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 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'efficacité. Les films spin-coating de ces polymères testés en tant que couche active des dispositifs, sous atmosphère contrôlée, ont montré unefficacité allant jusqu'à 0,6%. / Polymeric solar cells attract great interest in this area of research due to the potential low cost, large area fabrication process, light weight 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 organization 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 teste as OPV devices in a controlled atmosphere the efficiency achieved up to 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 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, podendoservir 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%.

Submitted by Lara Oliveira (lara@ufersa.edu.br) on 2018-01-17T21:17:50Z No. of bitstreams: 1 IsaúMB_DISSERT.pdf: 2720241 bytes, checksum: 6f834d2d4c55c17ad70d6fca472fbb7a (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Christiane (referencia@ufersa.edu.br) on 2018-02-20T14:29:04Z (GMT) No. of bitstreams: 1 IsaúMB_DISSERT.pdf: 2720241 bytes, checksum: 6f834d2d4c55c17ad70d6fca472fbb7a (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Christiane (referencia@ufersa.edu.br) on 2018-02-20T14:31:25Z (GMT) No. of bitstreams: 1 IsaúMB_DISSERT.pdf: 2720241 bytes, checksum: 6f834d2d4c55c17ad70d6fca472fbb7a (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-20T14:31:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 IsaúMB_DISSERT.pdf: 2720241 bytes, checksum: 6f834d2d4c55c17ad70d6fca472fbb7a (MD5) Previous issue date: 2017-08-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Environmental problems, like global warming and pollution, together with the rising fossil fuels prices in recent years have increased search for alternative energy sources, that are clean and sustainable at the same time. Among the main sources, it is possible to highlight the photovoltaic solar energy. For being a source of clean renewable energy with a low maintenance rate, photovoltaic solar energy has been gaining attention worldwide, and with this the Grid-Connected Photovoltaic System (GCPV) has grown in the last decades. Despite the benefits from the GCPV, for being a relatively new technology when compared with other energy sources, the same is not yet fully consolidated, and its installation requires care in regard to quality of electrical power. Problems such as production of harmonics, overvoltage and low power factor are common to these types of systems. Several researches are conducted every year and regulations are created, in order to reconcile the photovoltaic generation with the power distribution network. Therefore, the present work aims to identify, measure and analyze the behavior of GCPV of 3 kWp of UFERSA, in the city of Mossoró-RN, in order to verify the possible impacts to the quality of the electric energy associated with GCPV. In this research it was noticed that all the parameters are within the current standard regulations, however the high indexes of harmonic distortion rate made necessary the elaboration of a low-pass filter to attenuate the unwanted frequencies. With the simulation of the filter in Simulink, an attenuation of up to more than 60% was verified, thus improving the quality of the energy generated by the system / Os problemas ambientais, como o aquecimento global e a poluição, juntamente com o crescente preço dos combustíveis fósseis nos últimos anos, elevaram a procura por fontes alternativas de energia, que ao mesmo tempo fossem limpas e sustentáveis. Dentre as principais fontes, pode-se destacar a energia solar fotovoltaica. Por ser uma fonte de energia limpa, renovável e com baixo índice de manutenção, a energia solar fotovoltaica vem ganhando destaque no mundo inteiro, e com isso os Sistemas Fotovoltaicos Conectados à Rede (SFCR) cresceu nas últimas décadas. Apesar dos benefícios oriundos dos SFCR, por ser uma tecnologia relativamente nova quando comparada com outras fontes de energia, a mesma ainda não está totalmente consolidada, e sua instalação requer cuidados no que diz respeito à qualidade de energia elétrica. Problemas como produção de harmônicos, sobretensão e baixo fator de potência são comuns a estes tipos de sistemas. Várias pesquisas são realizadas todos os anos, e normas e regulamentos são criados, a fim de conciliar a geração fotovoltaica com a rede elétrica de distribuição. Portanto, o presente trabalho tem como objetivo identificar, medir e analisar o comportamento do SFCR de 3 kWp da UFERSA, na cidade de Mossoró-RN, a fim de se verificar os possíveis impactos à qualidade da energia elétrica associados aos SFCR’s. Nesta pesquisa percebeu-se que todos os parâmetros estão dentro das normas vigentes, porém os altos índices de taxa de distorção harmônica fizeram necessário a elaboração de um filtro passa-baixa para atenuar as frequências indesejadas. Com a simulação do filtro no Simulink, constatou-se uma atenuação de até mais de 60%, melhorando assim a qualidade da energia gerada pelo sistema / 2018-01-17

