Orientador: Antonio Padilha Feltrin / Resumo: Neste trabalho, propõe-se uma metodologia baseada nas incertezas da radiação solar para prever o despacho de demanda e reativos nos sistemas de distribuição radial com geradores fotovoltaicos (GFs). O objetivo dessa metodologia é melhorar o perfil da magnitude de tensão para o dia seguinte, sujeito a certas restrições operativas do sistema elétrico de distribuição. No desenvolvimento dos algoritmos de solução são considerados geradores distribuídos que têm forte dependência das variações da fonte primária de energia (principalmente sistemas fotovoltaicos), ou seja, os limites de injeção de potência dos GFs dependem das incertezas da radiação solar. Este grupo de geradores precisa de considerações que incluam as incertezas na geração de energia. Para isso, elaboram-se cenários de radiação baseado na função de distribuição de probabilidade beta. Assim, são realizados fluxos de potência probabilísticos em múltiplos cenários. Leva-se em consideração, os objetivos a serem otimizados por meio de técnicas multiobjetivo, observando principalmente, os desvios da tensão nos nós e as perdas de potência nas linhas do sistema. A metodologia proposta foi implementada em linguagem de modelagem algébrica com o AMPL para descrever o problema de otimização e resolvido usando o solver comercial CPLEX. Os sistemas testes de 34 e 123 nós foram utilizados para avaliar os modelos matemáticos e a eficiência da técnica de solução proposta para o problema de controle dos sistemas de distribuição radia... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This work presents a methodology based on uncertainties of solar radiation to predict demand and reactive dispatch in the radial distribution systems with photovoltaic generators (GFs). The objective is to improve the voltage magnitude profile for a day ahead, subjecting to operation constraints of distribution system. In order to evaluate the optimization criteria for distribution networks, active power balance equations have to be solved. It is considered that distributed generators have a high coherence to variations of the primary energy source (mainly photovoltaic systems), where, the power injection limits of the GFs depend on the uncertainties of the solar radiation. Uncertainties in generation are needed to be considered for this type of generator. Thus, the beta probability distribution function has been employed to include different radiation scenarios in the problem formulation. The aim of this research evolves the development of an optimization tool to predict the reactive power dispatch of GFs considering the uncertainties of solar radiation. For this purpose, the probabilistic power flow is performed under various scenarios. The Multiobjective optimization problem is formulated by including the buses (nodes) voltage deviations and the power losses of distribution lines in two different objective functions. The proposed methodology was implemented in AMPL mathematical model language and solved using the commercial CPLEX solver. The 34 and 123 nodes test systems a... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

[pt] O presente trabalho trata da implementação de um sistema integrado de fornecimento de energia elétrica a sistemas isolados da rede de distribuição através de célula a combustível, combustível renovável (etanol) e painéis fotovoltaicos. Apresenta como objetivo a construção de um simulador para a otimização do sistema integrado de fornecimento de energia elétrica. O sistema consiste em um reformador de hidrogênio que utiliza etanol para a reforma do hidrogênio, uma célula a combustível do tipo PEM, painéis fotovoltaicos, banco de baterias de chumbo, inversor de corrente, compressor de hidrogênio. O sistema foi dimensionado para atender um consumidor SIGFI 45. A partir da implementação do sistema foram realizados diferentes tipos de ensaios a fim de caracterizar o funcionamento de cada um dos equipamentos separadamente. Conhecendo o funcionamento de cada equipamento foi possível simular o funcionamento deles em diferentes condições de operação. Posteriormente foi implementado um simulador em VBA desse sistema e os resultados obtidos experimentalmente foram comparados com os simulados para a validação desse simulador. Com o simulador validado foi possível simular diversos casos de operação com o intuito de otimizar o funcionamento desse sistema. / [en] This current work deals with the implementation of an integrated electrical power supply system with isolated fuel cell distribution networks: renewable fuel (ethanol) and photovoltaic panels. This thesis presents the objective of constructing a simulator in order to optimize the integrated electrical power supply system. The system consists of a hydrogen reformer that uses ethanol to produce hydrogen, a PEM fuel cell, photovoltaic panels, lead battery bank, current inverter, hydrogen compressor. The system has been sized to meet SIGFI 45 consumer. During the implementation and application of the system, different types of tests were carried out in order to characterize the behavior of each component separately. Knowing the function of each component within the system, it was possible to simulate their behavior in different operating conditions. Later, a VBA simulator of this system was created and then implemented. The results produced by the simulator were compared with those carried out experimentally to validate the accuracy of this simulation. With the validation of the simulator it was possible to simulate several operational cases in order to optimize the function of this system.

