Orientador: José Angelo Cagnon / Banca: Odivaldo José Seraphim / Banca: Mário Eduardo Bordon / Banca: José Pissolato Filho / Banca: Diogenes Pereira Gonzaga / Resumo: O presente trabalho teve como objetivo a análise do sistema de armazenamento de energia elétrica gerada a partir de um sistema fotovoltaico, composto por baterias de chumbo-ácido. A crescente demanda de energia no mundo, além da necessidade de utilização de recursos renováveis de forma a preservar o nosso meio ambiente, obriga o desenvolvimento de técnicas de eficiência na produção e controle dessa energia. A escassez apresentada atualmente na área energética ao redor do mundo chama a atenção de toda a comunidade científica que se preocupa em desenvolver projetos alternativos para suprir as necessidades do ser humano de um modo produtivo, não poluente e de baixo custo. Para o desenvolvimento desse trabalho, foram utilizados dois sistemas fotovoltaicos, o primeiro, convencional, com painel solar estacionária e o segundo com um sistema de posicionamento automático com relação ao sol. Esta análise comparativa permitirá avaliar as vantagens ou não de um sistema, em relação ao outro. Além disso, foram levantadas as curvas de carga, descarga, capacidade da bateria, determinação da taxa hora-funcional, a reação de auto-descarga (através do estado de flutuação) entre outras informações relevantes que permitam entre outras coisas, obter uma maior vida útil da bateria estacionária em questão. Esse trabalho levantará as características elétricas, como tensão, corrente, potência e energia, utilizará ferramentas de modelagem através de circuitos elétricos equivalentes para simulação do comportamento da bateria, em situações de carga e descarga, e principalmente o levantamento experimental das baterias funcionando nos dois sistemas distintos. Este trabalho evidencia as diferenças comportamento da bateria, e mostra a configuração que permite a operação da bateria em condições mais favoráveis. Os resultados obtidos, indicam que a bateria ligada... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This work aimed at analyzing the electric energy storage system generated from a photovoltaic system with lead-acid batteries. The increasing claim for energy in the world in addition to the need of utilizing renewable sources of energy in order to preserve the environment makes necessary the development of efficient techniques for energy generation and control. The energy shortage experienced in today's world attracts attention from the scientific community, which is concerned about developing alternative projects towards the human being's need in a productive way, without pollution and low cost. Two photovoltaic systems were used in this work, a conventional one with stationary solar panel and another with automatic solar position system. The comparative analysis has allowed assessing the advantages of both systems. The following characteristics were obtained during the development of this work: charge, discharge, battery capacity, operating time rate, auto-discharge reaction (through fluctuation state), among other important information that allowed to attain an extended life to the stationary battery studied. The characteristics described in the references of this work have been obtained, and modeling techniques through electric circuits were used to simulate the battery behavior for charge and discharge conditions. The experimental tests of the battery operation in both systems were carried out. This research has searched for showing the main differences of the battery behavior in order to get the configuration in which the battery operation is developed in more favorable conditions. / Doutor

Orientador: José Angelo Cagnon / Banca: Odivaldo José Seraphim / Banca: Paulo José Amaral Serni / Banca: Jose Alfredo Colovan Ulson / Banca: Diogenes Pereira Gonzaga / Resumo: A necessidade de oferecer alternativas para energização de propriedades rurais de pequeno porte com eficiência, confiabilidade e custo acessível, motivou a realização desta pesquisa, cujo enfoque principal foram os sistemas fotovoltaicos e a busca por um melhor desempenho destes sistemas a partir de estratégias de posicionamento dos painéis solares em direção ao Sol. Este trabalho apresenta o desenvolvimento experimental de um conjunto posicionador automático para módulos fotovoltaicos e a avaliação do funcionamento deste conjunto considerando-se o aumento na geração de energia elétrica em função da complexidade de implementação e do consumo de energia pelo próprio sistema de movimentação, além de seus custos de implantação. Foi projetado e implementado um dispositivo eletromecânico simplificado, capaz de sustentar e movimentar um módulo fotovoltaico ao longo do dia e ao longo do ano, sempre mantendo sua superfície direcionada em posição perpendicular aos raios solares incidentes. Utilizaram-se motores de passo, controlador lógico programável e componentes de baixo custo, que resultaram em um conjunto de manutenção simplificada,sem uso de sensores e com otimização dos movimentos, devido ao ajuste de inclinação do painel ser realizado somente uma vez ao dia. A avaliação do ganho na geração de energia elétrica baseou-se na coleta dos dados elétricos (tensão e corrente) e ambientais (insolação e temperatura) de dois sistemas fotovoltaicos com as mesmas características, instalados lado a lado, sujeitos às mesmas condições de insolação, temperatura e carga elétrica, sendo um fixo e outro móvel. A partir dos resultados obtidos concluiu-se pela viabilidade da proposta, não apenas pelo êxito no aumento da geração de energia, mas também pela boa relação custo/benefício, indicando que o sistema posicionador desenvolvido mostra-se vantajoso... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The need to offer alternatives of electricity supply to the small rural properties, providing them with efficiency, reliability and accessible cost, has motivated the development of this research, whose main approach was photovoltaic systems and the search for better performance of these systems with the solar panels positioning toward the sun. This work presents the experimental development of an automatic positioning system for photovoltaic modules and the evaluation of this system's behavior taking in account the increase in generation of electric energy as a function of the complexity of implementation and the consumption of energy by the movement system itself, and its costs of implantation also. It was designed and built a simplified electromechanical device, which is able to support and to move a photovoltaic module along the day and along the year, always keeping its surface aimed to the sun rays. Stepper motors, programmable logic controller and low cost components were used, and these have resulted on a simplified maintenance set, with no sensors and optimization of movements, due the adjustment of panel's inclination take place only once a day. The methodology adopted to evaluate the gain in the electricity generation was based on the acquisition of electrical data (voltage and current) and environmental data (insolation and temperature) from two photovoltaic systems whose have identical physical and electrical characteristics and were installed side by side, submitted to the same conditions of insolation, temperature and electric load. One of the solar panels was mounted on a fixed mechanical structure, and the other one on a mobile structure.The obtained results demonstrate the feasibility of the proposed mobile system, not only because of the real increase observed in electric energy generation, but also by the excellent cost effectiveness obtained... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor