento de reator poroso de gaseificação de biomassa líquida por oxidação parcial aplicado ao glicerol. 2012. 92 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2012-09-13T18:37:54Z No. of bitstreams: 1 2012_dis_rbparente.pdf: 4944294 bytes, checksum: f0b29a2014a9c1825588300509f5990f (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2012-09-25T18:09:16Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_dis_rbparente.pdf: 4944294 bytes, checksum: f0b29a2014a9c1825588300509f5990f (MD5) / Made available in DSpace on 2012-09-25T18:09:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_dis_rbparente.pdf: 4944294 bytes, checksum: f0b29a2014a9c1825588300509f5990f (MD5) Previous issue date: 2012 / The residual liquid biomass from agricultural and agroindustrial processes, in general way, represents a renewable resource in significant amount, without an economically and environmentally sustainable destination. For instance, the solution concerning glycerin stocks, remaining from the vegetable oil transesterification for obtaining biodiesel, has been postponed due to the lack of engineering alternatives appropriate to the proper utilization of this biomass. Therefore, the development of a liquid biomass gasification reactor based on partial oxidation has been initiated, where a non conventional combustion technology has been employed, Filtration Combustion, as a design basis for the reactor conception, in which the reference biomass used was glycerol. This work, eminently experimental, was carried out to build a gasification reactor prototype, in laboratory scale, in which its burner is completely filled by ceramic spheres of alumina (Al2O3), thus forming a inert porous matrix, which is partially immersed in glycerol at its bottom end and which involves a heat exchanger installed at the top of the reactor. The process is investigated to identify some key design features such as: reactor operation limit in terms of fuel-air mixtures; occurrence of instability phenomena; combustion wave propagation velocity; and influence of the main operation parameters, equivalence ratio, fuel consumption rate, and air and water flow rates into the reaction. Although all experimentation has been restricted to test the gasifier for the production of synthesis gas by partial oxidation method, theoretical investigation was broader, comprising the autothermal reforming. The experiments, supported by monitoring instruments and chromatographic analysis, were supported by a theoretical study based on a simplified analytical model, considering the global reaction of partial oxidation associated with water-gas shift reaction. Experimental results have demonstrated the feasibility of the process, providing operational stability over a wide range of equivalence ratio, and conversion efficiency (>20%) of glycerol to syngas, while maintaining energy extraction from reaction. / A biomassa líquida residual de processos agrícolas e agroindustriais, em geral, representa um recurso renovável em quantidade expressiva, sem uma destinação econômica e ambientalmente sustentável. Como exemplo, a solução quanto aos estoques de glicerina, resultante da transesterificação de óleos vegetais para obtenção do biodiesel, tem sido postergada pela carência de alternativas de engenharia apropriadas ao aproveitamento adequado dessa biomassa. Por essa razão, foi iniciado o desenvolvimento de um reator de gaseificação destinado à biomassa líquida pela via da oxidação parcial, onde é empregada uma tecnologia de combustão não convencional, a Combustão de Filtração, como base de projeto para a concepção do reator, em que a biomassa de referência utilizada foi o glicerol (C3H8O3). Este trabalho, eminentemente experimental, foi realizado com a construção de um protótipo de reator de gaseificação, em escala de laboratório, em que seu queimador é preenchido completamente por esferas cerâmicas de alumina (Al2O3), formando assim uma matriz porosa inerte, que fica parcialmente imersa no glicerol na sua extremidade inferior e que envolve um trocador de calor instalado na parte superior do reator. O processo é investigado no sentido de identificar algumas características fundamentais de projeto, tais como: limite de operação do reator em termos de misturas arcombustível; presença de fenômenos de instabilidade; velocidade de propagação da onda de combustão; e influência dos principais parâmetros de operação, razão de equivalência, taxa de consumo de combustível e vazões de ar e água na reação. Embora toda a experimentação tenha se restringido a ensaiar o gaseificador para produção de gás de síntese pelo método da oxidação parcial, a investigação teórica foi mais abrangente, englobando a reforma autotérmica. Os experimentos, respaldados por instrumentos de monitoramento e análise cromatográfica, foram apoiados por um estudo teórico a partir de um modelo analítico simplificado, com base na reação global de oxidação parcial associada à reação de deslocamento água–gás. Resultados experimentais demonstraram a viabilidade do processo, constatando estabilidade operacional em ampla faixa de razão de equivalência, e eficiência de conversão (>20%) do glicerol em gás de síntese, mantendo extração de energia da reação.

