A presente dissertação descreve o experimento desenvolvido com a finalidade de avaliar um sistema de bombeamento de água acionado por dois painéis fotovoltaicos instalado nas dependências da Universidade Tecnológica Federal do Paraná – UTFPR, Câmpus Medianeira, estado do Paraná, Brasil. O município está localizado no oeste paranaense com 25º17’43” Latitude sul, 54º03’38” Longitude oeste e com altitude de 500,7 metros. O sistema trabalhou em situação real de funcionamento, bombeando água a uma altura de 20 metros. Foram coletados dados de fevereiro de 2005 a novembro de 2005; utilizou-se um coletor de dados computadorizado da marca Campbell Scientific INC., o que possibilitou adquirir e armazenar os valores de irradiância no plano do painel, tensão e corrente gerada, temperatura no painel, pressão e vazão. A leitura dos dados foi realizada com freqüência de 1 hertz e armazenada a cada 1 minuto. Através de cálculos obtiveram-se os valores de potência e eficiência do sistema e a potência hidráulica. O solstício de inverno apresentou eficiência de 9,58% com bombeamento diário de 2.056,44 litros, enquanto que o solstício de verão apresentou eficiência de 9,07% com bombeamento diário de 2.377,21 litros. A maior eficiência nos dias de inverno está atrelada às menores temperaturas nestes dias se comparado aos dias de verão e o fator que provocou uma maior vazão de água bombeada nos dias de verão está ligado ao tempo de insolação solar que é maior se comparado aos dias de inverno. O total de água bombeada durante o período do experimento foi de 435.042,20 litros. / The current dissertation describes an experiment to evaluate a water pumping system activated by two photovoltaic panels installed at The Federal Technological University of Paraná – UTFPR, Medianeira Campus, in the State of Paraná, Brazil. The city of Medianeira’s latitude and longitude are 25º17’43”south and 54º03’38”west respectively, with an altitude of 500.7 meters (1,642.72 feet). The system operated in a real working situation, pumping water to a 20 meters (65.62 feet) elevation. Data were collected, from February 2005 to November 2005, by means of a computerized data collector made by Campbell Scientific Inc that made possible collecting and applying irradiance values in the panel plane, generated current and tension, panel temperature, pressure and consume. Data readings were made at a 1-hertz frequency and stored every minute. Through calculi, the system efficiency and energy values and hydraulic strength were obtained. Winter solstice showed 9.58% efficiency with daily pumping of 2,056.44 liters (543.14 gallons) whereas summer solstice confirmed 9.07% efficiency with daily pumping of 2,377.21 liters (627.86 gallons). Winter day’s highest efficiency is associated to the lowest temperature in those days compared to summer days, and the factor that prompted larger pumped water consume, during summer days, was related to solar insulation time that is longer if compared to winter days. Total water pumped during the experiment period was 435,042.20 liters (114,900.99 Gallons)

A presente dissertação apresenta estudo sobre a geração de energia elétrica de baixa potência utilizando materiais piezelétricos, em particular pastilhas do modelo PZT-4. O sistema adotado é do tipo viga engastada com massa na extremidade livre da viga. Tem pastilhas piezelétricas (PZT) coladas a viga, e é submetido a forças externas harmônicas, em faixas de frequência de excitação na ordem de 0~35 Hz. O gerador de energia utiliza o conceito de energy harvesting, onde se retira do meio externo, energias que seriam perdidas. O objetivo geral é caracterizar o sistema piezelétrico para geração de energia elétrica de baixa potência. Um came-seguidor (shaker) é empregado para gerar o movimento mecânico (força externa). Sobretudo, é realizado um modelamento matemático da pastilha PZT empregando o conceito de Modelo de Circuito Equivalente – ECM (Equivalent Circuit Model). Também são apresentadas algumas topologias de circuitos condicionadores do sinal AC-DC, onde o modelo empregado foi Chaveamento Híbrido Sincronizado de Extração de Energia no Indutor – HSSHI (Hybrid Synchronized Switch Harvesting on Inductor). Duas frequências de excitação foram investigadas 2,5 Hz e 19,5 Hz. Os resultados são apresentados e discutidos por meio de gráficos, tais como: resposta em frequência da aceleração, aceleração do sistema, resposta em frequência da admitância, tensão gerada, corrente elétrica, tempo de carga de capacitores e potência elétrica gerada na saída do circuito. A contribuição deste trabalho foi apresentar a caracterização do comportamento eletromecânico de um sistema piezelétrico para geração de energia elétrica para as duas frequências de excitação estudadas. A pesquisa apresenta a involução das relações entre alguns parâmetros nas duas frequências, como: resposta em frequência de excitação, com relação igual a 87,5 e relação de potência elétrica gerada igual a 