Algoritmos de busca do ponto de máxima potência (MPPT) são largamente utilizados para se obter a potência máxima fornecida em sistemas fotovoltaicos. Apesar de existirem diversas técnicas de MPPT, os métodos heurísticos de busca como o método da perturbação e observação (P&O) e o método da Condutância Incremental (InC) são os mais usuais por serem simples e confiáveis. Assim, é proposto uma lei de controle com realimentação da tensão de saída de um painel fotovoltaico (PV) de forma a manter o mesmo operando próximo ao ponto de máxima potência, possibilitando com isso uma melhora do desempenho do algoritmo de P&O e InC inclusive quando o painel PV é submetido a rápidas mudanças na irradiação solar. Além disso, devido às características não lineares dos painéis fotovoltaicos, a utilização de técnicas inteligentes que empregam controladores fuzzy para o controle da tensão terminal do PV, parece ser uma solução viável quando comparada aos controladores clássicos com PI e PID, principalmente, porque tais estruturas de controle proporcionam uma lenta resposta dinâmica e problemas de estabilidade relacionados às oscilações em torno do ponto de máxima potência, decorrente do funcionamento dos algoritmos P&O e InC. / Maximum power point tracking (MPPT) techniques are widely used to achieve the maximum output power of a photovoltaic (PV) system. Although there are many MPPT techniques, the heuristic search methods such as perturb and observe (P&O) and incremental conductance (InC) method are the most commonly used because they are simple and reliable in the pursuit of maximum power point. A control law with feedback of the output voltage of a photovoltaic (PV) panel is proposed, in order to maintain it working nearby the maximum power point, enabling an improvement in the performance of the algorithm for P&O and InC even when the PV array is subjected to rapid changes in solar irradiance. Moreover, due to the nonlinear characteristics of the photovoltaic panels, the technique that employ fuzzy logic control seems to be a viable option when compared with conventional proportional and integral or proportional, integral and derivative controllers, mainly because such control structures provide a slow dynamic response and stability issues related to oscillations around the maximum power point due to operation of P&O and InC algorithms.

A investigação dos mecanismos de perdas ópticas no componente multi-camada, responsável pela geração primária de energia nos geradores solares de satélites artificiais, o Solar Cell Assembly - SCA, proporcionou a identificação de uma perda óptica adicional, causada por um tipo de defeito de fabricação até então ignorado, e o desenvolvimento de duas metodologias voltadas para a otimização do projeto e da fabricação de SCA's. A primeira delas possibilita analisar o desempenho de um SCA vizando minimizar as perdas óptica. A segunda, baseada na aplicação da técnica fototérmica da fotorefletância induzida por laser, está voltada para a detecção de defeitos em SCA's e para a análise das variações de parâmetros de interesse para a fabricação. A aplicação da primeira metodologia, ao SCA utilizado no Satélite Sino-Brasileiro de Recursos Terrestres - CBERS, demonstrou a existência de perdas ópticas elevadas neste SCA e apontou soluções que poderiam levar a um aumento significativo da potência gerada em órbita. A aplicação da segunda metodologia, ao mesmo SCA, identificou a existência de perdas por interferência óptica destrutiva causada por defeito de fabricação. A segunda metodologia permite, também, a quantificação das perdas por interferência óptica e a caracterização do defeito de fabricação que provoca essas perdas. As metodologias desenvolvidas possuem um potencial de aplicação para investigação de outros tipos de defeitos e em outro tipos de sistema multi-camada, não considerados neste trabalho de tese, sendo o horizonte de aplicações de natureza acadêmica muito mais amplo que o explorado no exemplo de aplicação prática utilizado neste trabalho. Essa é a primeira vez que se detecta e se quantificam perdas por interferência óptica em SCA e se disponibiliza uma metodologia para inspeção dessas perdas.

