Foi realizado um estudo para analisar a distribuição de temperaturas entre as células de um módulo fotovoltaico e verificar a possível influência desta distribuição de temperaturas nos resultados de ensaios de características elétricas dos módulos. Teoricamente foram analisadas as principais características que justificariam diferenças de temperatura entre as células de um módulo fotovoltaico. Dentre estas características estão o posicionamento das células do módulo fotovoltaico, a quantidade de radiação solar que é absorvida pelas células, as condições ambientais, as propriedades dos materiais que compõem o módulo fotovoltaico e as condições de carga. Com base nestes resultados foi desenvolvido um programa computacional para realizar simulações considerando as condições ambientais como dados de entrada. No seu desenvolvimento foram realizados ensaios para ajustar as características associadas aos materiais do módulo e verificar a coerência dos coeficientes de transferência de calor. Foram medidas as temperaturas das células do módulo fotovoltaico com três metodologias diferentes: usando termometria sem contato, com sensores de contato e com recurso de imagens termográficas. Durante os ensaios em condições de operação o módulo foi colocado em circuito aberto e curto-circuito por determinados intervalos de tempo, sempre acompanhado da medida da temperatura das suas células. Todos os módulos ensaiados apresentaram distribuições de temperaturas não uniformes na condição de curto-circuito. Em relação ao programa de simulação considera-se que seus resultados seguem de forma bastante satisfatória as temperaturas medidas quando o módulo está em diferentes condições ambientais. Concluiu-se, tanto da análise teórica quanto da análise experimental, que o efeito da distribuição de temperatura sobre as curvas características dos módulos é muito pequeno. Mesmo assim, para evitar os efeitos de distribuição não uniforme de temperatura, os módulos devem ser preparados para os ensaios de curvas características na condição de circuito aberto e não em curto-circuito. Adicionalmente ficou evidenciado que a escolha equivocada de uma célula mais aquecida, como representativa da temperatura média do módulo, pode acarretar em um erro importante que é repassado à curva característica quando esta é transladada para uma condição de interesse. / A study was made to analyze the cell temperature distribution in a photovoltaic module and to verify the possible influence of this temperature distribution in the results of the module characteristic determination tests. The main factors that could originate temperature differences between cells were theoretically analyzed. Among these factors are the cells positioning in the module, the amount of solar radiation absorbed by the cells, the environmental conditions, the properties of the materials that compose the photovoltaic module and the load conditions. A simulation software, considering meteorological conditions as input data, was developed. Tests were carried out in order to adjust the characteristics associated to the module materials and to verify the coherence of the heat transfer coefficients. The temperatures of the photovoltaic module cells were measured with three different methodologies: using non-contact thermometry, with contact temperature sensors and with the resources of thermographic imagery. The modules were tested under different environmental conditions. During the tests under operational conditions, the module was connected in open-circuit and short-circuit for determined time periods, while the cells temperatures were monitored. All the tested modules presented non-uniform temperature distribution under the short-circuit condition. Concerning the simulation program, we consider that its results follow the measured temperatures in a very satisfactory way for any environmental condition. We concluded, either from the theoretical as from the experimental analysis, that the effects of the temperature distribution in the module characteristic curve are very small. Anyway, in order to avoid the possible consequences of non-uniform temperature, the modules should be prepared for characteristic curves tests under the open-circuit condition and not in short-circuit. Furthermore, it became evident the care that should be taken when choosing a cell as a representative of the average temperature of the module. A bad choice can lead to an important error that is propagated when the characteristic curve is translated to an operational condition of interest.

