Há uma revolução no solar fotovoltaico?

Os sistemas fotovoltaicos caracterizam-se por serem modulares, não disporem de partes móveis, e não produzirem ruído nem emissões durante o seu funcionamento, tiveram as suas primeiras aplicações, há cerca de 60 anos, no domínio espacial. O seu custo era, na altura, praticamente proibitivo para as aplicações terrestres.

I progetti DET ammessi al finanziamento nell’ambito del Bando Industria 2015. Criticità emerse

Questa relazione tecnica viene redatta per la Giunta dei Direttori che si terrà il giorno 19/01/2010 su richiesta del Direttore, per riassumere lo stato di avanzamento dei progetti ammessi al finanziamento insieme alle criticità emerse in fase di avvio rendicontazione. La relazione si compone di una prima parte con riferimenti normativi e di riepilogo sui progetti totali presentati a livello nazionale, come CNR e come Dipartimento nelle tre Aree Tecnologiche di riferimento: Efficienza Energetica, Mobilità Sostenibile, Made in Italy. Una seconda parte riguarda la rendicontazione, la metodologia applicata e una descrizione delle criticità di due progetti PIACE - MILD. Verranno, inoltre, illustrate in riunione delle schede tecniche (v. all. 1 Ind.)riepilogative dei progetti presentati nelle aree Efficienza Energetica e Mobilità Sostenibile, realizzate in collaborazione della Sig.ra Silvia Presello.

Projeto, implementação e análise de um conversor CC-CC de alto ganho e alto rendimento para aplicações fotovoltaicas

In recent years the photovoltaic generation has had greater insertion in the energy mix of the most developed countries, growing at annual rates of over 30%. The pressure for the reduction of pollutant emissions, diversification of the energy mix and the drop in prices are the main factors driving this growth. Grid tied systems plays an important role in alleviating the energy crisis and diversification of energy sources. Among the grid tied systems, building integrated photovoltaic systems suffers from partial shading of the photovoltaic modules and consequently the energy yield is reduced. In such cases, classical forms of modules connection do not produce good results and new techniques have been developed to increase the amount of energy produced by a set of modules. In the parallel connection technique of photovoltaic modules, a high voltage gain DC-DC converter is required, which is relatively complex to build with high efficiency. The current-fed isolated converters explored in this work have some desirable characteristics for this type of application, such as: low input current ripple and input voltage ripple, high voltage gain, galvanic isolation, feature high power capacity and it achieve soft switching in a wide operating range. This study presents contributions to the study of a high gain and high efficiency DC-DC converter for use in a parallel system of photovoltaic generation, being possible the use in a microinverter or with central inverter. The main contributions of this work are: analysis of the active clamping circuit operation proposing that the clamp capacitor connection must be done on the negative node of the power supply to reduce the input current ripple and thus reduce the filter requirements; use of a voltage doubler in the output rectifier to reduce the number of components and to extend the gain of the converter; detailed study of the converter components in order to raise the efficiency; obtaining the AC equivalent model and control system design. As a result, a DC-DC converter with high gain, high efficiency and without electrolytic capacitors in the power stage was developed. In the final part of this work the DC-DC converter operation connected to an inverter is presented. Besides, the DC bus controller is designed and are implemented two maximum power point tracking algorithms. Experimental results of full system operation connected to an emulator and subsequently to a real photovoltaic module are also given.

Síntese e caracterização de NiO-CGO para anodo e eletrólitos sólidos e base de Céria para SOFC

