Submitted by MARCELO LAMPKOWSKI null (marcelo-l@uol.com.br) on 2017-07-06T18:01:33Z No. of bitstreams: 1 MarceloLampkowski Tese Final revisada.pdf: 6540212 bytes, checksum: bbd4ca237af5c08ca2fd14eed4fdef30 (MD5) / Approved for entry into archive by LUIZA DE MENEZES ROMANETTO (luizamenezes@reitoria.unesp.br) on 2017-07-06T18:56:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 lampkowski_m_dr_bot.pdf: 6540212 bytes, checksum: bbd4ca237af5c08ca2fd14eed4fdef30 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-06T18:56:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 lampkowski_m_dr_bot.pdf: 6540212 bytes, checksum: bbd4ca237af5c08ca2fd14eed4fdef30 (MD5) Previous issue date: 2017-05-19 / A possibilidade de redução na oferta de combustíveis convencionais aliada ao crescimento da demanda por energia e a crescente preocupação com o meio ambiente impulsionam a pesquisa e desenvolvimento de fontes alternativas de energia menos poluentes, renováveis e que produzam menor impacto ambiental. Dentre estas alternativas, destaca-se a energia solar, fonte disponível e passível de ser explorada a partir de todas as suas potencialidades. Atualmente, uma das vias tecnológicas de aproveitamento da fonte solar para geração de energia é a heliotermia, também conhecida como energia solar concentrada ou Concentrated Solar Power (CSP), baseada na utilização de superfícies espelhadas que refletem e concentram a radiação solar direta com o objetivo de convertê-la em energia térmica, a partir da qual se gera vapor d’água que irá acionar um ciclo termodinâmico reversível que converte calor em trabalho, conhecido como Rankine. O soiling consiste no depósito de diferentes tipos de sujeiras em uma superfície exposta em um dado ambiente. No caso de usinas CSP de torre central, o acúmulo gradativo de poeira, sujeira ou até mesmo de excremento de pássaros nas superfícies refletoras dos heliostatos causa uma redução significativa na quantidade de radiação solar que atinge o receptor posicionado no alto da torre e diminuição da eficiência de todo o sistema. Assim, faz-se necessário manter um alto fator de refletividade nas superfícies espelhadas dos heliostatos por meio de uma limpeza regular. Este trabalho apresenta a proposta de um mecanismo automatizado para efetuar a limpeza de superfícies refletoras de heliostatos. O desenvolvimento deste dispositivo, desde sua concepção, passando pelas fases de construção, instalação e funcionamento, respeita padrões de eficiência da limpeza, visa o baixo custo de produção, facilidade de instalação e minimização dos impactos ambientais pertinentes, como, por exemplo, baixo consumo de água na operação. Por meio de experimentos realizados em situações reais de aplicação, utilizando para tal um heliostato de 8 m2 localizado no Departamento de Engenharia Rural da Faculdade de Ciências Agronômicas da UNESP, campus de Botucatu, constatou-se que o dispositivo proposto é uma opção operacionalmente e economicamente viável de solução ao soiling quando aplicado na região de Botucatu, principalmente se comparado a outras propostas de métodos de limpeza de heliostatos apresentadas nos cenários internacional e nacional. Além disso, por meio de estudos sobre os impactos ambientais de usinas heliotérmicas, foi possível sugerir melhorias no processo de licenciamento ambiental de usinas CSP no Brasil. / The possibility of reduction in the supply of conventional fuels, the continuous growing demand for energy and the current concern with the environmental scenario influence the development of researches regarding alternative, renewable and less polluting energy sources, which produces less environmental impact. Among these alternatives, it is worth mentioning the solar energy, available source and that can be explored from all its potentialities. Nowadays, one of many the technological process that uses solar energy for electricity generation is the solar thermal one, also known as Concentrated Solar Power (CSP), based on the use of mirrored surfaces that reflect and concentrate the direct sunlight in order to convert it into thermal energy, from which it generates water vapor that will initiate a reversible thermodynamic cycle which converts heat into energy (Rankine cicle). The phenomenon known as soiling consists in the depositing of different types of dirt on a surface exposed in a given environment. In the case of power tower CSP plants, the gradual accumulation of dust, dirt