Este trabalho tem como objetivo explorar a forma de planos de fachada vinculados à incidência solar, potencializando a aplicação de sistemas fotovoltaicos. A identificação e parametrização de formas segundo os princípios geométricos de captação fotovoltaica, sugerem a aplicação de uma metodologia de projeto para superfícies de fachadas fotovoltaicas, de modo a otimizar a incidência direta da radiação solar, incorporada a volumetria da edificação. O modelo de otimização de fachadas fotovoltaicas consiste em quatro etapas. Inicialmente define-se a tecnologia fotovoltaica e a localização geográfica (1). Posteriormente, é realizada a modelagem elementar tridimensional (2) através do editor de algoritmos gráficos Grasshopper – integrado à ferramenta de modelagem Rhinoceros3D – estabelecendo assim, as restrições e variáveis da forma. Na terceira etapa, correlacionamse transformações geométricas tridimensionais (twist, taper e shear) e incidência solar (3) por meio dos softwares Ecotect Analysis e Grasshopper. Com isso, os parâmetros dimensionais atribuídos às variáveis – transformações geométricas – são vinculados aos parâmetros de radiação solar, visando à geração de formas. Após a seleção das formas com maior potencial fotovoltaico, identificam-se as zonas com maior incidência de radiação solar e realiza-se a manipulação dos pontos de controle das superfícies NURBS (4). Através das transformações geométricas taper, shear e twist foi possível gerar um conjunto de soluções otimizadas, correlacionando dados energéticos e geométricos, integrando métodos de geração de formas e avaliação performática da radiação solar. O estudo identificou que as possibilidades de articulação entre os planos fotovoltaicos e a eficiência energética têm implicações positivas, correlacionando variabilidade formal e geração de energia elétrica. / This work aims explore the shape of façade planes linked to the solar incidence, in order to optimize the use of photovoltaic systems. The identification and parameterization of forms according to geometric principles of photovoltaic capture suggest the application of a design methodology for optimizing the photovoltaic surface façade in order to optimize direct solar radiation, incorporating the volume of the building. The optimization model of photovoltaic façade consists of four steps. Initially decide on the photovoltaic technology and geographic location (1). Subsequently, three-dimensional elementary modeling is performed (2) through the graphic-algorithm editor, Grasshopper, – integrated with the modeling tool, Rhinoceros 3D, – thus establishing, restrictions and variables in shape. In the third stage, threedimensional geometric transformations are correlated (twist, taper and shear) and solar incidence (3) through the computer interfaces of Ecotect Analysis and Grasshopper software. With this, the dimensional parameters assigned to the variables – geometric transformations – are linked to parameters of solar radiation, in order to generate shapes. After the selection of potential photovoltaic shapes, zones with the greatest incident solar radiation are identified and the control points of NURBS surface are manipulated (4). Using the geometric transformations taper, shear and twist, it was possible to generate a set of optimal solutions, correlating geometric and energetic data, integrating shape generating methods and performatic evaluation of solar exposure. The work identified that possibilities of articulation between photovoltaic planes and energetic efficiency have positive results, correlating shape variability and electricity generation.

