Made available in DSpace on 2014-06-12T23:13:53Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2701_1.pdf: 9401814 bytes, checksum: b04ba5905e3deefba0a2ae01cb23aba7 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / O estabelecimento de políticas que possam fomentar o desenvolvimento da geração elétrica não centralizada em meios urbanos, mais especificamente, mediante a tecnologia de Sistemas Fotovoltaicos Conectados à Rede (SFCR), depende fortemente da avaliação do seu potencial efetivo e de seus factíveis limites econômicos. Muito embora o conhecimento do potencial do recurso solar seja determinante, a avaliação deve ser acompanhada por estimativas da disponibilidade de superfície para as instalações, de informações relativas ao desempenho técnico do sistema e aos encargos e dividendos envolvidos em função da redução no consumo de energia da rede convencional. Dentro desse contexto, apresenta-se o desenvolvimento de uma metodologia de avaliação do potencial de geração elétrica por SFCR em telhados de espaços urbanos. A proposta metodológica tem como base norteadora a experiência adquirida em projetos de pesquisa e desenvolvimento (P&D), normalmente, direcionados para os aspectos técnicos envolvidos no desempenho global de sistemas fotovoltaicos. Os resultados experimentais obtidos, nesses estudos, têm respondido às expectativas e mostram, tecnicamente, que a tecnologia de SFCR apresenta-se como uma aplicação viável para a geração elétrica não centralizada em áreas urbanas, particularmente no Nordeste do Brasil. A metodologia fundamenta-se em avaliações referentes a três potenciais: o potencial físico representado pela quantidade total de energia captada por determinada área em observação; o potencial geográfico traduzido no dimensionamento da área de captação da energia incidente e o potencial técnico relacionado à tecnologia de geração de energia fotovoltaica, desempenho e características técnicas dos equipamentos. Os procedimentos e ferramentas metodológicos utilizados foram agrupados em cinco ambientes em função dos produtos/resultados que podem ser gerados: o Ambiente Físico envolve informações climatológicas e meteorológicas e apresenta como produto, os índices de radiação incidente e de temperatura ambiente; o Ambiente Geográfico, cujas ferramentas utilizadas permitem a determinação das dimensões, dos posicionamentos e do fator Nível de Luz do Sol dos telhados das edificações. Fator indicativo da quantidade e qualidade da energia radiante incidente no plano do telhado; o Ambiente Técnico baseado em dados experimentais resultantes do monitorado por doze meses do SFCR UFPE III de 1,28 kWp instalado na UFPE; o Ambiente Econômico, proposto como gerador do tempo de retorno do investimento realizado e fonte de informações econômico- financeiras e o Ambiente Analítico, onde as informações são agrupadas, traduzidas em possibilidades de intervenções e apresentadas de forma mais acessível e espacialmente visíveis através de um sistema de informação geográfica (SIG) incorporado. O estudo enfoca especificamente, como universo de estudo, a área do Campus da Universidade Federal de Pernambuco- Brasil. No entanto, sua utilização não é restrita ao Campus UFPE, podendo ser utilizada para outros espaços desde que alguns parâmetros e condições, inerentes a cada ambiente proposto, sejam ajustados ou redefinidos em função das características e disponibilidade de dados sobre a localidade alvo. A metodologia, quando aplicada ao Campus da UFPE, apresenta como resultado global, cerca de 111 mil m2 de área de telhados disponíve is à instalação de SFCR. 75% dessa área, 83,6 mil m2, apresenta valores do Nível de Luz do Céu classificados como Muito bom, (0,8= NLC = 1,0) e energia específica de 156 kWh/m2. Ou seja, a possibilidade de instalação em torno de 11 MWp de fotovoltaicos e produção estimada de 13 GWh/ano de energia disponível para ser injetada na rede da concessionária. Energia elétrica equivalente a seis meses do atual consumo da UFPE

Dans le domaine du photovoltaïque organique, il y a un effort continu pour améliorer l'efficacité des dispositifs. Afin d'atteindre cet objectif, il est nécessaire d'évaluer les caractéristiques qui influencent leur performance. Bien que les films minces de polymères conjugués (dérivés de polythiophène et polymères à faible bande interdite) aient été largementétudiés pour des applications dans des cellules photovoltaïques, peu d'études concernent l'influence de la nanostructuration des films dans de tels dispositifs. Dans ce contexte, l'objectif général de ce travail était d'analyser l'influence de la technique de dépôt de couches minces de dérivés de polythiophène dans des dispositifs photovoltaïques organiques. Le technique de dépôt de Langmuir-Schaefer (LS) a été comparée à celle de spin-coating, plus fréquente. Les films de polythiophène ont été caractérisés par des mesures de transport électrique (courant-tension, photoconductivité, voltampérométrie cyclique et spectroscopied'impédance), spectroscopies optique (UV-visible et fluorescence) et des techniquesmorphologiques (à force atomique et techniques de microscopie à angle de Brewster, etprofilométrie). A partir des mesures électriques à courant continu, il peut être observé que lesfilms LS sont plus conducteurs que ceux obtenus par spin-coating. D’un point de vuemorphologique, il s’avère que la technique de dépôt influence la performance du dispositifphotovoltaïque, en raison de l'organisation et de la nanostructuration fournies par la techniquede la LS. Une étude préliminaire a également été réalisée sur des films de polymères à faiblebande interdite à base de