Thesis (MTech (Mechanical Engineering))--Cape Peninsula University of Technology, 2016. / South Africa has raised concerns regarding the development of renewable energy sources such as wind, hydro and solar energy. Integration of a combined photovoltaic and thermal system was considered to transform simultaneous energy into electricity and heat. This was done to challenge the low energy efficiency observed when the two solar energy conversion technologies are employed separately, in order to gain higher overall energy efficiency and ensure better utilization of the solar energy. Therefore, the notion of using a combined photovoltaic and thermal system was to optimize and to improve the overall PV panel efficiency by adding conversion to thermal energy for residential and commercial needs of hot water or space heating or space cooling using appropriate technology. The PV/T model constructed using water as fluid like the one used for the experimental work, presented a marginal increase in electrical efficiency but a considerable yield on the overall PV/T efficiency, because of the simultaneous operation by coupling a PV module with a thermal collectors.

Thesis (DTech (Engineering))--Cape Peninsula University of Technology, 2017. / The world has been experiencing energy-related problems following pressuring energy demands which go along with the global economy growth. These problems can be phrased in three paradoxical statements: Firstly, in spite of a massive and costless solar energy, global unprecedented energy crisis has prevailed, resulting in skyrocketing costs. Secondly, though the sun releases a clean energy, yet conventional plants are mainly being run on unclean energy sources despite their part in the climate changes and global warming. Thirdly, while a negligible percentage of the solar energy is used for power generation purposes, it is not optimally exploited since more than its half is wasted in the form of heat which contributes to lowering efficiency of solar cells and causes their premature degradation and anticipated ageing. The research is geared at addressing the issue related to unsatisfactory efficiencies and anticipated ageing of solar modules. The methodology adopted to achieve the research aim consisted of a literature survey which in turn inspired the devising of a high-efficiency novel thermal electric solar power panel. Through an in-depth overview, the literature survey outlined the rationale of the research interest, factors affecting the performance of PVs as well as existing strategies towards addressing spotted shortcomings. While photovoltaic (PV) panels could be identified as the most reliable platform for sunlight-to-electricity conversion, they exhibit a shortcoming in terms of following the sun so as to maximize exposure to sunlight which negatively affects PVs’ efficiencies in one hand. On the other hand, the inability of solar cells to reflect the unusable heat energy present in the sunlight poses as a lifespan threat. Strategies and techniques in place to track the sun and keep PVs in nominal operational temperatures were therefore reviewed.

Orientador: Carlos Alberto Canesin / Banca: Guilherme de Azevedo e Melo / Banca: Sérgio Augusto Oliveira da Silva / Resumo: Considerando-se as políticas mundiais e nacionais com relação às mudanças climáticas decorrentes da ação humana, no contexto da produção e consumo de energia elétrica, novas fontes renováveis e alternativas para a produção de energia elétrica, com menores impactos ambientais e elevadas eficiências têm sido exploradas na literatura científica. Dentro deste contexto é desenvolvido neste trabalho um sistema de geração de energia elétrica de pequeno porte baseado na associação em série de poucos painéis solares fotovoltaicos. São apresentadas análises e simulações de diversas estruturas monofásicas não isoladas que contemplam o estado da arte e integram parte das estruturas mais utilizadas pela indústria. O sistema proposto para operar como Geração Distribuída (GD) é um sistema a duplo estágio, composto pelo conversor elevador Boost entrelaçado e em cascata com o inversor monofásico em ponte completa. O sistema de GD proposto possui um algoritmo tipo P&O (Perturband Observe) para a extração da máxima potência (MPPT - Maximum Power Point Tracking), mesclando o algoritmo P&O para o rastreamento do MPP, com o potencial do algoritmo Vcte (Tensão constante) para o processo de inicialização do sistema, melhorando o aproveitamento da energia advinda dos painéis fotovoltaicos. Além disso, em virtude da necessidade de conexão segura deste sistema à rede pública de distribuição de energia elétrica em corrente alternada, é implementado um método de sincronismo com a rede CA em baixa tensão; além da análise e síntese de um algoritmo híbrido para detecção e proteção de ilhamento, a fim de garantir a segurança do sistema e dos usuários. O controle do conversor, a técnica de MPPT, a detecção e proteção de ilhamento, bem como o sincronismo com a rede em CA, são implementadas... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Considering the global and national policies related to climate change due to human action, in the context of production and consumption of electricity, new renewable and alternative sources for electricity production with less environmental impacts and high efficiencies have been proposed and analyzed in the scientific literature. In this context, this work it is developed a photovoltaic small electrical generation system in order to operate with a few series connected photovoltaic panels. Moreover, it is presented analyses and simulations of several structures that include the state of the art single-phase non-isolated inverters, where the most of them are commonly used by industry. The proposed structure developed to operate as a distributed generation system is a dual-stage converter, composed by an Interleaved Boost Converter cascaded with a single-phase Full-Bridge Inverter. A maximum power point tracking technique is implemented and tested in order to increase energy utilization, mixing the potential of P&O algorithm together with Vcte algorithm. Furthermore, because of safe-operation grid connection necessities this work presents analysis and implementation of a hybrid anti-island detection technique with a synchronization method with the AC public low voltage grid. The converter control system and MPPT techniques, anti-island detection and management system together with the synchronization are implemented digitally... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Today society is facing numerous challenges associated with energy management system. The centralized power generation system is depending on the fossil fuels to generate energy which is harmful to the environment, and it is unable to fulfill the rising demand for electricity. The decentralized power generation system could easily be integrated with renewable energy sources which could satisfy the growing demand for electricity without damaging the environment. This thesis explores the proper energy distribution system (smart grid) which could be fully equipped with the digitalized technology and be integrated with renewable energy sources and decentralized system. Peer-reviewed articles and government reports have been reviewed in order to get the impact of digitalized technology on overall energy management system, as well as the smart grid services commercialized through the business models. The result shows that the cost of transmission lines is reduced by using decentralized power generation system which helps to provide clean energy at low price to the end consumers. Furthermore, the thesis claims that smart grid is a disruptive technology which encourages energy producers and distributors to adopt a rapid change in the energy market along with changing their business model.  Finally, it has been explored that smart grid could provide three services, such as demand response, integration of renewable energy, and grid to vehicle services. These services could successfully be commercialized through business model innovation which enables energy providing and distributing firms to create and capture value regarding profit. / <p>Thanks for the great support who were involved in the completion of this project.</p>

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / This work proposes study and implementation of a DC/DC Z-source converter operating in continuous conduction mode (CCM); It is applied to a photovoltaic system connected to a DC microgrid; aiming to inject the electricity supplied from PV array; To this end; the PV array is connected to the input of Z-source converter; which rises from 167V to 400V and injects the output current at the DC bus; using maximum power point tracking techniques (MPPT); The prototype implemented in the laboratory was developed for 1;38 kW output power; with the possibility to be fed either by a DC current source or DC voltage source; which does not happen with traditional converters (Buck; Boost; etc); The average efficiency achieved yield of 94%; As for the electric power processing from renewable sources; two heuristic methods were tested: Perturbe and Observe (P&O) and Conductance Incremental (IC); The average efficiency of the prototype; using the P&O technique in tracking maximum power was 79;9%; while using the second technique (IC) the average efficiency was a 82;5% ; / O presente