Análise da relação desempenho/custo de alguns coletores solares comerciais

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Experimental verification of a standard test procedure for solar collectors /

Includes bibliographical references.

Produção e análise do desempenho óptico e elétrico de filmes finos de SnO2:F para aplicações fotovoltaicas

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq

EXPERIMENTAL DEMONSTRATION OF LIGHT TRAPPING AND INTERNAL LIGHT SCATTERING IN SOLAR CELLS

Renewable energy technologies have long-term economic and environmental advantages over fossil fuels, and solar power is the most abundant renewable resource, supplying 120 PW over earth’s surface. In recent years the cost of photovoltaic modules has reached grid parity in many areas of the world, including much of the USA. A combination of economic and environmental factors has encouraged the adoption of solar technology and led to an annual growth rate in photovoltaic capacity of 76% in the US between 2010 and 2014. Despite the enormous growth of the solar energy industry, commercial unit efficiencies are still far below their theoretical limits. A push for thinner cells may reduce device cost and could potentially increase device performance. Fabricating thinner cells reduces bulk recombination, but at the cost of absorbing less light. This tradeoff generally benefits thinner devices due to reduced recombination. The effect continues up to a maximum efficiency where the benefit of reduced recombination is overwhelmed by the suppressed absorption. Light trapping allows the solar cell to circumvent this limitation and realize further performance gains (as well as continue cost reduction) from decreasing the device thickness. This thesis presents several advances in experimental characterization, theoretical modeling, and device applications for light trapping in thin-film solar cells. We begin by introducing light trapping strategies and discuss theoretical limits of light trapping in solar cells. This is followed by an overview of the equipment developed for light trapping characterization. Next we discuss our recent work measuring internal light scattering and a new model of scattering to predict the effects of dielectric nanoparticle back scatterers on thin-film device absorption. The new model is extended and generalized to arbitrary stacks of stratified media containing scattering structures. Finally, we investigate an application of these techniques using polymer dispersed liquid crystals to produce switchable solar windows. We show that these devices have the potential for self-powering.

Avaliação experimental de esquemas de pré-distribuição de chaves em redes de sensores sem fios

Trabalho apresentado no âmbito do Mestrado em Engenharia Informática, como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Informática.

Paredes de alvenaria ordinária: estudo experimental com modelos simples e reforçados

Dissertação apresentada para obtenção do Grau de Doutor em Engenharia Civil na especialidade de Ciências da Construção

Análise de um sistema de evacuação de produtos da combustão de turbinas a gás utilizadas para propulsão naval

De modo a eliminar a propagação de fissuras ocorridas em condutas de evacuação de produtos da combustão de turbinas a gás utilizadas para propulsão naval, neste estudo é feita a avaliação de diferentes geometrias alternativas para a estrutura mencionada, assim como se avalia a possibilidade de substituição local, nas zonas críticas, do material actualmente utilizado na conduta por uma nova liga de alta resistência. A possibilidade de utilizar um novo aço inoxidável austenítico Cr-Mn, de alta resistência (ThyssenKrupp, 2009), está a ser estudada e alguns resultados experimentais efectuados a este material, obtidos a temperatura ambiente e a alta temperatura, são apresentados. Este trabalho pode ser dividido em duas partes principais. Uma primeira parte onde se apresenta a análise experimental realizada e uma segunda parte, que trata a simulação numérica da conduta por elementos finitos. Na análise experimental foram realizados ensaios de tracção uniaxial, ensaios de dureza e de caracterização geométrica do cordão de soldadura de ligações soldadas de tipo topo a topo entre o aço AISI 316L e o aço Cr-Mn. Alguns dos resultados experimentais obtidos em provetes soldados com combinações dos materiais de base, aço AISI316L e Cr-Mn, a 24ºC e 350ºC, são: a tensão de cedência do aço Cr-Mn é cerca de 66% e 35% mais elevada que a obtida para o aço AISI 316L, a 24 e 350ºC, respectivamente; a tensão de rotura é também 33% e 19% mais elevada que o aço AISI 316L, para as mesmas temperaturas. Os ensaios de dureza revelam valores médios que estão de acordo com as propriedades mecânicas obtidas à temperatura ambiente. Tendo como referência os resultados experimentais obtidos para as propriedades mecânicas dos materiais, assim como a distribuição de temperaturas e de pressão interna devido aos gases resultantes da combustão, foi feita a simulação numérica de diferentes geometrias da conduta, tendo sido determinado o nível das tensões presentes na superfície da conduta. A distribuição de temperatura e pressão introduzidas nas análises numéricas foram calculadas e verificada a sua validade por comparação com os resultados obtidos por (Cruz, 2009). Os resultados das análises numéricas sugerem que a alteração da geometria actual da conduta pode ser benéfica uma vez que as tensões principais máximas induzidas na estrutura podem diminuir mais de 26%, quando comparadas com as tensões termomecânicas induzidas na geometria actual da conduta.