[pt] Neste trabalho é realizada a simulação de um sistema híbrido de geração de energia para pequenas comunidades, através de um simulador do sistema integrado de fornecimento de energia elétrica para consumidores sem acesso à rede de distribuição de energia elétrica desenvolvido para este fim. O simulador foi desenvolvido em Excel e Visual Basic for Applications (VBA). O sistema inicial consiste basicamente de uma unidade de células a combustível, baterias, um reformador de etanol para produção de hidrogênio, compressor, cilindros de armazenamento e painéis fotovoltaicos. A simulação foi desenvolvida aumentando-se gradativamente a quantidade dos componentes do sistema para atender à demanda de vários consumidores SIGFI45, até o limite do sistema, visando a diminuição do custo total de instalação por kWh para cada consumidor. Posteriormente foram avaliadas as características de cada equipamento (reformador de hidrogênio, célula a combustível do tipo PEM, painéis fotovoltaicos, banco de baterias de chumbo-ácido, inversor de frequência, compressor de hidrogênio) e a ampliação do sistema para atender a mais usuários. Foram analisados diferentes cenários, de acordo com o aumento do número de usuários do sistema e a demanda de energia resultante. Como resultado, a simulação do sistema ampliado atendeu a um maior número de consumidores, satisfazendo a demanda de pequenas comunidades com um custo menor para a produção de energia do que no caso com o sistema inicial. / [en] In this current work it is realized the simulation of a hybrid energy generation system for small communities, through a simulation program of the integrated system of energy supply for offgrid costumers developed for this purpose. The simulator was developed in Excel and Visual Basic for Applications (VBA). The starting system consists of a unit of fuel cells, lead-acid batteries, ethanol reformer to produce hydrogen, compressor, storage cylinders and photovoltaic panels. The simulation was developed adding a new component when it was necessary to supply the demand of more than one customer SIGFI45, up to the limit of the system, aiming at reducing the installation cost per kWh for each consumer. Subsequently, the characteristics of each equipment (hydrogen reformer, PEM fuel cell, photovoltaic panels, battery bank, inverter, hydrogen compressor) were evaluated and the system was expanded to supply more users. Different scenarios were analyzed in accordance with the increase in the number of users of the system and the resulting energy demand. As a result, the optimization of the system has supplied a greater number of customers and it can supply energy for small communities with a lower cost for energy production than the original system.

Submitted by JOÉL VILLAVICENCIO GASTELÚ null (tear_295@hotmail.com) on 2016-03-30T17:36:01Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_Rev1_13 - Joel Gastelu.pdf: 3335802 bytes, checksum: 93fbe0689da0072cc77a9120a8e24b02 (MD5) / Rejected by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br), reason: Solicitamos que realize uma nova submissão seguindo as orientações abaixo: O arquivo submetido está sem a ficha catalográfica. A versão submetida por você é considerada a versão final da dissertação/tese, portanto não poderá ocorrer qualquer alteração em seu conteúdo após a aprovação. Corrija estas informações e realize uma nova submissão contendo o arquivo correto. Agradecemos a compreensão. on 2016-04-01T13:14:50Z (GMT) / Submitted by JOÉL VILLAVICENCIO GASTELÚ null (tear_295@hotmail.com) on 2016-04-01T19:04:22Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_Joel.pdf: 4253690 bytes, checksum: 75d9921d8416eec7341f8bf0e2182766 (MD5) / Rejected by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br), reason: Solicitamos que realize uma nova submissão seguindo as orientações abaixo: A data informada na capa do documento está diferente da data de defesa que consta na ficha catalográfica e folha de aprovação. Corrija esta informação no arquivo PDF e realize uma nova submissão contendo o arquivo correto. Agradecemos a compreensão. on 2016-04-05T13:53:33Z (GMT) / Submitted by JOÉL VILLAVICENCIO GASTELÚ null (tear_295@hotmail.com) on 