Made available in DSpace on 2014-06-12T23:17:17Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo9159_1.pdf: 2361017 bytes, checksum: 07cf8df26e7215fe5ac6bc4067e4d085 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2007 / Nos últimos cinqüenta anos, o uso da energia solar no mundo tem crescido consideravelmente em suas principais modalidades de aproveitamento: térmica e fotovoltaica. Apesar da significativa evolução da tecnologia fotovoltaica ao longo das últimas décadas, o custo da energia produzida por esses sistemas continua sendo elevado quando comparado à energia produzida por sistemas convencionais. Diversos meios que tendem a reduzir esses custos têm sido experimentados, dentre os quais se encontra o uso de dispositivos de acompanhamento do movimento do Sol (rastreadores). Neste trabalho é apresentado um modelo de rastreador solar com seguimento em uma direção, desenvolvido e construído nos laboratórios do Grupo de Pesquisas em Fontes Alternativas de Energia. Este rastreador utiliza em seu circuito de controle componentes eletrônicos simples e de baixo custo. Uma estrutura mecânica simples foi também desenvolvida. Estas características, juntamente com a não utilização de baterias, resultaram em um sistema que não possui o alto custo relacionado à aquisição e manutenção de sistemas de rastreamento comercialmente disponíveis. O circuito eletrônico desenvolvido utiliza a energia gerada pelos módulos fotovoltaicos do sistema para realizar o acompanhamento ao longo do dia. A ausência de geração de energia durante a noite foi utilizada para garantir a reinicialização do circuito eletrônico de controle, que ativa o retorno do arranjo à posição inicial ao ser alimentado pelos módulos do sistema na manhã seguinte. Isto eliminou a necessidade de um sensor específico para acionar o retorno. Ajustes realizados no sistema de controle com o rastreador em funcionamento tornaram o rastreador menos sensível a radiação difusa, diminuindo a ocorrência de erros no seguimento do Sol em dias nublados (problema típico em sistemas de rastreamento). Testes realizados com o sistema acompanhando o Sol em seu movimento Leste-Oeste mostraram resultados que validam o sistema. O rastreador se comportou de forma confiável mesmo em dias nublados e com baixo nível de radiação, apresentando boa precisão no seguimento do movimento do Sol para altos níveis de irradiância, com erros máximos de 1 grau. Foram verificados ganhos na energia diária coletada variando entre 15%, para um dia nublado, e 31% para um dia de céu limpo. O rastreador montado apresentou um custo equivalente a cerca de 34% do custo de um rastreador comercialmente disponível com capacidades semelhantes

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Orientador: Romeu Hausmann. / Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Centro de Ciências Tecnológicas, Universidade Regional de Blumenau, Blumenau,

Orientador: Luís Carlos Origa de Oliveira / Resumo: Na busca de soluções inovadoras para atender o aumento da demanda de consumo de energia elétrica, as fontes de energia de natureza fotovoltaica tem sido um dos principais pilares deste seguimento. São fontes intrinsicamente renováveis e o impacto sobre o meio ambiente resultante dos processos de produção de energia elétrica é praticamente desprezível, contribuindo de forma inequívoca para a sustentabilidade do planeta. Neste cenário, a expansão das aplicações de geradores fotovoltaicos é notável em praticamente todas as regiões industrializadas no mundo e, em alguns casos, já representa uma parcela significativa dos insumos energéticos de países desenvolvidos e em desenvolvimento. Apesar dos benefícios proporcionados pelo crescente uso desta tecnologia, em geral, as redes elétricas de distribuição de energia em operação, não foram planejadas para incorporar esta geração distribuída, em larga escala. Estudos recentes revelam que 10% de penetração de sistemas fotovoltaicos em relação a demanda da rede já pode causar impactos relevantes sobre o comportamento do sistema elétrico, sobretudo no tocante à regulação de tensão. Neste contexto, este trabalho tem por meta investigar as condições operacionais de redes de distribuição de energia, sob a influência de sistema fotovoltaico com relação aos impactos produzidos no perfil de tensão dos alimentadores. Assim, na perspectiva dos diferentes procedimentos convencionais utilizados para adequação dos níveis de tensão, discute-se a apli... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In the search for innovative solutions to meet the increasing demand for electricity consumption, photovoltaic energy sources have been one of the main pillars of this follow-up. They are intrinsically renewable sources and the impact on the environment resulting from the processes of electric power production is practically negligible, contributing unequivocally to the sustainability of the planet. In this scenario, the expansion of photovoltaic applications is notable in practically every industrialized region in the world, and in some cases already represents a significant share of the energy inputs of developed and developing countries. Despite the benefits provided by the growing use of this technology, in general, power distribution networks in operation were not planned to incorporate this distributed generation on a large scale. Recent studies show that 10% penetration of photovoltaic systems in relation to the demand of the grid can already have a significant impact on the behavior of the electrical system, especially in relation to voltage regulation. In this context, this work aims to investigate the operational conditions of power distribution networks under the influence of photovoltaic system in relation to the impacts produced on the voltage profile of the feeders. Thus, in the perspective of the different conventional procedures used to adjust the voltage levels, the applicability of some possible solutions is discussed, based on the R / X ratio behavior in th... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-05-23T16:41:00Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2393188 bytes, checksum: b97327469f9bf3e42434c2d61db52d4c (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-23T16:41:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2393188 bytes, checksum: b97327469f9bf3e42434c2d61db52d4c (MD5) Previous issue date: 2017-02-20 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O aumento da expectativa de vida da população brasileira bem como melhoria no padrão de vida tem levado ao consumo cada vez maior de energia elétrica. Com o objetivo de ofertar mais energia, frente à necessidade, o Brasil tem investido principalmente na construção de usinas termelétricas e usinas hidrelétricas. As primeiras possuem alto custo de geração de energia e, além disto, tem grande impacto socioambiental devido às emissões de poluentes. As segundas, apesar de serem as mais baratas na geração de energia elétrica, estão sendo implantadas em distâncias cada vez maiores em relação aos pontos de consumos, o que tem levado ao aumentado das perdas na transmissão. Os custos com licenciamento e mitigação de impactos ambientais com projeto e implantação de hidroelétricas e termelétricas também têm crescido. Todos estes custos são repassados ao consumidor por meio das tarifas de energia elétrica. Neste contexto, o objetivo principal desta dissertação foi avaliar os benefícios de externalidades da geração solar fotovoltaica na análise da viabilidade de implantação de sistemas fotovoltaicos como forma de entender melhor os impactos de tais sistemas de geração e de subsidiar a formulação do planejamento energético e de políticas públicas para o setor. Foram avaliados os impactos financeiros da poluição e das pegadas hídrica, energética, e de carbono, de usinas termelétricas a combustíveis fósseis e de sistemas fotovoltaicos. Foram simulados e comparados os custos nivelados de energia de usina fotovoltaica com usinas termelétricas a combustível fóssil. Avaliaram-se também os benefícios de uso de sistema fotovoltaicos para reduzir a demanda de pico de energia elétrica e os benefícios para o consumidor e para o sistema elétrico de potência. Como resultado, dentro do modelo proposto, foi verificado ao avaliar as externalidades: de fatores ambientais e custos evitados com a saúde pública; e de diminuição da demanda de pico, que usinas solares fotovoltaicas são investimento de maior retorno econômica que usina termelétrica a combustível fóssil. Sistemas fotovoltaicos, além de protegerem o consumidor das altas tarifas de energia elétrica e reduzir a demanda de pico, reduzem as perdas técnicas na distribuição e contribuem para não aumentar emissões atmosféricas e gastos com saúde pública. / The increase in the life expectancy of the Brazilian population, as well as, the improvement in the standard of living has lad to an increase in electricity’s consumption. In order to provide more energy in order to face the Brazilian needs has demanded investments in the construction of thermoelectric and hydroelectric plants. The