O setor de microgeração eólico no mundo já supera 270MW com milhares de pequenas turbinas com até 100kW de potencia instalada. Em 2010, este setor, no mundo, cresceu mais de 50% em faturamento e deve continuar em alta à medida que a expectativa do preço da energia seja de alta e a consciência ambiental aumente. No Brasil, a microgeração recebeu um grande incentivo com a Resolução Normativa da ANEEL N 482, de 17 de abril de 2012 que estabelece as condições gerais para a conexão de sistemas de microgeração e minigeração distribuída às redes de transmissão de energia elétrica tais como Pequenas Centrais Hidráulicas - PCH, Solar fotovoltaico, Eólico, Biomassa e Cogeração qualificada. Com esta normativa, qualquer cidadão brasileiro, quer seja pessoa física ou jurídica, pode agora montar um sistema de geração de energia de pequeno porte utilizando painel solar fotovoltaico ou aerogerador, conectá-lo na rede pública de energia e receber créditos para abater na sua própria conta de energia. Neste trabalho serão focadas as tecnologias Fotovoltaica e eólica, pois são as que apresentam maior desenvolvimento no país e são mais adequadas à geração distribuída. Como esta resolução normativa é bastante recente, pois entrou em vigor em dezembro de 2013, surgem grandes questionamentos que podem definir o futuro da microgeração distribuída no país: - Compensa investir em sistemas de micro ou minigeração distribuídas de energia, no contexto da normativa 482? - Com quanto tempo o meu investimento trará retorno? Neste contexto o objetivo desta dissertação é aplicar ferramentas de modelagem de processo para detalhar o passo a passo deste novo negócio de geração distribuída de energia, utilizando sistema solar ou eólico, identificando as variáveis envolvidas no processo, principalmente aquelas que podem contribuir para a avaliação da viabilidade econômica do processo em estudo. Para respaldar este estudo, foi desenvolvida toda uma fundamentação teórica envolvendo as principais áreas da tecnologia, necessárias ao bom entendimento do trabalho. Foi proposto um modelo para este novo negócio de geração de energia com 14 subprocessos.O resultado da modelagem deste processo nos trouxe um fluxo de trabalho com 14 subprocessos bastante detalhados, onde foi aplicada a ferramenta SIPOC, que mostrou os fornecedores, as entradas , as saídas e os clientes de cada subprocesso.Por fim, o modelo foi aplicado num projeto real de um sistema fotovoltaico de 50kWp, onde o estudo de viabilidade mostrou que a tecnologia fotovoltaica, na atual realidade brasileira, não se apresenta com uma boa opção de investimento para empresas enquadradas nas tarifas do grupo A.Já para os estabelecimentos do grupo B (tarifa residencial) essa tecnologia já apresenta uma boa atratividade para o investimento.

Este trabalho propõe caracterizar a complementaridade espacial-temporal entre energia eólica e solar fotovoltaica entre regiões do Brasil e estudar, no âmbito da comercialização de energia elétrica no Setor Elétrico Brasileiro - SEB, se um portfólio formado por estas fontes trazem vantagens econômicas relevantes para o investidor. Para atender a estes objetivos, foram estudados métodos para tratamento dos dados como a correção da irradiância solar, cálculo da energia gerada pelas fontes estudadas, o ambiente de contratação de energia elétrica no Brasil, métodos de otimização e modelos de análise de risco para contratação de energia no mercado livre de energia. A metodologia proposta para responder as questões colocadas foi aplicada em um estudo de caso envolvendo três regiões brasileiras em um horizonte de dez anos. Concluiu-se que existe a complementaridade energética entre as fontes nas diferentes regiões estudadas e em diferentes períodos de tempo. Confirmou-se que tecnicamente pode-se reduzir a oscilação na geração de energia analisando as fontes de forma complementar, porém, o custo de instalação da fonte fotovoltaica ainda é muito alto, inviabilizando até o momento investimentos em larga escala e de forma complementar a fonte eólica. Também verificou-se, dentro dos locais avaliados, que somente um dos três locais apresentou benefício econômico-financeiro com a formação de portfólio das fontes eólica e solar atuando no mercado de venda de energia e atendendo os critérios de risco limite estabelecidos quando avaliadas segundo a ótica da maximização da receita no mercado livre. / This thesis proposes to characterize the spatial-temporal complementarity between wind and solar photovoltaic energy between regions of Brazil and study, in the marketing of electricity in the Brazilian Electrical Sector - SEB, a portfolio formed by these sources bring significant economic benefits to the investor. To meet these goals, methods for data processing were studied as correction of solar irradiance calculation of the energy generated by the sources studied, the environment of contracting electricity in Brazil, optimization methods and models for risk analysis for contracting energy in the free energy market. The proposed methodology to answer the questions was applied in a case study involving three Brazilian regions with a horizon of ten years time series. It was concluded that there is complementarity between energy sources in the different regions studied and in different time periods. It was confirmed that technically can reduce the fluctuation in power generation by analyzing the complement of sources, however, the installation cost of photovoltaic power is still too high, preventing yet large-scale investments and complementary way the source wind. Also it was found within the sites evaluated, only one of the three sites presented economic and financial benefit by the portfolio of wind and solar sources acting in the sale of energy market and considering the risk criteria limit established when evaluated according to perspective of maximizing revenue in the free energy market.