Submitted by LIVIA FREITAS (livia.freitas@ufba.br) on 2015-02-11T13:49:31Z No. of bitstreams: 1 dissertação mertrado ultima.pdf: 3011726 bytes, checksum: 9ab4fb2aeed6a99add9ca75870a9af4c (MD5) / Approved for entry into archive by LIVIA FREITAS (livia.freitas@ufba.br) on 2015-02-11T13:49:42Z (GMT) No. of bitstreams: 1 dissertação mertrado ultima.pdf: 3011726 bytes, checksum: 9ab4fb2aeed6a99add9ca75870a9af4c (MD5) / Made available in DSpace on 2015-02-11T13:49:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertação mertrado ultima.pdf: 3011726 bytes, checksum: 9ab4fb2aeed6a99add9ca75870a9af4c (MD5) / Energia solar concentrada (CSP) poderia oferecer um potencial de cerca de 94.190 MW instalados na região do Semiárido do Nordeste do Brasil, onde os valores de irradiação direita (DNI) são superiores a 2000 kWh/m2/ano. O custo nivelado da energia está fortemente correlacionado com os valores DNI e como os níveis de irradiação do Brasil são moderados, CSP eletricidade não seria viável sob USD 0.20 de kWh em 2014. Embora este é consideravelmente mais caro do que preços correntes das hidrelétricas ou eólicas, é previsto que os preços do CSP vão cair substancialmente devido a efeitos de curva de aprendizagem e massificação. CSP com armazenamento de energia térmica oferece geração de energia de base, embora no cenário energético brasileiro com muita infra-estrutura hidrelétrica para armazenagem de energia é de menor importância. O roteiro CSP do IEA prevê uma participação do CSP no total de eletricidade brasileiro de 1% (1.763 MW*) em 2020, seguido por 5% (13.050 MW*), 8% (30.909 MW*) e 15% (85.788 MW*) a ser alcançado até 2030, 2040 e 2050, respectivamente, considerando-se um crescimento anual de mercado da electricidade de 4%. Além de geração de eletricidade, CSP também poderia fornecer calor de processo industrial economicamente viável e sustentável

Submitted by LIVIA FREITAS (livia.freitas@ufba.br) on 2016-05-12T23:12:31Z No. of bitstreams: 1 PDF FINAL.pdf: 1899626 bytes, checksum: 92d6d88799bb370cabc324447ce7ec10 (MD5) / Approved for entry into archive by LIVIA FREITAS (livia.freitas@ufba.br) on 2016-06-06T14:52:33Z (GMT) No. of bitstreams: 1 PDF FINAL.pdf: 1899626 bytes, checksum: 92d6d88799bb370cabc324447ce7ec10 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-06T14:52:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PDF FINAL.pdf: 1899626 bytes, checksum: 92d6d88799bb370cabc324447ce7ec10 (MD5) / A biomassa vem sendo estudada como uma alternativa de fonte de energia que provoca um menor impacto ambiental, para produção de biocombustíveis. Entretanto, a biomassa apresenta algumas desvantagens, tais como o alto teor de umidade, natureza higroscópica, baixa densidade energética, difícil armazenagem que, consequentemente, inviabiliza a logística e seu uso direto como combustível. Uma maneira de atenuar essas desvantagens é através do processo de torrefação, o qual converte a biomassa em um biocombustível sólido de alto potencial energético. A torrefação é um processo de conversão termoquímica que ocorre na fase endotérmica da pirólise, e tem como objetivo concentrar a energia da biomassa em curto tempo e obter altos rendimentos. O presente trabalho teve como objetivo caracterizar energeticamente as amostras de cavaco in natura e torrefeita para avaliar a influência os benefícios do processo de torrefação nas propriedades da madeira de Eucalyptus grandis para que seja usada como combustível. As amostras in natura e previamente torrefeitas (250, 290 e 310 °C) foram caracterizadas para comparação dos resultados. As amostras foram caracterizadas por análises físico-químicas: análise elementar (C, H, N, O), análise imediata (umidade, voláteis, cinza e carbono fixo) e poder calorífico (PCS e PCI). A determinação da faixa de decomposição da hemicelulose, celulose e lignina foi obtida por análise termogravimétrica (TGA) realizadas com N2. De acordo com os resultados, verificou-se que o processo de torrefação melhorou de forma significativa as propriedades energéticas da biomassa estudada. O poder calorífico superior teve um acréscimo em torno de 25 %; o teor de carbono fixo e de cinzas também aumentou 60 % e 0,6 %, respectivamente. Devido à decomposição em grande parte da hemicelulose, a umidade (70 %) e os materiais volátil (60 %) reduziram. A partir da análise elementar observou-se um aumento no teor de carbono e uma redução na razão O/C, o que indica uma maior quantidade de energia retida no biocombustível. Através do TGA foi observada a influência da temperatura de torrefação na redução de massa das amostras. Uma grande perda de massa ocorreu entre 210 e 450 °C, que representa a decomposição da hemicelulose. A amostra in natura e torrefeita a 250 °C foram as que tiveram maior perda de massa. Desta forma pode-se verificar, de acordo com os resultados obtidos, que o processo de torrefação é um procedimento viável para o condicionamento de energia de biomassa de eucalipto. Esse tramamento provoca mudanças significativas nas propriedades e benefícios para o seu transporte. Com a logística viabilizada e as mudanças favoráveis das propriedades da biomassa torrefeita, esta possui diferentes finalidades para sua aplicação na geração de energia térmica e ou elétrica