2016-04-06T22:35:57Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_Joel.pdf: 4231140 bytes, checksum: 4bd6143a52dc3a6846abd4f996ba9306 (MD5) / Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2016-04-07T12:21:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1 gastelu_jv_me_ilha.pdf: 4231140 bytes, checksum: 4bd6143a52dc3a6846abd4f996ba9306 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-07T12:21:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 gastelu_jv_me_ilha.pdf: 4231140 bytes, checksum: 4bd6143a52dc3a6846abd4f996ba9306 (MD5) Previous issue date: 2016-03-01 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / No presente trabalho tem-se como objetivo estimar o potencial fotovoltaico devido à instalação de sistemas fotovoltaicos em telhados de áreas residenciais. Na estimação desse potencial foram consideradas quatro grandezas: o nível de irradiação solar, a área aproveitável de telhado para a instalação dos sistemas fotovoltaicos, a eficiência de conversão dos sistemas fotovoltaicos e as probabilidades de instalação dos sistemas fotovoltaicos, que caracterizam as preferências dos habitantes à instalação desses sistemas. Um modelo hierárquico bayesiano foi proposto para o cálculo das probabilidades de instalação dos sistemas fotovoltaicos. Nesse modelo bayesiano é estabelecida uma relação entre as probabilidades de instalação, as variáveis socioeconômicas e as interações entre as subáreas, através de um modelo linear generalizado misto. O cálculo do valor esperado das probabilidades de instalação foi realizado usando o método de Monte Carlo via cadeias de Markov. Os resultados do potencial fotovoltaico são apresentados através de mapas temáticos, que permitem a visualização da distribuição espacial do seu valor esperado. Esta informação pode ajudar as concessionárias de distribuição no planejamento e expansão de suas redes elétricas em regiões com maior potencial de geração fotovoltaica. / The present work aims to estimate the photovoltaic potential for installing solar panel on the rooftop of residential areas. The estimation of this potential considers four quantities: the solar radiation level, rooftop availability for installation of photovoltaic systems, conversion efficiency of the photovoltaic systems and the probabilities for the installation of photovoltaic systems that characterize the preferences of the inhabitants to the installation of such systems. A bayesian hierarchical model is proposed to calculate the installation probabilities of photovoltaic systems. This bayesian model establishes a relation among the installation probabilities, socioeconomic variables and interactions between subareas, through a generalized linear mixed model. The calculation of expected value of installation probabilities in each subarea is performed using the Markov Chain Monte Carlo method. Photovoltaic potential results are presented through thematic maps that allow the visualization of the spatial distribution of its expected value. This information can help to distribution utilities for planning and expansion of their networks in regions with the greatest potential for photovoltaic generation.

Submitted by MATEUS DA SILVA TONON null (malphateus@hotmail.com) on 2016-12-14T18:24:10Z No. of bitstreams: 1 Dissertação.pdf: 5357617 bytes, checksum: 3b8314a11b9f377d4ce389642bf6d955 (MD5) / Approved for entry into archive by Felipe Augusto Arakaki (arakaki@reitoria.unesp.br) on 2016-12-20T15:41:21Z (GMT) No. of bitstreams: 1 tonon_ms_me_ilha.pdf: 5357617 bytes, checksum: 3b8314a11b9f377d4ce389642bf6d955 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-12-20T15:41:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tonon_ms_me_ilha.pdf: 5357617 bytes, checksum: 3b8314a11b9f377d4ce389642bf6d955 (MD5) Previous issue date: 2016-10-21 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O Brasil apresenta um cenário propício à utilização em larga escala das chamadas energias renováveis, tanto das provenientes de fontes solares quanto das de fontes eólicas. Ressaltando, ainda, o uso da biomassa como outra alternativa nacional na produção de energia elétrica, em especial a produzida pela queima do bagaço da cana-de-açúcar. Há uma ampla possibilidade de utilização dos sistemas que aproveitam a energia solar de alguma forma, aplicáveis aos setores residencial, comercial ou industrial. O objetivo deste trabalho foi avaliar os impactos ocasionados pelos usos de sistemas fotovoltaicos e sistemas de aquecimento de água, tanto na conta de energia elétrica como no sistema elétrico em si, na região do Assentamento Estrela da Ilha, em Ilha Solteira – SP. Para tal, foi necessário realizar