first ones have a higher energy costs and in addition they have a great socio-environmental impact due to emissions of pollutants. The second ones despite being the cheapest has been deployed at even longer distances from the consumption centers, which has increased transmission losses. The costs of licensing and mitigating the environmental impacts with the design and implementation of hydroelectric and thermoelectric plants have also increased. All these costs has been passed on to the consumer through the electricity tariff. In this context, the main objective of this dissertation was to evaluate the benefits of photovoltaic solar generation externalities in the feasibility analysis of photovoltaic systems as a way to better understand the impacts of such generation systems and to subsidize the formulation of energy and policy planning. The financial impacts of pollution and water, energy and carbon footprints from thermoelectric plants to fossil fuels and photovoltaic systems were evaluated. The energy costs of photovoltaic power plants with fossil fuel power plants were simulated and compared. The benefits of photovoltaic system use were also evaluated to reduce the demand for peak electric energy and the benefits for the consumer and the electric power system. As a result, within the proposed model, it was verified when evaluating externalities: environmental factors and costs avoided with public health; and the reduction of peak demand, those solar photovoltaic plants is an investment of greater economic viability in electric power generation than fossil fuel power plant. Photovoltaic systems, in addition to protecting consumers from high electricity tariffs and reducing peak demand, reduce technical losses in distribution and help to increase atmospheric emissions and public health spending.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-02-22Bitstream added on 2014-06-13T20:29:01Z : No. of bitstreams: 1 alves_mg_me_ilha.pdf: 12762635 bytes, checksum: b76892388566205b119c3e34cf5587f8 (MD5) / Considerando-se as políticas mundiais e nacionais com relação às mudanças climáticas decorrentes da ação humana, no contexto da produção e consumo de energia elétrica, novas fontes renováveis e alternativas para a produção de energia elétrica, com menores impactos ambientais e elevadas eficiências têm sido exploradas na literatura científica. Dentro deste contexto é desenvolvido neste trabalho um sistema de geração de energia elétrica de pequeno porte baseado na associação em série de poucos painéis solares fotovoltaicos. São apresentadas análises e simulações de diversas estruturas monofásicas não isoladas que contemplam o estado da arte e integram parte das estruturas mais utilizadas pela indústria. O sistema proposto para operar como Geração Distribuída (GD) é um sistema a duplo estágio, composto pelo conversor elevador Boost entrelaçado e em cascata com o inversor monofásico em ponte completa. O sistema de GD proposto possui um algoritmo tipo P&O (Perturband Observe) para a extração da máxima potência (MPPT – Maximum Power Point Tracking), mesclando o algoritmo P&O para o rastreamento do MPP, com o potencial do algoritmo Vcte (Tensão constante) para o processo de inicialização do sistema, melhorando o aproveitamento da energia advinda dos painéis fotovoltaicos. Além disso, em virtude da necessidade de conexão segura deste sistema à rede pública de distribuição de energia elétrica em corrente alternada, é implementado um método de sincronismo com a rede CA em baixa tensão; além da análise e síntese de um algoritmo híbrido para detecção e proteção de ilhamento, a fim de garantir a segurança do sistema e dos usuários. O controle do conversor, a técnica de MPPT, a detecção e proteção de ilhamento, bem como o sincronismo com a rede em CA, são implementadas... / Considering the global and national policies related to climate change due to human action, in the context of production and consumption of electricity, new renewable and alternative sources for electricity production with less environmental impacts and high efficiencies have been proposed and analyzed in the scientific literature. In this context, this work it is developed a photovoltaic small electrical generation system in order to operate with a few series connected photovoltaic panels. Moreover, it is presented analyses and simulations of several structures that include the state of the art single-phase non-isolated inverters, where the most of them are commonly used by industry. The proposed structure developed