Made available in DSpace on 2015-12-10T14:22:26Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-08-25. Added 1 bitstream(s) on 2015-12-10T14:28:32Z : No. of bitstreams: 1 000851988.pdf: 1770975 bytes, checksum: 0d839818e8d813b9b689221146656e0c (MD5) / O desenvolvimento de projetos de geração de energia elétrica a partir de fontes renováveis apresenta cada vez mais destaque no cenário energético. Nesse quesito, o Brasil apresenta um grande potencial para geração de energia oriunda de fontes renováveis, destacando-se a energia solar, energia eólica e as centrais hidrelétricas. Outra fonte de energia em evidência é o hidrogênio, uma vez que a utilização desse combustível não causa a formação de gases causadores do efeito estufa. Entretanto, o hidrogênio só pode ser considerado como fonte renovável se sua produção ocorrer a partir de outras fontes renováveis. Uma forma de produção de hidrogênio é a eletrólise da água, essa reação consiste no processo de dissociação das moléculas da água através da utilização de energia elétrica. Esse dissertação tem como objetivo caracterizar a produção de hidrogênio a partir da eletrólise e expor os principais aspectos técnicos, econômicos e ambientais que influenciam na implantação de uma central de produção de hidrogênio. Com relação aos aspectos econômicos, foi empregada a metodologia proposta por Braga (2014), sendo apresentados gráficos com a finalidade de ilustrar o custo de produção do hidrogênio em função de cada uma das fontes estudadas. Para a análise ambiental, foi utilizada a ferramenta para análise multicritérios AHP proposta por Saaty (1980), associando os aspectos ambientais aos econômicos. Os resultados foram satisfatórios e sugerem que as tecnologias empregadas atualmente sejam significativamente mais atrativas quanto aos aspectos econômicos, entretanto, conforme os aspectos ambientais são ponderados, as alternativas renováveis começam a se destacarem / The development of power generation projects from renewable sources has increasingly highlighted in the energy scenario. In this aspect, Brazil has great potential for power generation coming from renewable sources, especially solar energy, wind energy and hydropower. Another source of energy in evidence is the hydrogen, since the use of this fuel does not cause the formation of gases causing the greenhouse effect. However, hydrogen can only be considered as a renewable source if its production occurs from other renewable sources. One form of hydrogen production is the electrolysis of water, this reaction consist in the process of water dissociation through the use of electrical energy. This work aims to characterize the production of hydrogen from electrolysis and expose the main technical, economic and environmental factors that influence the implementation of a central of hydrogen production. With regard to economic aspects, it was used the methodology proposed by Braga (2014), and graphs were presented in order to illustrate the cost of hydrogen production due to each of the sources studied. For environmental analysis, the AHP tool was used to a multiple criteria analysis as proposed by Saaty (1980), and it were associated the environmental aspects to economics. The results were satisfactory and suggest that the currently technologies employed are significantly more attractive when the economic aspects are analyzed, however according to the environmental aspects start to be considered, the renewable alternatives stand out

Resumo: As fontes de energia eólica são reconhecidas por nao emitir resíduos na atmosfera mas apresentam algumas outras questões ambientais que nao podem ser negligenciadas, possuem benefícios sociais e sao economicamente competitivas, o que indica um crescimento na aplicacão desta tecnologia. A previsão da capacidade energetica gerada em parques eolicos, sendo principalmente orientada a viabilidade de instalaçao de novos parques eolicos, gerenciamento de sistemas e planejamento de manutencães, e de interesse dos operadores do sistema e companhias de energia eletrica. O objetivo geral deste trabalho e levantar o desempenho da maquina de vetor suporte otimizada pela evolucao diferencial na identificação das series de ventos, para avaliar a viabilidade do uso destas tecnicas na previsão a curto prazo da geracao de energia eletrica proveniente destas fontes eolicas. A tecnica a ser aplicada neste trabalho, a máquina de vetor suporte à mínimos quadrados (LS-SVM, do ingles Least squares support vector machine). Uma vertente da maquina de vetor suporte original que substitui as inequações da teoria original por equacães, torna o metodo atrativo computacionalmente.Buscando um refinamento do processo de aprendizado, a evolucão diferencial e utilizado em conjunto ao de regressao. Sabendo que em sua essencia, otimizar e maximizar uma propriedade desejada do sistema enquanto simultaneamente minimiza uma