Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-05-23T16:41:00Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2393188 bytes, checksum: b97327469f9bf3e42434c2d61db52d4c (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-23T16:41:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2393188 bytes, checksum: b97327469f9bf3e42434c2d61db52d4c (MD5) Previous issue date: 2017-02-20 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O aumento da expectativa de vida da população brasileira bem como melhoria no padrão de vida tem levado ao consumo cada vez maior de energia elétrica. Com o objetivo de ofertar mais energia, frente à necessidade, o Brasil tem investido principalmente na construção de usinas termelétricas e usinas hidrelétricas. As primeiras possuem alto custo de geração de energia e, além disto, tem grande impacto socioambiental devido às emissões de poluentes. As segundas, apesar de serem as mais baratas na geração de energia elétrica, estão sendo implantadas em distâncias cada vez maiores em relação aos pontos de consumos, o que tem levado ao aumentado das perdas na transmissão. Os custos com licenciamento e mitigação de impactos ambientais com projeto e implantação de hidroelétricas e termelétricas também têm crescido. Todos estes custos são repassados ao consumidor por meio das tarifas de energia elétrica. Neste contexto, o objetivo principal desta dissertação foi avaliar os benefícios de externalidades da geração solar fotovoltaica na análise da viabilidade de implantação de sistemas fotovoltaicos como forma de entender melhor os impactos de tais sistemas de geração e de subsidiar a formulação do planejamento energético e de políticas públicas para o setor. Foram avaliados os impactos financeiros da poluição e das pegadas hídrica, energética, e de carbono, de usinas termelétricas a combustíveis fósseis e de sistemas fotovoltaicos. Foram simulados e comparados os custos nivelados de energia de usina fotovoltaica com usinas termelétricas a combustível fóssil. Avaliaram-se também os benefícios de uso de sistema fotovoltaicos para reduzir a demanda de pico de energia elétrica e os benefícios para o consumidor e para o sistema elétrico de potência. Como resultado, dentro do modelo proposto, foi verificado ao avaliar as externalidades: de fatores ambientais e custos evitados com a saúde pública; e de diminuição da demanda de pico, que usinas solares fotovoltaicas são investimento de maior retorno econômica que usina termelétrica a combustível fóssil. Sistemas fotovoltaicos, além de protegerem o consumidor das altas tarifas de energia elétrica e reduzir a demanda de pico, reduzem as perdas técnicas na distribuição e contribuem para não aumentar emissões atmosféricas e gastos com saúde pública. / The increase in the life expectancy of the Brazilian population, as well as, the improvement in the standard of living has lad to an increase in electricity’s consumption. In order to provide more energy in order to face the Brazilian needs has demanded investments in the construction of thermoelectric and hydroelectric plants. The first ones have a higher energy costs and in addition they have a great socio-environmental impact due to emissions of pollutants. The second ones despite being the cheapest has been deployed at even longer distances from the consumption centers, which has increased transmission losses. The costs of licensing and mitigating the environmental impacts with the design and implementation of hydroelectric and thermoelectric plants have also increased. All these costs has been passed on to the consumer through the electricity tariff. In this context, the main objective of this dissertation was to evaluate the benefits of photovoltaic solar generation externalities in the feasibility analysis of photovoltaic systems as a way to better understand the impacts of such generation systems and to subsidize the formulation of energy and policy planning. The financial impacts of pollution and water, energy and carbon footprints from thermoelectric plants to fossil fuels and photovoltaic systems were evaluated. The energy costs of photovoltaic power plants with fossil fuel power plants were simulated and compared. The benefits of photovoltaic system use were also evaluated to reduce the demand for peak electric energy and the benefits for the consumer and the electric power system. As a result, within the proposed model, it was verified when evaluating externalities: environmental factors and costs avoided with public health; and the reduction of peak demand, those solar photovoltaic plants is an investment of greater economic viability in electric power generation than fossil fuel power plant. Photovoltaic systems, in addition to protecting consumers from high electricity tariffs and reducing peak demand, reduce technical losses in distribution and help to increase atmospheric emissions and public health spending.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-02-22Bitstream added on 2014-06-13T20:29:01Z : No. of bitstreams: 1 alves_mg_me_ilha.pdf: 12762635 bytes, checksum: b76892388566205b119c3e34cf5587f8 (MD5) / 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... / 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)

