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Desenvolvimento de um sistema mecatrônico para posicionamento de um painel fotovoltaico e comparação com painel fixo

Silva, Ita Teodoro da 27 August 2010 (has links)
Submitted by Diogo Barreiros (diogo.barreiros@ufba.br) on 2017-02-09T19:45:16Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Final - Itã Teodoro.pdf: 3843711 bytes, checksum: f3457fafb2633c8fa62c537ec47ef8de (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Reis (vanessa.jamile@ufba.br) on 2017-02-10T11:32:50Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação Final - Itã Teodoro.pdf: 3843711 bytes, checksum: f3457fafb2633c8fa62c537ec47ef8de (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-10T11:32:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação Final - Itã Teodoro.pdf: 3843711 bytes, checksum: f3457fafb2633c8fa62c537ec47ef8de (MD5) / Uma parcela da população brasileira vive em comunidades rurais isoladas sem acesso a rede de distribuição de energia elétrica. Como as concessionárias de energia elétrica alegam a inviabilidade econômica para instalar linhas de transmissão para abastecer essas comunidades, instituições e órgãos, como o Ministério de Minas e Energias, apóiam pesquisas para desenvolvimento de sistemas de geração de energias renováveis como eólica, biomassa, solar, etc., que sejam economicamente viáveis para abastecer de energia elétrica e promover o desenvolvimento econômico e social dessas localidades. No campo da energia solar, materiais semicondutores, usados na fabricação de células solares, e sistemas de rastreamento solar vêm sendo estudados e desenvolvidos visando aumentar a eficiência na geração de energia elétrica por parte dos painéis solares. Nesse trabalho foi desenvolvido um sistema mecatrônico capaz orientar um painel solar utilizando um algoritmo que calcula a trajetória do Sol a cada instante do ano. O sistema é constituído de dois eixos de rotação que, individualmente, são responsáveis pela movimentação diária e anual do painel rastreando o Sol. Tal configuração possibilitou o desenvolvimento de um protótipo simples, tanto no que diz respeito ao algoritmo de controle, quanto na sua eletromecânica. Foi feita a comparação entre as eficiências elétricas do sistema móvel construído e de um painel fixo, expostos as mesmas condições de insolação, e verificado um aumento médio na geração de energia elétrica de 39 4%. A análise de custos mostrou que o gasto suplementar com o protótipo mecanizado e instrumentado é 6% menos custoso, quando comparado ao sistema fixo, o que indica sua viabilidade econômica. Tais resultados confirmam a importância do investimento em pesquisa no aumento da geração de energia elétrica através sistemas de painéis solares fotovoltaicos que rastreiam o Sol e a possibilidade da implantação desse tipo de sistema em localidades desassistidas pelas concessionárias de distribuição elétrica, promovendo assim um maior desenvolvimento social e econômico local.
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Aplicação de algoritmos de busca do ponto de máxima potência e controladores lineares e/ou fuzzy para a regulação da tensão terminal de painéis fotovoltaicos / Application of maximum power point tracking algorithms and linear and/or nonlinear fuzzy logic control to regulate the voltage of photovoltaic panels

Moçambique, Nilton Eufrázio Martinho 06 June 2012 (has links)
Algoritmos de busca do ponto de máxima potência (MPPT) são largamente utilizados para se obter a potência máxima fornecida em sistemas fotovoltaicos. Apesar de existirem diversas técnicas de MPPT, os métodos heurísticos de busca como o método da perturbação e observação (P&O) e o método da Condutância Incremental (InC) são os mais usuais por serem simples e confiáveis. Assim, é proposto uma lei de controle com realimentação da tensão de saída de um painel fotovoltaico (PV) de forma a manter o mesmo operando próximo ao ponto de máxima potência, possibilitando com isso uma melhora do desempenho do algoritmo de P&O e InC inclusive quando o painel PV é submetido a rápidas mudanças na irradiação solar. Além disso, devido às características não lineares dos painéis fotovoltaicos, a utilização de técnicas inteligentes que empregam controladores fuzzy para o controle da tensão terminal do PV, parece ser uma solução viável quando comparada aos controladores clássicos com PI e PID, principalmente, porque tais estruturas de controle proporcionam uma lenta resposta dinâmica e problemas de estabilidade relacionados às oscilações em torno do ponto de máxima potência, decorrente do funcionamento dos algoritmos P&O e InC. / Maximum power point tracking (MPPT) techniques are widely used to achieve the maximum output power of a photovoltaic (PV) system. Although there are many MPPT techniques, the heuristic search methods such as perturb and observe (P&O) and incremental conductance (InC) method are the most commonly used because they are simple and reliable in the pursuit of maximum power point. A control law with feedback of the output voltage of a photovoltaic (PV) panel is proposed, in order to maintain it working nearby the maximum power point, enabling an improvement in the performance of the algorithm for P&O and InC even when the PV array is subjected to rapid changes in solar irradiance. Moreover, due to the nonlinear characteristics of the photovoltaic panels, the technique that employ fuzzy logic control seems to be a viable option when compared with conventional proportional and integral or proportional, integral and derivative controllers, mainly because such control structures provide a slow dynamic response and stability issues related to oscillations around the maximum power point due to operation of P&O and InC algorithms.