Foi realizado um estudo para analisar a distribuição de temperaturas entre as células de um módulo fotovoltaico e verificar a possível influência desta distribuição de temperaturas nos resultados de ensaios de características elétricas dos módulos. Teoricamente foram analisadas as principais características que justificariam diferenças de temperatura entre as células de um módulo fotovoltaico. Dentre estas características estão o posicionamento das células do módulo fotovoltaico, a quantidade de radiação solar que é absorvida pelas células, as condições ambientais, as propriedades dos materiais que compõem o módulo fotovoltaico e as condições de carga. Com base nestes resultados foi desenvolvido um programa computacional para realizar simulações considerando as condições ambientais como dados de entrada. No seu desenvolvimento foram realizados ensaios para ajustar as características associadas aos materiais do módulo e verificar a coerência dos coeficientes de transferência de calor. Foram medidas as temperaturas das células do módulo fotovoltaico com três metodologias diferentes: usando termometria sem contato, com sensores de contato e com recurso de imagens termográficas. Durante os ensaios em condições de operação o módulo foi colocado em circuito aberto e curto-circuito por determinados intervalos de tempo, sempre acompanhado da medida da temperatura das suas células. Todos os módulos ensaiados apresentaram distribuições de temperaturas não uniformes na condição de curto-circuito. Em relação ao programa de simulação considera-se que seus resultados seguem de forma bastante satisfatória as temperaturas medidas quando o módulo está em diferentes condições ambientais. Concluiu-se, tanto da análise teórica quanto da análise experimental, que o efeito da distribuição de temperatura sobre as curvas características dos módulos é muito pequeno. Mesmo assim, para evitar os efeitos de distribuição não uniforme de temperatura, os módulos devem ser preparados para os ensaios de curvas características na condição de circuito aberto e não em curto-circuito. Adicionalmente ficou evidenciado que a escolha equivocada de uma célula mais aquecida, como representativa da temperatura média do módulo, pode acarretar em um erro importante que é repassado à curva característica quando esta é transladada para uma condição de interesse. / A study was made to analyze the cell temperature distribution in a photovoltaic module and to verify the possible influence of this temperature distribution in the results of the module characteristic determination tests. The main factors that could originate temperature differences between cells were theoretically analyzed. Among these factors are the cells positioning in the module, the amount of solar radiation absorbed by the cells, the environmental conditions, the properties of the materials that compose the photovoltaic module and the load conditions. A simulation software, considering meteorological conditions as input data, was developed. Tests were carried out in order to adjust the characteristics associated to the module materials and to verify the coherence of the heat transfer coefficients. The temperatures of the photovoltaic module cells were measured with three different methodologies: using non-contact thermometry, with contact temperature sensors and with the resources of thermographic imagery. The modules were tested under different environmental conditions. During the tests under operational conditions, the module was connected in open-circuit and short-circuit for determined time periods, while the cells temperatures were monitored. All the tested modules presented non-uniform temperature distribution under the short-circuit condition. Concerning the simulation program, we consider that its results follow the measured temperatures in a very satisfactory way for any environmental condition. We concluded, either from the theoretical as from the experimental analysis, that the effects of the temperature distribution in the module characteristic curve are very small. Anyway, in order to avoid the possible consequences of non-uniform temperature, the modules should be prepared for characteristic curves tests under the open-circuit condition and not in short-circuit. Furthermore, it became evident the care that should be taken when choosing a cell as a representative of the average temperature of the module. A bad choice can lead to an important error that is propagated when the characteristic curve is translated to an operational condition of interest.

