Neste trabalho é proposto um modelo matemático baseado no método de diferenças finitas destinado a simular, via computador, o funcionamento de um coletor solar concentrador cilindro-parabólico de eixo Leste-Oeste. A partir de dados fundamentais (mês, dia e hora, radiação incidente, latitude, temperatura ambiente, temperaturas de entrada e saída do fluido) o modelo pode fornecer o rendimento total previsto, fluxo de massa do fluido de transferência, perdas térmicas do absorvedor e cobertura por radiação e convecção, perda de carga e outros parâmetros de desempenho, além das distribuições de temperatura ao longo do coletor. Visando tornar mais completo o trabalho, inicialmente são analisadas de modo resumido as características básicas dos principais tipos de coletores concentradores de foco linear em função de sua possível utilização como fonte alternativa de energia para a geração industrial de vapor de baixa pressão. Para um coletor cilindro-parabólico, considerado o mais adequado a esta finalidade, são estudados os principais parâmetros físicos e geométricos que influenciam seu desempenho. As características gerais de um protótipo deste tipo de coletor, atualmente em fase final de construção pelo Grupo de Energia Solar da UFRGS, são apresentadas de modo suscinto. Na parte final do trabalho são apresentados os resultados de simulações efetuadas para o protótipo citado, com os dados ora disponíveis, e as conclusões obtidas a partir destes resultados. / This work presents a mathematical model based on the finite difference method aimed to simulate, by computer, the operation of a cylindrical parabolic solar concentrator collector of East-West axis. From basic data (month, day and hour, incident radiation, latitude, ambient temperature, inlet and outlet fluid temperatures) the model can provide theoretical total efficiency, flow rate, absorver and cover losses by radiation and by convection, pressure drop and other performance indicators, as well the temperature distributions along the collector. As solar concentrators may be used as alternative energy source for industrial generation of low-pressure vapor, and for the sake of completeness, basic characteristics of the principal kinds of linear focus concentrator collector are first analysed. For the range of temperatures that a cylindrical parabolic collector can reach, it is considerated the more suitable one for steam production; so the most important physical and geometric parameters of this collector are studied . The general characteristics of a prototype of such collector, which is nowadays being constructed by the Solar Energy Group of UFRGS, are briefly presented. Finally, the results of simulations made for this prototype with at present available data as well the conclusions obtained from these results are presented.

Orientador: Isaias de Carvalho Macedo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-11-08T11:57:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Trevisan_OsvairVidal_M.pdf: 2034960 bytes, checksum: 77d8ef3f941c1fac1a09f7909dd1809b (MD5) Previous issue date: 1981 / Resumo: Estuda-se neste trabalho a influência do fluxo de massa do fluído e do comprimento do coletor sobre o desempenho térmico de coletores solares planos. Desenvolve-se uma metodologia para a determinação da configuração de campo Ótima para plantas de médio e grande por te. Para tanto utiliza-se o critério do custo mínimo da energia fornecida . No custo estão envolvidos os custos do investimento e de operação da planta. O cálculo da energia fornecida leva em consideração as perdas térmicas e por inércia de planta. São analisados dois exemplos de aplicação do meto do e seus resultados são comentados / Abstract: Not informed. / Mestrado / Mestre em Engenharia Mecânica