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Aplicação de algoritmos de busca do ponto de máxima potência e controladores lineares e/ou fuzzy para a regulação da tensão terminal de painéis fotovoltaicos / Application of maximum power point tracking algorithms and linear and/or nonlinear fuzzy logic control to regulate the voltage of photovoltaic panels

Nilton Eufrázio Martinho Moçambique 06 June 2012 (has links)
Algoritmos de busca do ponto de máxima potência (MPPT) são largamente utilizados para se obter a potência máxima fornecida em sistemas fotovoltaicos. Apesar de existirem diversas técnicas de MPPT, os métodos heurísticos de busca como o método da perturbação e observação (P&O) e o método da Condutância Incremental (InC) são os mais usuais por serem simples e confiáveis. Assim, é proposto uma lei de controle com realimentação da tensão de saída de um painel fotovoltaico (PV) de forma a manter o mesmo operando próximo ao ponto de máxima potência, possibilitando com isso uma melhora do desempenho do algoritmo de P&O e InC inclusive quando o painel PV é submetido a rápidas mudanças na irradiação solar. Além disso, devido às características não lineares dos painéis fotovoltaicos, a utilização de técnicas inteligentes que empregam controladores fuzzy para o controle da tensão terminal do PV, parece ser uma solução viável quando comparada aos controladores clássicos com PI e PID, principalmente, porque tais estruturas de controle proporcionam uma lenta resposta dinâmica e problemas de estabilidade relacionados às oscilações em torno do ponto de máxima potência, decorrente do funcionamento dos algoritmos P&O e InC. / Maximum power point tracking (MPPT) techniques are widely used to achieve the maximum output power of a photovoltaic (PV) system. Although there are many MPPT techniques, the heuristic search methods such as perturb and observe (P&O) and incremental conductance (InC) method are the most commonly used because they are simple and reliable in the pursuit of maximum power point. A control law with feedback of the output voltage of a photovoltaic (PV) panel is proposed, in order to maintain it working nearby the maximum power point, enabling an improvement in the performance of the algorithm for P&O and InC even when the PV array is subjected to rapid changes in solar irradiance. Moreover, due to the nonlinear characteristics of the photovoltaic panels, the technique that employ fuzzy logic control seems to be a viable option when compared with conventional proportional and integral or proportional, integral and derivative controllers, mainly because such control structures provide a slow dynamic response and stability issues related to oscillations around the maximum power point due to operation of P&O and InC algorithms.
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Desempenho de um sistema de dessalinização via osmose inversa usando energia não-convencional, sem a utilização de acumuladores.