Avaliação da qualidade térmica da envolvente de edifícios – Estudo de caso através da análise numérica e por termografia infravermelha

O desempenho térmico de um edifício é um factor de enorme relevo no conforto térmico dos seus ocupantes. Em edifícios existentes, devido às técnicas construtivas empregues, este desempenho tende a ser mais fraco. A termografia por infravermelhos é uma técnica de ensaio, que é utilizada no ramo da engenharia civil há mais de três décadas, em vários tipos de ensaios. A análise termográfica é um método de ensaio não destrutivo, rápido e eficaz, o que a torna uma mais-valia no campo do diagnóstico e manutenção preditiva. O objectivo deste trabalho é avaliar a qualidade térmica da envolvente de edifícios através de uma análise experimental utilizando como recurso a termografia infravermelha. A análise termográfica foi realizada em dois edifícios unifamiliares das décadas de 80 e 90, nos quais foram captadas imagens termográficas para análise da distribuição de temperaturas ao longo da envolvente exterior. Observando os resultados obtidos através desta análise, e estabelecendo uma comparação com os resultados obtidos através da modelação numérica utilizando o software BISCO, foi possível caracterizar a qualidade térmica das respectivas envolventes e identificar diferenças entre os resultados obtidos através dos dois métodos. Na parte final do trabalho, é sugerida uma proposta de melhoria para os edifícios analisados, procedendo-se à modelação numérica da aplicação de algumas soluções de reforço de isolamento térmico, de forma a observar o impacto que as mesmas teriam na melhoria do comportamento térmico dos mesmos.

Estudo experimental do efeito da geometria da ancoragem no comportamento ao arrancamento de varão em betão

O presente estudo experimental pretende avaliar o comportamento da aderência entre varões em aço nervurado e o betão, a influência da geometria, do estado de fendilhação do betão e da presença de um varão transversal na zona de ancoragem, no comportamento desta. O bom desempenho das estruturas de betão armado depende da sua ligação e aderência entre os diferentes materiais utilizados na sua conceção, aço e betão. Foi com esse pressuposto que a presente dissertação avançou, de forma a serem estudadas as diversas geometrias e condições a que podem estar sujeitas as ancoragens. Para isso, foram elaborados e ensaiados dezasseis modelo de ancoragem: seis modelos em betão fendilhado e dez modelos em betão não fendilhado. Do estudo experimental desenvolvido, os resultados obtidos em betão não fendilhado dos ensaios de arrancamento “Pull-Out” são comparados com as recomendações NP EN 1992-1-1 [27], fib Model Code 2010 [14] e o Structural Concrete Building Code ACI 318-11 [4]. No presente estudo experimental também foi analisado o efeito da fendilhação do betão, permitindo assim compreender melhor o funcionamento e a resistência de uma ancoragem sujeita a essa situação. O efeito da presença de um varão transversal aplicado na zona do mandril foi também estudado.

Um aquecedor solar de água de baixo custo.

Um protôtipo de um aquecedor solar de água para fins domésticos com uma área de 1 m2 foi constuíudo e testado. 0 equipamento consistiu de um tanque raso pintado de pre to, isolado nas laterais e no fundo, funcionando ao mesmo tempo como coletor e reserva-tório de água quente. As curvas de resfriamento mostraram que para se obter uma reten-cão de calor adequada seria necessário utilizar-se de uma tampa transparente dupla. Variou-se-a quantidade de água no tanque. Com 50 litros de água observou-se temperaturas de até 87°C. Concluiu-se que é perfeitamente viável construir-se um coletor solar de água prático e barato para regiões equatoriais, ligando-se em série 4 unidades iguais à aqui testada.

Estudo experimental e numérico sobre o comportamento de vigas mistas com conector Crestbond

Nesta comunicação apresenta-se um estudo sobre vigas mistas em aço e betão onde se utilizam conectores do tipo Crestbond contínuos para estabelecer a ligação entre a viga metálica e a laje de betão e garantir o funcionamento misto entre estes dois elementos. Apresentam-se os resultados de ensaios numéricos e experimentais obtidos em vigas mistas de aço e betão realizadas com conectores Crestbond, na Universidade do Minho. Os provetes consistem numa viga metálica IPE200 com um conector CR40 R10 contínuo, posicionado sobre o banzo superior da viga e soldado em todo o seu desenvolvimento, e uma laje betão armado com secção transversal de 0.40×0.10 m2. Os provetes apresentam um vão de 3.0 m e um comprimento total de 3.2 m. O modelo numérico foi desenvolvido no software Atena 3D.

Utilização prática da análise de crescimento vegetal

Este trabalho tem por finalidade fornecer elementos para a utilização da análise quantitativa de crescimento vegetal, a qual se constitue em um valioso complemento na análise experimental no campo de Fitotecnia, principalmente em pesquisas ligadas a produtividade vegetal .