The direct use of natural gas makes the Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) potentially more competitive with the current energy conversions technologies. The Intermediate Temperature SOFC (IT-SOFC) offer several advantages over the High Temperature SOFC (HT-SOFC), which includes better thermal compatibility among components, fast start with lower energy consumption, manufacture and operation cost reduction. The CeO2 based materials are alternatives to the Yttria Stabilized Zirconia (YSZ) to application in SOFC, as they have higher ionic conductivity and less ohmic losses comparing to YSZ, and they can operate at lower temperatures (500-800°C). Ceria has been doped with a variety of cations, although, the Gd3+ has the ionic radius closest to the ideal one to form solid solution. These electrolytes based in ceria require special electrodes with a higher performance and chemical and termomechanical compatibility. In this work compounds of gadolinia-doped ceria, Ce1-xGdxO2-δ (x = 0,1; 0,2 and 0,3), used as electrolytes, were synthesized by polymeric precursors method, Pechini, as well as the composite material NiO - Ce0,9Gd0,1O1,95, used as anode, also attained by oxide mixture method, mixturing the powders of the both phases calcinated already. The materials were characterized by X ray diffraction, dilatometry and scanning electronic microscopy. The refinement of the diffraction data indicated that all the Ce1-xGdxO2-δ powders were crystallized in a unique cubic phase with fluorite structure, and the composite synthesized by Pechini method produced smaller crystallite size in comparison with the same material attained by oxide mixture method. All the produced powders had nanometric characteristics. The composite produced by Pechini method has microstructural characteristics that can increase the triple phase boundaries (TPB) in the anode, improving the cell efficiency, as well as reducing the mass transport mechanism effect that provokes anode degradation

Preparación y caracterización de películas delgadas de Cu3BiS3 con potencial aplicación en celdas solares

Propósito y Método de Estudio: El despliegue a gran escala de la energía fotovoltaica se está convirtiendo cada vez en un aspecto más importante. Las tecnologías actuales que utilizan elementos raros como el indio y el galio es improbable que sean capaces de satisfacer la creciente demanda de celdas solares de película delgada. Las películas de Cu3BiS3 formadas por depósito por baño químico exhiben alta absorbancia óptica en la región visible y una conductividad de tipo “p”. Contribuciones y Conclusiones: Se depositaron películas delgadas de Cu3BiS3 sobre sustratos de vidrio por el método de CBD aplicando tratamiento térmico durante 1.5 h a vacío a capas de Bi2S3-CuS. Los espesores logrados fueron desde 170 nm hasta 450 nm. El análisis por difracción de rayos X confirmó la formación del material Cu3BiS3. Las películas con espesor de 170 nm presentan bajos %T y %R, estos porcentajes disminuyen al aumentar el espesor de la película a 450 nm. Se obtuvieron valores de Eg = 1.65 y 1.0 eV para las películas de 170 y 450 nm, respectivamente. Así mismo fue calculada la conductividad del material obteniendo valores de 2.58 y 1.01 (Ω-cm)-1. Se logró la incorporación del material Cu3BiS3 en estructuras de celdas solares obteniendo adherencia sobre las capas anteriores. Las celdas solares desarrolladas presentaron valores de Jsc= 0.26 y 0.02 (mA/cm2) y V = 130 y 1.45 mV para las películas de 170 y 450 nm respectivamente.

Evaluación de la instalación de un campo generador fotovoltaico para suministro de energía eléctrica del sistema de reinyección por bombeo en la Central Geotérmica de Berlín

La presente investigación plantea la determinación de la factibilidad técnica, económica y ambiental de la instalación de un generador fotovoltaico de 1.5 MW de potencia para suministro de energía eléctrica de un sistema de reinyección por bombeo ubicado en Central Geotérmica de Berlín, con la finalidad de disminuir el consumo y facturación eléctrica del sistema. El trabajo de grado estuvo enmarcado en el tipo de investigación denominado proyecto factible, ya que se elaboró y desarrolló una propuesta de generador fotovoltaico destinado a atender las necesidades de consumo eléctrico del sistema de reinyección por bombeo en LaGeo. El proyecto tuvo el apoyo de una investigación de tipo documental y de campo. Las componentes que conforman el campo fotovoltaico fueron seleccionadas cuidadosamente tomando en cuenta datos técnicos del equipo y la valoración económica de los mismos. El análisis técnico del campo fotovoltaico arrojó que éste sólo cubre el 42.76% de la demanda eléctrica del sistema de reinyección por bombeo, por lo que se concluye que el campo solar no satisface la necesidad de consumo eléctrico del sistema de bombeo. Es decir, no es factible conectarse de manera aislada al sistema de reinyección por lo que debe proyectarse el generador como un sistema de respaldo conectado a red. Para el estudio de factibilidad económica se realizaron dos escenarios de precio de venta de energía. La VAN y TIR resultante en el escenario 1 (precio de venta de $235.00) fue de $5,386.70 y 8.82% respectivamente. Con este análisis el precio de venta sería atractivo para el ejecutor ya que obtendría una rentabilidad por encima de la exigida percibiendo ingresos pero no podría competir con los precios de mercado de otras fuentes de energía. Mientras que los valores obtenidos en el análisis de escenario 2 (precio de venta MRS del mercado) la VAN resultante fue de $ -933,001.245 y una TIR de 0.20%; de éstos se determinó que el proyecto no es rentable, ya que no se podría autosostener el financiamiento causando más egresos que ingresos. Y finalmente, en cuanto a su factibilidad ambiental, el proyecto se categorizó como perteneciente al Grupo B, categoría 1, que corresponde a las actividades, obras o proyectos con potencial impacto ambiental leve, en cuyo caso no se requirió hacer un estudio de impacto ambiental sino la realización de un formulario ambiental para proyectos de generación de energía eléctrica mediante tecnología fotovoltaica emitido por el Ministerio de Medio Ambiente y Recursos Naturales.