1,07. / This dissertation presents a study on low power electricity generation using piezoelectric materials, in particular patches of PZT-4 model. The system adopted is of the type cantilever beam with a mass on the free end of the beam. It has piezoelectric patches glued to the beam and is subjected to external forces harmonics in the excitation frequency bands in the order of 0~35 Hz. The energy generator uses the concept of energy harvesting, which withdraws from the external environment, energy that would otherwise be lost. The overall objective is to characterize the piezoelectric system for generating electricity from low power. A cam follower (shaker) was used to generate mechanical motion (external force). Above, is an accomplished mathematical modeling of the PZT patches employing the concept of Equivalent Circuit Model – ECM. Some topologies conditioners circuits of AC-DC signal are also presented, where the model was employed Hybrid Synchronized Switch Harvesting on Inductor. Two excitation frequencies were investigated 2.5 Hz and 19.5 Hz. The results presented and discussed through graphs: of frequency response of acceleration, acceleration of the system, frequency response of admittance, generated voltage, electric current, charging time of capacitors and electrical power generated in the output of the circuit. The contribution of this research was to present the characterization of the electromechanical behavior of a piezoelectric system to generate electricity for the two studied excitation frequencies. The research presents the involution the relationships of some parameters, such as frequency response of excitement, with ratio equal to 87.5 and electric power generated ratio equal to 1.07.

Orientador: Carlos Roberto Minussi / Banca: Mara Lúcia Martins Lopes / Banca: Fabio Roberto Chavette / Banca: Edmarcio Antonio Belati / Banca: Juan Guillermo Lazo Lazo / Resumo: Previsão de cargas é uma atividade indispensável para o funcionamento dos sistemas de energia elétrica e contribuem para o planejamento e a operação, visando garantir o fornecimento de energia aos consumidores de forma segura, confiável e econômica. A previsão a curto prazo ajuda a estimar o fluxo de carga, tomar decisões de prevenção de sobrecargas, entre outras ações que são rotineiramente executadas. Para realizar a previsão é necessário identificar os padrões do comportamento de consumo e da sua relação com as variáveis externas do ambiente no sistema. A maioria dos estudos de previsões de cargas é realizada utilizando métodos estatísticos, onde é necessário modelar a carga matematicamente. Apesar de fornecerem bons resultados utilizam métodos complexos é de difícil modelagem. As técnicas de inteligência artificial proporcionam uma nova ferramenta, capazes de modelar uma grande quantidade de dados de cargas e construir a relação entre as variáveis do sistema de forma automática. Dentre essas técnicas inteligentes destacam-se as redes neurais e a lógica fuzzy que são utilizadas para previsão de cargas. Nesta pesquisa, apresenta-se um método de previsão multinodal (em vários pontos de interesse da rede elétrica) de carga elétrica, de curto prazo, utilizando uma rede neural artificial baseada na arquitetura ART (Adaptive Resonance Theory), denominada de rede neural ART-ARTMAP Fuzzy. As redes neurais ART apresentam características fundamentais, a estabilidade e a plasticidade, para treinar e prever de forma rápida e confiável. O método proposto foi implementado na plataforma MATLAB, onde foi possível realizar a previsão de cargas, por exemplo, de um sistema composto por nove subestações. Como forma de avaliar os resultados obtidos pela previsão, foi calculada... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Load forecasting is an essential activity for the operation of electric power systems and contribute to the planning and operation in order to ensure the supply of electricity to consumers in a secure, reliable and economical way. The short-term forecasting aids estimating the load flow, makes decisions to prevent overloads, among other actions that are routinely performed. It is necessary to identify the consumer behavior patterns and the relationship with the external environment variables of the system to perform the forecasting. The estimated load is determined via the following predictors. Many studies of load forecasting use statistical methods, where it is necessary to mathematically model the load. While providing good results in using complex methods it is difficult to model. The artificial intelligence techniques provided a new tool capable of modeling a large amount of data loads and build the relationship between the variables of the system. Among these intelligent techniques there are the neural networks and fuzzy logic which are used to load forecasting. This research presents a method for short-term multinodal electrical load forecasting (at various points of main interest), using an artificial neural network architecture based on ART (Adaptive Resonance Theory) neural network called ART-ARTMAP Fuzzy. ART neural networks have fundamental characteristics, stability and plasticity, to train and provide fast and reliable results. The method was implemented in Matlab platform where it was possible to perform the prediction, for example, for a system composed of nine substations. In order to evaluate the results obtained by the predictions the maximum percentage error of the forecast and the average percentage error were calculated. Historical load data yielded by the Electricity Commission of New Zealand are used to execute the training and... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