to operate as a distributed generation system is a dual-stage converter, composed by an Interleaved Boost Converter cascaded with a single-phase Full-Bridge Inverter. A maximum power point tracking technique is implemented and tested in order to increase energy utilization, mixing the potential of P&O algorithm together with Vcte algorithm. Furthermore, because of safe-operation grid connection necessities this work presents analysis and implementation of a hybrid anti-island detection technique with a synchronization method with the AC public low voltage grid. The converter control system and MPPT techniques, anti-island detection and management system together with the synchronization are implemented digitally... (Complete abstract click electronic access below)

Orientador: Carlos Alberto Canesin / Banca: Guilherme de Azevedo e Melo / Banca: Sérgio Augusto Oliveira da Silva / Resumo: Considerando-se as políticas mundiais e nacionais com relação às mudanças climáticas decorrentes da ação humana, no contexto da produção e consumo de energia elétrica, novas fontes renováveis e alternativas para a produção de energia elétrica, com menores impactos ambientais e elevadas eficiências têm sido exploradas na literatura científica. Dentro deste contexto é desenvolvido neste trabalho um sistema de geração de energia elétrica de pequeno porte baseado na associação em série de poucos painéis solares fotovoltaicos. São apresentadas análises e simulações de diversas estruturas monofásicas não isoladas que contemplam o estado da arte e integram parte das estruturas mais utilizadas pela indústria. O sistema proposto para operar como Geração Distribuída (GD) é um sistema a duplo estágio, composto pelo conversor elevador Boost entrelaçado e em cascata com o inversor monofásico em ponte completa. O sistema de GD proposto possui um algoritmo tipo P&O (Perturband Observe) para a extração da máxima potência (MPPT - Maximum Power Point Tracking), mesclando o algoritmo P&O para o rastreamento do MPP, com o potencial do algoritmo Vcte (Tensão constante) para o processo de inicialização do sistema, melhorando o aproveitamento da energia advinda dos painéis fotovoltaicos. Além disso, em virtude da necessidade de conexão segura deste sistema à rede pública de distribuição de energia elétrica em corrente alternada, é implementado um método de sincronismo com a rede CA em baixa tensão; além da análise e síntese de um algoritmo híbrido para detecção e proteção de ilhamento, a fim de garantir a segurança do sistema e dos usuários. O controle do conversor, a técnica de MPPT, a detecção e proteção de ilhamento, bem como o sincronismo com a rede em CA, são implementadas... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Considering the global and national policies related to climate change due to human action, in the context of production and consumption of electricity, new renewable and alternative sources for electricity production with less environmental impacts and high efficiencies have been proposed and analyzed in the scientific literature. In this context, this work it is developed a photovoltaic small electrical generation system in order to operate with a few series connected photovoltaic panels. Moreover, it is presented analyses and simulations of several structures that include the state of the art single-phase non-isolated inverters, where the most of them are commonly used by industry. The proposed structure developed to operate as a distributed generation system is a dual-stage converter, composed by an Interleaved Boost Converter cascaded with a single-phase Full-Bridge Inverter. A maximum power point tracking technique is implemented and tested in order to increase energy utilization, mixing the potential of P&O algorithm together with Vcte algorithm. Furthermore, because of safe-operation grid connection necessities this work presents analysis and implementation of a hybrid anti-island detection technique with a synchronization method with the AC public low voltage grid. The converter control system and MPPT techniques, anti-island detection and management system together with the synchronization are implemented digitally... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Submitted by MARCOS LEANDRO TEIXEIRA DE OLIVEIRA (marcosteixeira@ufv.br) on 2018-10-09T12:35:28Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2380788 bytes, checksum: 6786ae497ba88ba9e7ba1903d6231300 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-09T12:35:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2380788 bytes, checksum: 6786ae497ba88ba9e7ba1903d6231300 (MD5) Previous issue date: 2018-07-16 / Devido ao crescimento da população mundial, o uso da terra se tornou uma valiosa commodity, criando a necessidade de se estudar maneiras de diminuir a ocupação de área para assegurar o desenvolvimento de futuras gerações. Sistemas fotovoltaicos fixos ao solo possuem a desvantagem de ocupar grandes áreas que poderiam ser utilizadas para a agricultura, construção de indústrias, edifícios, etc. Nesse sentido, surge uma forma alternativa de posicionamento de placas na forma de uma árvore fotovoltaica, uma nova e promissora maneira de integrar a energia solar fotovoltaica às construções e ao espaço urbano em geral, otimizando ao máximo o espaço necessário. Uma árvore fotovoltaica é basicamente como uma árvore natural, mas com células solares posicionadas no lugar das folhas. Entretanto, o sombreamento causado pelas “folhas” neste tipo de disposição pode causar uma queda na geração de energia do conjunto. Dessa forma, o objetivo desta dissertação foi realizar a comparação do sistema tradicional de painéis com a árvore fotovoltaica. Para isso, foi projetado um sistema automático de aquisição de dados para se computar a energia gerada por cada conjunto. Além disso, três diferentes arranjos de árvores fotovoltaicas foram comparados: árvore 1, com 16 células; árvore 2, com 20 células; árvore 3, com 30 células, a fim de se encontrar o melhor design de sistema, balanceando o número de células com a geração de energia. O sistema de aquisição de dados construído foi utilizado para a realização do experimento, medindo a geração de energia de cada conjunto. Ao final, a árvore 2 foi o sistema que mais gerou energia, apesar de não possuir o maior número de células. Estima-se então, que para este estudo, a distância ótima de posicionamento dos galhos de uma árvore fotovoltaica equivale a 5% do comprimento total da estrutura central de sustentação. Comparando-se as Árvores 1 e 3, concluiu-se que a construção da Árvore 3 não é vantajosa, uma vez que se pode obter uma geração de energia equivalente (apenas 3% inferior) ao se construir a Árvore 1, que é cerca de 35% mais barata. Pode-se dizer que a Árvore 3 está melhor desenhada para os períodos da manhã e da tarde. Por volta do meio dia, a ocorrência de sombreamento é maior devido à maior altura solar, diminuindo assim a energia gerada pela Árvore 3. / Due to the growth of the world population, land use has become a valuable commodity, creating a need to study ways to reduce area occupation to ensure the development of future generations. Photovoltaic systems fixed to the ground have the disadvantage of occupying large areas that could be used for agriculture, construction of industries, buildings, etc. In this sense, there is an alternative form of panel positioning in the form of a photovoltaic tree, a new and promising way to integrate photovoltaic solar energy into buildings and urban space, optimizing the space used as much as possible. A photovoltaic tree is basically like a natural tree, but with solar cells positioned in the place of the leaves. However, the shading caused by the "leaves" in this type of arrangement can decrease energy generation of the system. Thus, the objective of this work was to compare the traditional panel system with the photovoltaic tree. For that, an automatic data acquisition system was designed to compute the energy generated by each set. In addition, three different arrangements of photovoltaic trees were compared: tree 1, with 16 cells; tree 2, with 20 cells; and tree 3 with 30 cells in order to find the best system design, balancing the number of cells with the generation of energy. The proposed data acquisition system was used to perform the experiment, measuring the energy generation of each set. In the end, tree 2 was the system that generated the most energy, despite not having the largest number of cells. It is estimated that for this study, the optimal positioning distance of the branches in a photovoltaic tree is equivalent to 5% of the total length of the central support structure. Comparing Trees 1 and 3, it was concluded that the construction of Tree 3 is not advantageous, since an equivalent energy generation (only 3% lower) can be obtained by constructing Tree 1, which is about 35% cheaper. It can be said that Tree 3 is best designed for the morning and afternoon periods. Around noon, shade occurrence is higher due to the higher solar height, thus decreasing the generated energy by Tree 3.