Esta pesquisa apresenta um estudo comparativo de inversores monofásicos conectados à rede (sem transformador de acoplamento), empregando geradores fotovoltaicos. Inicialmente é destacada a crescente demanda mundial por energia elétrica e o crescimento da utilização de geração através de fontes renováveis, impulsionando o desenvolvimento dessas tecnologias. Também é apresentado um resumo sobre a geração de energia elétrica fotovoltaica descentralizada, incluindo os principais tipos de sistemas e a sua conexão à rede de distribuição da concessionária. Em busca da redução do custo da energia elétrica produzida com geradores fotovoltaicos, a eliminação do transformador de baixa frequência que conecta o inversor à rede, foi apresentada como uma alternativa interessante. Porém associada à conexão direta do inversor podem surgir correntes de fuga devido à existência de capacitâncias parasitas entre as células fotovoltaicas do painel e o potencial de terra do sistema gerador-rede. Para evitar esses problemas várias modificações no circuito eletrônico dos inversores têm sido propostas visando eliminar variações na tensão de modo comum destes. Esse trabalho busca avaliar algumas destas topologias visando definir parâmetros de desempenho que possam servir como base para a escolha de uma topologia em detrimento as demais para um conjunto de especificações tais como a potência instalada do gerador ou a amplitude da tensão da rede, dentre outros. / This research presents a comparative study of single-phase transformerless grid connected inverters, employing photovoltaic generators. Initially is highlighted the increasing worldwide demand for electricity and the growth of the use of renewable sources, driving the development of these technologies. It is also presented an overview of the photovoltaic decentralized power generation, including the major types of systems and their connection to the utility grid. In order to reduce the electricity cost of photovoltaic generation, the elimination of low frequency transformer that connects the inverter to the grid, was presented as an interesting alternative. But associated with the direct inverter connection, leakage currents may arise due to the existence of parasitic capacitances between the panel photovoltaic cell and the system ground. To avoid these problems, several modifications in the electronic circuit of the inverter have been proposed to eliminate variations in the inverter common mode voltage. This research evaluates some of these topologies in order to define performance parameters that can serve as the basis for choosing a topology over the other for a set of specifications such as the installed power or the amplitude of grid voltage, among others.

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

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 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)

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).

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho trata do estudo de uma técnica de rastreamento de máxima potência (Maximum Power Point Tracking - MPPT) baseado no método de Otimização por Enxame de Partículas (Particle Swarm Optimization - PSO), o qual é aplicado a um sistema fotovoltaico (Photovoltaic -PV) conectado a uma rede elétrica monofásica. A curva característica corrente-tensão dos painéis/arranjos fotovoltaicos têm um comportamento não-linear, e quando estes são submetidos a condições de sombreamento parcial, pode-se ocorrer o surgimento de pontos distintos de máximos locais e global. A maioria das técnicas de MPPT tradicionais não é capaz de encontrar o ponto de máximo global para a extração da máxima potência fornecida pelo sistema PV. Por conseguinte, a fim de contornar este problema, neste trabalho o método de MPPTPSO proposto é utilizado para buscar a operação do sistema no ponto de máximo global, maximizando a extração de energia dos referidos arranjos PV. Simulações e ensaios experimentais com três topologias diferentes de conversores são apresentados para demonstrar a eficácia da proposta, quando esta é comparada com o método tradicional MPPT-PO conhecido como Perturbação e Observação Observe (P&O). / This paper consists of a study of a maximum power point tracking (MPPT) technique based on the Particle Swarm Optimization (PSO) method, which is applied to a single-phase grid-tied photovoltaic system. Since photovoltaic panels have nonlinear voltage-current characteristic curves, when they are submitted to partial shading conditions, it is possible to appear distinct local and global maximum power points. On the other hand, the most traditional MPPT methods are not able to find the maximum global point for extraction the maximum power provided by the PV array. Therefore, in order to overcome this problem, MPPT-PSO based method is used for obtaining the maximum global point, maximizing the power extraction in the photovoltaic arrangements. Numerical simulations and experimental results with three different topologies of converters are presented to demonstrate the effectiveness of the proposed MPPT-PSO technique, when it is compared with the well-known Perturb and Observe (P&O) MPPT-PO technique.