Este trabalho propõe um procedimento para qualificar sistemas fotovoltaicos conectados à rede, o qual possui dois focos principais: o comissionamento e a caracterização da produção de energia. Também resume alguns aspectos normativos relacionados aos sistemas fotovoltaicos, apresenta os principais parâmetros de desempenho utilizados para caracterizar um sistema fotovoltaico, propõe uma metodologia para calcular a energia injetada na rede, a qual incorpora modelos matemáticos e procedimentos de medição, tanto novos quanto convencionais, e aplica essa metodologia em um estudo de caso de um sistema fotovoltaico real. / This work proposes a procedure for qualifying grid-connected photovoltaic systems, which has two main focuses: the commissioning and the characterization of energy production. The work also summarizes some regulatory aspects related to photovoltaic systems, presents the main parameters used to characterize the performance of a photovoltaic system, proposes a methodology to calculate the energy injected into the grid, which incorporates both new and conventional mathematical models and measurement procedures, and applies this methodology to a case of study of a real photovoltaic system.

Submitted by admin tede (tede@pucgoias.edu.br) on 2018-08-23T10:49:49Z No. of bitstreams: 1 FELIPE RABELO RODRIGUES ALVES.pdf: 2420637 bytes, checksum: 29b86a56944a6b8d8dd2f04052fb7420 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-23T10:49:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FELIPE RABELO RODRIGUES ALVES.pdf: 2420637 bytes, checksum: 29b86a56944a6b8d8dd2f04052fb7420 (MD5) Previous issue date: 2018-06-06 / The dependence on nonrenewable sources and concern about high levels of pollutant emissions encourage the use of systems that are derived from renewable resources. In this way, photovoltaic systems are seen as promising because they depend on a clean and abundant source, especially in areas of tropical climate, the solar radiation. However, the accumulation of soiling on the surfaces of photovoltaic modules is one of the main environmental factors that cause of the loss of efficiency of these systems, together with irradiance, temperature and shading. In this sense, the present work seeks to verify the soiling effects on the efficiency of photovoltaic modules, through data collection, measurement of specific parameters, statistical analysis and comparisons of scenarios of dirty and clean modules. For the verification and quantification of soiling interference in the efficiency of photovoltaic modules, the electrical and environmental parameters capable of characterizing them are obtained: Isc - Short circuit current (A); Voc - Open circuit voltage (V); G - Solar irradiance (W/m²); T - Module temperature (°C). From the results it can be observed that the intensity of the solar radiation has greater influence on the current of the module, while the temperature directly affects the voltage. This work showed that, in the universe studied, soiling has reduced the power generation efficiency of modules by 3,2% for accumulated soiling in periods of 45 days, and by 18% for accumulated soiling in a longer period of 3,5 years. The characterization of the soiling showed that in addition to mineral particles, there is also organic matter derived from biofilms, which makes it difficult to clean the modules by natural methods (rains and winds). Based on the bibliography and the tests realized, it is estimated that the periodicity of the hygiene should not exceed 60 days, with that, the effects of the soiling are reduced significantly. / A dependência por fontes não renováveis e a preocupação com os elevados níveis de emissões de poluentes estimulam o uso de sistemas que são provenientes de recursos renováveis. Com isso, são vistos como promissores os sistemas fotovoltaicos, por dependerem de uma fonte limpa e abundante, em especial em áreas de clima tropical, a radiação solar. Porém, o acúmulo de sujeira nas superfícies de módulos fotovoltaicos é um dos principais fatores ambientais que causam perda de eficiência desses sistemas, juntamente com irradiância, temperatura e sombreamento. Neste sentido, o presente trabalho busca verificar os efeitos da sujidade na eficiência dos módulos fotovoltaicos, por meio de coletas de dados, medições de parâmetros específicos, análise estatística e comparações de cenários de módulos sujos e limpos. Para a comprovação e quantificação da interferência da sujidade na eficiência de módulos fotovoltaicos são obtidos os parâmetros elétricos e ambientais capazes de caracterizá-los, são eles: Isc - Corrente de curto-circuito (A); Voc - Tensão de circuito aberto (V); G - Irradiância solar (W/m²); T - Temperatura do módulo (°C). A partir dos resultados pode-se observar que a intensidade da radiação solar tem maior influência sobre a corrente do módulo, enquanto que a temperatura afeta diretamente a tensão. Este trabalho comprovou que, no universo estudado, a sujidade diminuiu a eficiência dos módulos em até 3,2% para sujeira acumulada em períodos de 45 dias, e em até 18% para sujidades acumuladas por um período mais longo, de 3,5 anos. A caracterização da sujidade demonstrou que além de partículas minerais, há também matéria orgânica derivada de biofilmes, que dificulta a limpeza dos módulos pelos métodos naturais (chuvas e ventos). Com base na bibliografia e nos ensaios realizados, estima-se que a periodicidade de higienização não deva exceder 60 dias, assim os efeitos da sujidade são reduzidos significativamente.