OLIVEIRA, Arleide Ricarte de. 14 September 2018 (has links)
Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-09-14T11:45:03Z No. of bitstreams: 1 ARLEIDE RICARTE DE OLIVEIRA - TESE (PPGEP) 2007.pdf: 4819651 bytes, checksum: 1cc38913961211c387807eb81998c764 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-14T11:45:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ARLEIDE RICARTE DE OLIVEIRA - TESE (PPGEP) 2007.pdf: 4819651 bytes, checksum: 1cc38913961211c387807eb81998c764 (MD5) Previous issue date: 2007-08-31 / Capes / A falta de água potável em algumas localidades do mundo, mais precisamente no semi-árido, é um problema de caráter secular, agravado pela poluição, distribuição irregular e existência de águas subterrâneas de utilização bastante limitada por causa dos altos índices de salinidade. Por outro lado, essas regiões possuem um grande potencial de irradiação solar que favorece a utilização de painéis fotovoltaicos, principalmente em locais distante da rede elétrica. Visando melhorar a qualidade de vida e minimizar o problema da falta de água potável nessas regiões, esse trabalho tem como objetivo estudar o desempenho de um protótipo de equipamento para fins de dessalinizar águas salobras via osmose inversa, fazendo uso de um gerador fotovoltaico com a utilização de um circuito eletrônico, no qual substitui acumuladores de carga (baterias). Com o uso do circuito eletrônico foi possível produzir água potável sem a necessidade da utilização de acumuladores de carga (baterias) e sem danificar o motor-bomba. A ausência do banco de baterias proporciona uma redução dos custos e da necessidade de manutenção; mas o sistema torna-se subordinado às condições instantâneas da radiação solar e da temperatura ambiente. Esse sistema foi instalado no Laboratório de Referência em Dessalinização (LABDES), na Universidade Federal de Campina Grande. O desempenho do sistema foi avaliado com soluções de cloreto de sódio com concentração de 1.000 mg/L e 2.500 mg/L e água de poço com concentração de 3.800 mg/L. As variáveis de medidas, como: tensão, corrente, vazão e pressão foram obtidas em tempo real no Software Data Aquisition, através de sensores elétricos. A partir desses dados foram avaliados os seguintes parâmetros: potência elétrica, vazão do permeado e do concentrado, recuperação e consumo de energia por m3 de água produzida. As condições meteorológicas e as concentrações da água de alimentação influenciam diretamente na pressão, e consequentemente na produção de água. Mesmo com a grande variação de tensão em função da irradiação solar, o sistema mostrou condições técnicas de produzir 0,25 m3/h de água dessalinizada. A pressão máxima obtida foi de 8,2 kgf/cm2. O balanço econômico, que representa o custo-benefício de implantação, operacional e manutenção para atender comunidades isoladas, mostrou que o menor custo de água dessalinizada é obtido quando o sistema de dessalinização é instalado em localidade na qual já possui o poço tubular e um local para servir de abrigo para o sistema de dessalinização. Para essas localidades é viável o uso de painéis fotovoltaicos. / The lack of drinking water in some places of the world, more precisely in the semi-arid region of Brazil, is an old problem, worsened by the pollution, irregular distribution and high salinity of underground waters. On the other hand, those areas possess a great solar irradiation rate that favors the use of photovoltaic panels, mainly where the electric net is not available. Seeking to improve the life quality and to minimize the problem of the lack of drinking water in those areas, the objective of this work is to study and evaluate an osmosis reverse desalination system, using photovoltaic solar energy coupled to an electronic circuit. This electronic circuit replaces the use of batteries without damaging the motor-bomb. The absence of batteries provides a reduction of the cost and maintenance need; but the system is subordinated to the instantaneous conditions of the solar radiation. This system was installed at the Reference Laboratory of Desalination (LABDES) in the Federal University of Campina Grande. The system was evaluated with sodium chloride solutions of 1,000 and 2,500 mg/L NaCl concentrations, and a well water of 3,800 mg/L TDS concentration. The meteorological conditions and the concentrations of the feeding water influence directly the applied pressure and consequently the permeate production. Even with the intermittent energy delivered by the solar photovoltaic panels, the desalination system showed good technical conditions to produce 0.25 m3/h of potable water. The economical statements , that the implantation cost-benefit represents, operational and maintenance to take care of isolated communities, showed that the lesser desalinizaded water cost is gotten when the desalination system is installed in locality in which already possesss the well and a place to serve of shelter for the desalination system. For these localities the use of photovoltaics panels is viable.