cyclopentadithiophène, réalisés par la technique de Langmuir-Blodgett. / In the area of organic photovoltaics, there is a continuous effort to improve the efficiency of the devices. In order to reach this goal, it is necessary to evaluate the characteristics that influence their performance. Although thin films of conjugated polymers (polythiophene derivatives and low bandgap polymers) have been widely investigated for applications in photovoltaic devices, few studies relate the influence of the nanostructuring of the films in such devices. In this context, the general objective of this work was to analyze the influence of deposition technique of thin films of polythiophene derivatives in organic photovoltaic devices. The Langmuir-Schaefer (LS) technique was compared to the more common spin-coating. The polythiophene films were characterized by electrical transport measurements (current vs. voltage, photoconductivity, cyclic voltammetry and impedance spectroscopy), optical spectroscopy (UV-visible and fluorescence) and morphologicaltechniques (atomic force and Brewster angle microscopies, and perfilometry). From the direct current electrical measurements, it could be observed that the LS films are more conducting than the spin-coating ones. From the morphologic point of view, the deposition technique revealed itself to influence on the photovoltaic device’s performance, due to the organization and nanostructuring provided by the LS technique. Preliminary studies were also undertaken on thin films made of low bandgap polymers based on cyclopentadithiophene by using the Langmuir-Blodgett technique. / Na área de fotovoltaicos orgânicos há um esforço contínuo no aumento da eficiência dos dispositivos. Para alcançar esse objetivo, é necessária a avaliação das características que influenciam seu desempenho. Embora filmes finos de polímeros conjugados (derivados do politiofeno e polímeros de baixo bandgap) tenham sido amplamente estudados para aplicação em dispositivos fotovoltaicos, são encontrados poucos estudos investigando a influência da nanoestruturação dos filmes nestes dispositivos. Dentro deste contexto, o objetivo geral deste trabalho foi analisar a influencia da técnica de deposição de filmes finos de derivados do politiofeno em um dispositivo fotovoltaico orgânico. Para isto utilizamos a técnica de Langmuir-Schaefer (LS) em comparação à técnica spin-coating comumente utilizada. Os filmes de politiofeno foram caracterizados por medidas de transporte elétrico (corrente vs. tensão, fotocondutividade, voltametria cíclica e espectroscopia de impedância), espectroscopia óptica (UV-visível e fluorescência) e técnicas morfológicas (microscopias de força atômica e de ângulo de Brewster, e perfilometria). Através das medidas elétricas em corrente contínua observou-se que os filmes LS apresentam maior condutividade elétrica quando comparados com filmes spin-coating. Do ponto de vista morfológico, a técnica de deposição utilizada mostrou ter influencia no desempenho do dispositivo fotovoltaico, devido à organização e nanoestruturação provida pela técnica LS. Estudos preliminares foram também realizados em filmes finos de polímeros de baixo bandgap baseados em ciclopentaditiofeno usando a técnica de Langmuir-Blodgett.

The proposed work evaluates the technical viability of a photovoltaic pumping system and presents the main characteristics of the system application. The pumping system uses a lead acid battery and a photovoltaic panel. The battery supplies energy to an alternating current motor, namely Shaded Pole, which feeds the centrifugal surface pump. The energy from the battery is changed to AC voltage by a DC-AC inverter, 12/220 V. The voltage level applied on this battery is monitored by a load controller (solar power regulator). The whole proposed system is made in Brazil, which facilitates the purchase, alteration and building of the system. The amount of water pumped is related to the solar radiation, the solar exposition period, the manometric height and the pumping power. By evaluating the proposed system is possible to find the volume of pumped water and how this amount will be applied at small rural municipalities, as human and animal water consumption, irrigation, among others. / O presente trabalho tem por finalidade determinar o comportamento e a viabilidade técnica e energética de um sistema de bombeamento fotovoltaico utilizando uma bateria do tipo chumbo-ácido, estacionária ou usada em veículos automotores, alimentada por um painel fotovoltaico. A bateria fornecerá energia elétrica para um motor elétrico CA, tipo Shaded Pole, que por sua vez acionará uma bomba centrífuga de superfície. A transformação da CC da bateria em CA, para alimentar o motor da bomba, se dará através de um Inversor CC-CA, 12/220 V. A tensão elétrica aplicada na bateria, pelo painel, será monitorada por um Controlador de Carga Solar. O conjunto motobomba será de fabricação brasileira, de modo a facilitar a aquisição, reposição e montagem do sistema proposto. A quantidade de água diária a ser bombeada pelo sistema dependerá da radiação solar do local, das horas em que o painel alimentará a bateria, da altura manométrica e da potência da motobomba. A partir da avaliação deste sistema de bombeamento em questão, com a motobomba alimentada pela luz solar que incide no painel fotovoltaico e pela bateria, será possível determinar o volume de água bombeado e como este será utilizada em pequenas propriedades rurais ou assentamentos, visando atender as diversas necessidades destas localidades, como irrigação de produtos hortigranjeiros, consumo humano, animal (bebedouro), entre outros.