Submitted by EDILENE ASSUNÇÃO DA SILVA (edileneass@gmail.com) on 2018-10-15T12:58:45Z No. of bitstreams: 1 Thesis final corrected version_Silva.pdf: 5038032 bytes, checksum: 096e39873786dd29f13d8faedd460bb8 (MD5) / Approved for entry into archive by Lucilene Cordeiro da Silva Messias null (lubiblio@bauru.unesp.br) on 2018-10-15T17:17:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 silva_ea_dr_bauru.pdf: 5038032 bytes, checksum: 096e39873786dd29f13d8faedd460bb8 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-15T17:17:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 silva_ea_dr_bauru.pdf: 5038032 bytes, checksum: 096e39873786dd29f13d8faedd460bb8 (MD5) Previous issue date: 2018-07-05 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Les cellules solaires polymériques attirent un grand intérêt dans ce domaine de recherche, en raison du faible coût, du procédé de fabrication de grandes surfaces, des matériaux de manutention légers et de la possibilité de leur fabrication par diverses techniques. Pour une bonne efficacité des dispositifs photovoltaïques, la couche active doit contenir une bonne absorption de la lumière du soleil. En termes de bandgap,cela signifie que plus le bandgap est petit, plus le flux de photons absorbés est grand. Une manière d'accomplir ceci avec les matériaux polymères est la synthèse d'un copolymère alterné dans lequel le bandgap optique est diminué, ce que l'on appelle des polymères low-bandgap. L'organisation structurelle de la couche active joue un rôle important dans la performance des dispositifs, y compris les dispositifs photovoltaïques, et la technique Langmuir-Schaefer (LS) permet de fabriquer des films nanostructurés avec contrôle de l'épaisseur, qui peuvent servir de base pour construire de meilleurs dispositifs. Dans ce contexte, l'objectif de ce travail était de synthétiser des polymères low-bandgap et ensuite de fabriquer et caractériser des films LS de ces polymères et leurs mélanges avec un dérivé de fullerène, le PCBM, pour leur application en tant que couche active de cellules solaires. Les films LS des polymères et leurs mélanges avec PCBM ont été fabriqués et des mesures de caractérisation ont été effectuées. Ces films ont été caractérisés par des mesures électriques (courant vs tension, spectroscopie d'impédance et voltampérométrie cyclique), morphologiques (microscopie à force atomique) et optiques (UV-visible, diffusion Raman et transmission infrarouge). Par les films de Langmuir et les mesures morphologiques, il a été possible d'observer les caractéristiques spécifiques concernant la conformation de chaque polymère sous forme de film. Des mesures optiques confirment l'absorption aux longueurs d'onde élevées attendues pour ces polymères. Dans les mesures électriques, les résultats ont montré des conductivités différentes pour les mêmes matériaux lorsque les types d'électrodes ont été changés. Les dispositifs photovoltaïques des films LS fabriqués n'ont pas atteint de bonnes valeurs d'efficicacité. Les films spincoating de ces polymères testés en tant que couche active des dispositifs, sous atmosphère contrôlée, ont montré un’efficacité allant jusqu'à 0,6%. / Células solares poliméricas atraem grande interesse nessa área de pesquisa, devido ao baixo custo, processo de fabricação de grandes áreas, materiais de manuseio leves e a possibilidade de sua fabricação por diversas técnicas. Para uma boa eficiência dos dispositivos fotovoltaicos, a camada ativa deve conter uma boa absorção da luz solar. Em termos de bandgap, isto quer dizer que quanto menor o bandgap maior o fluxo de fótons absorvidos. Uma maneira de realizar isto com os materiais poliméricos é a síntese de um polímero no qual o bandgap óptico tem a capacidade de aumentar a captura da luz solar, os chamados polímeros low-bandgap. A organização estrutural da camada ativa possui um papel importante na performance de dispositivos, inclusive dos fotovoltaicos, e a técnica Langmuir-Schaefer (LS) proporciona a capacidade de fabricar filmes nanoestruturados e com controle de espessura, podendo servir de base para construção de melhores dispositivos. Dentro deste contexto, o objetivo deste trabalho foi sintetizar polímeros low-bandgap e, posteriormente fabricar e caracterizar filmes LS destes polímeros e de suas blendas com um derivado de fulereno, o PCBM, para a aplicação dos mesmos como camada ativa de células solares. Foram fabricados filmes LS dos polímeros e de suas misturas com PCBM e realizadas medidas de caracterização. Estes filmes foram caracterizados por meio de medidas elétricas (corrente vs. Tensão, espectroscopia de impedância e voltametria cíclica), morfológica (microscopia de força atômica) e óptica (Ultravioleta-Visível, Espalhamento Raman e transmissão no infravermelho). Com os filmes de Langmuir e as medidas morfológicas foi possível observar as características específicas de como é a conformação de cada polímero na forma de filme. As medidas ópticas confirmam a absorção em altos comprimentos de onda esperados para estes polímeros. Nas medidas elétricas os resultados mostraram