Magíster en Ciencias, Mención Física / La generación de energía a través de la radiación solar es una de las tecnologías más prometedoras para un futuro sustentable. En particular, las tecnologías fotovoltaicas de telururo de cadmio (CdTe) aún se encuentran lejos de llegar a su maxima eficiencia, pero aín así han logrado competir en precio respecto de las tradicionales celdas fotovoltaicas a base de silicio cristalino. En las celdas fotovoltaicas de CdTe se necesita de investigación de frontera, especialmente enfocada a escalas atómicas. Sin embargo, considerando la complejidad de los experimentos a escala atómica, solamente los estudios computacionales de primeros principios permiten revelar y llevar a cabo aquel nivel de detalle. Hemos realizado un estudio cuantitativo a través de cálculos de primeros principios para encontrar y establecer la energía de formación de la vacancia de teluro, VTe. El marco de trabajo más común para calcular energías de formación es conocida como la aproximación de frontera periódica (PBC, por sus siglas en ingles), la cual replica periódicamente una celda dada. El problema radica en la selección del tamaño de la supercelda, puesto que en estados cargados habrá una falsa interacción Coulombiana entre un defecto y sus réplicas periódicas que decae al aumentar la distancia entre defectos. Una alternativa para esta aproximación es la aproximación QM/MM. En dicha aproximación utilizamos una fracción del cristal (llamada cluster) la cual se trabaja a nivel cuántico (región QM) y que luego es incrustada en un conjunto de cargas puntuales que se trabajan a nivel clásico (región MM). Estas cargas puntuales son ajustadas de forma de reproducir los mismos efectos que un cristal infinito en el centro del cluster. En este trabajo hemos utilizado ambas aproximaciones y hemos llegado a establecer valores más seguros para la vacancia de teluro. The generation of energy through solar radiation is one the most promising technologies for a sustainable future. In particular, photovoltaic technologies of cadmium telluride (CdTe) are still far from reaching their maximum efficiency, but have also managed to compete in price with respect to traditional crystalline silicon photovoltaic cells. In the photovoltaic cells of CdTe frontier research is needed, especially focused on atomic scales. However, consider- ing the complexity of the atomic-scale experiments, only the computational studies of first principles calculations reveal and carry out this level of detail. We have performed a quantitative study through first principles calculations for finding and establishing the tellurium vacancy formation energy, VTe. The most common framework for calculating formation energies is known as the periodic boundary conditions approxima- tion (PBC), which periodically replicates a given cell. The problem lies in the selection of the super-cell size, since in charged states there will be a spurious Coulomb interaction between one defect and its periodic replicas which decays as the distance between defects increases. An alternative to this approach is the QM/MM approach. In this approximation we use a fraction of the crystal (called cluster) which is treated at the quantum level (QM region) and then is embedded in a set of point charges that are treated at the classical level (MM region). These point charges are adjusted to reproduce the same effects as an infinite crystal at the center of the cluster. In this work we have used both approaches and we have come to establish more secure values for the tellurium vacancy. / Este trabajo ha sido financiado a través del proyecto FONDECYT 1130347

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2006. / Submitted by Kelly Marques (pereira.kelly@gmail.com) on 2009-11-25T17:15:35Z No. of bitstreams: 1 2006_RafaelAmaralShayani.pdf: 13146221 bytes, checksum: 00988261a6f0827c6d2b5a1296049405 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2009-11-26T14:07:35Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2006_RafaelAmaralShayani.pdf: 13146221 bytes, checksum: 00988261a6f0827c6d2b5a1296049405 (MD5) / Made available in DSpace on 2009-11-26T14:07:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2006_RafaelAmaralShayani.pdf: 13146221 bytes, checksum: 00988261a6f0827c6d2b5a1296049405 (MD5) Previous issue date: 2006-07-11 / As fontes renováveis de energia ganham espaço em ritmo acelerado na matriz energética mundial, seja pela escassez dos recursos fósseis, seja pela consciência da humanidade sobre a importância da preservação do meio-ambiente e do desenvolvimento sustentável. A geração de energia fotovoltaica é promissora, entretanto costuma ser considerada como segunda opção devido ao elevado custo e baixo rendimento da conversão fotoelétrica de energia, em torno de 20%. Diversos pesquisadores em todo o mundo