A presente dissertação descreve o experimento desenvolvido com a finalidade de avaliar um sistema de bombeamento de água acionado por dois painéis fotovoltaicos instalado nas dependências da Universidade Tecnológica Federal do Paraná – UTFPR, Câmpus Medianeira, estado do Paraná, Brasil. O município está localizado no oeste paranaense com 25º17’43” Latitude sul, 54º03’38” Longitude oeste e com altitude de 500,7 metros. O sistema trabalhou em situação real de funcionamento, bombeando água a uma altura de 20 metros. Foram coletados dados de fevereiro de 2005 a novembro de 2005; utilizou-se um coletor de dados computadorizado da marca Campbell Scientific INC., o que possibilitou adquirir e armazenar os valores de irradiância no plano do painel, tensão e corrente gerada, temperatura no painel, pressão e vazão. A leitura dos dados foi realizada com freqüência de 1 hertz e armazenada a cada 1 minuto. Através de cálculos obtiveram-se os valores de potência e eficiência do sistema e a potência hidráulica. O solstício de inverno apresentou eficiência de 9,58% com bombeamento diário de 2.056,44 litros, enquanto que o solstício de verão apresentou eficiência de 9,07% com bombeamento diário de 2.377,21 litros. A maior eficiência nos dias de inverno está atrelada às menores temperaturas nestes dias se comparado aos dias de verão e o fator que provocou uma maior vazão de água bombeada nos dias de verão está ligado ao tempo de insolação solar que é maior se comparado aos dias de inverno. O total de água bombeada durante o período do experimento foi de 435.042,20 litros. / The current dissertation describes an experiment to evaluate a water pumping system activated by two photovoltaic panels installed at The Federal Technological University of Paraná – UTFPR, Medianeira Campus, in the State of Paraná, Brazil. The city of Medianeira’s latitude and longitude are 25º17’43”south and 54º03’38”west respectively, with an altitude of 500.7 meters (1,642.72 feet). The system operated in a real working situation, pumping water to a 20 meters (65.62 feet) elevation. Data were collected, from February 2005 to November 2005, by means of a computerized data collector made by Campbell Scientific Inc that made possible collecting and applying irradiance values in the panel plane, generated current and tension, panel temperature, pressure and consume. Data readings were made at a 1-hertz frequency and stored every minute. Through calculi, the system efficiency and energy values and hydraulic strength were obtained. Winter solstice showed 9.58% efficiency with daily pumping of 2,056.44 liters (543.14 gallons) whereas summer solstice confirmed 9.07% efficiency with daily pumping of 2,377.21 liters (627.86 gallons). Winter day’s highest efficiency is associated to the lowest temperature in those days compared to summer days, and the factor that prompted larger pumped water consume, during summer days, was related to solar insulation time that is longer if compared to winter days. Total water pumped during the experiment period was 435,042.20 liters (114,900.99 Gallons)

A presente dissertação apresenta estudo sobre a geração de energia elétrica de baixa potência utilizando materiais piezelétricos, em particular pastilhas do modelo PZT-4. O sistema adotado é do tipo viga engastada com massa na extremidade livre da viga. Tem pastilhas piezelétricas (PZT) coladas a viga, e é submetido a forças externas harmônicas, em faixas de frequência de excitação na ordem de 0~35 Hz. O gerador de energia utiliza o conceito de energy harvesting, onde se retira do meio externo, energias que seriam perdidas. O objetivo geral é caracterizar o sistema piezelétrico para geração de energia elétrica de baixa potência. Um came-seguidor (shaker) é empregado para gerar o movimento mecânico (força externa). Sobretudo, é realizado um modelamento matemático da pastilha PZT empregando o conceito de Modelo de Circuito Equivalente – ECM (Equivalent Circuit Model). Também são apresentadas algumas topologias de circuitos condicionadores do sinal AC-DC, onde o modelo empregado foi Chaveamento Híbrido Sincronizado de Extração de Energia no Indutor – HSSHI (Hybrid Synchronized Switch Harvesting on Inductor). Duas frequências de excitação foram investigadas 2,5 Hz