The energy issue is a focus of important discussion today when the human activities are becoming increasingly dependent on resources that can supply the increased demand. From these problematics, it has been sought solutions in alternative energy sources, less impacting, which gradually tend to substitute conventional models toward a more diversified array. Solar energy becomes an option to consider in Brazil against the large existing potential, and the photovoltaic system of irrigation, one of the applications of photovoltaic systems. This paper proposes to study the potential use of solar energy in photovoltaic irrigation systems in Lagarto/SE. The study involves an estimated local solar radiation using the Angstrom- Prescott model by the determination of the equation coefficients and comparison between the estimated and actual values; the system design based on water demands of crops involved and cost compared to the conventional model. The results showed that for Lagarto/SE, the horizontal solar radiation can be estimated by the use of coefficients found in the monthly partition (coefficient a between 0.31 and 0.37 and b between 0.32 and 0.42) and insolation data (n). The estimated average annual solar radiation found in the region was 19.66 MJ/m²dia, with a minimum value of 14.45 MJ/m²dia in June and maximum of 23.94 M/ m²dia in November. The estimated solar radiation indices showed that the study area has a high potential for solar energy applications in general. The photovoltaic irrigation systems to supply the maximum water demand found in every 0.5 ha in systems of 5 to 60 m (head) are required installed photovoltaic modules of 310 Wp to 3.4 kWp. Compared to the conventional system, the photovoltaic is competitive in systems with head up to 30 m and their applicability varies with the source of water available. / A questão energética é um foco de importante discussão na atualidade na medida em que as atividades humanas estão se tornando cada vez mais dependentes de recursos que possam suprir o aumento da demanda. A partir dessa problemática têm-se buscado soluções nas fontes alternativas de energia, menos impactantes, que aos poucos tendem a substituir os modelos convencionais na direção de uma matriz mais diversificada. A energia solar torna-se uma opção a se considerar no Brasil frente ao grande potencial teórico existente, sendo o SFVI (Sistema Fotovoltaico de Irrigação), uma das aplicações dos sistemas fotovoltaicos. O trabalho presente propõe estudar o potencial do uso da energia solar em sistemas fotovoltaicos de irrigação no perímetro irrigado Piauí localizado no município de Lagarto/SE. Em sua metodologia, o estudo envolve a estimativa da radiação solar local através do modelo de Angstrom-Prescott a partir da determinação dos coeficientes da equação e do comparativo entre os valores estimados e reais; o dimensionamento do sistema fundamentado nas demandas hídricas das culturas envolvidas e comparação com o modelo convencional. Os resultados mostraram que para o município de Lagarto, a radiação solar global horizontal pode ser estimada através do uso dos coeficientes encontrados na partição mensal (com coeficiente a variando entre 0,31 e 0,37 e b entre 0,32 e 0,42) e os dados de insolação (n). A radiação solar média anual estimada encontrada na região foi de 19,66 MJ/m²dia, com o valor mínimo de 14,45 MJ/m²dia no mês de junho e máximo de 23,94 MJ/m²dia em novembro. Os índices de radiação solar estimados mostraram que a região estudada possui um elevado potencial para o uso de energia solar em geral. Nos sistemas fotovoltaicos de irrigação, para suprir a demanda hídrica máxima encontrada em cada 0,5 ha em sistemas de 5 a 60 m.c.a são requeridas potências instaladas dos módulos fotovoltaicos de 310 Wp a 3,4 kWp, conforme o gráfico de dimensionamento elaborado. No comparativo com o sistema convencional o SFVI é competitivo em sistemas com alturas manométricas de até 30 m.c.a e sua aplicabilidade varia de acordo com a fonte de água disponível.