estudam células solares de alta eficiência, com valores entre 30% e 50%, porém poucos trabalhos versam sobre o rendimento global do processo de obtenção de energia elétrica através do Sol, onde diversos fatores podem contribuir para melhorar a eficiência do processo. O objetivo geral desse trabalho visa medir o real rendimento de um sistema fotovoltaico isolado utilizando módulos de 32 células, utilizando para isto as instalações do Laboratório de Fontes Alternativas do ENE/UnB, contando com painéis solares policristalinos autoregulados de 14% de rendimento nominal. Como objetivos específicos, o trabalho propõe uma nova metodologia para o cálculo do desempenho energético, além de identificar as perdas e potenciais não aproveitados etapa à etapa, mapeando assim pontos que, corretamente trabalhados, geram mais energia à carga final. O sistema é composto pelo arranjo fotovoltaico auto-regulado, controlador de carregamento, banco de baterias e inversor, e apresentou um rendimento de aproximadamente 50% sobre a energia efetivamente gerada pelos painéis fotovoltaicos. As perdas devido à atenuação da atmosfera, nebulosidade e inclinação do painel chegam à 70% do potencial solar. Diversas sugestões são apresentadas, visando melhorar o rendimento do sistema auto-regulado, como a utilização de cargas de desvio ou de novos sistemas de armazenamento. Uma análise de custos é apresentada, comparando a tarifa da energia solar com a da energia convencional. __________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The subject of energy generation using renewable source is getting special attention nowadays. This is happening due to a more in depth conscience of mankind regarding the importance of the investment in clean energy systems achieving a sustainable development. Additionally the warning that a global shortage will take place in a few decades, caused by the limitation of the fossil fuels, assures that urgent actions need to be done right now. The photovoltaic energy source is a good renewable energy option, but one uses to consider it as just an alternative choice, because its efficiency is about 20% only. There are a lot of researches in order to achieve high efficiency solar cells, that can convert from 30% to 50% of the solar energy, however there are just few studies about the global performance of a PV system, considering all the processes and aspects involving the conversion from solar energy to electrical energy. The global goal of this paper is to measure the real performance of a stand-alone 32 cells modules PV system, using the Alternative Energy Sources Laboratory from ENE/UnB, Brazil. The 14% nominal efficiency self regulating silicon solar panel are used. The specific goal creates a new approach to measure the solar energy potential and the looses, presenting ideas to improve the generation of electricity. The system has a self regulating PV array, charge controller, battery bank and inverter. The real global performance measured is about 50% of the energy that arrives over the solar panel. The atmosphere air mass, cloudiness and array orientation produce 70% of the energy loss. A lot of suggestion are presented in order do improve the global performance of the system, like special loads or a new storage system. An economic study comparing the tariff of the conventional energy and solar energy are presented.

Foi realizado um estudo para analisar a distribuição de temperaturas entre as células de um módulo fotovoltaico e verificar a possível influência desta distribuição de temperaturas nos resultados de ensaios de características elétricas dos módulos. Teoricamente foram analisadas as principais características que justificariam diferenças de temperatura entre as células de um módulo fotovoltaico. Dentre estas características estão o posicionamento das células do módulo fotovoltaico, a quantidade de radiação solar que é absorvida pelas células, as condições ambientais, as propriedades dos materiais que compõem o módulo fotovoltaico e as condições de carga. Com base nestes resultados foi desenvolvido um programa computacional para realizar simulações considerando as condições ambientais como dados de entrada. No seu desenvolvimento foram realizados ensaios para ajustar as características associadas aos materiais do módulo e verificar a coerência dos coeficientes de transferência de calor. Foram medidas as temperaturas das células do módulo fotovoltaico com três metodologias diferentes: usando termometria sem contato, com sensores de contato e com recurso de imagens termográficas. Durante os ensaios em condições de operação o módulo foi colocado em circuito aberto e curto-circuito por determinados intervalos de tempo, sempre acompanhado da medida da temperatura das suas células. Todos os módulos ensaiados apresentaram distribuições de temperaturas não