Orientador: João Francisco Escobedo / Banca: Dinival Martins / Banca: Eduardo Nardini Gomes / Banca: Vladimir Eliodoro Costa / Banca: Osmar Delmanto Junior / Resumo: O trabalho aborda modelos de estimativa da radiação atmosférica de ondas longas (LW↓) em Botucatu-SP-Brasil e foi dividido em três partes. A parte 1 aborda modelos de estimativa clássicos da literatura em função da temperatura (Ta) e da pressão de vapor d'água (ea) para condições de céu sem nuvens. Foram feitos ajustes de coeficientes para 14 modelos da literatura em função do clima local de Botucatu. Em seguida foi proposto um modelo semelhante aos modelos clássicos da literatura (LW↓ = f(Ta, ea)), por meio de regressão, com dados medidos em Botucatu e com elevado coeficiente de determinação (R2 = 0,935). A validação do modelo proposto utilizou uma base de dados independente da geração do modelo e foi realizada por meio da comparação entre o valor estimado com o medido. Os indicativos estatísticos MBE e RMSE, obtidos da validação, mostram que o modelo proposto apresentou resultados na mesma ordem de grandeza dos modelos clássicos da literatura. A parte 2 traz o desenvolvimento de um modelo de estimativa da radiação atmosférica de ondas longas (LW↓) a partir da radiação de ondas curtas (extraterrestre (Io), global (G) e difusa (d))para todos os tipos de cobertura de céu. Correlacionou-se, por meio de regressão linear, a radiação atmosférica de onda longa (LW↓) com os índices radiométricos Kt (razão entre (G) e (Io)) e Kd (razão entre (d) e (G)), ambas com elevado coeficiente de determinação (R2 = 0,981 entre LW↓ e Kt e R2 = 0,963 entre LW↓ e Kd). A relação direta entre (LW↓), (G) e (d) em superfície terrestre foi 2 verificada após análise climática e estatística das três componentes utilizando um banco de dados de 7 anos de medidas. Nas estações primavera e verão, os valores de (LW↓), (G) e (d) são maiores, acompanhadas das elevações de temperatura e concentração de nuvens e vapor d' água na atmosfera ... / Abstract: This work describes estimation models of atmospheric longwave radiation (LW↓) in Botucatu-SP-Brazil, and was divided into three parts. Part 1 discusses models of classic literature estimated as a function of temperature (Ta) and water vapor pressure (ea) for cloudless conditions. Adjustment coefficients were made for 14 models in the literature depending on the local climate of Botucatu. Then it was proposed similar to classical models (LW↓ = f (Ta, ea)) model by means of regression and measured data Botucatu with a high coefficient of determination (R2 = 0.935). The validation of the proposed model used a independent database of model generation was performed by comparing the estimated with the measured value. Statistical indicative MBE and RMSE obtained show that the proposed model results presented the same order of magnitude of the classical models of the literature. Part 2 brings the development of a model for estimating the atmospheric longwave radiation (LW↓) from the short-wave radiation (extraterrestrial (Io), global (G) and diffuse (d)) for all types of sky coverage. Correlated by linear regression, the atmospheric longwave radiation (LW↓) with radiometric ratios Kt (ratio between (G) and (Io)) and Kd (ratio between (d) and (G)), both with high coefficient of determination (R2 = 0.981 between LW↓ and Kt and R2 = 0.963 between LW↓ and Kd). The direct relationship between (LW↓), (G) and (d) on surface was verified after climate and statistical analysis of the three components using a database of 7 years of measurements. In the spring and summer seasons, the values of (LW ↓), (G) and (d) are higher, accompanied by increases in temperature and concentration of clouds and water vapor in the atmosphere. In the autumn and winter seasons, the values of (LW↓), (G) and (d) are smaller, therefore the values of temperature and concentration of clouds and water vapor are also ... / Doutor