e 19,5 Hz. Os resultados são apresentados e discutidos por meio de gráficos, tais como: resposta em frequência da aceleração, aceleração do sistema, resposta em frequência da admitância, tensão gerada, corrente elétrica, tempo de carga de capacitores e potência elétrica gerada na saída do circuito. A contribuição deste trabalho foi apresentar a caracterização do comportamento eletromecânico de um sistema piezelétrico para geração de energia elétrica para as duas frequências de excitação estudadas. A pesquisa apresenta a involução das relações entre alguns parâmetros nas duas frequências, como: resposta em frequência de excitação, com relação igual a 87,5 e relação de potência elétrica gerada igual a 1,07. / This dissertation presents a study on low power electricity generation using piezoelectric materials, in particular patches of PZT-4 model. The system adopted is of the type cantilever beam with a mass on the free end of the beam. It has piezoelectric patches glued to the beam and is subjected to external forces harmonics in the excitation frequency bands in the order of 0~35 Hz. The energy generator uses the concept of energy harvesting, which withdraws from the external environment, energy that would otherwise be lost. The overall objective is to characterize the piezoelectric system for generating electricity from low power. A cam follower (shaker) was used to generate mechanical motion (external force). Above, is an accomplished mathematical modeling of the PZT patches employing the concept of Equivalent Circuit Model – ECM. Some topologies conditioners circuits of AC-DC signal are also presented, where the model was employed Hybrid Synchronized Switch Harvesting on Inductor. Two excitation frequencies were investigated 2.5 Hz and 19.5 Hz. The results presented and discussed through graphs: of frequency response of acceleration, acceleration of the system, frequency response of admittance, generated voltage, electric current, charging time of capacitors and electrical power generated in the output of the circuit. The contribution of this research was to present the characterization of the electromechanical behavior of a piezoelectric system to generate electricity for the two studied excitation frequencies. The research presents the involution the relationships of some parameters, such as frequency response of excitement, with ratio equal to 87.5 and electric power generated ratio equal to 1.07.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2007. / Submitted by Priscilla Brito Oliveira (priscilla.b.oliveira@gmail.com) on 2009-12-03T20:06:21Z No. of bitstreams: 1 2007_EsdrasSimoesdaSilva.pdf: 1339756 bytes, checksum: 0a9757f62e8aaa6d61e7f13d6cdaa0b7 (MD5) / Approved for entry into archive by Lucila Saraiva(lucilasaraiva1@gmail.com) on 2010-01-14T22:49:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2007_EsdrasSimoesdaSilva.pdf: 1339756 bytes, checksum: 0a9757f62e8aaa6d61e7f13d6cdaa0b7 (MD5) / Made available in DSpace on 2010-01-14T22:49:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2007_EsdrasSimoesdaSilva.pdf: 1339756 bytes, checksum: 0a9757f62e8aaa6d61e7f13d6cdaa0b7 (MD5) Previous issue date: 2007-10 / Este trabalho apresenta uma metodologia para calcular a quantidade estimada de espectro requerido para a evolução dos sistemas 3G e pós-3G, que são baseados nas recomendações da ITU-R. Por meio de uma abordagem sistemática, a metodologia proposta incorpora: definições de categorias de serviço; ambientes de serviço; ambientes rádio; análise de dados do mercado e estimativa de tráfego para essas categorias e ambientes; distribuição do tráfego entre os grupos de tecnologia de acesso rádio (RATGs); cálculo da capacidade requerida pelo sistema e da necessidade de espectro resultante. O texto contempla um breve histórico dos sistemas móveis, abordando-se a crescente demanda do mercado por comunicações sem fio, as conseqüentes mudanças do perfil de tráfego e a importância do espectro radioelétrico. Na apresentação do escopo e etapas da metodologia, serão definidos os tipos de serviço, classes de tráfego, categorias de serviço, ambientes de serviço e ambientes rádio, juntamente com os respectivos parâmetros de entrada para os cálculos propostos. Também serão definidos os grupos de tecnologia de acesso rádio e será discutida a relação entre eles, os ambientes de serviço e ambientes rádio. Propõe-se uma sistemática para obtenção da demanda de mercado e um processo para a distribuição do tráfego entre os diferentes grupos de tecnologia de acesso e entre os ambientes rádio internos a eles. O cálculo da capacidade requerida pelo sistema será realizado por meio de dois algoritmos distintos: um para a determinação da capacidade das categorias de serviço comutadas por circuito; e outro para as categorias comutadas por pacote. A partir de considerações práticas obtidas de redes já em operação, será possível realizar o cálculo da necessidade de espectro e a aplicação de ajustes