or even bird's excrements on the reflective surfaces of heliostats causes a significant reduction in the amount of solar radiation that reaches the receiver located at the top of the tower and decreases the efficiency of the entire system. Thus, it is necessary to maintain a high reflectivity factor in the mirrored surfaces of the heliostats through a regular cleaning. This work presents a proposal of an automated mechanism to clean up the reflective surfaces of heliostats. The development of this device, from its conception, through the stages of construction, installation and operation, regarding the cleaning efficiency standards, aimed at low production cost, ease of installation and minimizing the relevant environmental impacts, such as, low consumption of water during its operation. Through experiments in real situations, using a 8 m2 heliostat located in the Department of Rural Engineering of UNESP's Faculty of Agronomic Sciences, Botucatu campus, it was verified that the proposed device is an operationally and economically option for the solution to soiling when applied at Botucatu's region, especially if compared to other proposed methods of heliostats cleaning presented in the international and national scenarios. In addition, through studies on the environmental impacts of heliothermic plants, it was possible to suggest improvements in the environmental licensing process of CSP plants in Brazil.

Para que o sistema de irrigação localizada opere com uma boa uniformidade de aplicação, é necessário que sejam adotas boas práticas de instalação e manejo, como também, que a fonte de água atenda aos requisitos de qualidade exigida e que o sistema de filtragem contribua para reduzir os riscos de obstrução. Entretanto, há condições em que o risco de obstrução pode ocorrer após o sistema de filtragem. Procedimentos inadequados de montagem e manutenção da linha podem levar a entrada de partículas sólidas que oferecem risco de obstrução. A característica da partícula associada a posição da linha pode favorecer ou reduzir os riscos de obstrução. O trabalho teve como objetivo avaliar o efeito do pulso de partículas em diferentes posições de linha. O experimento foi realizado no Instituto Nacional Ciência e Tecnologia em Engenharia de Irrigação, INCT-EI, vinculado ao Laboratório de Irrigação do Departamento de Engenharia de Biossistemas, da Escola Superior de Agricultura \"Luiz de Queiroz\"- (ESALQ/USP). Foram avaliados dois modelos de tubos gotejadores com emissores convencionais (não compensantes), integrados, de formato plano (tipo pastilha), submetidos a pulso por partículas sólidas combinando três fatores: posição da linha (para cima, para baixo e para o lado), diâmetro da partícula (0,05-0,1mm; 0,1-0,25mm; 0,25-0,5mm), concentração de partículas (5g, 10g e 20g), em sete posições de gotejadores na linha espaçados a cada 0,5 m. Foi utilizado o delineamento de blocos não casualizados, e para a comparação das médias de vazões relativas, foi adotado o teste de Tukey com significância de 5% e 10% na análise de variância. A análise fatorial revelou que o modelo de gotejador 1 apresenta maior susceptibilidade a obstrução nos quatro primeiros gotejadores, com diferença significativa para fatores isolados quanto em interação. O modelo 2 não apresentou diferença estatística para o fator concentração. Para os demais fatores e interações, foi observado que gotejadores mais distantes também podem apresentar redução de vazão quando submetidos ao pulso. Em ambos modelos, observou-se que o diâmetro da partícula é um fator que influencia a obstrução de gotejadores. Os gotejadores iniciais estão mais propensos a obstrução quando submetidos a pulsos de partículas. A posição da linha voltada para o lado contribui para redução dos riscos de obstrução. / For an irrigation system located operate with good uniformity of application, it is necessary to adopt good installation and management practices, as well as the water source meets the required quality requirements and the filtering system contributes to reduction of obstruction\'s risks. However, there are conditions where the risk of obstruction may occur after the filtering system. Inadequate line assembly and maintenance procedures can lead to the entry of solid particles that allow the clogging emitters. The particle characteristic associated with lineage may favor or reduce the risk of obstruction. The objective of this work was to evaluate the