Cheng, Ka Wing = 聚合物太陽能電池的研究 / 鄭家榮. / "December 2010." / Thesis (M.Phil.)--Chinese University of Hong Kong, 2011. / Includes bibliographical references (leaves 93-96). / Abstracts in English and Chinese. / Cheng, Ka Wing = Ju he wu tai yang neng dian chi de yan jiu / Zheng Jiarong. / Abstract --- p.i / 概要 --- p.iii / Acknowledgements --- p.iv / Chapter 1 --- Introduction --- p.1 / Chapter 1.1 --- The Rise of Organic Photovoltaics --- p.1 / Chapter 1.2 --- General Review on Organic Photovoltaics --- p.3 / Chapter 1.2.1 --- Physics of Organic Photovoltaics --- p.4 / Chapter 1.2.2 --- Performance Analysis --- p.10 / Chapter 1.2.3 --- Calibration --- p.11 / Chapter 1.2.4 --- Device Architectures --- p.14 / Chapter 1.3 --- Morphology and Performance of Bulk Heterojunction Polymeric Solar Cells --- p.17 / Chapter 1.3.1 --- Choice of Solvent --- p.17 / Chapter 1.3.2 --- Effect of Annealing --- p.18 / Chapter 1.4 --- The Quest of Higher Efficiency --- p.18 / Chapter 1.5 --- Structure of This Thesis --- p.19 / Chapter 2 --- Optical Properties in a Multilayered Solar Cell --- p.21 / Chapter 2.1 --- Introduction --- p.21 / Chapter 2.2 --- Electromagnetic Waves in a Multilayered Thin Film --- p.22 / Chapter 2.3 --- Microcavity Effect --- p.33 / Chapter 2.4 --- Conclusion --- p.34 / Chapter 3 --- Improvement of Solar Cell Efficiency: Result of Simulation --- p.36 / Chapter 3.1 --- Introduction --- p.36 / Chapter 3.2 --- P3HT:PCBM Bulk Heterojunction Solar Cells --- p.36 / Chapter 3.2.1 --- Standard Devices --- p.37 / Chapter 3.2.2 --- Standard Devices with Inserted Silver Layer --- p.39 / Chapter 3.2.3 --- Silver Layer Inserted Devices Without PEDOT:PSS ... --- p.44 / Chapter 3.3 --- MEH-PPV:PCBM Bulk Heterojunction Solar Cells --- p.46 / Chapter 3.3.1 --- Standard Devices --- p.46 / Chapter 3.3.2 --- Standard Devices with Inserted Silver Layer --- p.50 / Chapter 3.3.3 --- Silver Layer Inserted Devices Without PEDOTiPSS . . --- p.52 / Chapter 3.4 --- Discussion --- p.54 / Chapter 3.5 --- Conclusion --- p.56 / Chapter 4 --- Experimental Results --- p.57 / Chapter 4.1 --- Introduction --- p.57 / Chapter 4.2 --- A General Study on Traditionally Structured Solar cell --- p.58 / Chapter 4.2.1 --- Standard Bulk Heterojunction Devices --- p.58 / Chapter 4.2.2 --- Effects of the Metal Electrodes --- p.59 / Chapter 4.2.3 --- Effects of Annealing Time --- p.60 / Chapter 4.3 --- Modified P3HT:PCBM Bulk Heterojunction Solar Cells --- p.61 / Chapter 4.3.1 --- Optimized Standard Devices --- p.61 / Chapter 4.3.2 --- Standard Devices with Inserted Silver Layer --- p.63 / Chapter 4.3.3 --- Silver Inserted Devices Without PEDOTiPSS --- p.64 / Chapter 4.4 --- Discussion --- p.68 / Chapter 4.5 --- Conclusion --- p.71 / Chapter 5 --- Conclusion --- p.73 / Chapter 5.1 --- Suggestion of Future Works --- p.75 / Chapter A --- Simulation Codes --- p.77 / Chapter A.1 --- P3HT:PCBM (1:1) Standard Device --- p.77 / Chapter B --- Instrumentation --- p.87 / Chapter C --- Sample Preparation --- p.90 / Bibliography --- p.93