característica indesejavel. O que sao estas propriedades e quao efetivamente podem ser melhoradas depende do problema em questao. Dentre diversas opcães existentes, dadas as características da otimizacao a ser realizada, optou-se por uma vertente da evolucao diferencial (ED) idealizada por Price e Storn, pesquisadores da Universidade de Berkeley, que a desenvolveram para ser um otimizador versátil, confiavel e eficiente. Esta vertente e dita alto adaptativa por otimiza seus proprios parâmetros durante as iterações da ED e e conhecida SADE, do ingles Self-adaptive Differential Evolution. Para a realizacão dos testes com os algoritmos foram utilizadas Series temporais de ventos reais, medidas pelo (Research Laboratory of Renewable Energy ,RERL) em três localidades distintas nos Estados Unidos da America. Neste contexto, as series adotadas foram as seguintes: Barnstable, Orleans e Paxton. Os testes apontam bons resultados para uma previsaão um passo a frente mas naão obteve um bom resultado para uma previsãao N passos a frente mas e mostrado que com alguns ajustes das entradas e uma melhor analise da correlação do erro esse algoritmo tem potencial para vir a ser aplicado na identificaçao e previsao de series de ventos. Alguns fatores devem ser observados quanto a identificacao de sistemas em geral, como o fato do modelo matematico ser sempre uma representaçcãao aproximada. Portanto não existe um modelo unico e ideal para um sistema e sim famílias de modelos com características e desempenhos variados.

Orientador: Prof. Dr. Marlus Koehler / Coorientador: Profª. Drª. Lucimara Stolz Roman / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Curso de Pós-Graduação em Física. Defesa: Curitiba, 24/06/2016 / Inclui referências : f. 93-104;112-113;125-126;143-146;160-162 / Resumo: Dispositivos fotovoltaicos orgânicos são uma estratégia promissora para suprir a demanda por uma fonte de energia nova, ecologicamente correta e renovável. Apesar de suas características únicas, como leveza, a compatibilidade com substrato flexível e fácil processabilidade, em comparação com os dispositivos inorgânicos, bem como a possibilidade de baixo custo, ainda existem algumas questões que tornam a sua ampla comercialização uma tarefa desafiadora. Por exemplo, a estabilidade dos dispositivos durante o seu tempo de vida e o uso de processos como o tratamento térmico, que são viáveis apenas em escala de laboratório. Embora alguns trabalhos relatem eficiências de até 10% estes dispositivos são construídos em atmosfera inerte, o que restringe mais uma vez a produção em grande escala. Para assegurar uma aplicação tecnológica é desejável que: (i) todo o dispositivo possa ser processado em atmosfera ambiente, (ii) que o processo de construção tenha o menor número de etapas possível, e que, (iii) de alguma maneira, a morfologia ideal da camada ativa seja conseguida e que (iv) esta morfologia permaneça estável durante o tempo de vida do dispositivo. Nos trabalhos apresentados nesta tese algumas estratégias para construir heterojunções são propostas, bem como uma alternativa para o tratamento térmico, isto é, a utilização de aditivo capaz de alterar a morfologia da superfície do filme de polímero. Para realizar esses estudos foi usado um copolímero do tipo doador-aceitador, contendo um átomo de silício ligando a cadeia conjugada à cadeia lateral. Como resultados obtidos serão apresentadas estratégias para transformar um dispositivo em bicamada em uma estrutura semelhante a uma heterojunções de volume, o que levou a um aumento significativamente na eficiência de conversão de energia. Para os dispositivos em heterojunção de volume observou-se um comportamento intrigante e incomum: a formação de uma estrutura de fulereno ancorado onde o derivado de fulereno, o PC71BM, se liga ao átomo de Si após um tratamento térmico convencional. Esta é uma possível estratégia para se assegurar uma configuração estrutural ideal entre o material doador e o material aceitador bem como uma possível maneira de evitar a separação de fase das espécies. / Abstract: Organic photovoltaic devices are a promising strategy to supply the demand for a new, environmentally friend, and renewable source of energy. Despite its unique characteristics like light weight, compatibility with flexible substrate and easy processability, as well as the possibility of low cost, there are still some key issues that make its wide commercialization a challenging task. For instance, the stability of the devices during its lifetime and the use of some process like thermal annealing treatment that are only reliable in a laboratorial scale. Although some works report efficiencies up to 10% this devices are built in a very controlled inert atmosphere that once again forbids the large scale production. To ensure a technological application is desirable that the entire device could be processed under ambient atmosphere, and the built process needs to have less steps as possible and that somehow the ideal morphology of the active layer be achieved and that this morphology remains stable