XVI Conferência Interparlamentar EUREKA 2009

A realização, em Portugal, da XVI Conferência Interparlamentar EUREKA 2009 decorreu da decisão da Assembleia da República no sentido de se associar ao conjunto de iniciativas que concretizaram a presidência portuguesa da Iniciativa Eureka. O evento assumiu, como principal objetivo, proporcionar, a todas(os) as(os) deputadas(os) dos países membros deste ambicioso projeto, a reflexão e o debate de temas estratégicos e relevantes para a consolidação e o desenvolvimento do conceito e das práticas da Iniciativa Eureka. Nesta XVI Conferência Interparlamentar, as questões relacionadas com a Energia e a Sustentabilidade assumiram-se como tema central, em torno do qual se estruturou o respetivo programa. O desenho da conferência tentou sequenciar, através da organização de painés, as seguintes questões de partida: a. O que é a Iniciativa Eureka? b. A simbiose entre a Ciência, a Tecnologia e as Empresas: o caso português; c. Pesquisa e desenvolvimento na rede Eureka; d. A Ciência e a Tecnologia na União Europeia de 2020; e. Energia e Sustentabilidade. Cada painel teve o contribuo de especialistas na área objeto de reflexão e terminou com a realização de um pequeno debate. Os(as) parlamentares participantes na Conferência Interparlamentar Eureka tiveram também a oportunidade de se deslocar ao Alentejo. Aí, ocorreram um painel (na Universidade de Évora) e duas visitas de trabalho a unidades produtoras de energia elétrica a partir de fonte renovável (a Central Hidroelétrica do empreendimento do Alqueva e a Central Fotovoltaica da Amareleja). Neste último momento formal em que se encerra a XVI Conferência Interparlamentar Eureka 2009, com a publicação do livro da Conferência, esperamos que a mesma tenha sido um sério contributo para a Iniciativa Eureka e para a promoção, na Europa e no mundo, de um modelo de desenvolvimento energeticamente eficiente e compatível com uma adequada matriz de sustentabilidade humana, social e económica.

Photovoltaic power forecast modeling with artificial neural networks

Dissertação de Mestrado, Engenharia Eletrónica e Telecomunicações, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2016

Contribución al estudio de la temperatura de módulos FV de diferentes tecnologías en condiciones de sol real