diferentes condutividades para os mesmos materiais quando mudado os tipos de eletrodos. Os dispositivos fotovoltaicos dos filmes LS fabricados não alcançaram bons valores de eficiência. Filmes spin-coating destes polímeros testados como camada ativa dos dispositivos, em atmosfera controlada, revelaram eficiência de até 0.6%. / Polymeric solar cells attract great interest in this area of research due to the potential low cost, large area fabrication process, lightweight physical feature and the possibility of fabricating these cells by several techniques. To achieve good efficiency in the photovoltaic devices the active layer must have an efficient absorption of sunlight. In terms of bandgap, this means that the smaller the bandgap the greater the flux of photons absorbed. One way to accomplish this, with the polymeric materials, is the synthesis of a polymer in which the optical bandgap has the ability to increase the capture of sunlight, the so-called low-bandgap polymers. The structural organization of the active layer plays an important role in the performance of devices, including in photovoltaic devices, and the Langmuir-Schaefer (LS) technique provides the ability to manufacture nanostructured films with thickness control, which can serve as a basis for building better devices. In this context, the aim of this work was to synthesize low-bandgap polymers for later manufacturing and characterization of LS films of these polymers and their blends with a fullerene derivative, PCBM, and test them as active layer of solar cells. LS films of such polymers and their blends with PCBM were made and characterization measurements were performed. These films were characterized by electrical (current vs. voltage, impedance spectroscopy and cyclic voltammetry), morphology (atomic force microscopy) and optical (ultraviolet-visible, Raman scattering and infrared) measurements. Through the Langmuir films and the morphological measurements, it was possible to observe the specific characteristics of how it is the conformation of each polymer in film form. Optical measurements confirmed the absorption at high wavelengths expected for these polymers. In the electrical measurements, the results showed different conductivities for the same materials when the types of electrodes were changed. The photovoltaic devices manufactured from LS technique have not reached good efficiency values. When spin-coated active layers were tested as OPV devices in a controlled atmosphere the efficiency achieved up to 0.6% / CAPES DS / CNPq SWE 205489/2014-1

Submitted by Lara Oliveira (lara@ufersa.edu.br) on 2017-06-29T18:40:34Z No. of bitstreams: 1 GregoryLSS_DISSERT.pdf: 2365446 bytes, checksum: d4abe11e0270841ffc2cbf5442616e03 (MD5) / Rejected by Vanessa Christiane (referencia@ufersa.edu.br), reason: Corrigir referência. on 2017-07-03T12:21:23Z (GMT) / Submitted by Lara Oliveira (lara@ufersa.edu.br) on 2017-07-04T14:44:36Z No. of bitstreams: 1 GregoryLSS_DISSERT.pdf: 2365446 bytes, checksum: d4abe11e0270841ffc2cbf5442616e03 (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Christiane (referencia@ufersa.edu.br) on 2017-07-04T16:49:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 GregoryLSS_DISSERT.pdf: 2365446 bytes, checksum: d4abe11e0270841ffc2cbf5442616e03 (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Christiane (referencia@ufersa.edu.br) on 2017-07-04T16:58:35Z (GMT) No. of bitstreams: 1 GregoryLSS_DISSERT.pdf: 2365446 bytes, checksum: d4abe11e0270841ffc2cbf5442616e03 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-04T16:58:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GregoryLSS_DISSERT.pdf: 2365446 bytes, checksum: d4abe11e0270841ffc2cbf5442616e03 (MD5) Previous issue date: 2017-02-21 / Distributed photovoltaic systems currently have a great potential for growth, due to several factors that make it quite attractive, among them: tariff parity reached in the coming years in some countries, reduction of installation costs, government incentives, and sector regulation, among others. Since these are relatively new types of systems, many researches have been carried out to study the behavior of a distributed photovoltaic generation system connected to the distribution grid. In this sense, the main objective of this work is to analyze the impact generated in energy quality by the installation of a Grid-Connected Photovoltaic System (GCPV) installed in UFERSA, located in Mossoró/RN. Through the evaluation of the main parameters of energy quality generated by the GCPV, it was verified that the installation of a distributed photovoltaic system connected at low voltage causes small changes in some parameters, such as elevation in the steady state voltage, reduction of the power factor of the installation and increase in the value of the total harmonic distortion rate of current. In the work in question, all variations found did not exceed the limits established by the current regulations. It was also verified that the installation of the GCPV caused a daily reduction of up to 38% in the average active energy