um levantamento das características de carga das residências presentes no local. A metodologia aplicada nas avaliações de retorno financeiro dos projetos foi escolhida de modo a proporcionar que sua aplicação possa ser realizada por qualquer pessoa que se interesse em avaliar a viabilidade de projetos semelhantes em suas residências ou quaisquer estabelecimentos. No levantamento das características de carga do local houve a divisão em três faixas de consumidores, separadas pelo consumo bruto mensal. A faixa de 0 à 200 kWh apresentou um fator de demanda de 0,0577, a de 200,01 à 400 kWh um de 0,1271 e a de 400,01 kWh ou mais um de 0,1540. Nas avaliações de retorno financeiro nenhum dos sistemas propostos apresentou atratividade em seu custo-benefício final. No estudo do impacto ocasionado pelo uso de painéis fotovoltaicos, no sistema de alimentação presente, não houve mudança significativa no perfil de tensão dos secundários dos transformadores, mesmo quando do uso de altos percentuais de geração fotovoltaica. Essa não mudança deve-se ao fato do sistema rural, em estudo, não apresentar uma grande concentração de consumidores conectados a um mesmo transformador e tampouco uma carga tão diversificada nas residências do local. / The Brazil present an auspicious scenery in the massive scale use of renewable sources, thus the derived for solar sources as for wind sources. Emphasizing the use of biomass like a national alternative in the electrical energy production, specially when produced by the burn of the bagasse for sugar cane. There are great potentialities in the use of systems than exploit the solar energy by anyway and applicables to residential, commercial and industrial sectors. The aim of this work was avaluate the impacts of the use of photovoltaic systems and solar water heating systems, thus in the electrical energy bill as in the electrical systems itself, in the zone of Assentamento Estrela da Ilha located in Ilha Solteira – SP. A load basic features making was realized in the residences belong in local. The applied metodology for financial return evaluation of the projects was selected for propitiate that its aplication could be realized by any people who has concern in evaluated the avaiability of similar projects in his residences or any other establishments. There are a division of the consumers in 3 streaks after the load basic features making, separated by the monthly consumption. The streak of 0 to 200 kWh presents a demand coefficient of 0.0577, in the streak of 200.01 to 400 kWh a demand coefficient of 0.1271 and the streak of 400.01 kWh or more a demand coefficient of 0.1540. The financial return evaluations shows that none of the systems had attractive when compared cost and final gains. The impact study of the use of photovoltaic panels in the existent electrical grid shows no significant changes in transformers secondary voltage levels even when used high perceptuals of photovoltaic generation. This result for the system analyzed be a rural one where there are low conected consumers concentration in a same transformer and few diversity of load in the local residences.

Orientador: Antônio Padilha Feltrin / Resumo: No presente trabalho tem-se como objetivo estimar o potencial fotovoltaico devido à instalação de sistemas fotovoltaicos em telhados de áreas residenciais. Na estimação desse potencial foram consideradas quatro grandezas: o nível de irradiação solar, a área aproveitável de telhado para a instalação dos sistemas fotovoltaicos, a eficiência de conversão dos sistemas fotovoltaicos e as probabilidades de instalação dos sistemas fotovoltaicos, que caracterizam as preferências dos habitantes à instalação desses sistemas. Um modelo hierárquico bayesiano foi proposto para o cálculo das probabilidades de instalação dos sistemas fotovoltaicos. Nesse modelo bayesiano é estabelecida uma relação entre as probabilidades de instalação, as variáveis socioeconômicas e as interações entre as subáreas, através de um modelo linear generalizado misto. O cálculo do valor esperado das probabilidades de instalação foi realizado usando o método de Monte Carlo via cadeias de Markov. Os resultados do potencial fotovoltaico são apresentados através de mapas temáticos, que permitem a visualização da distribuição espacial do seu valor esperado. Esta informação pode ajudar as concessionárias de distribuição no planejamento e expansão de suas redes elétricas em regiões com maior potencial de geração fotovoltaica. / Abstract: The present work aims to estimate the photovoltaic potential for installing solar panel on the rooftop of residential areas. The estimation of this potential considers