A Step-up mu-Power Converter for Solar Energy Harvesting Applications, using Hill Climbing Maximum Power Point Tracking

This paper presents a step-up micro-power converter for solar energy harvesting applications. The circuit uses a SC voltage tripler architecture, controlled by an MPPT circuit based on the Hill Climbing algorithm. This circuit was designed in a 0.13 mu m CMOS technology in order to work with an a-Si PV cell. The circuit has a local power supply voltage, created using a scaled down SC voltage tripler, controlled by the same MPPT circuit, to make the circuit robust to load and illumination variations. The SC circuits use a combination of PMOS and NMOS transistors to reduce the occupied area. A charge re-use scheme is used to compensate the large parasitic capacitors associated to the MOS transistors. The simulation results show that the circuit can deliver a power of 1266 mu W to the load using 1712 mu W of power from the PV cell, corresponding to an efficiency as high as 73.91%. The simulations also show that the circuit is capable of starting up with only 19% of the maximum illumination level.

A DC-DC Step-Up mu-Power Converter for Energy Harvesting Applications, Using Maximum Power PointTracking, Based on Fractional Open Circuit Voltage

A DC-DC step-up micro power converter for solar energy harvesting applications is presented. The circuit is based on a switched-capacitorvoltage tripler architecture with MOSFET capacitors, which results in an, area approximately eight times smaller than using MiM capacitors for the 0.131mu m CMOS technology. In order to compensate for the loss of efficiency, due to the larger parasitic capacitances, a charge reutilization scheme is employed. The circuit is self-clocked, using a phase controller designed specifically to work with an amorphous silicon solar cell, in order to obtain themaximum available power from the cell. This will be done by tracking its maximum power point (MPPT) using the fractional open circuit voltage method. Electrical simulations of the circuit, together with an equivalent electrical model of an amorphous silicon solar cell, show that the circuit can deliver apower of 1132 mu W to the load, corresponding to a maximum efficiency of 66.81%.

Estudo comparativo de sistemas em aquecimento

Trabalho Final de Mestrado para obten����o do grau de Mestre em Engenharia Mec��nica

Estudo t��cnico-econ��mico para otimiza����o do projeto e implementa����o de uma bomba de calor "heat machine"

Trabalho Final de Mestrado para obten����o do grau de Mestre em Engenharia Mec��nica

Nanocrystalline p-layer for a-Si:H p-i-n solar cells and photodiodes

We report on structural, electronic, and optical properties of boron-doped, hydrogenated nanocrystalline silicon (nc-Si:H) thin films deposited by plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) at a substrate temperature of 150 degrees C. Film properties were studied as a function of trimethylboron-to-silane ratio and film thickness. The absorption loss of 25% at a wavelength of 400 nm was measured for the 20 nm thick films on glass and glass/ZnO:Al substrates. By employing the p(+) nc-Si:H as a window layer, complete p-i-n structures were fabricated and characterized. Low leakage current and enhanced sensitivity in the UV/blue range were achieved by incorporating an a-SiC:H buffer between the p- and i-layers.

Torre solar: estudo do rendimento e viabilidade de centrais t��rmicas solares para produ����o de energia el��ctrica de pequena e m��dia dimens��o

O aproveitamento da radia����o solar representa um recurso energ��tico extremamente ben��fico, quer no ��mbito energ��tico, quer no ambiental, contribuindo para a redu����o das emiss��es de gases nocivos para a atmosfera. Portugal apresenta uma radia����o solar total m��dia anual bastante elevada, colocando-se entre um dos pa��ses que apresentam melhores potencialidades para o aproveitamento da energia solar. A torre solar consiste numa estufa com uma determinada extens��o com uma chamin�� no seu centro e o seu funcionamento baseia-se no aquecimento do ar que circula por baixo da estufa, sendo expelido pela chamin��. Nesta tese �� abordado o tema da torre solar e os princ��pios f��sicos inerentes ao seu funcionamento. Foi estudado e descrito o m��todo de c��lculo de diversos par��metros e resultados associados ao funcionamento da torre solar. Elaborou-se uma folha de c��lculo para obten����o dos valores de simula����es de torres com diversas dimens��es, tecendo-se conclus��es quanto aos resultados e ��s varia����es dos mesmos, consoante as altera����es de dimens��o dos elementos que a constituem. Foram descritos os v��rios elementos que constituem uma torre solar, bem como as suas caracter��sticas e tipologias. Efectuou-se um estudo com aplica����o a um caso real, para se tecer algumas conclus��es e coment��rios relativamente �� viabilidade de uma torre solar para a situa����o em causa. Por fim, com base em todo o trabalho desenvolvido e abordado, foi poss��vel tecer-se algumas conclus��es quanto �� viabilidade das torres solares.