consumed, considering the phase in which the system is interconnected / Os sistemas fotovoltaicos distribuídos possuem atualmente um grande potencial de crescimento, devido a diversos fatores que o tornam bastante atraentes, dentre eles: paridade tarifária sendo alcançada nos próximos anos em alguns países, redução dos custos de instalação, incentivos governamentais, regulação do setor, entre outros. Por tratar-se de tipos de sistemas relativamente novos, muitas pesquisas têm sido desenvolvidas no intuito de estudar o comportamento de um sistema de geração fotovoltaica distribuída, conectado à rede elétrica de distribuição. Neste sentido, o presente trabalho tem como objetivo principal analisar o impacto gerado na qualidade de energia pela instalação de um Sistema Fotovoltaico Conectado à Rede (SFCR) instalado na UFERSA, localizada em Mossoró/RN. Através da avaliação dos principais parâmetros de qualidade de energia gerados pelo SFCR verificou-se que a instalação de um sistema fotovoltaico distribuído conectado em baixa tensão provoca pequenas alterações em alguns parâmetros, tais como: elevação na tensão de regime permanente, redução do fator de potência da instalação e acréscimo no valor da taxa de distorção harmônica total de corrente. No trabalho em questão, todas as variações constatadas não ultrapassaram os limites estabelecidos pelas normas vigentes. Constatou-se, ainda, que a instalação do SFCR provocou redução diária de até 38% na energia ativa média consumida, considerando a fase na qual o sistema está interconectado / 2017-06-29

Os sistemas fotovoltaicos conectados à rede convertem diretamente a energia solar em energia elétrica entregando à rede elétrica de distribuição uma energia limpa e renovável. Esses sistemas são formados basicamente por um conjunto de módulos fotovoltaicos e inversores que são responsáveis por converterem energia elétrica em corrente contínua em energia elétrica em corrente alternada. Esta Tese apresenta um estudo de características elétricas e térmicas de inversores utilizados em sistemas conectados à rede a partir de uma análise teórica e experimental. Os ensaios de inversores foram realizados em duas etapas: a primeira etapa foi desenvolvida no Laboratório de Energia Solar (Labsol) da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) onde foi utilizado um sistema fotovoltaico de 4,8 kWP e dez modelos de inversores de diferentes fabricantes. As características elétricas de inversores que foram medidas e analisadas são: eficiência de conversão de corrente contínua em corrente alternada, eficiência do seguidor do ponto de máxima potência, fator de potência e distorção harmônica na corrente e na tensão. Ensaios térmicos de inversores também foram realizados e os resultados apresentados e analisados. A segunda etapa dos ensaios foi desenvolvida no Laboratório de Energia Solar Fotovoltaica do Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) na Espanha onde foi utilizado um sistema fotovoltaico de 3 kWP e sete modelos de inversores de diferentes fabricantes. Os inversores ensaiados são monofásicos de potência até 5 kW e de diferentes topologias (transformador de alta freqüência, baixa freqüência e sem transformador). A influência da tensão CC de entrada no comportamento da eficiência CC/CA e do fator de potência foi analisada. Os resultados obtidos nos ensaios permitiram o desenvolvimento de modelos matemáticos que descrevem o comportamento elétrico e térmico de inversores. Os modelos matemáticos propostos foram inseridos em um programa de simulação computacional desenvolvido no Labsol da UFRGS, denominado FVConect. A evolução dos resultados da simulação comparada valida plenamente os modelos utilizados. A análise dos resultados do comportamento de inversores amplia o conhecimento sobre o funcionamento desses equipamentos e a sua interação dinâmica com os demais componentes de sistemas fotovoltaicos conectados à rede. / Grid-connected photovoltaic systems directly convert solar energy into electrical energy delivering to the distribution grid a clean and renewable energy. These systems are basically formed by an array of photovoltaic modules and inverters. The inverters are responsible for converting direct current to alternating current. This Thesis presents a study of electrical and thermal characteristics of inverters used in grid-connected photovoltaic systems from a theoretical and experimental analysis. The inverters tests were carried out in two stages: the first stage was performed at Solar Energy Laboratory at Federal University of Rio Grande do Sul where it was used a 4,8 KWP grid-connected photovoltaic system and ten inverters of different manufacturers. The proposed mathematical models were inserted into computer simulation software developed at UFRGS named FVConect. The evolution of the simulation results compared to the experimental results validates the proposed models. The analysis of the behavior of the inverters improves the understanding of the operating of such equipment and their dynamic interaction with other grid-connected photovoltaic system components.