necessários. A ferramenta utilizada para a simulação de cenários será validada por meio de uma aplicação prática à rede da Brasil Telecom. Os resultados da simulação de cenários considerando o uso de tecnologia 3G mostram os efeitos da variação de alguns dos principais parâmetros de entrada sobre a necessidade de espectro. _________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / This work presents a methodology for calculation of spectrum requirement estimation for future development of 3G and beyond-3G systems based on ITU-R recommendations. It presents a systematic approach that incorporates service category definitions, service environments, radio environments, market data analysis and traffic estimation for these categories and environments, traffic distribution among radio access technique groups (RATGs), required system capacity calculation and resultant spectrum requirement determination. The work accommodates a brief historic of mobile systems and addresses an approaching about the increasing market expectations for wireless communications, as well as consequential change of traffic profile and spectrum relevancy. On the presentation of the scope and steps of the methodology it will be defined service types, traffic classes, service categories, service environments, radio environments and related input parameters for the proposed calculation. In addition, it will be defined radio access technique group and discussed the relationship among service environments, RATGs and radio environments. Furthermore, it is proposed a systematic for collecting market expectations and a process for distribution of traffic among radio access techniques and among radio environments within each RATG. System required capacity calculation will be made by using two separate algorithms for packet-switched and circuit switched service categories, respectively. Moreover, it will be possible to make the spectrum requirement calculation and to apply the necessary adjustments taking into account practical network deployments. The tool used for simulating sceneries implements the proposed methodology and it will be evaluated after a practical application on Brasil Telecom’s network. Finally, the results of sceneries simulation take into account the use of 3G technology present the effects of the variation of some main input parameters on the spectrum requirements.

Dissertação (mestrado)-Universidade de Brasília, Faculdade de Economia, Administração, Contabilidade e Ciência da Informação e Documentação, 2011. / Submitted by Shayane Marques Zica (marquacizh@uol.com.br) on 2011-10-31T11:42:34Z No. of bitstreams: 1 2011_LincolnBragaeSouza.pdf: 951650 bytes, checksum: 9f123cb8d888e7a2310673860e459e97 (MD5) / Approved for entry into archive by Elzi Bittencourt(elzi@bce.unb.br) on 2011-10-31T14:29:08Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_LincolnBragaeSouza.pdf: 951650 bytes, checksum: 9f123cb8d888e7a2310673860e459e97 (MD5) / Made available in DSpace on 2011-10-31T14:29:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_LincolnBragaeSouza.pdf: 951650 bytes, checksum: 9f123cb8d888e7a2310673860e459e97 (MD5) / Esta dissertação apresenta fatores históricos do desenvolvimento das turbinas eólicas, dados da capacidade instalada mundial, itens relacionados à sua operação, custos básicos, aspectos ambientais e complementaridade com as usinas hidráulicas. Ademais, foi relatado o contexto em que as usinas eólicas estão inseridas no setor elétrico do Brasil. Foi feita a análise da viabilidade econômica das eólicas no Brasil, a partir das despesas e receitas utilizadas na construção do fluxo de caixa. Obteve-se o comparativo entre as usinas hidrelétricas, termelétricas e eólicas quanto à rentabilidade dos projetos. Em seguida, fez-se a análise de robustez dos projetos de usinas eólicas. Por fim, foram abordadas as sugestões que poderiam ser adotadas para a melhoria da rentabilidade dos projetos de usinas eólicas, bem como as conclusões sobre a viabilidade destas fontes na atual conjuntura do setor elétrico. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT / This dissertation presents historical factors about the development of wind turbines, the installed capacity worldwide, items related to its operation, basic costs, environmental aspects and complementarity with hydropower generation. Moreover, the context in which wind farms are located in the brazilian electrical sector was reported. An analysis was made about the economic viability of wind farms in Brazil, based on the costs and revenues used in the construction of cash flow. A comparison between hydro, thermal and wind plants was obtained on the profitability of projects. Then, an analysis of the robustness of wind farms projects was carried out. Finally, suggestions were raised that could be adopted to improve the profitability on wind farm projects as well as the conclusions about its viability in the current conjuncture of the electricity sector.