[pt] A energia é o principal motor para o desenvolvimento econômico, sendo um elemento chave para o alcance das metas climáticas estipuladas até 2050. Entre as diversas maneiras relacionadas à mitigação dos impactos causados pelo uso ineficiente de energia das edificações, destacam-se a substituição de combustíveis fósseis por fontes de energia limpa e a redução do consumo energético pelo lado da demanda. Neste contexto, sistemas fotovoltaicos integrados a edificações surgem como uma solução arquitetônica promissora por atingir ambos os objetivos em uma só intervenção. Contudo, não há estudos relacionados ao impacto desta tecnologia no desempenho energético de edificações considerando o contexto climático brasileiro, sendo este então o escopo deste trabalho. A metodologia proposta envolve simulações com o software Rhinoceros, os plugins Ladybug e Honeybee, que realizam análises sob aspectos ambientais, e o Grasshopper, cuja função é realizar otimização mono-objetivo. Para edificações simuladas com apenas uma fachada fotovoltaica sendo implementada, foi possível obter a redução de até 14,39 porcento da demanda energética, considerando a geração adicionada à conservação de energia. Na cidade do Rio de Janeiro, a redução da demanda de energia alcançou a marca de 24,04 porcento com quatro fachadas de fotovoltaica implementada. Apesar de alguns contextos climáticos se mostrarem mais vantajosos, ressalta-se que foram detectadas reduções na demanda energética em todas as cidades investigadas, sendo então a integração de sistemas fotovoltaicos orgânicos a edificações uma medida eficaz de conservação e geração de eletricidade. / [en] In a global context where climate change has been in evidence, research related to technologies which aim to reduce the damages caused by global warming have been increasing. Since energy is the engine to sustainable economic development, it is considered a key element to reach the goals set by the Paris Climate Agreement. The strategies to manage energy in a sustainable way can be divided in two fields: using clean energy, rather than fossil fuels like coal; and by reducing the energy demanded by consumers. In Brazil, buildings are responsible for 50.5 percent of the energy demand (Lira et al., 2019) and when analyzing commercial buildings, it is stated that HVAC systems take up to 40.3 percent of all the energy consumed (PROCEL, 2008). Such number is expected to increase up to three times until 2050 and is considered one of the blind spots of energy efficiency policies (IEA, 2018). Although Brazil has national energy efficiency policies, such as the Technical Quality Regulation for the Buildings Energy Efficiency Level – RTQ (acronym for the Portuguese term Regulamento Técnico da Qualidade para o Nível de Eficiência Energética de Edificações) the use of HVAC systems and its energy demand is not emphasized and newer technologies such as solar energy are considered a bonus. Such gap is because the RTQ was first published in 2010, while the generation of photovoltaic energy was only regulated in 2012. Photovoltaic energy has a remarkable potential in Brazil, especially in the north and northeast regions due to its high irradiation levels (INPE, 2017). In on-grid systems, it is possible to lend the exceeded energy generated and have its compensation in a 1:1 proportion when needed, which not only reduces system losses, but also is able to increase the number of photovoltaic facilities. Another possibility is the partition of the energy generated by a photovoltaic system between multiple people in the same building which had consequently the incentive of building integrated photovoltaics. Building integrated photovoltaics, also known as BIPV, can be defined as the substitution of an element of the building envelope by another with photovoltaic cells. Recent studies have shown that building integrated photovoltaics are not only capable of generating energy, but due to thermal properties of solar cells compared to regular materials, there is also a reduction in HVAC demand, especially air-conditioning. Photovoltaic cells are usually integrated in windows, but can also be used in skylights, curtainwalls, shading devices and walls (Eisenschmid, 2008). Such variety is possible due to the development of new technologies, which are lighter and semi-transparent (Lynn, Mohanty and Wittkopf, 2012). One example is organic photovoltaic cells (OPV), which Brazil is one of the leading producers worldwide. Therefore, it is a technology with a considerable potential in the country not only due to its availability but also of skilled labor for installation and maintenance.