Orientador: Dinival Martins / Resumo: Neste trabalho, realizou-se um estudo de modelagem da irradiação total que incide sobre uma superfície inclinada, com face voltada para o Equador, e com inclinação de 22,85º, igual a da latitude local. Foram testados 7 modelos, existentes na literatura, utilizando partição diária de energia. Os modelos de Temps & Coulson, Klucher e circunsolar, apresentam os piores desempenhos e não devem ser utilizados na estimativa da irradiação total diária em Botucatu, por outro lado os modelos de Liu & Jordan, Hay, Perez et al. e Reindl et al., são similares entre si, e apresentam boa concordância quando comparados com os dados observacionais, sendo o modelo de Hay ligeiramente superior aos outros. O propósito deste trabalho é obter um modelo que utilize somente a irradiação global medida na superfície horizontal para estimar a irradiação total na superfície inclinada. Para tanto, os modelos de estimativa foram modificados de duas maneiras diferentes. Na primeira, a irradiação difusa foi estimada em função da irradiação global, através do ajuste empírico utilizando a técnica de regressão linear, na forma Kd = f (Kt) , fração da difusa contida na global (Kd ), com o índice de claridade (Kt ), nesse caso, o melhor ajuste é dado por um polinômio de 4º grau Kd = 0,993 + 0,178Kt - 0,945Kt2 - 4,712Kt3 + 4,891Kt4 . Na Segunda modificação, a irradiação direta KBH , fração da irradiação direta contida na irradiação global, foi ajustada através da técnica de regressão linear, em função do índice de claridade, na forma KBH = f (Kt ) , nesse caso o melhor ajuste foi linear, obtido para intervalos específicos de Kt , KBH = 0 para Kt £ 0,25 , e KBH = -0,386 +1,572Kt para Kt >0,25. Os resultados obtidos com essas modificações mostram que os modelos têm melhores... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: A modelling study of the total irradiation reaching a tilted surface facing towards the equator at tilt same of local latitude of 22,85º,, is presented. In this study seven total irradiation incident on a tilted surface estimate models were tested and compared among them, using the daily partitioning energy. Temps & Coulson, Klucher and circumsolar models showed very poor results, and it is suggested that they should not be used to estimate the daily total irradiation for the Botucatu region. On the other hand the Liu & Jordan, Hay, Perez et al. and Reindl et al. models have shown similar performance and presented a good agreement with the observational data. The Hay model however produced better irradiation estimates. The aim of this study is examine and improved irradiation estimative model for tilted surface knowing only the global irradiation measured at horizontal surface. In order to achieve this, two modifications were made on those models mentioned above. The first modification consisted to apply empirical functions to determine the diffuse irradiation by the global radiation measurements. These empirical functions were tuned using the regression linear thecnique, the fraction of the diffuse irradiation (Kd ) from the global irradiation, was correlationed with the clearness index (Kt ). In this case the highest correlation found was, Kd = 0,993 + 0,178Kt - 0,945Kt2 - 4,712Kt3 + 4,891Kt4 a fourth order polynomial function. In the second modification the fraction of the direct irradiation KBH from the global irradiation was correlationed assuming a linear correlation at given intervals of Kt : KBH = 0 for Kt £ 0,25 , and KBH = -0,386 + 1,572Kt for Kt >0,25 otherwise. Model results showed the empirical relationship KBH = f (Kt ) , present better results and the Hay model presented a better performance compared with others models for the... (Complete abstract, click electronic address below) / Doutor

Dissertação (Mestrado) Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2012-10-17T05:57:22Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T01:21:19Z : No. of bitstreams: 1 110674.pdf: 11284550 bytes, checksum: abb5fb2c31f7a60a9594268dfe247a7f (MD5)

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T03:19:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 280137.pdf: 3943548 bytes, checksum: d6ef6aace4d4de095387bff207f02eaf (MD5) / No Brasil existem vários estudos sobre aplicação e desempenho de sistemas fotovoltaicos sem concentrador (SFV), acompanhando a tendência e o desenvolvimento desta tecnologia em nível mundial. Nos últimos anos, principalmente em regiões com alta incidência de radiação direta de países como Espanha, Estados Unidos e Austrália, tem aumentado os projetos destinados a instalação e avaliação do desempenho de sistemas fotovoltaicos com concentrador (SFVC). Os SFV utilizam a radiação global ou inclinada enquanto