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Tecnologias Sustentáveis: a importância dos telhados verdes na amenização microclimática / Sustainable Technologies: the importance of green roofs to soothe microclimate

Aranha, Kaline Cunha 29 February 2016 (has links)
Submitted by Vasti Diniz (vastijpa@hotmail.com) on 2017-08-01T13:14:52Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 7825879 bytes, checksum: d260ae7746753b1c56886e134cf9243a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-01T13:14:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 7825879 bytes, checksum: d260ae7746753b1c56886e134cf9243a (MD5) Previous issue date: 2016-02-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Among the different environmental problems that affect urban centres, we face the increase on temperature and the decrease on relative humidity on cities. The formation of heat islands and the thermal discomfort are changes observed in the urban thermal area of the cities climatic system, with serious problems to the general population. In this context, this work has as its main aim to verify the thermal performance of the green roof in analogy to other three toppings commonly used in civil construction (ceramic tile, cement tile and exposed slab). It was verified the thermal behaviour of the photovoltaic panels with the green roofs – hybrid roof. The research also had as a challenge to construct all the prototypes for microclimate monitoring. The microclimate monitoring happened in two different periods: dry and rainy season. To record the air temperature data, thermal hidrometers were used for inside measurements, and thermocouples to external measurement in photovoltaic panels. During the rainy season, the difference of up to 2° C was registered comparing the green roof to the cement tile prototype, and to the others the difference was 1°C. In the dry season the heat difference was 3° C related to the cement tile prototype, and 2° C when compared to the other toppings. In relation to external measurements done with the Thermocouples, the results are positive both on the superior or on the inferior surface of the Panel. That is, it was observed that the green roof contributes to soothe microclimate on the external environment, and consequently to the efficiency of the Panel. With these results, it is concluded that the green roof is a sustainable technology that helps soothing microclimate, on the internal and on the external environment. / Dentre os diversos problemas ambientais que afetam os centros urbanos, pode-se verificar o aumento de temperaturas e a redução da umidade relativa do ar nas cidades. A formação das ilhas de calor e o desconforto térmico são alterações observadas no campo térmico urbano do sistema climático das cidades com graves problemas para população em geral. Diante deste contexto, esta pesquisa se insere com o objetivo principal de verificar o desempenho térmico do telhado verde em analogia a outros três tipos de coberturas comumente usados na construção civil (telha cerâmica, fibrocimento, laje exposta). E verificou-se o comportamento térmico do painel fotovoltaico com o telhado verde – Telhado Híbrido. A pesquisa também teve o desafio de confeccionar todos os protótipos para o monitoramento microclimático. O monitoramento microclimático ocorreu em dois períodos climáticos distintos: período seco e chuvoso. Para os registros dos dados de temperatura do ar foram utilizados termohigrometros para medições internas. E termopares para medições externas no painel fotovoltaico. No período chuvoso, registra-se a diferença de até 2°C do telhado verde em relação ao protótipo com telha de fibrocimento e 1°C em relação aos demais. No período seco a diferença térmica foi de 3°C em relação ao protótipo de Fibrocimento e 2°C quando comparado aos demais. Com relação às medições externas feitas por termopares verificou-se que os resultados são positivos, tanto na superfície superior quanto na superfície inferior do painel. Ou seja, observa-se- que o telhado verde contribui com a amenização microclimática do ambiente externo e consequentemente com a eficiência do painel. Com estes resultados, conclui-se que o telhado verde é uma tecnologia sustentável que contribui com a amenização microclimática interna e externa do ambiente.
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Desenvolvimento de um rastreador solar biaxial / Development of a two-axis solar tracker

Carvalho, Daniel Rizzo 11 July 2011 (has links)
Made available in DSpace on 2015-03-26T13:23:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2831584 bytes, checksum: 6baba1e231f02f91abcbd5fea6a40dd2 (MD5) Previous issue date: 2011-07-11 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work presents the results of the study related to the production of electricity using a photovoltaic panel attached to the solar tracking mechanism. The objective was to develop a tracker equipment effective, with low cost and energy consumption, targeting the residential use, industrial and distributed generation of energy. Was evaluated the performance of the tracker, comparing it to a fixed system, showing its greatest potential for conversion. Based on the results analyzed, was observed a significant increase in energy conversion panel coupled to the tracking system in relation to fixed panel in a tilt angle accordingly local latitude. Its electromechanical performance was satisfactory, with no need for maintenance during the trial period and exposed to various weather conditions. The system has shown great potential for application usability and robustness / Neste trabalho estão apresentados os resultados do estudo relacionado à produção de eletricidade utilizando um painel fotovoltaico acoplado ao mecanismo de rastreamento solar. Objetivou-se desenvolver um equipamento eficaz no rastreamento, de baixo custo e consumo de energia, visando à possibilidade de uso residencial, industrial e a geração distribuída de energia. Avaliou-se o desempenho do rastreador, comparando-o com um sistema fixo. Com base nos resultados analisados, observou-se aumento significativo na produção de energia do painel fotovoltaico acoplado ao sistema de rastreamento em relação ao sistema fixo à inclinação da latitude local. Seu desempenho eletromecânico foi satisfatório, não necessitando de manutenção durante a fase experimental mesmo quando exposto às mais variadas condições de tempo. O sistema demonstrou grande potencial de aplicação, usabilidade e robustez.