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:36:39Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2278_1.pdf: 2792960 bytes, checksum: d39977d1c7ad7b3ff61d19435d974e29 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2008 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O descarte do lixiviado gerado nas áreas de disposição de resíduos sólidos representa um dos vários fatores de risco para o meio ambiente, em especial a qualidade de água dos corpos hídricos, pois apresenta altas concentrações de matéria orgânica, bem como quantidade consideráveis de metais pesados. Em geral, o lixiviado possui uma DBO que equivale cerca de 200 vezes o esgoto doméstico, tornando-se necessário prever um sistema de tratamento de forma a conseguir uma descarga de carga orgânica aceitável pela legislação compatível com a classe do corpo d água receptor. O lixiviado estudado foi da Estação de Tratamento de Chorume (ETC) do Aterro da Muribeca (PE), o qual recebe os resíduos das cidades de Recife e Jaboatão dos Guararapes. O objetivo deste trabalho é construir, desenvolver, avaliar e otimizar um sistema de evaporação natural do lixiviado, com intuito de diminuir as cargas orgânicas. Os parâmetros físico-químicos estudados foram: Cor, Turbidez, Condutividade, pH, Sólidos Totais, Amônia, DBO5, DQO e Metais; Os parâmetros microbiológicos: Coliforme Total e Termotolerante, realizados no lixiviado e na água destilada (água produto). Estudou se também a influência da radiação solar, influência da temperatura e influência pluviométrica no evaporador. O estudo foi dividido em seis fases fechadas e duas fases abertas. A radiação solar que influencia na evaporação do lixiviado também influência na produção da água destilada, a cada queda da radiação solar, ocorre também à queda no volume da água destilada. E quando ocorre uma grande precipitação a radiação solar diminui. Por sua vez, a produção de água depende da temperatura ambiente e principalmente da radiação solar. Os resultados mostraram que, a água destilada possui um pH alcalino, ocorre redução de condutividade no destilado, a destilação solar fornece uma água isenta de sais. Ocorre remoção de quase 100% para Turbidez, Cor e Sólidos Totais, a água destilada é uma água mais pura e, portanto, livre de material em suspensão (principal causador da turbidez , cor). Os resultados da DBO e DQO do destilado encontram-se com valores bem abaixo dos valores encontrados no lixiviado. Os coliformes totais e fecais do destilado obtiveram valores menores que dois, significa que este efluente tratado não há mais contaminações. Verificou-se que os resultados dos metais (Cr, Mn, e Fe) não ultrapassaram o valor 1,0 mg/L. Com base nos resultados obtidos, observou-se que o tratamento utilizado através da evaporação solar natural, ou seja, utilizando o sol como fonte de energia, a maioria das análises ficou de acordo com os padrões de lançamento do CONAMA 357/2005

El análisis del sistema Daylight se realizó identificando tecnologías eficientes para canalizar la luz natural en áreas que dependan de la iluminación. Este análisis se basó en los datos de radiación solar total en los últimos cuatros años en el departamento de Lambayeque. Se utilizó fórmulas matemáticas que parten de las magnitudes de radiometría y fotometría para determinar valores de lumen por metro cuadrado correspondiente a la luz natural. Para el análisis de los valores obtenidos se trabajó en una plantilla de Microsoft Excel, los cuales se compararon con las normas técnicas de iluminación determinando el tipo de tecnología que más se adapta a las condiciones del área a iluminar. De esta manera, el sistema Daylight en los cuatro tipos de sistema tiene una eficiencia teórica en más del 80% para canalizar la luz del medio, demostrando ser eficientes en la variación de captación de luz de acuerdo al diámetro y longitud de los tubos solares y la ubicación geográfica. Al utilizar este tipo de sistemas se desarrollará tecnologías que ahorren energía de forma económica y respetuosa con el medio ambiente de las fuentes alternativas como es la iluminación natural, reduciendo costos de tarifa eléctrica y minimizando la dependencia energética de los combustibles fósiles como el petróleo, carbón, diesel, gas y de las hidroeléctricas, llevándonos a mejorar la eficiencia energética. / Tesis

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Apresenta a validaÃÃo experimental de um novo refrigerador solar por adsorÃÃo com aquecimento indireto. Os componentes do refrigerador sÃo: adsorvedor, condensador, evaporador e coletor solar. A escolha do par adsorbato / adsorvente, Ãgua e sÃlica gel tipo RD, respectivamente, levou em consideraÃÃo as temperaturas alcanÃadas pelos coletores e disponÃveis para a dessorÃÃo do fluÃdo refrigerante (Ãgua) das cavidades do material adsorvente (sÃlido poroso). Devido à coexistÃncia das etapas de aquecimento e resfriamento no adsorvedor, foi definida uma geometria para este componente capaz de permitir uma melhor dissipaÃÃo de calor no material adsorvente na fase de resfriamento, e a conservaÃÃo de energia tÃrmica durante a fase de aquecimento. Os resultados experimentais comprovaram o funcionamento do refrigerador, visto que foram atingidas temperaturas de 140ÂC na entrada do adsorvedor, 80ÂC no leito adsortivo e de 4,4ÂC no evaporador, possibilitando sua aplicaÃÃo em sistemas de condicionamento de ar / This work presents the experimental validation of a new adsorption solar refrigeration with indirect heating. The components of the refrigerator are: an adsorber, a condenser, an evaporator, and a solar collector. The choice of the adsorbate / adsorbent pair, water and silica gel type RD, respectively, took into consideration the temperatures reached by the solar collectors and available for the desorption of the refrigerant fluid (water) from the cavities of the adsorbent material (a porous solid). Due to the co-existence of the heating and cooling phases in the adsorber, a specific geometry for this component was defined so as to allow a good heat dissipation in the adsorbent material in the cooling phase, and the conservation of thermal energy in the heating phase. The experimental results validate the operation of the refrigerator, as temperature valves of 140ÂC at the inlet of the adsorber, of 80ÂC in the adsorber bed, and of 4,4ÂC in the evaporator were reached, allowing its application in air conditioning systems

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.