Execu����o de um projecto solar t��rmico para uma instala����o de A.Q.S. da Escola B��sica Guilherme Stephens

O presente documento tem como principal objectivo efectuar o projecto de dimensionamento de um sistema de ��guas quentes sanit��rias para uma escola. Numa primeira fase foi elaborado uma pesquisa sobre o contexto energ��tico, a n��vel mundial, europeu e nacional, bem como o seu contexto jur��dico a n��vel europeu e nacional, e uma explica����o superficial sobre os fundamentos da energia solar, onde se foca a import��ncia da radia����o solar e os v��rios tipos de sistemas solares t��rmicos, bem como os seus constituintes. Segue-se a abordagem ao caso de estudo onde foram efectuados inicialmente inqu��ritos como forma de determinar os consumos de ��gua quente utilizada nessa escola. Continuou-se o estudo efectuando-se a varia����o de duas caracter��sticas do sistema solar: o tamanho dos dep��sitos e o tipo de colectores solares a aplicar. Ap��s as simula����es efectuadas para a determina����o das solu����es a aplicar ao sistemasolar e apresentadas ao longo do presente documento, foram efectuadas an��lises econ��micas como forma de se verificar a viabilidade do sistema a aplicar. Por ��ltimo foram elaboradas conclus��es sobre o sistema a aplicar e apresentados alguns cen��rios financeiros do mesmo.

Central de produ����o de energia el��ctrica a partir de energia solar t��rmica

Trabalho Final de Mestrado para obten����o do grau de Mestre em Engenharia Mec��nica

Reabilita����o sustent��vel de edif��cio de habita����o, em constru����o tradicional, no Baixo Alentejo

Disserta����o de Final de Mestrado para obten����o do grau de Mestre em Engenharia Civil Especializa����o em Edifica����es

Planeamento de curto prazo de sistemas de energia solar usando t��cnicas de otimiza����o robusta

Disserta����o para obten����o do grau de Mestre em Engenharia Electrot��cnica

Micro-generation Evaluation of the Zero Emissions Technologies in the Portuguese Market

Micro-generation is the small scale production of heat and/or electricity from a low carbon source and can be a powerful driver for carbon reduction, behavior change, security of supply and economic value. The energy conversion technologies can include photovoltaic panels, micro combined heat and power, micro wind, heat pumps, solar thermal systems, fuel cells and micro hydro schemes. In this paper, a small research of the availability of the conversion apparatus and the prices for the micro wind turbines and photovoltaic systems is made and a comparison between these two technologies is performed in terms of the availability of the resource and costs. An analysis of the new legal framework published in Portugal is done to realize if the incentives to individualspsila investment in sustainable and local energy production is worth for their point of view. An economic evaluation for these alternatives, accounting with the governmentpsilas incentives should lead, in most cases, into attractive return rates for the investment. Apart from the attractiveness of the investment there are though other aspects that should be taken into account and those are the benefits that these choices have to us all. The idea is that micro-generation will not only make a significant direct contribution to carbon reduction targets, it will also trigger a multiplier effect in behavior change by engaging hearts and minds, and providing more efficient use of energy by householders. The diversified profile of power generation by micro-generators, both in terms of location and timing, should reduce the impact of intermittency or plant failures with significant gains for security of supply.