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Sintonia online de controladores PID adaptativo-ótimo via redes neuronais artificiais / Online tuning of adaptive-optimal PID controllers via artificial neural networks

Santos, Hilton Seheris da Silva 27 June 2017 (has links)
Submitted by Rosivalda Pereira (mrs.pereira@ufma.br) on 2017-07-18T19:13:43Z No. of bitstreams: 1 HiltonSantos.pdf: 3137200 bytes, checksum: a7b77b12eeb29959ab49e7ef675229d9 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-18T19:13:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 HiltonSantos.pdf: 3137200 bytes, checksum: a7b77b12eeb29959ab49e7ef675229d9 (MD5) Previous issue date: 2017-06-27 / The emergence of new industrial plants with great complexity and the need to improve the operation of existing plants has fostered the development of high performance control systems, these systems must not only meet the design specifications, such as merit figures, but also operate at minimal cost and impacts at environment. Motivated by this demand, it is presented in this dissertation the development of methods for on-line tuning of control system parameters, ie, a methodology is presented for the on-line tuning of adaptive and optimal PID controllers via Artificial Neural Networks(ANNs). The approach developed in this dissertation is based on three PID controllers parameters. [Artificial neural networks with radial base functions and Model Predictive Control (MPC). From the union of these approaches a general formulation of an Adaptive-optimal PID controller via artificial neural networks with on-line tuning was presented. The on-line tuning methodology for the ANN parameters is presented in the context of MPC, predicting plant output. For the PID controller, we proposed a modification of the standard structure in order to adapt the error function. The adjustment of the PID controller parameters and the prediction of the optimally plant output, are performed by the ANN-RBF weights adjustments. In addition, an indoor implementation of the control system were proposed for the positioning of a photovoltaic panel. The performance evaluations of the proposed system were obtained from computational experiments results that were based on mathematical models and hardware experiments, that were obtained from a reduced model of a photovoltaic panel. Finally, a comparison between the proposed methodology with the classical PID controller were performed and the proposed methodology presented to be more flexible to the insertion of new performance metrics and the results achieved from the ANN, were better than the ones obtained by the classical PID tuning, such as: Ziegler-Nichols or trial and error. / O surgimento de novas plantas industriais com grande complexidade e a necessidade de melhorar a operação das plantas já existentes tem fomentado o desenvolvimento de sistemas de controle de alto desempenho, estes sistemas devem atender não só as especificações de projeto, tal como: figuras de mérito, mas também devem operar com um custo mínimo e sem causar impactos desastrosos para o meio ambiente. Motivados por esta demanda, apresenta-se nesta dissertação o desenvolvimento de métodos para sintonia online dos parâmetros dos sistemas de controle, ie, apresenta-se uma metodologia para a sintonia online de controladores PID adaptativo e ótimo via Redes Neurais Artificiais (RNAs). A abordagem desenvolvida nesta dissertação tem base as ações dos controladores PID de três termos, redes neurais artificiais com funções de base radial e Controle preditivo baseado em modelo (MPC - Model Predictive Control), a partir da união destas abordagens elabora-se a formulação geral do controlador PID Adaptativo-Ótimo via redes neurais artificiais, com sintonia online. A metodologia de ajuste online dos parâmetros da RNA está no contexto do MPC para predição de saída da planta. Para o caso do controlador PID, tem-se a modificação da estrutura padrão com o objetivo de adaptação em função do erro. O ajuste dos termos do controlador PID e da predição da saída na planta, de forma ótima, é realizada pelo ajustes dos pesos da RNA-RBF. Além disso, apresenta-se a implementação indoor do sistema de controle desenvolvido para o posicionamento de um painel fotovoltaico. As avaliações de desempenho do sistema proposto são obtidos de resultados de experimentos computacionais que são baseados em modelos matemáticos e experimentos em hardware que são obtidos de um modelo reduzido de um painel fotovoltaico. Por fim, comparando o PID clássico com o controlador desenvolvido constatou-se que este último apresenta mais flexibilidade para inserir novas métricas de desempenho e os resultados atingidos são melhores do que os parâmetros obtidos por meio da sintonia do PID clássica, tais como: métodos de Ziegler-Nichols ou tentativa e erro