uniformes na condição de curto-circuito. Em relação ao programa de simulação considera-se que seus resultados seguem de forma bastante satisfatória as temperaturas medidas quando o módulo está em diferentes condições ambientais. Concluiu-se, tanto da análise teórica quanto da análise experimental, que o efeito da distribuição de temperatura sobre as curvas características dos módulos é muito pequeno. Mesmo assim, para evitar os efeitos de distribuição não uniforme de temperatura, os módulos devem ser preparados para os ensaios de curvas características na condição de circuito aberto e não em curto-circuito. Adicionalmente ficou evidenciado que a escolha equivocada de uma célula mais aquecida, como representativa da temperatura média do módulo, pode acarretar em um erro importante que é repassado à curva característica quando esta é transladada para uma condição de interesse. / A study was made to analyze the cell temperature distribution in a photovoltaic module and to verify the possible influence of this temperature distribution in the results of the module characteristic determination tests. The main factors that could originate temperature differences between cells were theoretically analyzed. Among these factors are the cells positioning in the module, the amount of solar radiation absorbed by the cells, the environmental conditions, the properties of the materials that compose the photovoltaic module and the load conditions. A simulation software, considering meteorological conditions as input data, was developed. Tests were carried out in order to adjust the characteristics associated to the module materials and to verify the coherence of the heat transfer coefficients. The temperatures of the photovoltaic module cells were measured with three different methodologies: using non-contact thermometry, with contact temperature sensors and with the resources of thermographic imagery. The modules were tested under different environmental conditions. During the tests under operational conditions, the module was connected in open-circuit and short-circuit for determined time periods, while the cells temperatures were monitored. All the tested modules presented non-uniform temperature distribution under the short-circuit condition. Concerning the simulation program, we consider that its results follow the measured temperatures in a very satisfactory way for any environmental condition. We concluded, either from the theoretical as from the experimental analysis, that the effects of the temperature distribution in the module characteristic curve are very small. Anyway, in order to avoid the possible consequences of non-uniform temperature, the modules should be prepared for characteristic curves tests under the open-circuit condition and not in short-circuit. Furthermore, it became evident the care that should be taken when choosing a cell as a representative of the average temperature of the module. A bad choice can lead to an important error that is propagated when the characteristic curve is translated to an operational condition of interest.

Made available in DSpace on 2018-08-02T00:00:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_11381_Amanda Loureiro Nascimento.pdf: 5566345 bytes, checksum: 5395dbad693189a43064b03b3fb7e88b (MD5) Previous issue date: 2017-09-12 / A dissertação propõe a modelagem de um sistema híbrido isolado composto por arranjo fotovoltaico e conjunto de células a combustível do tipo membrana trocadora de prótons utilizando o software PSCAD. O texto traz a revisão dos principais conceitos relativos à energia fotovoltaica e à célula a combustível, além de apresentar trabalhos relacionados ao tema que motivaram a realização desse estudo. O módulo fotovoltaico é modelado a partir de folha de dados fornecida pelo fabricante, enquanto que a célula a combustível tem seu modelo baseado em estudo realizado anteriormente. Para garantir a potência do sistema, são feitas associações série-paralelo dos módulos fotovoltaicos e das células a combustível. A modelagem do sistema híbrido, que inclui inversores, conversor buck e filtros LCL, assim como o controle utilizado são apresentados de forma detalhada. As fontes atuam em conjunto para suprir as cargas no sistema isolado. Entretanto, o conjunto de células a combustível somente produz potência ativa quando o arranjo fotovoltaico é incapaz de suprir a demanda total, com exceção da partida do sistema. Por se tratar de sistema isolado e pela fonte solar fotovoltaica ter a característica de fonte intermitente, a referência dos sistemas de controle advém do conjunto de PEMFCs. O objetivo das simulações é verificar a dinâmica de funcionamento do sistema isolado mediante variações de radiação solar e de carga. Palavras-chave: Célula a combustível. Arranjo fotovoltaico. PEMFC. PSCAD. Sistema híbrido.