four quantities: the solar radiation level, rooftop availability for installation of photovoltaic systems, conversion efficiency of the photovoltaic systems and the probabilities for the installation of photovoltaic systems that characterize the preferences of the inhabitants to the installation of such systems. A bayesian hierarchical model is proposed to calculate the installation probabilities of photovoltaic systems. This bayesian model establishes a relation among the installation probabilities, socioeconomic variables and interactions between subareas, through a generalized linear mixed model. The calculation of expected value of installation probabilities in each subarea is performed using the Markov Chain Monte Carlo method. Photovoltaic potential results are presented through thematic maps that allow the visualization of the spatial distribution of its expected value. This information can help to distribution utilities for planning and expansion of their networks in regions with the greatest potential for photovoltaic generation. / Mestre

Orientador: Júlio Borges de Souza / Resumo: O Brasil apresenta um cenário propício à utilização em larga escala das chamadas energias renováveis, tanto das provenientes de fontes solares quanto das de fontes eólicas. Ressaltando, ainda, o uso da biomassa como outra alternativa nacional na produção de energia elétrica, em especial a produzida pela queima do bagaço da cana-de-açúcar. Há uma ampla possibilidade de utilização dos sistemas que aproveitam a energia solar de alguma forma, aplicáveis aos setores residencial, comercial ou industrial. O objetivo deste trabalho foi avaliar os impactos ocasionados pelos usos de sistemas fotovoltaicos e sistemas de aquecimento de água, tanto na conta de energia elétrica como no sistema elétrico em si, na região do Assentamento Estrela da Ilha, em Ilha Solteira – SP. Para tal, foi necessário realizar um levantamento das características de carga das residências presentes no local. A metodologia aplicada nas avaliações de retorno financeiro dos projetos foi escolhida de modo a proporcionar que sua aplicação possa ser realizada por qualquer pessoa que se interesse em avaliar a viabilidade de projetos semelhantes em suas residências ou quaisquer estabelecimentos. No levantamento das características de carga do local houve a divisão em três faixas de consumidores, separadas pelo consumo bruto mensal. A faixa de 0 à 200 kWh apresentou um fator de demanda de 0,0577, a de 200,01 à 400 kWh um de 0,1271 e a de 400,01 kWh ou mais um de 0,1540. Nas avaliações de retorno financeiro nenhum dos si... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Mestre

This paper presents the study and development of a topology of nonisolated converter operating at high frequency, which is suitable for the integration of battery banks, photovoltaic panels, and a high voltage dc link in a single conversion stage. The topology is based on the bidirectional version of the three-state switching cell and is recommended for battery charging, while a 200V dc link can be obtained in a single conversion stage using photovoltaic (PV) panels. The presented converter is able to supply a 200V dc link using a battery bank and a PV array and, depending on the solar irradiance level, it is also possible to charge the batteries by using a single conversion stage. Moreover, all the switches of the converter are able to operate under zero voltage switching (ZVS) condition over a wide operation range. The experimental results are obtained from a 500W laboratory prototype, which has been developed and tested in three situations: energy flow from the battery bank to the load, energy flow from the PV panel to the load; and energy flow from the panel to the battery bank, achieving the efficiency of 94,18%, 96,09% e 94,67% respectively. The high gain afforded by this topology and the excellent performance obtained in all operations mode, shows as a solution where the requirement of increasing the voltage to 200V or 400V from low input voltage energy sources, typically 12V, 24V or 48V, provided by batteries, solar panels or others sources of energy, for Uninterruptable Power Supply (UPS), or a DC link, for example. / Este trabalho tem por escopo apresentar o estudo e desenvolvimento de um conversor CC-CC nÃo isolado de trÃs portas, adequado à integraÃÃo em um Ãnico estÃgio de conversÃo: um banco de baterias, um conjunto de painÃis fotovoltaicos e o link CC. A topologia proposta apresenta um conversor boost de alto ganho baseado na versÃo bidirecional da cÃlula de comutaÃÃo de trÃs estados na qual se tem integrado um banco de baterias e um conjunto de painÃis