os SFVC utilizam a radiação direta normal e normalmente empregam dispositivos destinados a rastrear o Sol para aproveitamento do potencial energético da radiação direta. O Brasil apresenta muitas regiões com alta incidência de radiação direta, nas quais a irradiação direta normal anual pode chegar a valores superiores aos de irradiação global ou inclinada. O estudo do desempenho energético de sistemas fotovoltaicos com concentrador apresenta como principal dificuldade a obtenção de dados de irradiação direta normal e, até o presente, nenhum estudo abrangente foi realizado para o território brasileiro. Esta tese apresenta um estudo do potencial de desempenho energético de SFVC no Brasil, realizado com base em dados solarimétricos inéditos resultantes do projeto SWERA (Solar and Wind Energy Resource Assessment). Além dos dados solarimétricos do projeto SWERA, foram utilizados dados de desempenho de SFVC instalados em outros países, em regiões com características solarimétricas e climáticas semelhantes às brasileiras, para estimar o desempenho energético no território brasileiro. Foi elaborado o #Atlas Brasileiro da Geração Solar para Sistemas Fotovoltaicos com Concentrador# que evidencia as áreas com potencial favorável à instalação de SFVC. Verificou-se que grande parte da área caracterizada por elevados valores de irradiação direta normal também apresenta elevada demanda energética devido à concentração de empresas industriais. Os resultados apresentados, além da contribuição científica e tecnológica, podem fornecer subsídios às concessionárias de eletricidade para a instalação de SFVC, destinados a gerar energia elétrica a partir de uma fonte renovável e não poluente. / In Brazil there are several studies on implementation and performance of photovoltaic systems without concentration (PVS) following the trend and development of this technology worldwide. In recent years, particularly in regions with high incidence of direct radiation in countries like Spain, USA and Australia have increased projects for deployment and performance evaluation of concentrating photovoltaic systems (CPV). PVS use global and tilted radiation while CPV utilize direct normal radiation and usually employ devices to track the Sun to harness the energy potential of direct radiation. Brazil has many regions with high incidence of direct radiation, in which the annual direct normal irradiation can reach values higher than the global or tilted irradiation. The study of energy performance of concentrating photovoltaic systems presents the as main difficulty in obtaining data of direct normal irradiation (DNI) and, to date, no comprehensive study was conducted for the Brazilian territory. This thesis presents a study of CPV potential energy performance in Brazil, carried out based on unpublished solarimetric data resulting from SWERA project (Solar and Wind Energy Resource Assessment). Besides the solarimetric data from SWERA project, CPV performance data from systems installed in other countries, in regions with climatic and solarimetric characteristics similar to Brazilian conditions, were used to assess the energy performance in Brazil. The "Brazilian Atlas of Solar Power Generation with Concentrating Photovoltaic Systems" presented in this thesis highlights areas with potential for CPV installation. These areas characterized by high DNI level include sites with high energy demand due to the concentration of industrial enterprises. The results presented, besides the scientific and technological contribution can provide subsidies for electricity utilities to install CPV for power generation from a clean and renewable energy source.

A produção de biomassa pelas culturas está relacionada à quantidade de radiação fotossinteticamente ativa (RFA) interceptada e absorvida pelas folhas, bem como à eficiência com que estas convertem a energia radiante em energia química, através da fotossíntese. Esta capacidade de conversão é considerada como sendo a eficiência de uso da RFA. Com o objetivo de avaliar a eficiência de uso da RFA do tomateiro, cultivado em diferentes ambientes, foram conduzidos experimentos em estufa plástica com tela lateral anti-insetos (CT), em estufa plástica sem tela (ST) e a céu aberto (Fora). Os trabalhos foram executados em duas épocas (primavera-verão e verão-outono), no ano