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Desempenho de um painel fotovoltaico de baixa tens?o, acoplado ao prot?tipo de um conversor dc/dc topologia Booster

Alc?ntara, Sara Maria Freitas de 18 June 2010 (has links)
Made available in DSpace on 2014-12-17T14:58:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SaraMFA.pdf: 4966448 bytes, checksum: 1ef74fa9275b2d2eb81d82fd6bcd301f (MD5) Previous issue date: 2010-06-18 / Low voltage solar panels increase the reliability of solar panels due to reduction of in series associations the configurations of photovoltaic cells. The low voltage generation requires DCDC converters devices with high efficiency, enabling raise and regulate the output voltage. This study analyzes the performance of a photovoltaic panel of Solarex, MSX model 77, configured to generate an open circuit voltage of 10.5 V, with load voltage of 8.5 V, with short circuit current of 9 A and a power of 77 W. The solar panel was assembled in the isolated photovoltaic system configuration, with and without energy storage as an interface with a DCDC converter, Booster topology. The converter was designed and fabricated using SMD (Surface Mounted Devices) technology IC (integrated circuit) that regulates its output voltage at 14.2 V, with an efficiency of 87% and providing the load a maximum power of 20.88 W. The system was installed and instrumented for measurement and acquisition of the following data: luminosities, average global radiation (data of INPE Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais), solar panel and environment temperatures, solar panel and DC-DC converter output voltages, panel, inverter, and battery charge output currents. The photovoltaic system was initially tested in the laboratory (simulating its functioning in ideal conditions of operation) and then subjected to testing in real field conditions. The panel inclination angle was set at 5.5?, consistent with the latitude of Natal city. Factors such as climatic conditions (simultaneous variations of temperature, solar luminosities and ra diation on the panel), values of load resistance, lower limit of the maximum power required by the load (20.88 W) were predominant factors that panel does not operate with energy efficiency levels greater than 5 to 6%. The average converter efficiency designed in the field test reached 95% / Pain?is solares de baixa tens?o aumentam a confiabilidade dos pain?is solares, devido ? redu??o das associa??es em s?rie nas configura??es das c?lulas fotovoltaicas. A gera??o em baixa tens?o requer dispositivos conversores DC/DC de alto rendimento, que possibilitem elevar e regular a tens?o de sa?da. O presente estudo analisa o desempenho de um painel fotovoltaico da Solarex, modelo MSX 77, configurado para gerar uma tens?o em aberto de 10,5 V, tens?o com carga de 8,5 V, com uma corrente de curto-circuito de 9,0 A, e uma pot?ncia de 77 Watts. O painel solar foi montado na configura??o de sistema fotovoltaico isolado, com e sem armazenamento de energia tendo como elemento de interface um conversor DC-DC, topologia Booster. O conversor foi projetado e confeccionado com circuitos integrados de tecnologia Surface Mounted Devices (SMD), para regular tens?o de sa?da em 14,2V, com rendimento de 87 % , disponibilizando a carga uma pot?ncia m?xima de 20,88W. O sistema foi instalado e instrumentado para medi??o e aquisi??o dos seguintes dados: luminosidades, radia??es m?dias globais (dados do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)), temperaturas do painel solar, temperatura ambiente, tens?es de sa?da do painel solar, tens?o de sa?da do conversor DC-DC, correntes de sa?da do painel, do conversor, da carga e da bateria. O conjunto fotovoltaico foi inicialmente ensaiado em laborat?rio (simulando seu funcionamento em condi??es ideais de opera??o) e, em seguida, submetido a testes em condi??es reais de campo. O ?ngulo da inclina??o do painel foi fixado em 5,5?, compat?vel com a latitude da cidade de Natal. Fatores como condi??es clim?ticas (varia??es simult?neas de altas temperaturas e radia??es solares), valores da resist?ncia de carga, baixo limite da m?xima pot?ncia solicitada pela carga (20,88W) foram fatores predominantes para que painel n?o operasse com n?veis de efici?ncia energ?tica maiores que 5 ? 6 %. O rendimento m?dio do conversor projetado nos ensaios de campo alcan?ou 95 %