A preocupação energética tem impulsionado a humanidade a buscar alternativas sustentáveis de energia. Neste contexto, os edifícios de escritórios têm um papel importante, em especial, devido ao elevado consumo de energia dos sistemas de condicionamento de ar. Para esses sistemas, a possibilidade de utilização de energia solar é uma alternativa tecnicamente possível e interessante de ser considerada, principalmente porque, quando a carga térmica do edifício é mais elevada, a radiação solar também é mais elevada. Dentre os sistemas de condicionamento de ar solar, o sistema térmico - que associa coletores solares térmicos com chiller de absorção - é o mais disseminado, na atualidade. Entretanto, dependendo do caso, outras tecnologias podem ser vantajosas. Uma opção, por exemplo, no caso de edifícios de escritórios, é o sistema elétrico - que associa painéis fotovoltaicos ao chiller convencional de compressão de vapor. Neste trabalho, para um edifício de escritórios de 20 pavimentos e 1000 m2 por pavimento, na cidade de São Paulo, no Brasil, duas alternativas de ar condicionado solar tiveram seus desempenhos energéticos analisados: o sistema térmico - com coletores solares térmicos somente na cobertura e o sistema elétrico - com painéis FV somente nas superfícies opacas das fachadas. Para isso, com o software EnergyPlus do Departamento de Energia dos Estados Unidos obteve-se as carga térmica atuantes no edifício e com a aplicação do método de cálculo de consumo de energia dos sistemas de ar condicionado solar, proposto pelo Projeto SOLAIR da União Européia, adaptado para a realidade da pesquisa, obteve-se o desempenho energético dos sistemas. Os resultados mostraram que, para o edifício de 20 pavimentos, o sistema elétrico tem o melhor desempenho energético, economizando 28% e 71% da energia elétrica que consumiria um sistema de ar condicionado convencional, em um dia de verão e de inverno, respectivamente. O sistema térmico, ao contrário, apresentou um desempenho energético ruim para o edifício estudado, consumindo, por exemplo, em um dia de verão, cerca de 4 vezes mais energia elétrica do que um sistema de ar condicionado convencional. Constatouse que isso ocorreu, pois a área coletora limitada à cobertura foi insuficiente para atender a demanda do chiller de absorção, que passou a operar com frações solares baixas, da ordem de 50% e 20%, de pico, no dia de inverno e de verão, respectivamente. Assim, constatou-se que para que o sistema térmico apresente um desempenho energético satisfatório é preciso que o edifício não seja tão alto. De fato, os resultados mostraram que somente se o edifício tivesse no máximo 2 pavimentos, o sistema térmico teria um desempenho energético melhor do que um sistema convencional. No caso de ser aplicado ao edifício térreo de 1000m2 de área, por exemplo, esse sistema economizaria aproximadamente 65% da energia elétrica do sistema convencional. Por fim, constatou-se também que o desempenho energético do sistema térmico seria elevado com a otimização da área e da tecnologia de coletores solares, com o aprimoramento do sistema de aquecimento auxiliar e com a redução da carga térmica do edifício por meio de técnicas passivas de climatização. / Energy concern has driven human kind to seek sustainable energy alternatives. In this context, office buildings have an important role, especially due to the high energy consumption of air conditioning systems. For these systems, the possibility of using solar energy is technically feasible and interesting to be considered, mainly because generally when the building thermal load is higher, the solar radiation is also higher. Among solar airconditioning systems, the thermal system - which combines solar collectors with absorption chiller - is the most widespread, nowadays. However, depending on the case, other technologies may take advantage. One option, for example, in the case of office buildings, is the electrical system - which combines photovoltaic panels with conventional vapor compression chiller. In this work, an office building of 20 floors with 1,000 m2 floor area, in Sao Paulo, Brazil, two technologies of solar air conditioning had their performance analyzed: the thermal system - presenting solar thermal collectors only on the roof and the electrical system with PV panels only on the opaque surfaces of the facades. For this, the software EnergyPlus of the United States Department of Energy obtained the building thermal load and the with the solar air conditioning energy consumption calculating method proposed by SOLAIR project of the European Union and adapted to this work, energy performance of systems was obtained. The results showed that for this building, the electrical system had the best energy performance, saving 28% and 71% of electricity that would consume a conventional air conditioning system in a summer day and a winter day, respectively. The thermal system, in contrast, showed a poor energy performance, consuming, for example, on a summer day, about four times more electricity than a conventional air conditioning system. It was found that this occurred because the collectors area limited to the roof of the building was insufficient to meet the absorption chiller demand, causing low solar fractions in the operation, of around 50% and 20% peak, in a winter day and in a summer day, respectively. Thus, in order of provide a satisfactory energy performance, the thermal system requires that the building not to be so tall. In fact, the results showed that only if the building had up to two floors, the system would perform better than a conventional system. In case of be installed in a building with the ground floor only, and floor area of 1000m2, for example, this system would save about 65% of the electricity comparing to a conventional system. Finally, it was found that this energy performance would be elevated as well with the optimization of solar collectors area and technology, with auxiliary heating system improvement and with the reduction of thermal load of the building by means of passive air conditioning techniques.