Made available in DSpace on 2014-06-12T23:17:10Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo9133_1.pdf: 4158769 bytes, checksum: 8d5fc238bddec95df999443c11d7f090 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2007 / Este trabalho apresenta o desenvolvimento, princípio de funcionamento e a avaliação experimental de sistema de controle de um rastreador solar. Um gerador fotovoltaico (FV) tem o máximo aproveitamento quando a normal da sua superfície aponta para o Sol. A função de um rastreador solar é fazer com que isso aconteça com precisão adequada para o gerador FV. O sistema de controle desenvolvido promove o rastreio do Sol ao longo do dia, com retorno ao fim do dia promovido por um banco de baterias. O sistema foi testado durante vários dias. Verificou-se que o sistema de controle promove o rastreio do Sol com boa precisão (erro máximo de 3 graus para céu claro) e possibilita um ganho significativo (até 42,9%) na energia solar coletada em comparação a sistemas FV fixos. O sistema de controle, construído com componentes facilmente encontrados no mercado local, mostrou-se confiável, além de apresentar custo de um terço do similar importado e fácil manutenção

La investigación tuvo como objetivo general: determinar en qué nivel la implementación de un sistema de energía solar fotovoltaico en la Municipalidad Distrital de Morococha, Yauli, Junín reduce la facturación por consumo de energía eléctrica; y como específicos: determinar en qué medida la radiación solar incide en los paneles fotovoltaicos, identificar el nivel de potencia eléctrica generada por los paneles fotovoltaicos y determinar el nivel de reducción de la facturación por consumo de energía eléctrica de la Municipalidad Distrital de Morococha, Yauli, Junín – 2017, a través de la implementación del sistema solar fotovoltaico. / Tesis

Submitted by Patrícia Cerveira (pcerveira1@gmail.com) on 2017-06-07T20:58:56Z No. of bitstreams: 1 IVAN MACHADO_Dissertação.pdf: 4344558 bytes, checksum: 054d635d2c21036a970f1a9ead057382 (MD5) / Approved for entry into archive by Biblioteca da Escola de Engenharia (bee@ndc.uff.br) on 2017-07-03T13:10:58Z (GMT) No. of bitstreams: 1 IVAN MACHADO_Dissertação.pdf: 4344558 bytes, checksum: 054d635d2c21036a970f1a9ead057382 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-03T13:10:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 IVAN MACHADO_Dissertação.pdf: 4344558 bytes, checksum: 054d635d2c21036a970f1a9ead057382 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Atualmente diversos países tem posto em prática políticas para promover a Geração Distribuída (GD). No Brasil, a Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) publicou a Resolução 482/2012 a fim de estabelecer as condições gerais de acesso da geração distribuída à rede e o mecanismo de compensação para a energia gerada pelo consumidor. Entre as tecnologias de GD, a solar fotovoltaica desempenha um papel importante devido aos seus avanços, em conjunto com a redução dos custos de capital e subsídios. A incerteza da inserção de unidades de GD renováveis pode causar impactos no sistema de distribuição de energia e vários estudos têm sido realizados para analisar os problemas relacionados a penetração da GD fotovoltaica. No entanto, em geral, esses estudos consideram cenários de penetração gerados aleatoriamente ou com base em aspectos técnicos, independentemente das características econômicas dos clientes. Portanto, esse trabalho propõe uma metodologia para avaliar o impacto da GD no sistema de distribuição considerando cenários de adoção com base nos clientes. O estudo de um alimentador de distribuição real foi desenvolvido a partir de dados do Projeto “Cidade Inteligente Búzios”. A análise e a simulação desse sistema de distribuição foram realizadas através do software Open Distribution System Simulator (OpenDSS). / Nowadays, several countries are applying energy policies to promote Distributed Generation (DG). In Brazil, the National Electric Energy Agency (ANEEL) published the Normative Resolution 482/2012 in order to establish the general conditions for access of distributed generation for the grid and compensation mechanisms for the energy generated by the consumer. Among DG technologies, solar photovoltaic plays a major role due to advances in photovoltaic technology, combined with decreasing capital costs and subsidies. The uncertainty renewable DG integration may cause impact on distribution power system and several studies have been carried out to analyze grid integration issues associated with photovoltaic DG penetration. However, in general, these studies consider penetration scenarios randomly generated or based on technical aspects, regardless economic characteristics of customers. Therefore, this paper proposes a methodology to assess the impact of DG on distribution system considering customer adoption scenarios. The study of a real distribution feeder was developed from “Smart City Búzios” project database. The analysis and the distribution system simulation were performed with the Open Distribution System Simulator Software (OpenDSS).

Dissertação apresentada para obtenção parcial do grau de Mestre em Engenharia Mecânica, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Professor Doutor Clito Félix Alves Afonso e do Doutor António Luís Moura Joyce