Optimização de Células Fotovoltaicas

Perante os cenários do aumento da população mundial, da concentração de CO2, dos custos dos combustíveis, do consumo energético mundial e das alterações climáticas, surgiu a necessidade de encontrar fontes de energias alternativas. Neste contexto, a Energia Solar Fotovoltaica, fruto de investigações e investimentos realizados, teve um grande impacto na última década, registando um aumento significativo quer da produção de painéis fotovoltaicos ou de instalações de sistemas fotovoltaicos no Mundo. A Energia solar Fotovoltaica surge como uma energia alternativa limpa, inesgotável e que contribui para a diminuição do impacto ambiental, mas o elevado custo inicial é ainda um entrave à sua comercialização, sendo por isso importante conseguir uma optimização na produção dos painéis fotovoltaico bem como em instalações a fim de optimizar o seu rendimento. Um dos objectivos deste trabalho foi instalar e monitorizar um sistema fotovoltaico no telhado do laboratório de máquinas eléctricas do ISEL. Foi instalado um sistema com uma potência de 990 Watts. A monitorização dos módulos durante alguns períodos de 2011 e 2012 demonstraram um bom desempenho do sistema fotovoltaico instalado comparativamente aos valores estimados. Outro objectivo deste trabalho foi estudar a influência da temperatura no rendimento das células fotovoltaicas. A primeira fase deste estudo foi desenvolver um modelo matemático de uma célula fotovoltaica em Simulink/Matlab. As curvas obtidas da simulação numérica do modelo matemático permitiram observar e demonstrar a influência do aumento da temperatura das células fotovoltaicas na sua potência e rendimento. A segunda fase deste estudo tinha como objectivo comprovar experimentalmente o efeito da temperatura e analisar possíveis meios que permitissem refrigerar as células fotovoltaicas. Através de uma montagem experimental específica as células fotovoltaicas foram testadas num ambiente controlado. Os valores obtidos permitiram observar uma diminuição de cerca de 36% da temperatura das células utilizando refrigeração e consequente aumento do rendimento.

Implementação de um Sistema MPPT em Circuito Integrado CMOS

Ao longo dos últimos anos a indústria microelectrónica tem evoluído no sentido de reduzir o consumo energético dos seus dispositivos no sentido de estes serem alimentados por fontes energéticas diversas, nomeadamente fontes renováveis. A crescente demanda por componentes energeticamente eficientes e pela miniaturização dos componentes eletrónicos exigem a conceção de fontes de alimentação com potência reduzida na ordem das dezenas de μW ás centenas de mW. Atualmente, com os crescentes avanços tecnológicos é possível obter componentes energéticamente eficientes e com tamanhos reduzidos capazes de colmatar as restrições energéticas das mais variadas aplicações. A utilização de fontes energia elétrica que tirão proveito da energia existente no meio onde se inserem os diversos dispositivos eletrónicos ou simplesmente para recarregar as baterias, apresenta-se como um dos principais objetivos a alcançar. Entre todas as energias renováveis, a energia fotovoltaica surge como umas das que proporciona um maior potencial. A sua disponibilidade global e os constantes desenvolvimentos tecnológicos no âmbito do fotovoltaico permitem o desenvolvimento de sistemas de alimentação com rendimento energético cada vez mais elevado. A presente dissertação tem como objetivo o estudo, a simulação e implementação de um conversor CC-CC, step-up, com algoritmo de controlo MPPT integrado designado por método de correlação de ripple (Ripple Correlation Control – RCC), para aplicações de baixa potência na ordem das dezenas de μW às centenas de mW. Desenvolveu-se um conversor CC-CC, autónomo, para carregamento de baterias com recurso a painéis fotovoltaicos, como fonte de energia, de forma contínua mesmo em situações de baixa luminosidade. Um circuito de gestão de energia devidamente dimensionado foi implementado com recurso a um algoritmo de procura do ponto de máxima potência (Maximum Power Point Tracking – MPPT). O objetivo desta implementação é extrair a máxima potência disponível da fonte de energia elétrica, neste caso o painel fotovoltaico, independentemente das condições meteorológicas e da potência requerida pela carga, sendo o excesso de energia redirecionado para a bateria. Nesta dissertação apresentam-se os resultados das simulações, assim como os resultados experimentais de todos os circuitos desenvolvidos de forma a validar todo o sistema implementado.

O Desafio dos Recursos Hídricos em Cabo Verde

É paradoxal que localizando-se o arquipélago de Cabo Verde no meio do oceano, a sua população sofra de carência de água. Na verdade, essa carência é de água de qualidade, com baixo teor em sais, adequada para o consumo humano e agricultura. Ao longo dos séculos o engenho dos habitantes, aliado ao trabalho duro, tem permitido às populações locais lutar com as condições climáticas adversas e produzir o seu sustento recorrendo a poços, galerias e furos. Este trabalho pretende retratar a situação atual e os recursos disponíveis em Cabo Verde, bem como as formas encontradas para exponenciar os escassos recursos hídricos existentes e garantir a sustentabilidade da população crescente do país. Pode dizer-se que a dependência centenária das águas subterrâneas está a diminuir gradualmente, à medida que diminuem as suas disponibilidade e se vai degradando a sua qualidade. Situação esta que levou a que se tenha recorrido a novas formas de obter da água, caso da dessalinização da água do mar e se tenha intensificado a captação das águas superficiais. A dessalinização é atualmente indispensável para abastecer os grande centros populacionais, apesar do elevado consumo energético que lhe está associado e da manifesta insuficiência e reduzida eficiência das redes de distribuição existentes. No entanto, o investimento em infra-estruturas de abastecimento de água em zonas rurais é uma ferramenta demográfica importante e deve ser utilizado para evitar o êxodo rural. O atual investimento do estado em barragens e grandes diques é uma aposta correta para satisfazer as necessidades agrícolas. No entanto, a experiência do passado tem demonstrado a necessidade de construção simultânea de obras de correção fluvial e de um conjunto significativo de pequenos diques nas bacias de captação para evitar o assoreamento rápido das novas barragens.