O objetivo desse estudo é analisar e sistematizar os elementos necessários à modelagem da energia primária solar para geração fotovoltaica em escala. Metodologicamente, investigam-se os assuntos inerentes à solarimetria e a caracterização da radiação solar, desde a formação das equações que definem a incidência da radiação no topo da atmosfera, o desenvolvimento tecnológico de radiômetros, até as normas e critérios de classificação desses equipamentos. Também são elementos metodológicos a caracterização do irradiância solar, incluindo algoritmos de tratamento de dados de irradiância, os processos de estimativa de irradiação para a agricultura e análises probabilísticas de índices de transmitância atmosférica. Busca-se a aplicação das etapas de caracterização e a análise do recurso, definidas neste estudo, por meio da utilização dos dados fornecidos por duas estações solarimétricas: ESUPP e ESPEL. Como resultados são definidos a média diária parcial anual de disponibilidade do recurso para uma região no interior do estado de São Paulo (localização da ESUPP) em 5,29 kWh/m² e a média diária anual de disponibilidade do recurso para a região metropolitana da cidade de São Paulo (localização da ESPEL) em 4,41 kWh/m², além disso verifica-se que a relação entre as componentes global horizontal, difusa horizontal e direta vertical varia para os dados das duas estações solarimétricas, de modo que, parte significativa dos dados da ESPEL apresenta medições de irradiância global horizontal (IGH) entre 12% e 13% superiores à respectiva componente difusa horizontal (IDH) somada a parcela vertical da respectiva componente direta normal (IDNcos?z), enquanto que, essa mesma relação para os dados da ESUPP atendem à relação IGH=IDH+IDNcos?z dentro do intervalo aceitável de mais ou menos 10%. Verifica-se também caráter trimodal das curvas de densidade de probabilidade do índice de transmitância da irradiância global para os dados da ESPEL, enquanto os dados da ESUPP refletem em curva de caráter bimodal. Assim é possível constatar a necessidade de definição de um modelo universal de previsibilidade do recurso e verifica-se que os insumos mais relevantes para o modelo podem variar de região para região dada a caracterização geográfica e de microclima. Conclui-se, portanto, a indiscutível necessidade de dados radiométricos confiáveis medidos em solo para avanços científicos, tecnológicos e comerciais do aproveitamento do recurso solar como fonte energética diante do atual contexto da busca por fontes alternativas de energia limpa e evidencia-se o grande caminho a ser percorrido para a consolidação de uma rede confiável, monitorada e amplificada de medições solarimétricas no Brasil e no mundo. / The purpose of this study is to analyze and to systematize the elements required for modeling primary solar energy for photovoltaic generation in large scale. Solarimetric subjects and subjects related to solar irradiance flux characterization, from the formation of the equations that define the incidence of radiation at the top of the atmosphere, the technologic development of radiometers and the rules and criteria for the classification of these measurement instruments, are methodologically investigated. The characterization of the irradiance flux, including irradiance data treatment algorithms, the irradiance estimate processes for agriculture, and the probability analyses of atmosphere transmittance indexes are also methodological elements. The steps of characterization and resource analysis defined in this study are applied, using data provided for two solarimetric stations: ESUPP and ESPEL. Results showed that the partial annual daily average for resource availability in the countryside of São Paulo State (ESUPP location), is 5.9 kWh/m², and the annual daily average for resource availability in the metropolitan area of São Paulo City (ESPEL location) is 4.41 kWh/m². Moreover, it was observed that the relation between the global horizontal, diffuse horizontal and direct vertical components varies between both solarimetric stations, such that a significant part of the ESPEL data shows global horizontal irradiance (GHI) between 12% and 13% above the respective diffuse horizontal irradiance (DHI) plus the vertical portion of the respective direct normal component (DNIcos?z), while the same relation for the ESUPP data attend the GHI=DHI+DNIcos?z relation within the acceptable range of 10%, give or take. ESPEL data presented trimodal characteristics for the probability density curves of the transmittance index for global irradiation, while ESUPP data reflect on the same curve, with bimodal characteristics. Therefore, it is possible to verify the need of the determination of a universal predictability model of the resource and it is possible to affirm that the more relevant inputs to the model can vary from region to region, depending on the geographic character and microclimate. In conclusion, there is an unquestionable need for reliable radiometric data, measured in ground, for scientific, technologic and commercial advances to improve the use of solar resource as energy source, considering the current scenario, which demands alternative sources for clean energy. It is also evident that there is still a long path to be tracked in order to consolidate a reliable, monitored and amplified network for solarimetric measurements in Brazil and in the world.