trabalho propÃe o estudo e a implementaÃÃo de um conversor CC/CC Z-source; operando em modo de conduÃÃo contÃnuo (MCC); O mesmo à aplicado em um sistema fotovoltaico interligado a uma microrede CC; objetivando injetar a energia elÃtrica fornecida a partir de arranjo fotovoltaico;Para tal; o arranjo fotovoltaico à conectado na entrada do conversor Z-source; que a eleva de 167V para 400V e injeta a corrente de saÃda no barramento CC de 400V; utilizando tÃcnicas de rastreamento do ponto de mÃxima potÃncia (MPPT); O protÃtipo implementado em laboratÃrio foi desenvolvido para uma potÃncia nominal de saÃda de 1;38 kW com possibilidade de ser alimentado tanto por uma fonte CC de corrente ou uma fonte CC de tensÃo; diferenciando-se dos conversores tradicionais (Buck; Boost; etc); O mesmo alcanÃou um rendimento mÃdio de 94%; Quanto ao processamento de energia elÃtrica a partir de fontes renovÃveis; foram testados dois mÃtodos heurÃsticos: Pertube e Observe (P&O) e CondutÃncia Incremental (IC); A eficiÃncia mÃdia do protÃtipo usando a tÃcnica P&O no rastreamento da mÃxima potÃncia foi de 79;9%; enquanto usando a segunda tÃcnica alcanÃou-se uma eficiÃncia de 82;5% ;

Dentre as fontes de energia renováveis utilizadas para geração de energia elétrica a que mais se destaca atualmente e a energia eólica. 0 crescente índice de penetração da geração eólica na matriz energética dos sistemas de potencia impõe a necessidade da revisão de conceitos anteriormente estabelecidos sobre a estabilidade de sistemas de potencia, uma vez que ainda não e perfeitamente compreendida a influencia de uma maior integração deste recurso no comportamento dos sistemas de potencia. Este trabalho tem como foco o estudo da estabilidade de sistemas com aerogeradores de velocidade fixa equipados com geradores de indução de rotor em gaiola. E estudada a estabilidade angular de um sistema de geração eólica equipado com aerogeradores desta natureza. O problema da estabilidade foi decomposto em três partes: estabilidade estática, estabilidade dinâmica e estabilidade transitória. São definidos os modelos dos componentes do aerogerador para cada um dos estudos realizados. A topologia adotada á a máquina Barramento Infinito (MBI), na qual o restante do sistema de potência a representado pelo seu equivalente de Thevenin. Esta topologia típica de analise de estabilidade de sistemas de potencia e adotada por permitir a obtenção de resultados analíticos para as analises estática e dinâmica. A analise transitória se dá através de simulações computacionais. A fim de manter um caráter mais geral para os resultados as simulações são realizados com três aerogeradores de características distintas. Os resultados obtidos permitem uma melhor compreensão da influencia sobre a estabilidade do sistema de geração eólica dos parâmetros de rede do sistema de potencia como: potencia de curto-circuito do ponto de conexão comum com o sistema de potencia, relação X/R da linha de transmissão e do capacitor de compensação de fator de potencia. / Among the renewable energy sources used to generate electric power one of the most important at this time is the wind power. The growing penetration index of wind power in the power systems energetic matrix leads to the necessity of a reevaluation of the concepts previously established about the stability of power systems, since the influence of a major integration of this resource in the behavior of power systems is not perfectly understood. This work focuses on the stability study of wind power systems equiped with fixed-speed squirrel-cage induction generators. The angular stability of a wind generation system equipped with wind generators of this nature is studied. The stability problem was decomposed in three parts: static stability, dynamic stability and transient stability. The models of the components of the wind generator are defined for each of the studies. The considered topology was an Induction Generator Infinite Bus System (IBM), where the rest of the power system is represented by it’s Thévenin equivalent. This is a typical topology in power systems stability analysis and is adopted in this work aiming at obtaining analytical and general stability results. The transient analysis is performed by computer simulations. In order to provide more generatily to the stability results, all simulations are conducted with three wind generators with distinct characteristics. The obtained results allow a better comprehension about the influence, on the stability of wind power systems, of power system network parameters as: short-circuit capacity of the common connection point with the power system, the X/R relation of the transmission line and the power factor compensation capacitor.