effect of the pulse of particles in different positions of the line. The experiment was carried out at the National Institute of Science and Technology in Irrigation Engineering, INCT-EI, linked to the Irrigation Laboratory of the Department of Biosystems Engineering, School of Agriculture \"Luiz de Queiroz\" - (ESALQ / USP). Two tube models of conventional drippers (non-compensating) were submitted to pulses by solid particles combining three factors: line position (up, down and to the side), particle diameter (0.05-0.1 mm, 0.1-0.25mm, 0.25- 0.5mm), particle concentration (5g, 10g and 20g) in seven positions of drippers in the line spaced every 0.5 m. The design of non-randomized blocks was used, and the Tukey test with significance of 5% and 10% as analysis of variance for comparison of means. The factorial analysis revealed that the model drip tube 1 presented greater susceptibility to obstruction in the first four drippers, with a significant difference for factors isolated and in interaction. The model 2 did not present statistical difference for the concentration factor, however, for the other factors and interactions, it was observed that more distant drippers can also present reduction of flow when submitted to the pulse. In both models, it was observed that the particle diameter is a factor that influences the drip obstruction. It has been observed that the diameter of the particle is a factor that influences the obstruction of drippers. The initial drippers are more prone to obstruction when subjected to pulses of particles. The position of the line facing the side of the contributed to reduces the risk of obstruction.

Dentre as diferentes fontes conhecidas identifica-se a energia solar fotovoltaica como um interessante mecanismo para a produção de eletricidade, apresentando um grande crescimento ao redor do mundo, principalmente no caso Brasileiro, em que é verificado, nos últimos anos, um aumento do uso desses sistemas de forma conectada à rede e em ambientes urbanos. Apesar da confiabilidade técnica, os sistemas fotovoltaicos ainda apresentam dúvidas relacionadas ao seu desempenho operacional em ambientes com elevado nível de poluição e/ou que apresentam expressiva quantidade de material particulado suspenso, o que abre espaço para a busca e pesquisa de informações no âmbito da sujidade, custos e benefícios da frequência de limpeza, bem como índices de consumo de água, possibilitando auxiliar na operacionalidade dos sistemas. Nesta dissertação, apresenta-se uma breve revisão de literatura sobre o tema e apresenta-se um estudo que analisa perdas de produtividade de energia, ao longo de 12 meses, em geradores fotovoltaicos situados em uma localidade propensa ao efeito da sujidade, quantificando perdas de energia da ordem de 0,6 % ao mês, 3,0 % em seis meses e 6,0 % ao ano, bem como, saturação de sujidade em 8 meses, custos de limpeza, mão-de-obra, consumo de água e tempo de limpeza. Este estudo também apresenta recomendações em relação a procedimentos de limpeza em sistemas fotovoltaicos. / Among the different known sources, photovoltaic solar energy is identified as an interesting mechanism for electricity production, presenting a great growth around the world, especially in Brazilian case where is verified, in the last years, an interesting evolution related to the use of these systems in an urban environment and also grid-connected. Despite having a high technical reliability, photovoltaic systems still have doubts related to their operational performance in environments with high pollution level, and/or which present an expressive quantity of particulate matter, which opens space to research and investigation of many informations associated to the soiling field, costs and benefits of cleaning schedule, as well as water consumption index, making possible support the system operability. In this dissertation, shows up a brief literature review about the theme and displays a study which analyzes the energy productivity losses, along 12 months, in photovoltaic generators located in a region prone to the soiling effect, quantifying energy losses in the order of 0.6 % per month, 3.0 % in six months and 6.0 % in one year, as well as soiling saturation in 8 months, cleaning costs, labor, water consumption and cleaning time. This study also shows recommendations regarding cleaning procedures in photovoltaic systems.

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.