Submitted by Hellen Luz (hellencrisluz@gmail.com) on 2017-10-16T18:20:59Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AvaliacaoOperacionalDiferentes.pdf: 22302291 bytes, checksum: 8120408e0a53d61465fff8f63977437e (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-11-14T16:46:30Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AvaliacaoOperacionalDiferentes.pdf: 22302291 bytes, checksum: 8120408e0a53d61465fff8f63977437e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-14T16:46:30Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AvaliacaoOperacionalDiferentes.pdf: 22302291 bytes, checksum: 8120408e0a53d61465fff8f63977437e (MD5) Previous issue date: 2017-06-13 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho avalia experimentalmente as tecnologias string, microinversor e conversor c.c.-c.c., de modo a contribuir para a construção do conhecimento científico da aplicação das diferentes arquiteturas de interligação de geradores fotovoltaicos à rede elétrica convencional. Para isso são utilizados diferentes sistemas instalados no laboratório do GEDAE/UFPA, Região Norte do país. Comparou-se os desempenhos de acordo com as informações nos diferentes mecanismos de aquisição de dados disponíveis no laboratório. Tendo em vista que alguns desses mecanismos de aquisição de dados fornecem somente o valor da energia acumulada ao longo do dia, foi dado um enfoque na operação global dos diferentes sistemas analisados. Contudo, naqueles sistemas onde maiores detalhes da operação foram monitorados, seja por sistemas de aquisição do próprio equipamento ou por equipamentos existentes no laboratório (osciloscópio digital Fluke, wattímetro, etc), análises pontuais importantes, mais detalhadas da operação do sistema, foram desenvolvidas. Os resultados obtidos mostram que o conversor c.c.-c.c. apresentou desempenhos superiores aos demais sistemas monitorados. Contudo constatou-se a ocorrência de problemas devido ao processo de pareamento dos conversores c.c.-c.c. na operação do sistema que permanecem até os dias de hoje. / This work aims to experimentally evaluate the string, microinverter and d.c.-d.c. converter technologies, in order to contribute to scientific knowledge construction in applications of the different interconnection architectures of photovoltaic generators to the conventional electric grid. For this, were used different systems installed at GEDAE’s laboratory (UFPA), located in northern region of the country. It was compared the performances according to the information from different data acquisition mechanisms available in the laboratory. In face of some of these data acquisition mechanisms provide only the value of energy accumulated throughout the day, a focus was given on the overall operation of the different systems analyzed. However, in those systems which greater operational details were monitored, either by the equipment's own acquisition system or already existing equipment in the laboratory (Fluke Digital Storage Oscilloscope, Digital Power Meter, etc.), important point analyzes with more detailed operation of the system were performed. The obtained results show that the d.c.-d.c. converters system presented superior performance to the other monitored systems. However, it has been found the occurrence of problems due to the pairing process of the d.c.-d.c. power converters in the operation of such systems that remain until now.

Submitted by Carmen Torres (carmensct@globo.com) on 2018-02-09T18:27:05Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_ImpactoGeradoresConectados.pdf: 3677555 bytes, checksum: cacdc89995e90a3cb08a7b651b188a31 (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2018-02-21T16:54:16Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_ImpactoGeradoresConectados.pdf: 3677555 bytes, checksum: cacdc89995e90a3cb08a7b651b188a31 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-21T16:54:16Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_ImpactoGeradoresConectados.pdf: 3677555 bytes, checksum: cacdc89995e90a3cb08a7b651b188a31 (MD5) Previous issue date: 2017-08-11 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Apesar de suas vantagens indiscutíveis, a geração distribuída (GD) pode afetar negativamente alguns aspectos da operação dos sistemas de energia elétrica, especialmente um ponto pouco explorado: a proteção das redes de distribuição de energia elétrica e sua interação com os sistemas de geração de energia baseados em inversores. Nesta dissertação, o impacto da GD conectada via inversor na coordenação religador-fusível de esquemas de proteção em redes de distribuição é minuciosamente estudado. Simulações são realizadas por meio do software DIgSILENT PowerFactory através de curtos-circuitos monofásicos e trifásicos considerando diferentes localizações de faltas e da GD, níveis de penetração e de operação, e outros aspectos que influem na descoordenação da proteção em um sistema de distribuição teste real do IEEE de 34 barras. A contribuição à corrente de curto-circuito de geradores baseados em inversores é também investigada por meio de simulações no modelo de transitórios eletromagnéticos do software. Os resultados mostraram que a elevada penetração da GD conectada via inversores aumenta a corrente de curto-circuito que passa pelo fusível e o faz operar mais rapidamente do que o religador em uma condição de falta, levando à perda de coordenação religador-fusível. É feita uma discussão geral dos resultados, identificando os eventuais cuidados adicionais que devem ser considerados a fim de manter a coordenação e seletividade entre as proteções de um sistema de distribuição. / Despite its many benefits, the Distributed Generation (DG) can adversely affect some aspects related to the operation performance of electrical power systems, especially a no so deeply explored point: the interaction between the protection systems and inverter-based power generation units. In this dissertation, the impact of inverter-based DGs units on the fuse-recloser coordination schemes used in distribution networks is thoroughly studied. The simulations were conducted using the software package DIgSILENT Power Factory through several single-phase and three-phase short circuits along the distribution network, considering different fault locations, penetration levels of DGs, operating conditions, and other aspects that impact over the protection miscoordination in an IEEE real test distribution system of 34 busbars. The contribution to the short-circuit current of inverter-based generators is also investigated through simulations on electromagnetic transients models available in the software. The simulation results shows that significant inverter-based DG penetration levels on distribution feeders increase the short-circuit current that passes through the fuse and make it operate faster than the recloser in a fault condition, leading to loss of fuse-recloser coordination in a time frame base. A general discussion of the results is performed, identifying some recommended corrective actions that should be considered in order to maintain the coordination and selectivity between the distribution system protection devices located throughout the network.