Este trabalho tem como objetivo explorar a forma de planos de fachada vinculados à incidência solar, potencializando a aplicação de sistemas fotovoltaicos. A identificação e parametrização de formas segundo os princípios geométricos de captação fotovoltaica, sugerem a aplicação de uma metodologia de projeto para superfícies de fachadas fotovoltaicas, de modo a otimizar a incidência direta da radiação solar, incorporada a volumetria da edificação. O modelo de otimização de fachadas fotovoltaicas consiste em quatro etapas. Inicialmente define-se a tecnologia fotovoltaica e a localização geográfica (1). Posteriormente, é realizada a modelagem elementar tridimensional (2) através do editor de algoritmos gráficos Grasshopper – integrado à ferramenta de modelagem Rhinoceros3D – estabelecendo assim, as restrições e variáveis da forma. Na terceira etapa, correlacionamse transformações geométricas tridimensionais (twist, taper e shear) e incidência solar (3) por meio dos softwares Ecotect Analysis e Grasshopper. Com isso, os parâmetros dimensionais atribuídos às variáveis – transformações geométricas – são vinculados aos parâmetros de radiação solar, visando à geração de formas. Após a seleção das formas com maior potencial fotovoltaico, identificam-se as zonas com maior incidência de radiação solar e realiza-se a manipulação dos pontos de controle das superfícies NURBS (4). Através das transformações geométricas taper, shear e twist foi possível gerar um conjunto de soluções otimizadas, correlacionando dados energéticos e geométricos, integrando métodos de geração de formas e avaliação performática da radiação solar. O estudo identificou que as possibilidades de articulação entre os planos fotovoltaicos e a eficiência energética têm implicações positivas, correlacionando variabilidade formal e geração de energia elétrica. / This work aims explore the shape of façade planes linked to the solar incidence, in order to optimize the use of photovoltaic systems. The identification and parameterization of forms according to geometric principles of photovoltaic capture suggest the application of a design methodology for optimizing the photovoltaic surface façade in order to optimize direct solar radiation, incorporating the volume of the building. The optimization model of photovoltaic façade consists of four steps. Initially decide on the photovoltaic technology and geographic location (1). Subsequently, three-dimensional elementary modeling is performed (2) through the graphic-algorithm editor, Grasshopper, – integrated with the modeling tool, Rhinoceros 3D, – thus establishing, restrictions and variables in shape. In the third stage, threedimensional geometric transformations are correlated (twist, taper and shear) and solar incidence (3) through the computer interfaces of Ecotect Analysis and Grasshopper software. With this, the dimensional parameters assigned to the variables – geometric transformations – are linked to parameters of solar radiation, in order to generate shapes. After the selection of potential photovoltaic shapes, zones with the greatest incident solar radiation are identified and the control points of NURBS surface are manipulated (4). Using the geometric transformations taper, shear and twist, it was possible to generate a set of optimal solutions, correlating geometric and energetic data, integrating shape generating methods and performatic evaluation of solar exposure. The work identified that possibilities of articulation between photovoltaic planes and energetic efficiency have positive results, correlating shape variability and electricity generation.