This Doctoral Thesis contributed to forming a new photovoltaic (PV) laboratory in Lima-Peru, by developing an outdoor characterization system for PV modules. This system enables performance studies of different PV technologies under outdoor conditions. The new laboratory is the first of its kind in Peru due to its appropriate instrumentation for various PV performance research. This system was installed in the outdoor-PV laboratory of the Physics section (12◦2′S, 77◦1′W) at the Pontifical Catholic University of Peru (PUCP) in collaboration with the IDEA research group of the University of Jaén (UJA) in Spain. Seven PV modules of different technologies, and instruments are currently installed to measure environmental conditions. This system measures the current-voltage (I-V) curve of each PV module at five-minute intervals and simultaneously measures module temperature and irradiance. Additionally, the solar spectrum and environmental conditions are measured. With these experimental data, it is possible to carry out characterization and performance studies of PV modules or systems. The system started working in March 2019 and continues to work automatically to date. Three types of PV technologies began to be characterized: Aluminum Back Surface Field (Al- BSF), Hetero-junction with Intrinsic Thin-Layer (HIT), and Amorphous/micro-crystalline silicon tandem (a-Si/μc-Si). Four additional technologies were installed in 2020: Interdigitated Back Contact (IBC), Passivated Emitter Rear Totally Diffused (PERT), Amorphous Silicon (a- Si), and Copper Indium Gallium Selenide (CIGS). The first part describes the characterization system composed of an I-V curve tracer, a multiplexing system, and environmental sensors. PV modules, measuring instruments, sensors, components for circuit boards, and connection diagrams are listed. The automated control section describes the architecture of the software developed in LabVIEW for measurement, visualization, and data storage. In the second part, an analysis of the data extracted from the I-V curves is made, mainly in the maximum power point. For this, a methodology was developed to calibrate the PV modules outdoors. Simple methods such as Osterwald and Constant Fill Factor (FFk) were used to model the maximum power of HIT, Al-BSF, and tandem a-Si/μc-Si, for a year (May 2019 – April 2020). Next, the energy conversion efficiency is analyzed using the Performance Ratio (PR) in the following PV technologies: HIT, Al-BSF, tandem a-Si/μc-Si, IBC, PERT, a-Si, and CIGS for another year (March 2020 – February 2022). In the third part, an experimental study of the solar spectrum was carried out during one year (March 2019 – February 2020). The spectrum was characterized by the Average Photon Energy (APE). It was found that the yearly APE for the study period was 1.923 eV, indicating that the spectrum in Lima has a blue shift with respect to the AM1.5G standard spectrum. Additionally, the variation of the monthly APE during the year is negligible. Then, a theoretical evaluation of the Mismatch Factor (MM) and spectral gain was made for the spectral response (SR) of seven PV technologies: a-Si, Perovskite, CdTe, two CIGS with different SRs, multi-Si, and mono-Si. In the part of conclusions and future works, the objectives achieved and the current state of the research laboratory with the new systems and instruments installed are summarized. Finally, in the appendixes there is more detailed additional information on the circuits, algorithms, and mathematical arrangements that were necessary for the development of the thesis. / Esta Tesis Doctoral contribuyó a desarrollar un nuevo laboratorio fotovoltaico (FV) en la ciudad de Lima-Perú, mediante la implementación de un sistema de caracterización para módulos FV. Este sistema permite realizar estudios de rendimiento de diferentes tecnologías FV en condiciones exteriores. Este nuevo laboratorio es el primero de su tipo en Perú debido a su instrumentación especializada para diversas investigaciones de rendimiento FV. Este sistema