Submitted by FERNANDO VLADIMIR CERNA ÑAHUIS null (fvcerna83@gmail.com) on 2017-02-22T17:36:35Z No. of bitstreams: 1 TESE-FINAL.pdf: 2994686 bytes, checksum: 5e487b40d4aeb0006f40a0abdb9d9af6 (MD5) / Approved for entry into archive by LUIZA DE MENEZES ROMANETTO (luizamenezes@reitoria.unesp.br) on 2017-02-24T20:11:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 nahuis_fvc_dr_ilha.pdf: 2994686 bytes, checksum: 5e487b40d4aeb0006f40a0abdb9d9af6 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-24T20:11:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 nahuis_fvc_dr_ilha.pdf: 2994686 bytes, checksum: 5e487b40d4aeb0006f40a0abdb9d9af6 (MD5) Previous issue date: 2017-02-17 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Nesta tese são apresentados três modelos de programação matemática que abordam os problemas de otimização relacionados ao gerenciamento da energia nos sistemas de distribuição de energia elétrica (SDEE), como: 1) Programação ótima das entregas e carregamento dos veículos elétricos (VEs) durante a navegação em um mapa de cidade, 2) Gerenciamento ótimo pelo lado da demanda considerando um sistema fotovoltaico híbrido (SFH) em uma residência em baixa tensão (RBT) no SDEE, e 3) O melhoramento do fator de carga (FC) do SDEE através do controle da demanda. O primeiro problema visa minimizar os custos relacionados com a manutenção e geração de horas extra durante a operação de uma frota de VEs, levando em conta um conjunto de entregas pre-especificadas, assim como, pontos de carregamento alocados ao longo de cada via urbana (principal e/ou secundária) pertencente ao mapa da cidade. No segundo problema, para uma residência em baixa tensão é planejado um perfil ótimo de consumo para o dia seguinte. Este perfil de consumo é obtido através de um programa de gerenciamento pelo lado da demanda (GLD) que considera uma estrutura tarifária e um esquema de operação que otimiza os recursos energéticos vindos de um SFH e o SDEE. Para cada problema de otimização é apresentado o seu correspondente modelo de programação não linear inteiro misto (PNLIM). O terceiro problema visa minimizar os custos por compra de energia (consumo e perdas de potência ativa) da concessionária, levando em conta, o controle da demanda dos usos-finais, presentes nas unidades consumidoras (residenciais, comerciais, e industriais) no SDEE. As incertezas na utilização dos usos-finais nas unidades consumidoras são simuladas através de um algoritmo Monte Carlo. Além disso, o modelo proposto PIMRQ é rodado dentro de um processo iterativo, que visa a melhoria do FC do SDEE. Por outro lado, através destes modelos não-lineares, a solução ótima global não é garantida, enquanto o uso de modelos equivalentes (para o primeiro e segundo problema, sendo um modelo aproximado para o terceiro) de programação linear inteira mista (PLIM) resolvidos por ferramentas de otimização clássica existentes garantem a convergência para a solução ótima global. Por conseguinte, para resolver este inconveniente, os seus modelos MILP equivalentes são obtidos e explicados em detalhe. Os modelos propostos foram implementados na linguagem de modelagem algébrica AMPL e resolvidos usando o solver comercial CPLEX. Além disso, algoritmos de simulação para representar as incertezas dos tempos de demora na operação dos VEs e os hábitos de utilização dos usos-finais durante o dia, são desenvolvidos. Um grafo unidirecional de 71 nós, uma rede elétrica IEEE de 34 nós, e 21 usos-finais (incluído um VE plug-in para o carregamento na residência) residenciais são utilizados para testar a precisão e a eficiência, assim como, também técnica de solução dos modelos propostos para cada problema. / This thesis presents three mathematical programming models to address the optimization problems related to the energy management in the electricity distribution systems (EDSs), such as: 1) Optimal delivery scheduling and charging of electric vehicles (EVs) in the navigation of a city map, 2) Optimal demand side management of an EDS considering a hybrid photovoltaic system (HPS) in a residential low voltage (RLV), and 3) Load factor improvement through the demand control in the EDS. The first problem aims at minimizing the costs related to the maintenance and generation of extra hours during the operation of a EVs fleet, taking into account a number of prespecified deliveries, as well as charging points allocated along each urban road (main or secondary) belongs