Para que o sistema de irrigação localizada opere com uma boa uniformidade de aplicação, é necessário que sejam adotas boas práticas de instalação e manejo, como também, que a fonte de água atenda aos requisitos de qualidade exigida e que o sistema de filtragem contribua para reduzir os riscos de obstrução. Entretanto, há condições em que o risco de obstrução pode ocorrer após o sistema de filtragem. Procedimentos inadequados de montagem e manutenção da linha podem levar a entrada de partículas sólidas que oferecem risco de obstrução. A característica da partícula associada a posição da linha pode favorecer ou reduzir os riscos de obstrução. O trabalho teve como objetivo avaliar o efeito do pulso de partículas em diferentes posições de linha. O experimento foi realizado no Instituto Nacional Ciência e Tecnologia em Engenharia de Irrigação, INCT-EI, vinculado ao Laboratório de Irrigação do Departamento de Engenharia de Biossistemas, da Escola Superior de Agricultura \"Luiz de Queiroz\"- (ESALQ/USP). Foram avaliados dois modelos de tubos gotejadores com emissores convencionais (não compensantes), integrados, de formato plano (tipo pastilha), submetidos a pulso por partículas sólidas combinando três fatores: posição da linha (para cima, para baixo e para o lado), diâmetro da partícula (0,05-0,1mm; 0,1-0,25mm; 0,25-0,5mm), concentração de partículas (5g, 10g e 20g), em sete posições de gotejadores na linha espaçados a cada 0,5 m. Foi utilizado o delineamento de blocos não casualizados, e para a comparação das médias de vazões relativas, foi adotado o teste de Tukey com significância de 5% e 10% na análise de variância. A análise fatorial revelou que o modelo de gotejador 1 apresenta maior susceptibilidade a obstrução nos quatro primeiros gotejadores, com diferença significativa para fatores isolados quanto em interação. O modelo 2 não apresentou diferença estatística para o fator concentração. Para os demais fatores e interações, foi observado que gotejadores mais distantes também podem apresentar redução de vazão quando submetidos ao pulso. Em ambos modelos, observou-se que o diâmetro da partícula é um fator que influencia a obstrução de gotejadores. Os gotejadores iniciais estão mais propensos a obstrução quando submetidos a pulsos de partículas. A posição da linha voltada para o lado contribui para redução dos riscos de obstrução. / For an irrigation system located operate with good uniformity of application, it is necessary to adopt good installation and management practices, as well as the water source meets the required quality requirements and the filtering system contributes to reduction of obstruction\'s risks. However, there are conditions where the risk of obstruction may occur after the filtering system. Inadequate line assembly and maintenance procedures can lead to the entry of solid particles that allow the clogging emitters. The particle characteristic associated with lineage may favor or reduce the risk of obstruction. The objective of this work was to evaluate the effect of the pulse of particles in different positions of the line. The experiment was carried out at the National Institute of Science and Technology in Irrigation Engineering, INCT-EI, linked to the Irrigation Laboratory of the Department of Biosystems Engineering, School of Agriculture \"Luiz de Queiroz\" - (ESALQ / USP). Two tube models of conventional drippers (non-compensating) were submitted to pulses by solid particles combining three factors: line position (up, down and to the side), particle diameter (0.05-0.1 mm, 0.1-0.25mm, 0.25- 0.5mm), particle concentration (5g, 10g and 20g) in seven positions of drippers in the line spaced every 0.5 m. The design of non-randomized blocks was used, and the Tukey test with significance of 5% and 10% as analysis of variance for comparison of means. The factorial analysis revealed that the model drip tube 1 presented greater susceptibility to obstruction in the first four drippers, with a significant difference for factors isolated and in interaction. The model 2 did not present statistical difference for the concentration factor, however, for the other factors and interactions, it was observed that more distant drippers can also present reduction of flow when submitted to the pulse. In both models, it was observed that the particle diameter is a factor that influences the drip obstruction. It has been observed that the diameter of the particle is a factor that influences the obstruction of drippers. The initial drippers are more prone to obstruction when subjected to pulses of particles. The position of the line facing the side of the contributed to reduces the risk of obstruction.