fue instalado en el laboratorio de FV en los exteriores de la sección de Física (12◦2′S, 77◦1′O) de la Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP), en colaboración con el grupo de investigación IDEA de la Universidad de Jaén (UJA) de España. Actualmente se encuentran instalados siete módulos FV de diferentes tecnologías e instrumentos para medir las condiciones ambientales. Este sistema mide la curva de corriente-voltaje (I-V) de cada módulo FV a intervalos de cinco minutos y mide simultáneamente la temperatura del módulo FV, la irradiancia, el espectro solar y las condiciones ambientales. Con estos datos experimentales, es posible realizar estudios de caracterización y rendimiento de módulos o sistemas FV. El sistema comenzó a funcionar en marzo de 2019 y continúa funcionando automatizadamente hasta la fecha. Se empezaron a caracterizar tres tipos de tecnologías FV: campo de superficie posterior de aluminio (del inglés Al-BSF, Aluminum Back Surface Field), heterounión con capa delgada intrínseca (del inglés HIT, Heterojunction with Intrinsic Thin-Layer) y tándem de silicio amorfo/microcristalino (del inglés a-Si/μc-Si, Amorphous/microcrystalline silicon tandem). En el 2020 se instalaron cuatro tecnologías adicionales: contacto posterior interdigitado (del inglés IBC, Interdigitated Back Contact), emisor pasivo totalmente difuso posterior (del inglés PERT, Passivated Emitter Rear Totally Diffused), silicio amorfo (del inglés a-Si, Amoriv phous Silicon), y seleniuro de cobre, indio, galio (del inglés CIGS, Copper Indium Gallium Selenide). En el segundo capítulo se describe el sistema de caracterización compuesto por un trazador de curvas corriente-voltaje (I-V), un sistema de multiplexado y los intrumentos/sensores ambientales. Se enumeran los módulos FV, instrumentos de medición, sensores, componentes para placas de circuitos y diagramas de conexión. En la subcapítulo acerca del control automatizado, se describe la arquitectura del software desarrollado en LabVIEW para la medición, visualización y almacenamiento de datos. En el tercer capítulo se realiza un análisis de los datos extraídos de las curvas I-V, principalmente en el punto de máxima potencia. Para ello, se desarrolló una metodología de calibración de módulos FV en exteriores. Se utilizaron métodos simples, como Osterwald y factor de llenado constante (del inglés FFk, fill factor constant), para modelar la potencia máxima del HIT, Al-BSF y tándem a-Si/μc-Si, durante tres meses (mayo 2019 - abril 2020). A continuación, se analiza la eficiencia de conversión de energía utilizando el coeficiente de rendimiento (del inglés PR, performance ratio) en las siguientes tecnologías FV: HIT, Al-BSF, tándem a-Si/μc-Si, IBC, PERT, a-Si y CIGS por dos años (marzo 2020 – febrero 2022). En el cuarto capítulo se realiza un estudio experimental del espectro solar durante un año (marzo 2019 – febrero 2020). El espectro se caracterizó por la energía fotónica promedio (del inglés APE, average photon energy). Se encontró que el APE anual para el periodo de estudio fue de 1.923 eV, lo que indicó que el espectro en Lima tiene un corrimiento hacia el azul con respecto al espectro estándar AM1.5G. Adicionalmente, la variación del APE mensual durante el año es despreciable. Luego, se realizó una evaluación teórica del factor de desajuste espectral (del inglés MM, espectral mismatch factor) y la ganancia espectral para la respuesta espectral (del inglés SR, spectral response) de siete tecnologías fotovoltaicas: a-Si, Perovskita, CdTe (del inglés, cadmium telluride), dos CIGS con diferentes SR, multi-Si (del inglés, multicrystalline silicon) y mono-Si (del inglés, monocrystalline silicon). En las conclusiones y trabajos futuros, se resumen los objetivos conseguidos y el estado actual del laboratorio de investigación con los nuevos sistemas e instrumentos instalados. Finalmente, en los anexos se encuentra información adicional y mas detallada de los circuitos, algoritmos, y arreglos matemáticos que fueron necesarios para el desarrollo de la tesis.