to the city map. In the second problem, for a RLV, an optimal consumption profile of a day-ahead is planned. This consumption profile is obtained through a demand side management (DSM) program that considers a tariff structure and an operating scheme that optimizes the energy resources coming from HFS and EDS. The third problem aims at minimizing the costs of energy purchase (consumption and active energy losses) of the company, taking into account, the demand control of the end-uses, presents in the consumers units (residential, commercial, and industrial) in the EDS. Uncertainties in the use of the end-uses in the different consumer units are simulated through a Monte Carlo algorithm that determines a habitual consumption profile for EDSs. Based on this habitual profile, the proposed MIPRQ model determines an optimal profile for EDSs. This model uses an iterative process that aims to improve the load factor of the EDS. For each optimization problem the corresponding non-linear mixed integer programming (NLMIP) model is presented. On the other hand, via these nonlinear models, the global optimal solution is not guaranteed, while using the equivalent mixed-integer linear (MILP) models (for the first and second problems, being an approximate model for the third) and solving them by existing classical optimization tools ensures convergence to global optimal solution. Therefore, in order to address this drawback, their equivalent mixed integer linear programming (MILP) models are obtained and explained in detail. The proposed models are implemented in the algebraic modeling language AMPL and solved using the commercial CPLEX solver. Moreover, simulations algorithms to represent the uncertainties of delay times in the operation of EVs and usage habits of end-uses during the day, are developed. A multidirectional graph with 71 nodes, an electrical network IEEE 34 nodes, and a quantity of 21 residential end-uses (including an EV plug-in for residential charging) are used to test the precision and the efficiency, as well as the solution technique of the models proposed for each problem. / CNPq: 141462/2013- 2

FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / O estudo para o desenvolvimento de uma fonte ininterrupta de energia com possibilidade de uso em sistema fotovoltaico, tem como motivaÃÃo que a larga escala da produÃÃo desse tipo de equipamento possa reduzir o custo dos conversores de eletrÃnica de potÃncia associados a uma instalaÃÃo fotovoltaica. O projeto proporem a uniÃo de topologias de conversores, resultando em uma UPS do tipo on-line com tensÃo de entrada e de saÃda de 220 Volts 60 Hz, potÃncia total de 715VA, rendimento de 88%, isolada em alta freqÃÃncia e com correÃÃo do fator de potÃncia na entrada. Sendo composta por um retificador na entrada com topologia de um conversor em ponte completa alimentado em corrente, esse conversor à responsÃvel por prover a correÃÃo do fator de potÃncia na entrada e da isolaÃÃo galvÃnica em alta freqÃÃncia. Um inversor em ponte completa com filtro LC e modulaÃÃo PWM unipolar, que à capaz de entregar uma tensÃo senoidal para a carga e um conversor boost de alto ganho que cumpre o papel de elevar a tensÃo de 24 Volts do banco de baterias para a tensÃo de 400 Volts do barramento de entrada do inversor. Cada conversor tem seu estudo teÃrico desenvolvido e ao final apÃs as especificaÃÃes e dimensionamentos sÃo mostrados os resultados experimentais do protÃtipo do projeto. Quando o sistema for aproveitado em uma instalaÃÃo fotovoltaica somente o inversor e o conversor boost de alto ganho sÃo utilizados. / The study of the development of initerruptible power supply to be used in a photovoltaic system has as motivation that the wide UPS production scale can reduce the cost of power electronics converters associated with a photovoltaic system. The project proposes a topology of an on-line UPS, with 220 Volts, 60 Hz input/output voltage, 715 VA power, 88% efficiency, High frequency isolation and Power factor correction. The Project consists on a rectifier, it is responsible for providing the input power factor correction and the high frequency isolation. An inverter, it supply the load with a output sinusoidal voltage and a high gain boost converter that increase the voltage from the battery pack up to the inverter. When the project is used in a photovoltaic system, it is only used the inverter and the high gain boost converter.