agrícola de 1999/2000, no Centro de Pesquisa Veterinária Desidério Finamor - FEPAGRO, em Eldorado do Sul, RS. Foram feitas medições de matéria seca aérea e índice de área foliar (IAF) ao longo dos dois ciclos. Os fluxos de RFA incidente e transmitida foram registrados a cada 30 minutos. No conjunto de todos os dados o coeficiente de extinção da cultura foi de 0,57. A fração absorvida de RFA, em relação à RFA interceptada, foi de 0,90. O ambiente CT teve menos RFA incidente, mas proporcionou maior eficiência de uso de RFA (0,44 e 0,60 g de MS mol-1 de RFA nos primeiro e segundo ciclos, respectivamente). No ambiente Fora, com mais RFA incidente, houve menor eficiência de uso da RFA (0,30 e 0,32 g mol-1 de RFA nos primeiro e segundo ciclos, respectivamente), enquanto que o ambiente ST permitiu valores intermediários de eficiência de uso da RFA (0,45 e 0,53 g mol-1 de RFAint). A maior eficiência de uso da RFA, no interior de estufa, esteve associada ao maior IAF e à maior produção de biomassa da cultura.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-02-07T10:51:48Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 500816 bytes, checksum: 108f6e2025b4f014355caeca4ba21f83 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-07T10:51:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 500816 bytes, checksum: 108f6e2025b4f014355caeca4ba21f83 (MD5) Previous issue date: 2002-02-25 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Este trabalho foi realizado com o objetivo de analisar os efeitos dos estresses de luz (sombreamento) e água nas eficiências de uso da radiação (EUR) e da água (EUA) pela cultura da soja (Glycine max (L.) Merrill) durante as suas fases de desenvolvimento. Para tal, foram conduzidos dois experimentos (anos agrícolas 1997/98 e 1998/99) na Área Experimental Vila Chaves, no Campus da Universidade Federal de Viçosa, localizada no Município de Viçosa, MG. Com as medições de radiação fotossinteticamente ativa, matéria seca produzida pela cultura, e a área foliar, foram analisados os efeitos dos estresses hídrico (durante as fases vegetativa e de florescimento) e de luz (durante a fase vegetativa), sob os mecanismos de interceptação da radiação fotossinteticamente ativa (RFA) pela soja e as suas EUR e EUA. As análises indicaram que a redução do nível de radiação (sombreamento), durante a fase vegetativa, nos dosséis das plantas de soja não causou modificações no seu poder de interceptação (PI) da radiação fotossinteticamente ativa. No primeiro ano de cultivo da soja, o PI das plantas sombreadas foi de 55%, sendo o PI das plantas que se desenvolveram sob o fluxo normal de radiação de 52%. No segundo ano, a soja sombreada interceptou 31% e a não-sombreada, 35%. Foi observado que as plantas sob deficiência de luz tendem a expandir suas folhas mais rapidamente que as não-sombreadas, apresentando uma área foliar específica maior. Na fase seguinte após serem expostas ao nível normal de irradiância solar, mesmo exibindo menor área foliar, essas plantas conseguiram interceptar a radiação na mesma proporção das plantas que não passaram por estresse de luz na fase anterior. Esses mecanismos de adaptação ao estresse de luz permitiram à soja sombreada uma maior eficiência de uso da radiação (EUR), sendo nos dois experimentos, a EUR das plantas sombreadas superior em 16% a EUR das plantas não-sombreadas. A EUR da soja que recebeu estresse hídrico na fase vegetativa apresentou valores diferenciados de um experimento para outro, ou seja, 0,75 g.MJ -1 no ano agrícola 1997/98 e 1,22 g.MJ -1 no ano agrícola 1998/99, sendo, no primeiro experimento, a interceptação da radiação semelhante à das plantas sem estresse hídrico, e no segundo ano houve redução de 21%. O sombreamento da soja ocasionou considerável redução na EUA da soja, enquanto as plantas que receberam estresse hídrico apresentaram os maiores valores de EUA. / An study was carried out to analyze the effects of the water and light stresses (shading) and on the efficiencies of the use of radiation (EUR) and water (EUA) in soybean crop (Glycine max (L.) Merrill) during its development stages. So, two experiments were conducted (agricultural years 1997/98 and 1998/99) in the experimental area “Vila Chaves” at the campus of the Universidade Federal University de Viçosa, in Viçosa county, MG. Using the data