Orientador: Maria Ângela Fagnani / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola / Made available in DSpace on 2018-08-16T15:36:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ozolins_AlbertoLanari_M.pdf: 7173716 bytes, checksum: 9bd28cfaad6e4d04335115a730d9ee18 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O tema agricultura familiar tem estado presente em todas as discussões sobre desenvolvimento rural sustentável impulsionando o Estado e, também, Organizações não Governamentais a promoverem programas e projetos, recriando formas de atuação e a própria estrutura voltada para este segmento. Esse contexto tem dado abertura a uma enorme série de discussões políticas, novos estudos que contemplam os agricultores e famílias que estão mais próximos do circuito mercantilista, mais atualizados tecnologicamente. Nesses trabalhos, muitos voltados para assentamentos de famílias sem terra, permitem o uso de técnicas de planejamento e diagnóstico participativo, redefinindo o papel do extensionista como facilitador. Diante deste cenário, está a família cabocla totalmente à margem desse processo, sequer marcando presença nos dados censitários oficiais. Por estarem afastados, dispersos e fora das estatísticas, por que o valor de sua produção é insignificante para alterarem os números dos valores de produção, as famílias caboclas vão ficando cada vez mais isoladas e, portanto, distantes do desenvolvimento da sociedade ficando, dia após dia, mais abandonada à sua própria sorte. Cabe salientar que a expressão "Cabocla" tem sua raiz na língua Tupi (Karibó, Caboré) cujo significado é "descendente de branco", uma definição étnica racial. Sua utilização neste estudo, entretanto, não se deve à etnia, mas ao uso disseminado e freqüente dessa expressão entre os moradores da região de Camanducaia, em Minas Gerais, ao se referirem à pessoa do produtor familiar de subsistência (ou ao seu estabelecimento) que está geograficamente disperso, distante da sociedade, mercado e tecnologias e, assim, abandonado à sua própria sorte: o público-alvo deste estudo. Trabalhar para essa gente, como iguais e não como privilegiados, é contribuir para o desenvolvimento humano, cidadania rural. Promover oportunidades para essa gente é lhes dar a chance de serem mais bem sucedidos em seu modo de ser e um reforço positivo para a autoestima cabocla. Dentro desses pressupostos e dos princípios da Agroecologia, este estudo identificou uma série de dezoito soluções de baixo custo possíveis de serem usadas na implantação da infraestrutura de um estabelecimento produtor de leite caboclo, uma atividade produtiva estruturada e presente no município de Camanducaia (MG). A eleição das soluções a serem utilizadas foi realizada por um grupo de oito produtores familiares de leite e ocorreu em dinâmicas de discussão em grupo tendo como objetivo elencar as que pudessem propiciar um aumento de renda. Este estudo concluiu que o conjunto escolhido das soluções de baixo custo voltadas para o manejo agroecológico aumentou a renda total do estabelecimento produtor de leite caboclo do Sul de Minas Gerais. Como promover a cidadania rural? Não será modernizando o meio rural, mas desenvolvendo um rural novo, oferecendo oportunidades estruturadas para o modo de vida caboclo em sua motivação, no seu local de moradia e ao alcance de suas mãos dentro da realidade econômico-financeira com soluções modernas, mas de baixo custo. O propósito é o de ver o caboclo e sua família enxergarem um projeto de futuro com uma qualidade de vida semelhante ao do seu par da cidade: rural de um novo jeito. / Abstract: The theme of family farming has been present in all discussions about sustainable rural development by boosting State and also non-governmental organizations to promote programs and projects, recreating forms of performance and the structure dedicated to this segment of the population. This context has given opening to a massive series of political discussions, further and deeper studies that include farmers and families who were closer to the mercantile circuit and more current with technology. In these works, many aimed for settlement of landless families, it was possible to use planning techniques and participatory analysis, redefining the role of extension worker as facilitator. In this frame, the peasant family is not involved; their presence is not reflected in official census data, and consequently, are kept apart; simply because their output is insignificant to change the numbers of the national production values (GDP): every and each day, they are getting more isolated and more distant to the developments of the society, more and more abandoned to their fate. Working for these people, as equals and not as privileged, is to contribute to human development, rural citizenship. In this same way of thinking, to promote opportunities for these people is to give them a chance to have a vision of future, to be more successful in their way of being and a positive reinforcement for their self-esteem. This study has demonstrated that peasant families might get a total income increment with the implementation and adequate use of infrastructure solutions implemented with lowcost technologies. As these solutions are intended to an agroecological way of management of the peasant establishment the peasant family might also take advantage of the differentiation benefit since their products might