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[en] STOCHASTIC ANALYSIS OF ECONOMIC VIABILITY OF PHOTOVOLTAIC PANELS INSTALLATION IN LARGE CONSUMERS / [pt] ANÁLISE ESTOCÁSTICA DA VIABILIDADE ECONÔMICA DA INSTALAÇÃO DE PAINÉIS FOTOVOLTAICOS EM GRANDES CONSUMIDORES

ANDRES MAURICIO CESPEDES GARAVITO 25 May 2018 (has links)
[pt] A geração distribuída (GD) vem crescendo nos últimos anos no Brasil, particularmente a geração fotovoltaica, permitindo a pequenos e grandes consumidores ter um papel ativo no sistema elétrico, podendo investir em um sistema próprio de geração. Para os consumidores cativos, além da redução do custo de energia, o consumidor também pode ter uma redução no custo de demanda, que é calculado a partir de um contrato com a distribuidora que o atende. Assim, considerando a possibilidade de instalação de painéis fotovoltaicos, o desafio dos consumidores é estimar com maior acurácia possível sua energia, a energia gerada pelos painéis e as demandas máximas futuras de forma a determinar a quantidade ótima de painéis, bem como o contrato de demanda com a distribuidora. Nesta dissertação, propõe-se resolver este problema a partir da simulação de cenários futuros de consumo de energia, demanda máxima e correlacionando-os com cenários futuros de geração de energia. Em seguida, a partir de um modelo de otimização linear inteiro misto, calcula-se a quantidade ótima de painéis fotovoltaicos e a demanda a ser contratada. Na primeira parte da dissertação, a modelagem Box e Jenkins é utilizada para estimar os parâmetros do modelo estatístico de energia consumida e demanda combinados com a geração de energia dos painéis. Na segunda parte, é utilizado um modelo de otimização estocástica que utiliza uma combinação convexa de Valor Esperado (VE) e Conditional Value-at-Risk (CVaR) como métricas de risco para avaliar o número ótimo de painéis e a melhor contratação de demanda. Para ilustrar a abordagem proposta, é apresentado um caso de estudo real para um grande consumidor considerado na modalidade Verde A4 no Ambiente de Contratação Regulado. Os resultados obtidos mostraram que a utilização de painéis fotovoltaicos em um grande consumidor reduzem o custo anual de energia em até 20 por cento, comparado com o valor real faturado. / [en] Distributed Generation (GD) is growing up in the last years in Brazil, particularly photovoltaic generation, allowing small and large consumers play an important role in the electric system, investing in a own generation system. For the regulated consumers, besides the reduction of energy cost, they also may have a reduction in demand cost, which is computed from peak demand contract with the supply utility company. Therefore, taking into account the possibility of photovoltaic panels installation, the challenge of consumers is estimate with highest accuracy as possible its energy, the energy generation by the panels, and the future peak demand in order to estimate the optimum quantity of panels, as well as the peak demand contract with the utility. A way to solve this problem is to simulate future scenarios of energy consumption, peak demand, and correlate them with future scenarios of energy generation. After that, from a mixed integer linear stochastic optimization model, the optimum quantity of panels and peak demand to be contracted are computed. In the first part, the Box and Jenkins modelling is used to estimate the parameters of the energy consumption and peak demand by statistical model, combined with the energy generation of the panels. In the second part, a stochastic optimization model is applied using a convex combination of the Expected Value (VE) and Conditional Value-at-Risk (CVaR), which were used as risk metrics to rate the optimum number of panels and the best peak demand contract. To illustrate the proposed approach, a real case study of a large consumer presented considering the Green Tariff group A4 in the Regulated Environment. The results show that to use photovoltaic panels can reduce the annual cost by up to 20 per cent, compared with the billed real value.

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