obtained from measuring the photosynthetically active radiation, the dry matter produced by the crop and the leaf area, the analyses were performed for the effects from water stress (over the vegetative and flowering stages) and light stress (over the vegetative stage), under the interception mechanisms of the photosynthetically active radiation (RFA) by soybean and its EUR and EUA. The analyses indicated that the reduction of the radiation level (shading) in the soybean plant canopy during the vegetative stage did not cause modifications in their capacity to intercept (PI) the photosynthetically active radiation. In the first year of soybean cropping, the PI of the shaded plants was 55%, while that of the plants developing under normal radiation flux was 52%. In the second year, the shaded soybean intercepted 31%, whereas those nonshaded ones intercepted 35%. It was observed that the plants under light deficiency tend to expanding their leaves more quickly than those nonshaded ones, as presenting a larger specific leaf area. At the following stage, after they were exposed to the normal level of solar radiance, even when exhibiting a smaller leaf area, these plants are able to intercept the solar radiation at the same proportion as the plants not submitted to light stress over the previous phase. Due to these mechanisms of adaptation to the light stress the shaded soybean reached a higher efficiency of radiation use (EUR), and in both experiments the EUR in shaded plants was 16% higher than that in nonshaded ones. In the soybean subjected to water stress in vegetative stage, the EUR values were different between both experiments, that is 0.75 g.MJ -1 in the agricultural year 1997/98 and 1.22 g.MJ -1 in the agricultural year 1998/99; in the first experiment, the radiation interception was similar to the one of the plants not subjected to water stress, while in the second year occurred a reduction of 21%. The shading of the soybean caused a high reduction in soybean EUA, while those plants subjected to water stress exhibited the highest EUA values. / Tese importada do Alexandria

Submitted by Nathália Faria da Silva (nathaliafsilva.ufv@gmail.com) on 2017-07-27T11:56:23Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 9219236 bytes, checksum: 111350d3ef22b993dd0c85ce77b9fde2 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-27T11:56:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 9219236 bytes, checksum: 111350d3ef22b993dd0c85ce77b9fde2 (MD5) Previous issue date: 1994-06-24 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Procedeu-se a uma análise comparativa do crescimento e do desenvolvimento dos híbridos de milho BR 201 e BR 206, durante o período de 02/06 a 02/11, no CNPMS-EMBRAPA, Sete Lagoas, Minas Gerais. A duração do ciclo da cultura foi de 142 dias, para 0 BR 201, e de 143 dias, para o BR 206. Os valores de acúmulo de matéria seca e índice de área foliar apresentaram tendência de variação semelhante para ambos os híbridos. O híbrido BR 206 foi, em geral, mais precoce do que 0 BR 201, em termos de taxa de assimilação líquida, taxa de crescimento relativo e taxa de crescimento da cultura. Os valores dessas taxas foram superiores para 0 BR 206 no período vegetativo, decrescendo a partir do período reprodutivo, em que o BR 201 apresentou maiores valores, predominando até a maturação fisiológica. O albedo apresentou dependência do ângulo de elevação solar, sendo menor próximo ao meio dia e máximo no início da manhã e final da tarde. A influência da nebulosidade no albedo médio não foi estatisticamente significativa, tendo-se obtido os valores de 0,17 a 0,18, para ambos os híbridos. A maior percentagem da radiação fotossinteticamente ativa, aproximadamente 90%, foi observada ao nível do solo, para ambos os híbridos, coincidindo com a mesma época de máximo índice de área foliar. A eficiência do uso da radiação solar global foi determinada pela razão entre a taxa de crescimento da cultura e a radiação solar incidente, no mesmo período, tendo o BR 201 alcançado uma eficiência média maior, com 0,81 g/MJ, em relação ao BR 206, que obteve 0,60 g/MJ, durante o período de enchimento de grãos. Foi encontrada uma eficiência do uso da radiação global média, para produção de grãos, de 1,19 g/MJ, para o BR 201, que foi superior à obtida pelo BR 206, 1,12 g/MJ.