Submitted by MARCOS LEANDRO TEIXEIRA DE OLIVEIRA (marcosteixeira@ufv.br) on 2018-10-09T12:35:28Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2380788 bytes, checksum: 6786ae497ba88ba9e7ba1903d6231300 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-09T12:35:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2380788 bytes, checksum: 6786ae497ba88ba9e7ba1903d6231300 (MD5) Previous issue date: 2018-07-16 / Devido ao crescimento da população mundial, o uso da terra se tornou uma valiosa commodity, criando a necessidade de se estudar maneiras de diminuir a ocupação de área para assegurar o desenvolvimento de futuras gerações. Sistemas fotovoltaicos fixos ao solo possuem a desvantagem de ocupar grandes áreas que poderiam ser utilizadas para a agricultura, construção de indústrias, edifícios, etc. Nesse sentido, surge uma forma alternativa de posicionamento de placas na forma de uma árvore fotovoltaica, uma nova e promissora maneira de integrar a energia solar fotovoltaica às construções e ao espaço urbano em geral, otimizando ao máximo o espaço necessário. Uma árvore fotovoltaica é basicamente como uma árvore natural, mas com células solares posicionadas no lugar das folhas. Entretanto, o sombreamento causado pelas “folhas” neste tipo de disposição pode causar uma queda na geração de energia do conjunto. Dessa forma, o objetivo desta dissertação foi realizar a comparação do sistema tradicional de painéis com a árvore fotovoltaica. Para isso, foi projetado um sistema automático de aquisição de dados para se computar a energia gerada por cada conjunto. Além disso, três diferentes arranjos de árvores fotovoltaicas foram comparados: árvore 1, com 16 células; árvore 2, com 20 células; árvore 3, com 30 células, a fim de se encontrar o melhor design de sistema, balanceando o número de células com a geração de energia. O sistema de aquisição de dados construído foi utilizado para a realização do experimento, medindo a geração de energia de cada conjunto. Ao final, a árvore 2 foi o sistema que mais gerou energia, apesar de não possuir o maior número de células. Estima-se então, que para este estudo, a distância ótima de posicionamento dos galhos de uma árvore fotovoltaica equivale a 5% do comprimento total da estrutura central de sustentação. Comparando-se as Árvores 1 e 3, concluiu-se que a construção da Árvore 3 não é vantajosa, uma vez que se pode obter uma geração de energia equivalente (apenas 3% inferior) ao se construir a Árvore 1, que é cerca de 35% mais barata. Pode-se dizer que a Árvore 3 está melhor desenhada para os períodos da manhã e da tarde. Por volta do meio dia, a ocorrência de sombreamento é maior devido à maior altura solar, diminuindo assim a energia gerada pela Árvore 3. / Due to the growth of the world population, land use has become a valuable commodity, creating a need to study ways to reduce area occupation to ensure the development of future generations. Photovoltaic systems fixed to the ground have the disadvantage of occupying large areas that could be used for agriculture, construction of industries, buildings, etc. In this sense, there is an alternative form of panel positioning in the form of a photovoltaic tree, a new and promising way to integrate photovoltaic solar energy into buildings and urban space, optimizing the space used as much as possible. A photovoltaic tree is basically like a natural tree, but with solar cells positioned in the place of the leaves. However, the shading caused by the "leaves" in this type of arrangement can decrease energy generation of the system. Thus, the objective of this work was to compare the traditional panel system with the photovoltaic tree. For that, an automatic data acquisition system was designed to compute the energy generated by each set. In addition, three different arrangements of photovoltaic trees were compared: tree 1, with 16 cells; tree 2, with 20 cells; and tree 3 with 30 cells in order to find the best system design, balancing the number of cells with the generation of energy. The proposed data acquisition system was used to perform the experiment, measuring the energy generation of each set. In the end, tree 2 was the system that generated the most energy, despite not having the largest number of cells. It is estimated that for this study, the optimal positioning distance of the branches in a photovoltaic tree is equivalent to 5% of the total length of the central support structure. Comparing Trees 1 and 3, it was concluded that the construction of Tree 3 is not advantageous, since an equivalent energy generation (only 3% lower) can be obtained by constructing Tree 1, which is about 35% cheaper. It can be said that Tree 3 is best designed for the morning and afternoon periods. Around noon, shade occurrence is higher due to the higher solar height, thus decreasing the generated energy by Tree 3.