La energía solar fotovoltaica ha adquirido en los últimos años una presencia cada vez mayor en el mercado mundial de producción energética y, para que realmente sea una forma de producción energética competitiva, es importante abaratar costes y poder tener una estimación fiel de la energía que se puede producir en una instalación fotovoltaica antes de su localización, para así poder tomar decisiones sobre la ubicación y aplicación de las tecnologías más adecuadas. Son varias las tecnologías presentes en el mercado fotovoltaico actual y de todas ellas, la de silicio policristalino es la que está más extendida, siendo sobre la que más se ha investigado y analizado su comportamiento. Actualmente existen nuevas tecnologías de módulos fotovoltaicos que están adquiriendo una cuota de mercado cada vez más significativa, entre las que destacan las de lámina delgada. Para poder realizar una estimación de la energía que puede producir un módulo, es de vital importancia conocer la temperatura de operación del mismo. Por ese motivo, en este trabajo se analiza la aplicabilidad de modelos de predicción de temperatura de operación de módulos existentes en la literatura a las nuevas tecnologías, se proponen nuevos modelos de predicción de temperatura y se utilizan en escalas temporales diferentes para poder comprobar la eficacia de los mismos. El estudio se realiza con módulos trabajando en condiciones de sol real, pues es así como funcionarán las instalaciones fotovoltaicas de producción energética. En este trabajo se ha comprobado que se obtienen mejores resultados en la predicción horaria de temperatura de operación de módulos que en la predicción de temperatura instantánea. También se ha comprobado que uno de los modelos propuestos, el de dos coeficientes, consigue resultados similares a otros modelos existentes previamente en la literatura, pese a la sencillez de cálculo del mismo. La aplicación de este modelo propuesto para la predicción de la producción energética podría ser de gran ayuda para una estimación fiel previa a la instalación de una planta fotovoltaica. El hecho de que sea aplicable a nuevas tecnologías fotovoltaicas de lámina delgada como el telururo de cadmio, el silicio amorfo y el tándem silicio amorfo y microcristalino es un valor añadido. Poder predecir con precisión la producción energética es lo que hará que la energía solar fotovoltaica se perfile como una energía competitiva, y adquiera una posición dominante entre las energías renovables.

Studio ed ottimizzazione di un sistema di sbrinamento ad alto rendimento termodinamico per pompe di calore

Il mio elaborato si pone come obiettivo il miglioramento di una macchina di condizionamento atta al funzionamento a temperature inferiori allo standard nazionale (circa -20°C, -253,15 K). Il lavoro si basa sullo studio di un sistema innovativo di sbrinamento per pompe di calore ad alta efficienza che necessiti nel minor modo possibile di manutenzione, sia di facile installazione e permetta alla macchina di mantenere il rendimento intorno a valori accettabili. Dopo aver portato avanti un'analisi energetica del sistema, attraverso lo studio di diverse possibilità di sbrinamento, l'elaborato verifica che l'installazione del sistema progettato porti ad un effettivo vantaggio anche dal punto di vista economico.

Tecnologie per l'implementazione dell'iniezione diretta di benzina in motori ad accensione comandata

In questo elaborato sono stati analizzati i vantaggi di un motore benzina GDI rispetto ad un motore PFI, studiando in particolar modo le tecnologie per la formazione della miscela omogenea e stratificata, le configurazioni spray-guided, wall-guided e air-guided della camera di combustione, i principali iniettori utilizzati e le loro caratteristiche. Inoltre è stato eseguito un approfondimento sui parametri che influenzano maggiormente l'emissione di inquinanti come la fasatura delle valvole, la posizione dell'iniettore e l'iniezione multipla, cercando di ottimizzarli in funzione delle nuove normative europee relative alle emissioni per i motori benzina. Infine è stata verificata l'efficienza dell'applicazione del filtro antiparticolato per motori benzina ad iniezione diretta (GPF).

Analisi del rendimento di sistemi micro ORC di tipo sperimentale

In questo lavoro si analizza il rendimento isoentropico di diversi espansori adottati all’interno di sistemi micro-ORC (Organic Rankine Cycle). Si parte da una descrizione generale dei sistemi ORC, mettendone in evidenza le principali caratteristiche, il layout tipico, le differenze rispetto ad un ciclo Rankine tradizionale, e gli ambiti di utilizzo. Si procede ad una trattazione teorica del rendimento isoentropico del compressore e dell’espansore, specificando le ipotesi adottate nei calcoli e mettendo in luce la relazione tra rendimento isoentropico e politropico nell’uno e nell’altro apparato. Si passa poi alla descrizione delle quattro principali tipologie di espansori presenti in letteratura: scroll, screw, vane e piston, e si prosegue con l'analisi nel dettaglio della letteratura relativa alla valutazione dell’efficienza di questi quando utilizzati all’interno di un sistema micro-ORC. Infine, dopo aver descritto il sistema ORC del laboratorio di via Terracini del DIN, illustrandone layout, componenti principali, potenza scambiata all’interno dei componenti e modalità di calcolo adottata per la valutazione del rendimento isoentropico dell’espansore e del sistema complessivo, si confrontano i dati di efficienza di questo con quelli reperiti in letteratura. Il confronto del rendimento, dell'espansore e complessivo, del sistema del DIN, 33.8% e 1,818% rispettivamente, con quelli degli altri sistemi, è risultato di difficilmente valutazione a causa delle condizioni di forte off-design del sistema stesso. Dalla ricerca è inoltre emerso che i fluidi più utilizzati nella sperimentazione, e dunque capaci di migliori prestazioni, sono R245fa, R134a e R123. Per quel che riguarda infine gli espansori, nel range di potenza di 1-10 kW, lo scroll risulta essere il migliore.