CAMPOS, L. F. Identificação e comparação das taxas de acerto e erro de transições de radiação por meio de dados medidos por um sensor de luminosidade arduino e um pireliômetro. 2017. 41 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2017. / Submitted by Hohana Sanders (hohanasanders@hotmail.com) on 2017-07-27T10:44:39Z No. of bitstreams: 1 2017_dis_lfcampos.pdf: 1065068 bytes, checksum: af43eeba0e9655e6cd43f8cf521dc8d7 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2017-08-03T17:10:54Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_dis_lfcampos.pdf: 1065068 bytes, checksum: af43eeba0e9655e6cd43f8cf521dc8d7 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-03T17:10:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_dis_lfcampos.pdf: 1065068 bytes, checksum: af43eeba0e9655e6cd43f8cf521dc8d7 (MD5) Previous issue date: 2017-06-20 / Energy is a very important natural resource for all living creatures. The research of this work is related to solar energy. In order to achieve a proper way to take advantage of this solar resource, it is necessary to analyze the places and times where solar radiation is highest. Within this context, clouds play an important role in the use of the solar energy resource, as they are responsible for covering the sun, thus reducing the direct solar radiation available at certain periods of the day. In this work a prototype developed in the LESGN of the UFC was applied. This device is called Solar Irradiation Time Meter (SITM), and uses an Arduino Micro controller board. The measurement is done by means of six LDR's (Light Dependent Resistor), generating data with the values of its resistances according to the luminosity emitted by the sunlight. Direct radiation data obtained with a pyrheliometer were also used. This work aims to evaluate these data obtained by these two devices and search through them to identify the presence of a cloud covering the sky. The arrangement of the generated data is done by a classifier that determines if at any given moment the data belongs to the class cloud or not cloud. The data is based on moving averages and the increments of them. From the classification results obtained by the data in the two sensors, the process of obtaining the confusion matrix of the same was done to make a correct comparison of the fidelity and error rates of the classification algorithm and to calculate the Kappa coefficient, which estimates the classification performance levels. / A energia é um recurso natural de suma importância para todos os seres vivos. A pesquisa deste trabalho está relacionada com a energia solar. No intuito de se conseguir uma boa forma de aproveitamento deste recurso é necessária uma análise dos locais e horários onde é maior a radiação solar. Dentro deste contexto, as nuvens desempenham um papel de importância na utilização do recurso energético solar, pois elas são responsáveis por cobrir o sol, diminuindo assim a radiação solar direta disponível em alguns momentos do dia. Neste trabalho utilizou-se um protótipo desenvolvido no LESGN da UFC. Este dispositivo é denominado Medidor de Tempo de Irradiação Solar (MTIS) , e utiliza uma placa Micro controladora Arduino. A medição se dá por meio de seis LDR´s (Light Dependent Resistor). Utilizaram-se também valores de radiação direta obtidos com um pireliômetro. Este trabalho tem por objetivo avaliar estes dados obtidos por estes dois dispositivos e buscar através deles a identificação da presença de uma nuvem cobrindo o céu. É feita à classificação dos dados gerados por meio de um classificador que determina se num instante o dado pertence à classe nuvem ou não nuvem. Ele é baseado em médias móveis e incrementos das mesmas. Foi feito, a partir dos resultados de classificação obtidos pelos dados nos dois sensores, o processo de obtenção da matriz de confusão dos mesmos para realizar a devida comparação das taxas de acertos e erros do algoritmo de classificação e calcular o coeficiente Kappa, que é um estimador dos níveis de desempenho da classificação.

MELO, F. E. Caracterização e previsão de potencial solar: estudo de caso para Parnaíba (PI), Maracanaú (CE) e Petrolina (PE). 2016. 103 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-03-18T16:31:28Z No. of bitstreams: 1 2016_dis_femelo.pdf: 3887810 bytes, checksum: d1342bf9ac5660a1724e7a01f8822135 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2016-03-31T17:26:52Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_dis_femelo.pdf: 3887810 bytes, checksum: d1342bf9ac5660a1724e7a01f8822135 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-31T17:26:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_dis_femelo.pdf: 3887810 bytes, checksum: d1342bf9ac5660a1724e7a01f8822135 (MD5) Previous issue date: 2016-02-19 / The use of solar resource, as a supplementary source in the country’s energy matrix, requires a good forecast strategy that enables decision-making and strategic actions to keep the electrical potential generated in the national