Orientador: Luís Carlos Origa de Oliveira / Resumo: As profundas mudanças que os sistemas de distribuição de energia elétrica vêm experimentando, devido à crescente penetração de unidades de Geração Distribuída (GD), têm resultado, inevitavelmente, na efetiva ruptura da forma tradicional de controlar e operar o sistema elétrico. A conexão em larga escala de unidades de GD impõe às distribuidoras de energia uma série de desafios técnicos, econômicos e regulatórios, necessários para preservar a continuidade e o nível de Qualidade da Energia Elétrica (QEE) na rede. Além dos benefícios que justificam o investimento, os sistemas de GD contribuem com alguns impactos negativos para o sistema elétrico, entre eles, destacam-se aqui a geração de harmônicas e a injeção de corrente contínua (CC) na rede, em regime permanente, e seus efeitos sobre os transformadores de potência. O incremento de uma componente de fluxo CC em seu enrolamento secundário altera o ponto de operação natural e eficiente do transformador, trazendo prejuízo não só à sua vida útil, mas também à sua funcionalidade na rede. Esta condição favorece a geração e propagação de harmônicas adicionais no sistema alimentador, afetando negativamente o sistema elétrico, sendo esta análise uma contribuição original deste trabalho. Neste sentido, considera-se com grande relevância o estudo de comportamento dos equipamentos projetados para operar essencialmente com sinais em corrente alternada (CA) e que passam a ser submetidos, simultaneamente, a excitações com corrente contínua. ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The deep changes that electric power distribution systems have been experiencing due to the increasing number of Distributed Generation (GD) units, have inevitably resulted in the effective rupture of the traditional way of controlling and operating the electrical system. The large-scale connection of GD units imposes on energy utilities many technical, economic and regulatory challenges necessary to preserve the continuity and the Electric Power Quality (EPQ) level on the grid. In addition to the benefits that justify the investment, GD systems have some negative impacts to the electrical system, among them, the harmonic generation and Direct Current (DC) injection on the grid, and its effects in the power transformers. The increase of a DC flow component in the secondary winding changes the standard and efficient operational point of the transformer, causing damage not only to its lifespan but also to its functionality on the grid. This condition favors the additional harmonics generation and propagation in the feeder system, adversely affecting the electrical system, being this analysis an original contribution of this work. In this way of thinking, it is considered with great relevance the study of the equipment behavior designed to operate essentially with signals in alternating current (AC) and simultaneously subjected to excitations with direct current (DC). Whereas the objective of analyzing not only the effect but also the cause of the double excitation, this thesis ... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientadora: Profa. Dra. Paula Homem de Mello / Tese (doutorado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia/Química, 2017. / Pesquisas sobre dispositivos fotovoltaicos têm como objetivo aumentar sua eficiência, durabilidade e baixar seus custos de fabricação. Entre os dispositivos fotovoltaicos estão as células solares sensibilizadas por corantes (DSSC). Sendo o corante um dos parâmetros mais estudados e importantes das DSSC, este trabalho teve como objetivo principal estudar, utilizando métodos de química computacional, as propriedades eletrônicas de alguns corantes baseados em complexos de rutênio(II). Neste trabalho, as propriedades eletrônicas do N3 (cis-Ru[(dcbH2)2(NCS)2], dcbH2 = ácido 2,2¿-bipiridina-4,4¿-dicarboxílico), foram calculadas e comparadas com isômeros do N719 (N3 duplamente desprotonado) e com corantes mono (mMS) e dimetil substituídos (dMS), em relação aos grupos carboxílicos do N3. Os resultados sugerem que os isômeros do N719 se encontram em equilíbrio à temperatura ambiente. Os grupos mMS, dMS e desprotonados derivados do N3 apresentam menores energias de oxirredução, quando o metil ou o carboxilato, respectivamente, estão localizados em oposição à bipiridina. A correlação com dados experimentais dos corantes N3, C101, N945 e K19 sugere que as diferenças de energias de orbitais e grupos doadores/aceptores afetam a eficiência da DSSCs. Para ter um parâmetro de comparação entre os níveis de energia eletrônicos do corante e as bandas do semicondutor, foi realizado o cálculo de TD-DFT para o cluster Ti42O77H18. O estudo metodológico para verificar o efeito de diferentes funcionais e da inclusão do efeito do solvente na obtenção do espectro eletrônico de absorção mostrou que podem ocorrer variações significativas. Os funcionais M06 e B3LYP se mostraram bastante adequados para a previsão do gap HOMO-LUMO, mas para a previsão do espectro como um todo, o funcional CAM-B3LYP é o mais adequado para os complexos de rutênio(II) aqui estudados. / Research on photovoltaic devices aims to increase their efficiency and durability, as well as lower their manufacturing costs. Among the photovoltaic devices, there are the dyes-sensitized solar cells (DSSC). The dye is one of the most studied and important parameter of DSSC; so, in this work, we had as main objective to study, using computational chemistry methods, the electronic properties of some dyes based on ruthenium(II) complexes. In this work, the electronic properties of N3 (cis-Ru[(dcbH2)2(NCS)2], dcbH2 = 2,2'-bipyridine-4,4'-dicarboxylic acid) were calculated and compared with N719 isomers (N3 double-deprotonated), mono (mMS) and dimethyl substituted (dMS) dyes. The results suggest that N719 isomers are in equilibrium at room temperature. The mMS, dMS and deprotonated N3-derived groups exhibit lower oxidation energy when methyl or carboxylate, respectively, are located in opposition to bipyridine group. Correlation with experimental data of N3, C101, N945 and K19 dyes suggest that differences in orbital energies and donor / acceptor groups affect the efficiency of DSSCs. In order to establish a comparison parameter between the electronic energy levels of the dye and the semiconductor bands, the calculation of TD-DFT for the Ti42O77H18 cluster was performed. The methodological study to verify the effect of different functionals and the inclusion of the solvent effect in obtaining the electronic spectrum showed that significant variations can occur. M06 and B3LYP functionals are recommended to estimate HOMO-LUMO gap, but CAM-B3LYP functional is the most suitable for the prediction of the whole spectrum characteristics for the ruthenium(II) complexes studied here.