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2018-07-16T12:52:16Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2137981 bytes, checksum: 0a2f6f4f558b39126ab843816316bb70 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-16T12:52:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2137981 bytes, checksum: 0a2f6f4f558b39126ab843816316bb70 (MD5) Previous issue date: 2018-03-21 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Os sistemas fotovoltaicos integrados a construção (BIPV, do inglês Building Integrated Photovoltaic) podem formar parte da fachada ou da cobertura de uma edificação, assim, o calor acumulado na parte posterior dos painéis pode ser dissipado para o espaço interno da zona. Esta troca de calor pode contribuir para o aquecimento do ambiente interno, ou ainda, provocar o aumento da temperatura de funcionamento da célula fotovoltaica, que afeta negativamente a eficiência de conversão/geração de energia do próprio sistema fotovoltaico (FV). Neste sentido, este trabalho teve como objetivo investigar a influência de sistemas BIPV integrados a fachadas no desempenho energético de edificações comerciais para o clima brasileiro, ao avaliar a influência do calor gerado pelo material FV na temperatura interna do ambiente simulado e na eficiência do próprio sistema FV. O método utilizado é baseado em simulações computacionais por meio do software EnergyPlus. Porém, outros estudos já demonstraram que os modelos de painéis FV disponíveis no software não podem simular com precisão as interações térmicas entre os sistemas BIPV e o ambiente simulado. Assim, este trabalho propôs um método para a simulação de sistemas BIPV por meio do EnergyPlus, levando em consideração as propriedades térmicas dos materiais FV. Foram desenvolvidos dois métodos de simulação para sistemas BIPV, um para sistemas opacos e outro para sistemas fotovoltaico semi-transparentes (STPV, do inglês Semi-Transparent Photovoltaic). As simulações comprovaram que os sistemas BIPV influenciam as condições de conforto térmico do ambiente, tanto pelo acréscimo na temperatura média do ar interno, quanto pelo aumento da própria temperatura superficial interna dos ambientes, que neste chegou a superar o Caso Base em até 17,4°C. A eficiência do sistema apresentou perdas de até 7% devido ao acréscimo de temperatura da célula FV, porém, acredita-se que esta redução será sentida apenas em sistemas de geração em larga escala. Ao avaliar as diferenças entre o consumo de um edifício condicionado artificialmente com e sem material fotovoltaico, houve variação de acordo com a Zona Bioclimática (ZB) devido aos materiais construtivos adicionais adotados na tipologia STPV, em especial o modelo de janelas com vidro duplo. Na ZB3, Florianópolis e Belo Horizonte, o uso de sistemas STPV aumentou o consumo de energia com Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado (AVAC) em cerca de 8% e 3%, respectivamente, enquanto na ZB8, Vitória e Fortaleza, o sistema STPV reduziu este consumo em cerca de 1%. No entanto, o saldo entre o aumento do consumo por ar condicionado e a geração de energia foi positivo em todas as cidades, representando 7% do consumo anual da torre de escritórios no pior caso (Florianópolis) e 10% no melhor (Belo Horizonte). / Building Integrated Photovoltaic systems (BIPV) may be part of facade or building roof, so, the accumulated heat at the back of the panels can be dissipated to the internal space of the zone. This heat exchange may contribute to increase the temperature of interior rooms or, even more, to increase the operating temperature of the photovoltaic cell, which affects negatively the conversion/ power generation efficiency of the photovoltaic (PV) system itself. Then, this work aimed investigate the BIPV systems’ influence integrated to facades in the energy performance of commercial buildings under Brazilian climates, by evaluating the influence of the heat generated by the PV material on the interior temperature of the simulated area and on the efficiency of the system PV itself. The applied method is based on computational simulations using the EnergyPlus software. However, as already pointed in