during the device lifetime. In the works presented in this doctoral thesis some strategies to assemble heterojunctions are presented as well as an alternative to thermal annealing treatment, i.e. the use of additives to change the morphology of the polymer film surface. For these a donor-acceptor copolymer which containing a silicon atom linking the conjugated chain to the side chain was used. As results we presented some strategies to turn a device assembled in bilayer structure to a structure that resembles the bulk heterojunctions, increasing the power conversion efficiency. For the bulk heterojunction devices an intriguing and unusual behavior was observed, the formation a fullerene anchored structure where the fullerene derivative PC71BM is attached to the Sibridging atom by a conventional annealing treatment. This is an easy an elegant way to ensure more then an ideal donor acceptor mixing, but to prevent the phase separation of the species.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:35:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-12-17Bitstream added on 2014-06-13T20:08:34Z : No. of bitstreams: 1 belini_l_dr_guara.pdf: 1356890 bytes, checksum: a21bcbee30093657a2c700bca66be37c (MD5) / Companhia Siderurgica de Tubarao / Sabe-se que um dos principais fatores (senão o maior) do aquecimento global e das mudanças climáticas é a utilização em larga escala de combustíveis fósseis na produção de energia. Esta tese tem como fundamento pensar as bases do desenvolvimento energético a partir da segurança no abastecimento energético e a segurança climática e propor alternativas quanto à adoção de energias limpas e renováveis no suprimento da demanda mundial. Por um lado, essas estão sendo sugestionadas para que possam reduzir as emissões de gases de efeito estufa e, por outro, para garantir o abastecimento energético frente ao seu avanço e à redução das fontes fósseis enquanto mantenedoras do atual sistema de produção e geração de energia. Para tanto, serão apontados modelos que estão sendo desenvolvidos e que podem instrumentalizar mudanças na atual estrutura energética. A ampliação no uso das energias renováveis e de programas de eficiência energética estão entre as propostas tecnicamente possíveis para alcançar tais objetivos. Portanto, dentre as propostas analisadas, este trabalho optou por estudar o modelo alemão de desenvolvimento de energia eólica e compará-lo com o modelo brasileiro. Buscou-se, também, estudar o atual estágio de desenvolvimento e uso dos biocombustíveis - em especial o etanol - brasileiro e compará-lo com o modelo alemão de produção do etanol e biodiesel. A escolha por essa estrutura de análise baseia-se na constatação que tais modelos, estruturados no desenvolvimento tecnológico e apoio político, ampliaram a contribuição para a redução das emissões de gases de efeito estufa e a segurança no abastecimento energético. A aceitação desses modelos sustenta-se no notório desenvolvimento alcançado quanto aos resultados de substituição das fontes fósseis em ambos os casos. As bases da pesquisa foram divididas entre o Brasil... / We know that one of the main factors (if It is not the largest) global warming and climate change is the large-scale use of fossil fuels in energy production. This thesis’s objective are to think the basis of energy development from the energy supply security, the climate security and propose alternatives regarding the adoption of clean and renewable energy in front of the global demand supplies. They have been suggested because can be alternatives for reducing emissions of greenhouse gases and one kind of guarantee for forward energy supplies progress, as well as for reduction of fossil fuels as the main current system of power production. To this end, we consider models that have been developed and that would help change the current energy structure. The increase in the use of renewable energy and energy efficiency programs are among the proposals technically possible to achieve such goals. Therefore, among the proposals considered, this thesis chose to study the German model of wind power development and compare it with the Brazilian model. We also sought to study the current stage of development and Brazilian biofuels uses - especially ethanol. We compared it with the German model of producing ethanol and biodiesel. The choice of this structure analysis is based on the finding that such models are structured in technological development and political support, increased the contribution to reducing emissions of greenhouse gases and energy supply security. The acceptance of these models is sustained in the notorious development reached on the results of replacing fossil fuels in both cases. The bases of the research were divided between Brazil and Germany. These were sustained in an intense bibliographical survey of the literature: books, academic papers and journals on environmental issues. Being a current and in constant update, we sought also the literature of journalism, follow... (Complete abstract click electronic access below)