Submitted by RARISON ROBERTO ACACIO FORTES null (rarisonfortes@yahool.com) on 2016-05-05T14:43:06Z No. of bitstreams: 1 RFortes.pdf: 3576878 bytes, checksum: 1f31f85eeeb5bf64f3b8b9781d51941c (MD5) / Approved for entry into archive by Felipe Augusto Arakaki (arakaki@reitoria.unesp.br) on 2016-05-09T13:45:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 fortes_rra_me_ilha.pdf: 3576878 bytes, checksum: 1f31f85eeeb5bf64f3b8b9781d51941c (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-09T13:45:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 fortes_rra_me_ilha.pdf: 3576878 bytes, checksum: 1f31f85eeeb5bf64f3b8b9781d51941c (MD5) Previous issue date: 2016-03-12 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Acre (FAPAC) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Como os sistemas de energia têm sido tradicionalmente projetados para produção centralizada, a penetração de sistemas de geração distribuída na rede tem causado mudança nesse perfil, criando novos desafios operacionais que se fazem importantes para a reestruturação dos sistemas tradicionais. No entanto, este novo cenário do sistema elétrico, introduzido pela resolução 482/2012 da Agência Nacional de Energia Elétrica – ANEEL, trouxe às distribuidoras de energia um novo panorama para as atividades de operação e manutenção de suas redes e ativos, principalmente devido à bidirecionalidade do fluxo de potência na rede, originado pela conexão de sistemas de geração distribuída. Os impactos técnicos devem ser previstos e analisados, sobretudo em redes de distribuição, para garantir os padrões mínimos de qualidade da energia no ponto de consumo e evitar o comprometimento das cargas alimentadas. Dentre os impactos, destaca-se o efeito sobre os bancos de capacitores devido à injeção de distorções harmônica produzida pelos inversores de sistemas fotovoltaicos, que sob certas condições, produzem conteúdo harmônico com nível acima do limite normatizado, podendo excitar uma condição prévia de ressonância no barramento. Neste contexto, esta dissertação tem como principal objetivo analisar o comportamento do sistema elétrico em condição de ressonância paralela e avaliar o grau de comprometimento dos bancos de capacitores instalados no sistema de distribuição com presença de frequências harmônicas e sugerir rotinas técnicas para evitar sua operação contingenciada. / As energy systems have been traditionally projected for centralized production, the penetration of distributed generation systems have caused a change in this profile, creating new operational challenges that are important for traditional systems restructuring. However, this new electrical system scenario, introduced by resolution 482/2012 of Brazilian Electricity Regulatory Agency – ANEEL, brought to energy distributors a new view to the operational and maintenance activities of their nets and actives, specially due to the net power flow bidirectionality, created by the distributed generation systems connection. Technical impacts must be estimated and analyzed, specially in distribution nets, to ensure minimum energy quality standards in the consumption point and avoid fed charges commitment. Among the impacts stands out the capacitor bench effects due to harmonic distortions injection produced by photovoltaic systems inverters, that under some conditions, produce harmonic content over the regulated limit, being able to excite a preview condition of resonance in the bus. In this context, this essay has the main objective to analyze the electrical system behavior in parallel resonance condition and evaluate the degree of commitment of the capacitor bench installed in the distribution system with harmonic frequencies and suggest technical routines to avoid the contingent operation. / FAPAC: 6068-14-0000093