other studies, PV panel models available in the software can not accurately simulate the thermal interactions between the BIPV systems and the simulated environment. Thus, this work proposes a method for the simulation of BIPV systems through EnergyPlus according to PV materials thermal properties. Two simulation methods were developed for BIPV systems, one for opaque system and other for Semi-Transparent Photovoltaic systems (STPV). After the simulations, it has been proven that BIPV systems influence the interior rooms thermal comfort conditions, through the mean air temperature or the surface temperature increase, which was up to 17.4°C higher than the Base Case. The system efficiency had losses up to 7% due to the PV cells temperature increase, however, it is believed that this reduction will only be effective in large- scale generation systems. When evaluating the differences between the consumption of an artificially conditioned building with and without photovoltaic material, there was a variation according to the bioclimatic zone (ZB) due to the other building materials adopted in STPV typology, especially because of double glazed windows. In ZB3, Florianópolis and Belo Horizonte, the use of STPV systems enhanced in 8% and 3%, respectively, the energy consumption with Heating, Ventilation and Air Conditioning (HVAC), while in ZB8, Vitória and Fortaleza, the STPV system reduced this consumption in about 1%. Nevertheless, the balance between increased air conditioning consumption and power generation was positive in all cities, representing 7% of the annual consumption of the offices tower in the worst case (Florianópolis) and 10% in the best (Belo Horizonte).

Orientador: Anésio dos Santos Júnior / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-17T09:21:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tortelli_OdilonLuis_D.pdf: 1186857 bytes, checksum: 5e13f6473425287a72e7c516fe18dc39 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Este trabalho apresenta um estudo relativo ao problema de alocação, operação e análise de desempenho de Controladores FACTS em Sistemas Elétricos de Potência. Nesse sentido são descritos os mais importantes Controladores FACTS em termos de suas características operativas e potencialidades e uma rotina computacional para cálculo de fluxo de potência, baseada no método de Newton-Raphson incluindo a representação dos diversos Controladores FACTS é apresentada. A abordagem de alocação e determinação ótima dos parâmetros de controle é vista de maneira desacoplada, sendo o problema de alocação tratado pela técnica de Algoritmos Genéticos e a otimização dos parâmetros dos controladores por meio do método do Gradiente Reduzido. É também proposta uma estratégia alternativa de alocação/operação baseada na funcionalidade dos diferentes controladores. Também neste trabalho, é apresentado o conceito de tracking de potência, que é estendido para permitir uma avaliação não convencional da interferência dos Controladores FACTS na redistribuição dos fluxos de potência. A fim de sumarizar os diversos aspectos associados a alocação, operação e análise de desempenho de Controladores FACTS, um estudo de caso é apresentado / Abstract: This thesis presents a study related to the problem of allocating, operating and analyzing the performance of FACTS Controllers in Electrical Power Systems. In this sense, the most important FACTS controllers are described in terms of their operational features and their potentialities and, also, a computational routine for calculating the power flow, based on the Newton-Raphson method and including the representation of several FACTS controllers, is developed. The allocation process and the optimal controllers adjustment are conducted in a decoupled approach based on expansion and operational planning aspects. Genetic Algorithms are employed in the allocation procedure and the controllers optimization is dealt by the classical Reduced Gradient technique. An alternative strategy for allocation/operation of the controllers is proposed, based on the functionality of the different FACTS devices. The concept of Power tracking is also presented and expanded in order to allow a non-conventional evaluation about the interference of the FACTS controllers in the redistribution of the power flows. To summarize the several aspects connected to the allocation, operation and performance of the FACTS controllers, a case study is presented / Doutorado / Energia Eletrica / Doutor em Engenharia Elétrica