energy grid stable. Based on such premise, this dissertation presents the characterization and forecast of data series on solar irradiation registered at three locations in the Northeastern region of Brazil: from August 2012 to July 2013 in Parnaíba (PI), from May 2012 to April 2013 in Maracanaú (CE), and from May 2012 to March 2013 in Petrolina (PE). Those surveys consist of time series and, therefore, they require specific statistical methods for their own treatment and forecast. As seasonality is a characteristic found in time series data of solar irradiation, the characterization and forecast are made by using the low seasonality component of solar radiation: the atmospheric transparency index, known as Kt. The use of this component is justified for providing more accurate and reliable forecast results, with low interference from trend components present in time series data within the forecast process. The forecasts made in this study have used the ARIMA method, the Simple Exponential Smoothing method (SES), and the Moving Average (MA) method. Forecasts are obtained from a 30-day trial period for each location, adapted graphically between the dry season, and validated within periods of 30, 150 and 180 days in the rainy season. Then, the evaluation of the forecast methods used is done, being the ARIMA method a 30-day forecast and in need of validation within 30 days, which shows the lowest error rates, with Root Mean Squared Error for Prediction values (RMSEP) of 0.008 for Parnaíba (PI), 0.015 for Maracanaú (CE), and 0.010 for Petrolina (PE). Also, through the regression equations, by transforming the Kt values obtained with the ARIMA method forecast, one obtains a 30-day forecast of daily solar irradiation with averages of 6.4 kW/m² for Parnaíba, 5.69 kW/m² for Maracanaú, and 6.54 kW/m² for Petrolina / O uso do recurso solar como fonte complementar em uma matriz energética requer uma boa estratégia de previsão pois como a variância da irradiação solar causa uma variação na potência elétrica produzida, se faz necessário prever resultados que possibilitem garantir decisões e ações estratégicas que mantenham o recurso solar estável na malha energética. Dentro desta premissa, a presente dissertação apresenta a caracterização e previsão de séries de dados de irradiação solar, registradas nos períodos de agosto de 2012 a julho de 2013, em Parnaíba (PI), maio de 2012 a abril 2013, em Maracanaú (CE) e maio de 2012 a março de 2013, em Petrolina (PE). Estes levantamentos constituem-se como séries temporais e, portanto, para suas previsões, necessitam de métodos estatísticos específicos para o seu tratamento. Como a sazonalidade é uma característica presente em dados de séries temporais de irradiação solar, a caracterização e previsão são feitas utilizando a componente de baixa sazonalidade da irradiação solar, o índice de transparência atmosférica, Kt. O uso desta componente justifica-se pelo fato de propiciar resultados de previsões mais precisos e confiáveis, com baixa interferência das componentes de tendências, presentes nas séries de dados temporais, no processo de previsão. As previsões realizadas neste estudo utilizam o método ARIMA, o método de Alisamento Exponencial na modalidade Simples (AES) e o método de Médias Móveis (MA). Com adaptação gráfica dos dados e do método de previsão entre a estação seca e validação do modelo (calibração) em períodos de 30, 150 e 180 dias, na estação chuvosa, obtêm-se prognósticos de um período experimental de 30 dias para cada localidade. É realizada então a avaliação dos métodos de previsão utilizados, sendo o método ARIMA com previsão de 30 dias e validação do modelo em 30 dias, o que apresenta os menores índices de erro, com valores de Erro Quadrático Médio de Previsão (EQMP) de 0,008 para Parnaíba (PI), 0,015 para Maracanaú (CE) e 0,010 para Petrolina (PE). Através das equações de regressão, transformasse os valores de Kt obtidos com a previsão do método ARIMA, obtém-se as previsões de 30 dias de médias diárias de irradiação solar de 6,4 kWh/m² para Parnaíba, 5,69 kWh/m² para Maracanaú e 6,54 kWh/m² para Petrolina

Foi estudado teórica e experimentalmente um sistema fotovoltaico acoplado a cavidades tipo V com rastreamento em torno de um eixo horizontal orientado na direção Norte-Sul. Para certas combinações da relação de concentração e ângulo do vértice, os concentradores tipo V possuem a propriedade de iluminar uniformemente a região absorvedora, característica que os torna particularmente aptos para trabalhar em conjunto com módulos fotovoltaicos. O trabalho analisa três aspectos: a) as propriedades óticas e radiantes das cavidades tipo V; b) a metodologia de projeto das cavidades e c) o desempenho de um protótipo experimental. Com relação às propriedades óticas, os raios incidentes, que atingem o absorvedor (radiação aceita) ou invertem o sentido de sua trajetória e retornam à abertura (radiação rejeitada), são categorizados de acordo com o número de reflexões que experimentam