get access to the benefits of trade of non capitalist (traditional) circuits, but to trade circuits that are close (artisanal) and around him (quality). How to promote rural citizenship? Definitely not by simply modernizing the country side, but offering structured opportunities aligned with their way of life and motivation, that are feasible in their place of living and within the reach of their economic and financial reality: modern but low cost solutions. The purpose is to enable peasant family to envisage a Project for their future, in a similar life standard to his pear living in urban areas: a rural in a new way. Considering these assumptions, this study identified, within the agroecology concept, eighteen low cost solutions possible to be used when deploying an infrastructure in a Milk producer establishment which is a structured and productive activity in Camanducaia (MG) municipality. The election of the solutions to be deployed in a peasant establishment which produces Milk was done by a group of eight owners of a "family size" establishments producing Milk, who suggested the adoption of a subset of them. This study concluded that the solutions used in building the infrastructure increases the income of the establishment. It should be emphasized that the term "Caboclo" frequently referred in this text, has its roots in the Tupi language (Kariba, Caboré) meaning "descendent of white," an ethnic definition of race. Its use in this study however is not due to ethnicity, but the widespread use among the locals of Camanducaia when referring to a family owned subsistence production establishment that is geographically dispersed, distant from the society, market and technologies and thereby abandoned to their fate: the focused population of this study. / Mestrado / Planejamento e Desenvolvimento Rural Sustentável / Mestre em Engenharia Agrícola

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:49:17Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:01:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 09996.pdf: 9839112 bytes, checksum: 191077eddeaa1bbd2d98314d2e7d250a (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Orientador: Alberto Luiz Francato / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-11T13:01:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marques_FelipeCioffetti_M.pdf: 619622 bytes, checksum: 416ffec5f914c0e77df08c85b8ed4cc6 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Este trabalho visa apresentar uma metodologia de otimização que implementa um algoritmo de programação não linear para o planejamento da operação de sistemas hidroelétricos, identificando períodos ótimos para a parada de máquinas para procedimentos de manutenção. Este estudo foi realizado com cenários históricos de afluências e traz subsídios que indicam políticas de planejamento para manutenção, minimizando efeitos de redução na potência média gerada pelos sistemas hidroelétricos. Tal modelo foi desenvolvido usando os recursos do pacote de otimização GAMS (General Algebric Modeling System), o qual demonstrou ser uma ferramenta robusta de otimização e de fácil implementação computacional. A pesquisa realizada tem grande viabilidade de implementação, pois foi realizada com bases de dados reais, obtidos junto ao ONS e a empresa concessionária responsável pelas usinas estudadas no trabalho. Dentre os resultados obtidos destaca-se a determinação de períodos preferenciais para manutenção para cada usina. O trabalho é inovador e apresenta grande relevância para o setor elétrico. A metodologia proposta trouxe como contribuição científica a potencialidade do tratamento de um problema conhecido da área de geração hidroelétrica com uma ferramenta matemática consistente / Abstract: This paper aims to present a methodology for an optimization that implements a non-linear programming algorithm for planning the operation of hydroelectric systems, identifying optimum periods of machine stoppage for maintenance procedures. This study was conducted with flow historical scenarios providing subsidies and that appoint planning policies for maintenance, minimizing reduction effects in the average power generated by hydroelectric systems. Such model was developed by using the resources from the GAMS optimization package (General Algebric Modeling System), which proved to be a robust tool for optimization and of easy computing implementation. This survey is highly feasibility since it was performed based on actual data, obtained with the ONS and the operating company responsible for the plants studied. Among the results are referred to the determination of preferential periods for maintenance in each plant. Outstands the work is innovative and of great importance for the electric industry. The proposed methodology scientifically contributed for the treatment capability in a known problem in hydroelectric generation with a consistent mathematical tool / Mestrado / Recursos Hidricos, Energeticos e Ambientais / Mestre em Engenharia Civil

Orientador: Luiz Felipe Mendes de Moura / Dissertação (mestrado profissional) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T22:37:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Martins_PaulinoCutrim_M.pdf: 1004109 bytes, checksum: 4a5643b8de366648397d80e7bfc388da (MD5) Previous issue date: 2004 / Mestrado / Refrigeração e Condicionamento Ambiental / Mestre Profissional em Engenharia Mecanica