Com a progressiva disseminação de sistemas fotovoltaicos nos últimos anos tornouse cada vez mais importante a correta caracterização dos módulos fotovoltaicos. A partir da análise da curva corrente versus tensão são obtidas as principais características elétricas de um módulo fotovoltaico, especialmente a potência máxima que o módulo é capaz de fornecer a uma determinada carga. Nesta dissertação é descrito o desenvolvimento de um sistema de ensaios e apresentada uma metodologia para a determinação de curvas características 1-V de módulos fotovoltaicos sob iluminação natural. Sempre observando as normas nacionais e internacionais que regulam ensaios de dispositivos fotovoltaicos, foram estudadas as grandezas necessárias para o levantamento das curvas e qual a instrumentação mais adequada em função das disponibilidades do Laboratório de Energia Solar da UFRGS. o sistema de medidas foi montado e posto em operação. Para o funcionamento automatizado deste sistema foi desenvolvido e implantado um software específico de aquisição de dados e controle. Com o sistema desenvolvido foi levantada a curva I-V de um módulo padrão, previamente calibrado no Instituto de Energías Renovables do Centro de Investigaciones Energéticas y Medioambientales de Madrid, Espanha, e comparados os resultados, os quais mostraram ótima concordância. Através de uma análise das incertezasassociadas ao experimento é demonstradaa adequaçãodo métodoe do instrumentalutilizado.

A utilização de sistemas fotovoltaicos tem se intensificado bastante nos últimos anos. A medida que a demanda exigida do sistema aumenta, torna-se necessário associar uma certa quantidade de módulos fotovoltaicos em arranjos série e paralelo a fim de que se tenham níveis de tensões e intensidades de correntes adequados. Essas associações de módulos ocasionam perdas de potência pois os módulos não apresentam características idênticas. Essa não identicidade e eventuais desuniformidades de iluminamento entre os módulos do sistema também podem provocar o aparecimento de pontos quentes no sistema e fazer com que alguns módulos operem como carga e não como geradores de energia elétrica. Com a finalidade de analisar o comportamento de sistemas fotovoltaicos ao longo de seu funcionamento, foi montado um sistema fotovoltaico experimental nas dependências do Laboratório de Energia Solar da UFRGS. Os módulos que o compuseram foram caracterizados individualmente através do levantamento de suas curvas características I-V e foram associados em duas configurações diferentes. Durante os ensaios, as principais grandezas do sistema foram monitoradas e armazenadas em arquivos através de um programa de aquisição de dados especialmente implementado para este fim. Através do monitoramento do sistema ao longo do seu funcionamento, foi possível compreender melhor as causas das perdas de potência de sistemas fotovoltaicos Nesta Tese é analisado o comportamento deste sistema fotovoltaico, nas duas configurações, nas situações de circuito aberto, curto-circuito e em operação perto do ponto de máxima potência, com e sem sombreamento de módulos, incluindo a comparação entre os resultados experimentais e os previstos teoricamente. Esta análise permitiu estender a caracterização de efeitos possíveis para outros sistemas que venham a operar em situações similares. Além destas análises de comportamento do sistema, foi implementado um programa de simulação do desempenho de sistemas fotovoltaicos, o qual considera um grande número de fatores que influenciam no mesmo entre eles a temperatura dos módulos, a reflexão da radiação solar, a variação do espectro solar em função da massa de ar e a queda de tensão nos condutores do sistema. Os dados monitorados também foram utilizados para validar os resultados obtidos através deste programa, podendo ser observada uma ótima concordância.