Caracterización geofísica y mineralógica de las formaciones superficiales de la Cuenca del río Loa (desierto de Atacama, Chile)

Durante 2015 tuvo lugar una exploración geotécnica y geofísica en el desierto de Atacama (Chile) para el diseño de una planta solar fotovoltaica. Los datos de resistividad obtenidos en la Fm. El Batea resultaron extremadamente elevados (107Ω•m), por lo que se llevó a cabo un muestreo de las unidades geológicas presentes para su estudio mineralógico mediante difracción de rayos X (DRX). La composición mineral de la Fm. El Batea muestra una casi total ausencia de humedad y una muy baja porosidad. Estos factores producen que la componente electrolítica en esta formación sea casi despreciable, y su comportamiento eléctrico coincide con la conductividad de sus fases minerales casi en estado puro. Estas características se deben a las extremas condiciones ambientales en el desierto de Atacama. La formación El Batea ha supuesto una barrera a la evapotranspiración, siendo los valores de resistividad de la formación infrayacente prácticamente normales (103-104Ω•m).

Aprendizagem das ciências em espaços não-formais: visita de estudo na rota das energias renováveis

Nos programas actuais defende-se um ensino contextualizado numa perspectiva CTSA - Ciência, Tecnologia, Sociedade e Ambiente, e a diversificação de estratégias e actividades é recomendada. Numa perspectiva construtivista, a aprendizagem fora da sala de aula, aprendizagem em espaços não-formais - as visitas de estudo - são consideradas como uma das estratégias com elevado potencial pedagógico. No presente estudo foram realizadas e avaliadas duas visitas de estudo no âmbito da disciplina de Física e Química do 10° ano de escolaridade, tendo a primeira sido feita como estudo-piloto ao Centro de Ciência Viva de Constância e uma segunda como estudo principal, Na Rota das Energias Renováveis, à Barragem do Alqueva, Central Solar Fotovoltaica da Amareleja, Parque de Natureza de Noudar e Herdade do Esporão. Realizou-se uma pré-visita aos locais a visitar, estabeleceram-se contactos privilegiados com as instituições visitadas, preparam-se materiais didácticos, um Roteiro e um Guia de Campo para cada local visitado, foram elaborados e apresentados aos alunos questionários sobre o seu grau de satisfação com as visitas e realizaram-se ainda entrevistas em grupo com alguns alunos para recolher as suas impressões. Os alunos realizaram trabalhos de divulgação da visita tendo sido disponibilizada, no "site" da escola, informação detalhada sobre a visita. Neste estudo analisou-se em que medida uma aprendizagem contextualizada num espaço não-formal foi promotora de um envolvimento produtivo dos alunos. As aprendizagens realizadas situaram-se no domínio cognitivo, social ou atitudinal e os materiais didácticos, como o Guia de Campo tiveram um papel relevante para essas aprendizagens. A motivação dos alunos para a disciplina melhorou durante e após a visita. A colaboração com as instituições visitadas mostrou-se importante no estabelecimento de uma interface entre o espaço formal e o não-formal. A realização de visitas de estudo é uma componente importante dos curricula e deve ser encarada com naturalidade a sua realização frequente, como parte de uma estratégia para motivar os alunos para a disciplina e aumentar a sua capacidade de aprender os conteúdos. ABSTRACT: Nowadays programs defend teaching model that follows a perspective based in Science, Technology, Society and Environment, with special focus in the diversification of strategies. Outside of classroom teaching, in non-formal spaces, as in field trips, is considered one of the strategies with the highest pedagogic potential. ln this study, two field trips were made based on the Physics and Chemistry program for the 1Oth grade, with the first one as the pilot visit to Centro de Ciência Viva de Constância, and the second one as the main study, ln the Path of Renewable Energies, to Alqueva’s dam, Amareleja's Solar Photovoltaic Center, Noudar's Nature Park and Herdade do Esporão. A pre-visit was made for each one of the places to visit, contacts were made, materials were created, an itinerary and a Field Guide for both field trips, satisfaction questionaries were made to the students and the teacher also interviewed some students for appreciations about the visit. The students created posters about the field trip, and information was also showed in the school website. With this study, the benefits of a contextualized learning in a non-formal space were demonstrated. These acquisitions of knowledge were in various domains, such as cognition, social behavior and the didactic materials had a relevant role in these acquirements. Moreover, the students' motivation for the subject in question improved significantly during and after the field trip. The cooperation with the visited institutions revealed to be important in the establishment of an interface between the formal and the non-formal spaces. Making field trips is an important component in the curricula and should be encouraged and seen as a natural part of a strategy of motivation of the students for a certain subject, increasing its ability to learn matters.