antes de atingir o absorvedor ou a abertura, respectivamente. Os raios assim classificados são denominados modos de reflexão. O estudo do seu comportamento permite derivar soluções analíticas para as propriedades óticas e radiantes da cavidade. Estas soluções possibilitam calcular: 1 ) a função de aceitação angular e a eficiência ótica para radiação direta, aceita e rejeitada; 2) a distribuição espacial e angular da densidade de fluxo na região do absorvedor e 3) os coeficientes de intercâmbio radiante para radiação difusa, aceita e rejeitada. Resultados numéricos para uma variedade de combinações da relação de concentração e ângulo do vértice são apresentados. A metodologia de projeto da cavidade é abordada a partir dos resultados do estudo anterior, que permitem definir o subconjunto de cavidades cuja iluminação na região do absorvedor é uniforme, determinar o intervalo angular para o qual isso se verifica e calcular suas propriedades óticas e radiantes. Essas informações conjuntamente com uma análise de custos permitem definir a cavidade que apresenta as melhores condições operacionais e relação de custo-benefício. Foi construído um protótipo de sistema fotovoltaico e realizados testes instantâneos de caracterização ótica e elétrica de seus componentes e testes operacionais do sistema. Os resultados experimentais confirmam o aumento esperado de 31% na coleção de energia solar, devido ao acompanhamento do movimento do Sol, e mostram um aumento de 51% na produção de energia elétrica diária do sistema com concentração em relação ao sistema sem concentração. O resultado combinado de ambos efeitos é um aumento da ordem de 100% na energia elétrica produzida, com relação a coletores fixos sem concentração. Os procedimentos desenvolvidos para analisar o sistema fotovoltaico permitem, do ponto de vista qualitativo, adquirir uma adequada compreensão dos processos de conversão de energia e, do ponto de vista quantitativo, estimar seu desempenho com boa exatidão. Os resultados teóricos e experimentais deste estudo podem ser de importância no desenvolvimento da engenharia de projeto, construção e teste de sistemas fotovoltaicos de médio e grande porte. / A theoretical and experimental study of a photovoltaic system coupled to V-trough cavities, tracking the sun around one axis1 N-S horizontal, has been undertaken. For certain combinations of concentration ratio and vertex angle, V-trough cavities can uniformly illuminate the flat absorber, property which makes those concentrators particularly suitable to work in conjunction with photovoltaic modules. The work studies three aspects of the problem: a) the optical and radiative properties of the V-trough cavities; b) their design procedure and c) the performance of an experimental prototype. Concerning the first item, the incident light rays are categorized according to the number of reflections undergone before reaching either the absorber (accepted radiation) or the aperture (light rays which experiment a path reversal toward rejection out of the cavity). These are referred to as reflection modes. The analyses of the reflections modes behavior enables to derive closed form analytic solutions for the optical and radiative properties of the V-trough cavities. Then it can be obtained 1) the angular acceptance function and optical efficiency for accepted and rejected beam radiation; 2) the spatial and angular flux distribution on the absorber region and 3) the radiative exchange coefficients for accepted and rejected diffuse radiation. Numerical results for various combinations of concentration ratio and vertex angle, are given. The design procedure of the cavity is closely related to the results derived in the previous study. They allow to identify the subclass of cavities with uniform illumination on the absorber, to determine the angular interval where this property holds and to calculate its optical and radiative properties. Together with a cost analyses it is possible to select the cavities that meet the best operational conditions and cost-benefit relation. A prototype of the photovoltaic system was built and the optical and electrical characteristics of the various system components, were determined through instantaneous tests. Long run, operational tests of the photovoltaic system were also done. The results confirm the expected increase of 31% in collected energy, due to sun tracking, and show a 51% of energy increase due to light concentration. The combined result of tracking and concentration yields an energetic gain of de arder of 100%, when compared with a fixed system with no concentration. The procedures developed to test and evaluate the photovoltaic system provide a good understanding of the energy conversion processes and enable to predict the system performance with good accuracy. The experimental and theoretical resulta of this study are relevant for the development of the engineering of design, building and test of medium and large size photovoltaic systems.