Made available in DSpace on 2017-07-10T15:14:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 _Anderson_Lenz.pdf: 3725618 bytes, checksum: 39203aa64331d0ed552c80b97130d676 (MD5) Previous issue date: 2016-02-15 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Considering that the energy consumption of residential water heating systems by showers represents 24% of household electricity consumption, and households account for 27% of total electricity consumption in Brazil in order to minimize this consumption, one of the most sustainable alternatives is the use of heating systems using thermosolar plates. This work aimed to evaluate during the period of one year performance of a thermosolar heating system of 1 m² in size, using commonly found materials in civil construction. The unit of measurement used to measure the amount of energy absorbed by the system is the W (watt), the same unit of consumption of the showers to facilitate your sizing. inside the results it can be observed that along one year, the monthly average efficiency ranged from 33.7% will be 53.54%, and average efficiency was 45.9%, and over this period the system absorbed 695 394 Wh Thermal energy, indicating the amount of electric energy that can be saved by using a thermosolar water heating system instead of showers. The system was considered suitable for use in water heating in residences because their efficiency was within the same levels obtained with plates manufactured industrially. Photovoltaic solar panels can be used both for rural electrification in isolated systems, as they are used connected to the power grid. In both cases one of the factors that most limits the overall efficiency is the panel temperature, because it increases its internal resistance and therefore generates energy losses. To minimize this effect was mounted a cooling system in the bottom of the panel with water spray, to assess the cooling effect on the panel performance characteristics as current, voltage, power and efficiency. The performance of the panel was monitored in three different periods, the 1st with intermittent cooling, without cooling the 2nd and 3rd with cooling continued in the hottest hours of the day. The analyzes were performed on two levels of irradiation, the high level with respect to levels closer to the maximum occurring on a clear day, around 1000 W / m², and the lower level was set to 700 W / m² that it is one of the largest occurrence levels. Within the analysis of the data it was observed that the use of cooling for a high level of solar irradiation power increased by 12.26% and 12.17% efficiency at not cooled, and the low irradiation power increased by 8.48% and 9.09% efficiency compared to not be cooled. It is concluded that the system was effective in boosting the performance of the panel and can be used to increase efficiency in isolated systems as in the network connected systems. In this work we studied the technical performance of two solar energy conversion technologies into useful energy, thermal energy in the case of thermosolar panels and electric energy with photovoltaic panels, which can be used to help supply the energy needs of a single family residence rural as well as urban households. The collected performance technical information can provide an incentive for new ventures. / Tendo em vista que o consumo energético dos sistemas de aquecimento de água residenciais por chuveiros representa 24% do consumo de energia elétrica residencial, e que as residências correspondem a 27% do consumo de energia elétrica total no Brasil, visando minimizar este consumo, uma das alternativas mais sustentáveis é o uso de sistemas de aquecimento utilizando placas termossolares. Neste trabalho buscou-se avaliar durante o período de um ano desempenho de um sistema de aquecimento termossolar de 1 m² de área, utilizando materiais comumente encontrados em construção civil. A unidade de medida utilizada para mensurar a quantia de energia absorvida pelo sistema foi o W(watt), mesma unidade de consumo dos chuveiros visando facilitar o seu dimensionamento. Dentro dos resultados observa-se que ao longo de um ano a eficiência média mensal variou de 33,7% á 53,54%, e eficiência média ficou em 45,9%, e ao longo deste período o sistema absorveu 695.394 Wh de energia térmica, indicando o montante de energia elétrica que pode ser economizada ao utilizar um sistema de aquecimento de água termossolar em vez de chuveiros. O sistema foi considerado adequado para o uso de aquecimento de água em residências, pois a sua eficiência ficou dentro dos mesmos níveis obtidos com placas fabricadas industrialmente. Painéis solares fotovoltaicos podem ser utilizados tanto para eletrificação rural em sistemas isolados, quanto serem usados conectados a rede de energia elétrica. Em ambos os casos um dos fatores que mais limita a eficiência do conjunto é a temperatura do painel, pois aumenta a sua resistência interna e por consequência gera perdas de energia. Visando minimizar este efeito montou-se um sistema de resfriamento na parte inferior do painel com aspersão de água, para avaliar o efeito do resfriamento sobre as características de desempenho do painel como corrente, tensão, potência e eficiência. O desempenho do painel foi monitorado em três períodos distintos, o 1° com resfriamento intermitente, o 2° sem resfriamento e o 3° com resfriamento continuo nas horas mais quentes do dia. As análises foram feitas sobre dois níveis de irradiação, o nível alto diz respeito aos níveis mais próximos do máximo que ocorre em um dia de céu limpo, em torno de 1000 W/m², e o nível baixo foi definido como 700 W/m² que é um dos níveis de maior ocorrência. Dentro da análise dos dados observou-se que o uso do resfriamento para um nível alto de irradiação solar a potência aumentou 12,26% e a eficiência 12,17% em relação ao não resfriado, e para o nível baixo de irradiação a potência aumentou 8,48% e a eficiência 9,09% em relação ao não resfriado. Conclui-se que o sistema foi eficaz em aumentar o desempenho do painel e que pode ser utilizado para incrementar a eficiência em sistemas isolados como em sistemas conectados a rede. Neste trabalho estudou-se o desempenho técnico de duas tecnologias de conversão de energia solar em energia útil, energia térmica no caso dos painéis termossolares, e energia elétrica com painéis fotovoltaicos, que podem ser utilizadas para auxiliar o suprimento das necessidades energéticas de uma residência unifamiliar rural bem como em residências urbanas. As informações técnicas de desempenho coletadas podem servir de incentivo para novos empreendimentos.