Advances in integration of photovoltaic power and energy production in practical systems

This thesis presents advances in integration of photovoltaic (PV) power and energy in practical systems, such as existing power plants in buildings or directly integrated in the public electrical grid. It starts by providing an analyze of the current state of PV power and some of its limitations. The work done in this thesis begins by providing a model to compute mutual shading in large PV plants, and after provides a study of the integration of a PV plant in a biogas power plant. The remainder sections focus on the work done for project PVCROPS, which consisted on the construction and operation of two prototypes composed of a PV system and a novel battery connected to a building and to the public electrical grid. These prototypes were then used to test energy management strategies and validate the suitability of the two advanced batteries (a lithium-ion battery and a vanadium redox ow battery) for households (BIPV) and PV plants. This thesis is divided in 7 chapters: Chapter 1 provides an introduction to explain and develop the main research questions studied for this thesis; Chapter 2 presents the development of a ray-tracing model to compute shading in large PV elds (with or without trackers); Chapter 3 shows the simulation of hybridizing a biogas plant with a PV plant, using biogas as energy storage; Chapters 4 and 5 present the construction, programming, and initial operation of both prototypes (Chapter 4), EMS testing oriented to BIPV systems (Chapter 5). Finally, Chapters 6 provides some future lines of investigation that can follow this thesis, and Chapter 7 shows a synopsis of the main conclusions of this work; Resumo: Avanços na integracão de potência fotovoltaica e producão de energia em sistemas práticos Esta tese apresenta avanços na integração de potência e energia fotovoltaica (PV) em sistemas práticos, tais como centrais existentes ou a rede eléctrica pública. Come ça por analisar o estado corrente do fotovoltaico no mundo e aborda algumas das suas limitações. O trabalho feito para esta tese de doutoramento começou pelo desenvolvimento de um modelo para calcular os sombreamentos que ocorrem em grandes campos fotovoltaicos, e depois apresenta um estudo sobre a integração um sistema fotovoltaico em uma central eléctrica a bióg as. As ultimas secções da tese focam-se no trabalho feito para o projecto PVCROPS, que consistiu na construção e operação de dois demonstratores, cada um formado por um sistema fotovoltaico e bateria conectados a um edíficio e a rede eléctrica pública. Estes protótipos foram posteriormente utilizados para testar estratégias de gestão de energia (EMS) e para validar a operação de duas baterias avançadas (bateria de Iões de Li tio e bateria de Fluxo Redox de Van adio) e a sua utiliza ção para habitações e centrais PV. A tese está dividida em 7 capitulos: O capitulo 1 apresenta uma introdução para explicar e desenvolver as principais questões que foram investigadas nesta tese; O capitulo 2 mostra o desenvolvimento de um modelo baseado em traçados de raios para calcular sombreamentos mútuos em grandes centrais PV (com e sem seguidores); O capitulo 3 mostra a simulação da hibridização de uma central electrica a biogas com uma central PV, e utilizando o biógas como armazenamento de energia. Os capitulos 4 e 5 apresentam a construção, programação e operação inicial dos dois demonstradores (Capitúlo 4), o teste de EMS orientadas para sistemas PV em habitações (Capítulo 5). Finalmente, o capítulo 6 sugere algumas futuras linhas de investigação que poderão seguir esta tese, e o Capítulo 7 faz uma sinopse das principais conclusões deste trabalho.