fotovoltaicos com capacidade para gerar um barramento CC de 200V em um Ãnico estÃgio de processamento. A caracterÃstica bidirecional da topologia permite aos painÃis fotovoltaicos carregar as bateiras e alimentar a carga dependendo da incidÃncia solar. No caso de ausÃncia de sol, o banco de baterias supre a carga. Outra importante caracterÃstica deste conversor à a comutaÃÃo suave em modo ZVS para todas as chaves. Foi desenvolvido um protÃtipo experimental com potÃncia nominal de 500W de forma a validar todo o embasamento teÃrico e de simulaÃÃo apresentados. O conversor desenvolvido foi submetido a trÃs condiÃÃes: o fluxo de energia da bateria para a carga, do painel fotovoltaico para a carga e do painel para o banco de baterias, sendo obtido o rendimento de 94,18%, 96,09% e 94,67% respectivamente para cada condiÃÃo. AlÃm disso, as formas de ondas experimentais e de simulaÃÃo para cada condiÃÃo e o comparativo de rendimento de topologias, tambÃm sÃo apresentados. O alto ganho e o rendimento alcanÃado nesta topologia, a torna uma forte soluÃÃo quando hà necessidade de elevar a tensÃo a partir de baterias ou painÃis fotovoltaicos, quando os valores fornecidos por estes geralmente sÃo de 12V, 24V ou 48V. Ressalte-se que este trabalho contribui cientificamente na Ãrea da eletrÃnica de potÃncia, mais especificamente, no que concerne ao estudo e desenvolvimento de novas topologias de conversores CC-CC nÃo isolados de trÃs portas para aplicaÃÃes em energias renovÃveis.

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Este trabalho propõe um sistema fotovoltaico (PV) multifuncional conectado a um sistema elétrico trifásico a quatro fios e operando com estratégia dual de compensação ativa de potência. Além da injeção de potência ativa na rede elétrica, o sistema PV operara como um condicionador unificado de qualidade de energia (UPQC) suprimindo as correntes harmônicas da carga e compensando a potência reativa. Adicionalmente, tensões balanceadas, reguladas e livre de harmônicos são fornecidas para a carga. O sistema PV-UPQC é baseado em uma estratégia de compensação dual, na qual o conversor série opera como uma fonte de corrente senoidal, enquanto o conversor paralelo atua como uma fonte de tensão senoidal. Como resultado, nenhum comportamento transitório é observado na troca entre os modos de operação ilhado e interconectado do sistema PV-UPQC. Além disso, para contornar os problemas associados às mudanças bruscas de irradiação solar, uma malha de controle feed-forward atua na geração das referências de corrente do conversor série, de modo que se obtenha um rápido balanço de potência entre o sistema PV e a rede elétrica. Como resultado, as respostas dinâmicas tanto da corrente elétrica quanto da tensão do barramento CC são melhoradas. A análise detalhada envolvendo o fluxo de potência ativa dos inversores é realizada proporcionando um melhor entendimento sobre a operação do sistema PV-UPQC, bem como auxiliando no dimensionamento dos conversores de potência. Resultados de simulação e experimentais são apresentados para avaliar os desempenhos estáticos e dinâmicos do PV-UPQC conectado ao sistema elétrico de distribuição. / This work proposes a multifunctional single-stage three-phase four-wire grid-connected photovoltaic (PV) system operating with a dual active power-line compensating strategy. Besides injection of active power into the grid, the PV system operates as a unified power quality conditioner (UPQC), suppressing the load harmonic currents and compensating reactive power. Additionally, regulated, balanced and harmonic free output voltages are provided to the load. Since the PV-UPQC is based on a dual compensation strategy, the series converter operates as a sinusoidal current source, whereas the parallel converter operates as a sinusoidal voltage source. Thus, seamless transition can be achieved from the interconnected to the islanding operation modes, and vice-versa, without load voltage transients. Moreover, to overcome problems associated with sudden solar irradiation changes, fast power balance involving the PV array and the grid is obtained, since the feed-forward control loop acts on the generation of the series inverter current references. As a result, the dynamic responses of both inverter currents and dc-bus voltage are improved. Detailed analysis involving the active power flow through the inverters is performed allowing proper understanding of the PV-UPQC operation, as well as assisting to design of the power converters. Simulation and experimental results are presented to evaluate both dynamic and static performances of the PV-UPQC tied to the electrical distribution system.