Made available in DSpace on 2017-07-10T17:11:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DAVID RODRIGO FRANCO LEON2.pdf: 2087252 bytes, checksum: a70bd4795d62e855f534a86b2beafa7b (MD5) Previous issue date: 2013-11-29 / The increasing use of renewable energy to produce electricity, including photovoltaic, is an alternative used to meet growing electricity demand. Particularly, has been discussed the possibility of inserting these sources associated to loads, which is related with the concept of micro grids. A simulation model that allows to determine the behavior of the PV system, connected to the micro grid in different weather conditions, is essential to validate and predict future problems that may exist. Thus, this paper proposes a simulation model of a photovoltaic system, which includes the representation of the inverter and a bidirectional converter with storage unit, allowing the insertion of photovoltaic in a micro grid in steady state under different conditions of solar irradiation. The results show the behavior of the micro grid to different environment conditions of irradiation, different values of loadsconnected to the node generation and behavior of bidirectional converter, as in the storage of electrical for the conditions simulated. The behavior of the PV system as a source of energy within a micro grid was analyzed by simulating different load values, irradiation and electrical characteristics of the micro grid. / As fontes renováveis de energia para produção de energia elétrica, entre elas a que utiliza a tecnologia fotovoltaica, são alternativas utilizadas para atender a crescente demanda de energia elétrica. Particularmente vem sendo discutida a possibilidade de inserção dessas fontes junto às cargas, ao qual está associado o conceito de microrredes. Um modelo de simulação que permita determinar o comportamento do sistema fotovoltaico ao ser ligado à microrrede, em distintas condições ambientas, é fundamental para validar e prever futuros problemas que possam existir. Desta forma, o presente trabalho propõe um modelo de simulação de um sistema fotovoltaico, que inclui a representação do inversor e de um conversor bidirecional com unidade de armazenamento, que permite inserir a energia fotovoltaica numa microrrede elétrica em regime estacionário em distintas condições de irradiação solar. Os resultados mostram o comportamento da microrrede para distintas condições ambientais de irradiação, diferentes valores de cargas ligadas ao nó de geração e o comportamento do conversor bidirecional, quanto ao armazenamento ou não de energia para as condições simuladas. O comportamento do sistema fotovoltaico, como fonte de energia dentro de uma microrrede, foi analisado simulando diferentes valores de carga, irradição e características elétricas da microrrede.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores (Energia). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Ingeniera Civil Eléctrica / La introducción de energía renovable (ER) a gran escala es un fenómeno mundial producto del cambio climático y la necesidad de los países de independizar sus matrices energéticas. Específicamente en Chile la política energética proyecta una matriz que se componga de un 60% de ER al año 2035. En particular, la generación de energía solar se caracteriza por su variabilidad e incertidumbre, lo que sumado a la inminente instalación de este tipo de energía de manera concentrada en el Sistema Interconectado del Norte Grande de Chile (SING), podría provocar serios problemas de estabilidad en el sistema. En términos de variabilidad del recurso solar se destaca el efecto nube, que deriva en cambios bruscos de generación fotovoltaica (PV) y, en definitiva, afecta a la estabilidad de frecuencia del sistema. Frente a lo anterior, se han realizado estudios que muestran que mantener reservas fotovoltaicas, operando en deload, es una estrategia eficaz de regulación de frecuencia. Sin embargo, dichos estudios utilizan reservas PV constantes lo que representa una pérdida significativa de generación. El presente trabajo busca aportar a la línea de investigación mencionada e introducir reservas calculadas dinámicamente para hacer un uso eficiente de la generación PV y simultáneamente contribuir a mantener la estabilidad de frecuencia. El método de cuantificación de reservas se basa en un modelo de pronóstico de generación solar. La estrategia busca reservar la potencia necesaria para enfrentar una caída de generación pronosticada considerando un margen de error de pronóstico con un nivel de confianza dado. El error de pronóstico se determina mediante un estudio estadístico del modelo de predicción, considerando conjuntos de datos representativos de una escala anual, estacional y mensual, con el fin de establecer comparaciones entre cada caso. Además, el problema se aborda de manera local, donde cada planta PV determina sus reservas de manera independiente, y a nivel centralizado, donde el operador del sistema cuantifica la reserva total considerando todas las plantas PV existentes y la distribuye entre ellas. La metodología propuesta se aplica en el modelo del SING proyectado al año 2020, al considerar un día con alta variación de irradiación solar según las condiciones locales. La proyección del sistema considera una penetración PV equivalente a un 25% de la capacidad total instalada. Se realizan simulaciones dinámicas en el software PowerFactory DigSILENT para observar el desempeño de las reservas determinadas dinámicamente en comparación con reservas constantes y el caso base sin reservas. Los resultados obtenidos muestran que la metodología propuesta de reservas dinámicas presenta una satisfactoria regulación de frecuencia ya que logra mantenerse dentro de los límites permitidos por la normativa chilena. Al mismo tiempo significa una considerable disminución de pérdidas asociadas a reservas sobredimensionadas respecto a trabajar con reservas constantes de 15%. Además, se obtiene que abordar el problema de manera centralizada significa menores montos de reservas que a nivel local.