O Brasil é afortunado com sua riqueza natural e tradicionalmente faz bom uso do potencial hídrico e de biocombustíveis para compor sua matriz energética. Na década de 2010, o destaque está na implementação na matriz elétrica nacional, de sistemas de energia eólica e de energia solar fotovoltaica, estes últimos com expectativa de acentuada expansão. Alguns fatores levam a esta expectativa, como a boa irradiação solar em grande parte do país, custo da energia fotovoltaica próximo às tarifas de energia elétrica vigente, e ambiente regulatório que estimula investidores. Este trabalho descreve a saga dos atores do setor elétrico brasileiro em propiciar o desenvolvimento da cadeia da energia fotovoltaica e enfatiza a importância dos recursos humanos especializados na área. O arcabouço legal e tributário, que embasa as políticas publica de estímulo, as ações de padronização dos sistemas, as pesquisas desenvolvidas e as ações para capacitar profissionais, a partir de 1991 até 2017, estão ordenados. O cenário mundial mostra que o aumento da potência instalada de sistemas que utilizam as fontes alternativas de energia renovável leva à geração de empregos, que exigem novos conhecimentos e habilidades. A expansão, no Brasil, do número de instalações de usinas centralizadas e sistemas de geração distribuída fotovoltaica no país leva ao aumento de postos de trabalho. Um dos desafios para a continuidade da disseminação dos sistemas fotovoltaicos, que exige um contingente elevado de recursos humanos, está na formação de profissionais. São profissionais para concepção, instalação, comercialização, operação e manutenção dos sistemas. No cenário mundial, entre as modalidades de energia renovável, a cadeia da energia fotovoltaica é a que apresenta maior número de postos de trabalho por quilowatt instalado, representando cerca de 30% dos postos de trabalho. Este trabalho também aponta caminhos para a implementação de cursos na área de energia renovável e eficiência energética na Rede Federal de Educação Profissional, Científica e Tecnológica, com foco na inserção da energia fotovoltaica, seus sistemas e instalações. Para a consolidação do mercado da energia fotovoltaica é essencial que haja disponibilidade de profissionais que garantam a segurança e a eficiência na produção das instalações dos sistemas ao longo de sua vida útil. O desenvolvimento da cadeia de energia solar fotovoltaica promove a oportunidade de agregar energia sustentável à matriz energética, promove a geração de empregos e renda pelo extenso território nacional. O desenvolvimento da referida cadeia não prescinde da estruturação de uma rede de ensino com foco na área fotovoltaica. / Brazil is fortunate in natural resources and traditionally makes good use of water potential and biofuels in its energy matrix. In the 2010-decade the highlight is in the setting up of large-scale wind energy and photovoltaic solar energy systems, these last with a forecast of marked expansion. Some factors give support to this expectation; good solar irradiation in most of the countrys surface, cost reduction of photovoltaic energy being close to the current electricity tariffs and a regulatory system stimulating investors. This work describes the Brazilian electric sector actors saga on the photovoltaic energy chain development, whilst highlights the importance of photovoltaic specialized human resources. The legal and tributary framework, which is the basis of the public policy stimulus, PV systems standardization actions, the developed research, as well as the professionals training actions, from 1991 to 2017, are described. The world scenario shows that the capacity increase of renewable energy systems leads to jobs creation, which requires new knowledge and skills. The growth number of centralized generation plants and distributed photovoltaic generation systems, leads to the increase of jobs in Brazil. One of the challenges for the continuity of the photovoltaic systems dissemination, which requires a high contingent of human resources, lies in the training of professionals. These are professionals trained for the design, installation, commercialization and systems operation and maintenance. In the world scenario, among the renewable energy modalities, the photovoltaic energy chain is the one that exhibits the highest number of jobs per installed kilowatt, representing about 30% of the jobs. This work describes the renewable energy and energy efficiency courses implanted at the Rede Federal de Educação Profissional, Científica e Tecnológica focusing on the insertion of photovoltaic energy, its systems and facilities. The availability of skilled personnel is mandatory to ensure the photovoltaic energy market consolidation. Those professionals are needed to ensure the safety and the efficiency of energy production systems throughout their life cycle. The development of the photovoltaic solar energy chain promotes the opportunity to add sustainable energy to the energy matrix, promotes the generation of jobs and financial income throughout the national territory. The development of the PV chain cannot neglect the need to increase of a teaching network focused on the photovoltaic area.