Aplicação dos Sistemas de Informação Geográfica nas Energias Renováveis: o Potencial da Energia Solar na Ilha de São Vicente – Cabo Verde

A presente dissertação, tem como foco principal a aplicação dos Sistemas de Informação Geográfica (SIG) ao estudo das energias renováveis, tendo como caso avaliar o potencial solar na ilha de São Vicente do arquipélago de Cabo Verde. A energia do sol é a principal fonte de energia renovável, e está disponível em quase todas as regiões do planeta. Quantificar o potencial energético solar de um lugar ou região é indispensável, para avaliar as potencialidades de produção de energia fotovoltaica. Outro fator importante prende-se com ordenamento territorial associado à exploração desses recursos energéticos, pelo que devem ser avaliadas as condições técnicas, ambientais e económicas, quando se pretende instalar parques para a produção de energia fotovoltaica. Assim, neste trabalho foram aplicadas as ferramentas SIG, para quantificar a radiação solar mensal e anual da ilha de São Vicente, arquipélago de Cabo Verde, através do modelo Solar Analyst. Numa segunda fase, aplicou-se a técnica de análise multicritério em combinação com os SIGs para definir as áreas mais favoráveis para a instalação de parques de produção de energia elétrica a partir da energia solar. Para o cálculo da radiação solar na ilha de São de Vicente, utilizou-se o modelo digital de terreno (MDT) e a latitude da ilha como parâmetros de entrada ao modelo. Para a análise multicritério definiram-se um conjunto de critérios que devem ser considerados na implementação de parques solares, nomeadamente, a disponibilidade de radiação solar existente na área, a distância à rede de transporte de energia elétrica e à rede viária, o declive do terreno, o uso e ocupação do solo e a proximidade às linhas de água. Para auxiliar na atribuição dos pesos aos critérios utilizados na análise aplicou-se a método Analytic Hierarchy Process (AHP). As áreas resultantes do processo da análise multicritério, foram confrontadas com a Carta de Condicionantes do esquema regional de ordenamento da ilha de São Vicente, aferindo a conformidade das propostas e reajustes subsequentes, de modo a obter os resultados finais.

Efeito da desinfestação do solo pelo uso da energia solar sobre fungos micorrízicos arbusculares

O uso da energia solar como método de desinfestação do solo apresenta como vantagens, além do baixo custo, ausência de riscos para a saúde humana e para o meio ambiente. Seus efeitos sobre microrganismos benéficos são, entretanto, pouco conhecidos. Objetivou-se, neste estudo, avaliar dois métodos de desinfestação do solo por meio da energia solar, quanto aos seus efeitos sobre fungos micorrízicos arbusculares (FMA). Os experimentos foram realizados na Embrapa Clima Temperado, Pelotas (RS), avaliando-se o efeito da solarização e de um coletor solar sobre uma população nativa de fungos micorrízicos. Após 30dias de tratamento, o potencial de inóculo de FMA, determinado pela técnica do número mais provável, foi reduzido em 93% pela solarização e em 99% pelo coletor solar. Verificou-se, ainda, que nas plantas de milho cultivadas em solo tratado durante dois dias no coletor solar, a colonização micorrízica foi, em média, inferior a 1%, não havendo colonização após nove dias de tratamento.

Desempenho de um pavimento flexível solicitado por simulador de tráfego

Esta dissertação apresenta os resultados de uma análise experimental de um pavimento flexível solicitado por um simulador de tráfego linear. A pista experimental (com 20 m de comprimento e 3,5 m de largura) tem uma estrutura representativa de pavimentos existentes no Rio Grande do Sul: camada final de terraplenagem de argila laterítica, sub-base de macadame seco, base de brita graduada, camada de concreto asfáltico de 4 cm trincada e recapeamento, também em CBUQ, de 5 cm. A pista foi dividida em três regiões, sendo que em duas a camada trincada e o recapeamento foram ligados por mantas geotêxteis impregnadas de asfalto. O tráfego foi aplicado ao longo de duas faixas. A Faixa A, com 70 cm de largura, foi ensaiada entre setembro e dezembro de 1999, sendo aplicados cerca de 50.000 ciclos de carga de eixo de 100 kN e mais de 30.000 cargas de eixo de 120 kN. A Faixa B, com 100 cm de largura, foi ensaiada entre maio de 2000 e março de 2001, aplicando-se cerca de 345.000 ciclos de carga de eixo de 100 kN. Ao longo do período de ensaio foram medidas deflexões, bacias de deformação e deformações permanentes (afundamentos nas trilhas de roda e irregularidade longitudinal). Os parâmetros ambientais foram monitorados e mediram-se temperaturas do pavimento em duas profundidades da camada asfáltica. Os resultados do estudo explicitaram a influência marcante da temperatura do pavimento na deformabilidade plástica do concreto asfáltico. O aumento da temperatura e da carga de eixo na Faixa A também resultou em aumento das deflexões, sugerindo o início da fase de fadiga. Esse comportamento não foi observado na Faixa B, na qual o tráfego ocorreu em condições de temperatura controlada Não se observou reflexão de trincas, sequer na região sem camada intermediária. Entretanto, a extração de placas mostrou a eficiência do geotêxtil no desvio na direção de propagação das trincas, retardando a reflexão das mesmas através do recapeamento asfáltico. Também se observou que o geotêxtil confinou a fluência do concreto asfáltico na camada de recapeamento, evitando danos às camadas inferiores. Finalmente, propõe-se nesta dissertação modelos estatísticos de grande significância que permitem estimar a temperatura no interior do pavimento em função da temperatura do ar e da irradiação solar.