Otimiza����o estoc��stica para a explora����o de centrais de concentra����o solar considerando incerteza e risco

Disserta����o para obten����o do grau de Mestre em Engenharia Eletrot��cnica

Sistema de contagem de tr��fego e classifica����o autom��tica de ve��culos, em tempo real e sem fios

Esta tese tem por objectivo o desenho e avalia����o de um sistema de contagem e classifica����o de ve��culos autom��veis em tempo-real e sem fios. Pretende, tamb��m, ser uma alternativa aos actuais equipamentos, muito intrusivos nas vias rodovi��rias. Esta tese inclui um estudo sobre as comunica����es sem fios adequadas a uma rede de equipamentos sensores rodovi��rios, um estudo sobre a utiliza����o do campo magn��tico como meio f��sico de detec����o e contagem de ve��culos e um estudo sobre a autonomia energ��tica dos equipamentos inseridos na via, com recurso, entre outros, �� energia solar. O projecto realizado no ��mbito desta tese incorpora, entre outros, a digitaliza����o em tempo real da assinatura magn��tica deixada pela passagem de um ve��culo, no campo magn��tico da Terra, o respectivo envio para servidor via r��dio e WAN, Wide Area Network, e o desenvolvimento de software tendo por base a pilha de protocolos ZigBee. Foram desenvolvidas aplica����es para o equipamento sensor, para o coordenador, para o painel de controlo e para a biblioteca de Interface de um futuro servidor aplicacional. O software desenvolvido para o equipamento sensor incorpora ciclos de detec����o e digitaliza����o, com pausas de adormecimento de baixo consumo, e a activa����o das comunica����es r��dio durante a fase de envio, assegurando assim uma estrat��gia de poupan��a energ��tica. Os resultados obtidos confirmam a viabilidade desta tecnologia para a detec����o e contagem de ve��culos, assim como para a captura de assinatura usando magnetoresist��ncias. Permitiram ainda verificar o alcance das comunica����es sem fios com equipamento sensor embebido no asfalto e confirmar o modelo de c��lculo da superf��cie do painel solar bem como o modelo de consumo energ��tico do equipamento sensor.

Gest��o sustent��vel da ��gua em empreendimentos tur��sticos

O presente documento enquadra-se no ��mbito do trabalho final do mestrado (TFM) do curso de Engenharia Civil, na ��rea de especializa����o de Hidr��ulica, do Instituto Superior de Engenharia de Lisboa, sob a forma de um projeto na fase de estudo pr��vio com o t��tulo ���Gest��o Sustent��vel da ��gua no empreendimento tur��stico Parque de Campismo da Ilha do Pessegueiro situado em Porto Covo - Regi��o de Turismo do Alentejo���. Este trabalho �� constitu��do essencialmente por 5 partes. Sendo a primeira uma breve introdu����o ��s quest��es a abordar, a segunda corresponde �� discri����o te��rica do uso eficiente da ��gua baseando-se no PNEUA (Programa nacional para o uso eficiente da ��gua). J�� a terceira parte �� relativa ao atual sistema de utiliza����o da ��gua no Parque de campismo da ilha do pessegueiro (PCIP), sendo a quarta o estudo do desenvolvimento do projecto para a gest��o eficiente da ��gua no empreendimento e a quinta parte o estudo de viabilidade econ��mica e financeira a implementar no projecto. Para al��m da implementa����o de medidas de poupan��a s��o tamb��m objetivos principais deste trabalho a reutiliza����o da ��gua atrav��s da recolha, o tratamento e armazenamento das ��guas residuais e aproveitamento das ��guas pluviais para posterior abastecimento do sistema de utiliza����o em descargas sanit��rias, lavagem de pavimentos e regas de espa��os verdes. S��o, portanto, tr��s os subsistemas de gest��o eficiente da ��gua que se pretende implementar. D��-se import��ncia ao estudo de viabilidade econ��mica do projeto, cujo per��odo de retorno do capital investido em capitais pr��prios e alheios �� de seis anos. Este projeto pretende dar apoio t��cnico ao uso eficiente da ��gua no PCIP, de forma a conseguir por um lado obter vantagens econ��micas e por outro proteger o ambiente. As vantagens econ��micas s��o interessantes para orientar os recursos financeiros para outros investimentos e as quest��es ambientais s��o a base de uma campanha, j�� em curso, para obten����o de certifica����o energ��tica, em conjunto com outras pr��ticas j�� em curso, nomeadamente a recolha seletiva de res��duos s��lidos para recircular e aproveitamento de energia solar.

Efeito do sombreamento nos pain��is fotovoltaicos

Trabalho Final para obten����o do grau Mestre em Engenharia Electrot��cnica