ProgettoCNR Energy+: metodo di calcolo semplificato per la scomposizione della radiazione solare globale e la stima della produzione da fotovoltaico

Scopo del presente lavoro è la presentazione del codice di calcolo semplificato adoperato nella sezione “Simulatore fotovoltaico” presente sul portale www.energia.cnr.it del progetto CNR ENERGY+. Utilizzando i valori reali di radiazione solare misurati dalle stazioni meteorologiche installate presso alcune sedi del CNR il codice, con appropriati algoritmi, generala scomposizione della radiazione sul piano orizzontale e su superfici inclinate e variamente orientate, in modo da pervenire alla potenza prodotta da un ipotetico impianto fotovoltaico posto sullo stesso sito di ubicazione della stazione.

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.

Studio di fattibilità di un impianto fotovoltaico di grandi dimensioni per il Campus di Monterotondo del CNR

Rapporto tecnico per l’Istituto di Biologia Cellulare e Neurobiologia del CNR, registrato con prot. CNR n. 0012494 del 24/02/2016, riguardante lo studio di fattibilità di un grande impianto fotovoltaico da installare all'interno del Campus di Monterotondo del CNR.

Estudio del potencial fotovoltaico en Miraflores de la Sierra mediante TIG: análisis y publicación de resultados

El objetivo de este trabajo es ejecutar un modelo basado en herramientas SIG, LIDAR y datos de posición solar anual para el estudio del potencial fotovoltaico en el Municipio de Miraflores de la Sierra. Una vez se obtengan los resultados se realiza un análisis y una publicación de los mismos. El análisis consta de dos fases: Una primera en la que se estudian los distintos elementos resultantes por separado (Irradiación solar anual, Energía generada y Potencia instalada) y otra en la que se comparan la distribución de los resultados y las distintas tecnologías para módulos fotovoltaicos que se han estudiado. Los resultados se publican mediante una serie cartográfica de once mapas temáticos, en función de los elementos. También se crea un visor cartográfico online con parte de la información obtenida, donde se incluyen herramientas y funciones para mejorar la experiencia del usuario final del producto.

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.

Mitigation of harmonics of DFIGs in DC-Microgrids

During the last few years, there has been an increased attention paid on the developments of DC microgrids (DCMGs) and their applications. For economical and more flexible wind power generation, doubly fed induction generator (DFIG) is regarded as a most commonly used generator in wind farms. This paper presents a configuration and operation method for a DCMG connected with DFIGs, in which the controller of the DFIG is designed for maximum power point tracking (MPPT). The generation of harmonics and their effects on the generator in this configuration are analyzed and a harmonic compensation method is proposed. Furthermore, the simulation results are presented to show that the DFIG can be operated effectively in DCMGs and harmonic currents can be reduced.

A dual inverter based supercapacitor direct integration scheme for wind energy conversion systems

This paper presents a new direct integration scheme for supercapacitors that are used to mitigate short term power fluctuations in wind power systems. The proposed scheme uses the popular dual inverter topology for grid connection as well as interfacing a supercapacitor bank. The dual inverter system is formed by cascading two 2-level inverters named as the “main inverter” and the “auxiliary inverter”. The main inverter is powered by the rectified output of a wind turbine coupled permanent magnet synchronous generator. The auxiliary inverter is directly connected to a super capacitor bank. This approach eliminates the need for an interfacing dc-dc converter for the supercapacitor bank and thus improves the overall efficiency. A detailed analysis on the effects of non-integer dynamically changing voltage ratio is presented. The concept of integrated boost rectifier is used to carry out the Maximum Power Point Tracking (MPPT) of the wind turbine generator. Another novel feature of this paper is the power reference adjuster which effectively manages capacitor charging and discharging at extreme conditions. Simulation results are presented to verify the efficacy of the proposed system in suppressing short term wind power fluctuations.

A hybrid maximum power point tracking for partially shaded photovoltaic systems in the tropics

Partial shading and rapidly changing irradiance conditions significantly impact on the performance of photovoltaic (PV) systems. These impacts are particularly severe in tropical regions where the climatic conditions result in very large and rapid changes in irradiance. In this paper, a hybrid maximum power point (MPP) tracking (MPPT) technique for PV systems operating under partially shaded conditions witapid irradiance change is proposed. It combines a conventional MPPT and an artificial neural network (ANN)-based MPPT. A low cost method is proposed to predict the global MPP region when expensive irradiance sensors are not available or are not justifiable for cost reasons. It samples the operating point on the stairs of I–V curve and uses a combination of the measured current value at each stair to predict the global MPP region. The conventional MPPT is then used to search within the classified region to get the global MPP. The effectiveness of the proposed MPPT is demonstrated using both simulations and an experimental setup. Experimental comparisons with four existing MPPTs are performed. The results show that the proposed MPPT produces more energy than the other techniques and can effectively track the global MPP with a fast tracking speed under various shading patterns.

Optimization and design of energy transport system for solar cooking application

This paper proposes a hybrid solar cooking system where the solar energy is transported to the kitchen. The thermal energy source is used to supplement the Liquefied Petroleum Gas (LPG) that is in common use in kitchens. Solar energy is transferred to the kitchen by means of a circulating fluid. Energy collected from sun is maximized by changing the flow rate dynamically. This paper proposes a concept of maximum power point tracking (MPPT) for the solar thermal collector. The diameter of the pipe is selected to optimize the overall energy transfer. Design and sizing of different components of the system are explained. Concept of MPPT is validated with simulation and experimental results. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Sistemas fotovoltaicos integrados ao perfil de uso da edificação

Nos últimos anos, o consumo de energia vem crescendo mundialmente nos grandes centros urbanos, e esforços na área de eficiência energética estão sendo implantados, a fim de reduzir o consumo no horário da ponta e interrupções da rede. O aproveitamento das fontes renováveis, como o fotovoltaico em uma edificação se torna um atrativo a mais para a matriz energética num momento em que o país prima pela universalização dos serviços de energia e a classificação de edifícios comerciais, de serviço e públicos, além dos residenciais quanto à eficiência energética através do Procel Edifica (RTQ-C e RTQ-R). Os sistemas fotovoltaicos podem configurar perfis de uso nas edificações de modo a gerar energia para consumo próprio ou ligado à rede e ainda ter influência na arquitetura do prédio com revestimento: os perfis podem está em telhados, fachadas ou janelas, amenizando em alguns casos a carga térmica no prédio com sombreamento arquitetônico. Hoje, com o avanço da tecnologia no setor de armazenagem é possível, o atendimento com segurança e eficiência a uma edificação ou direcionar esta armazenagem a uma demanda específica como o atendimento à demanda de ciclo profundo, tais como, iluminação externa e recarga de veículos elétricos. Partindo da premissa de sistemas interruptos de energia, UPS, uso de fonte secundária como FV, baterias e Flywheel é apresentado uma forma de melhor gerenciar a energia armazenada, podendo estender a vida útil da bateria e conseqüentemente de todo o sistema fotovoltaico na edificação. Esta forma de armazenar energia proporciona um serviço de uso contínuo sem percepção das interrupções da rede com garantia de 20 anos, tal qual o módulo fotovoltaico, com esta proposta as perdas de energia elétrica na edificação serão atenuadas, pois a eletricidade será utilizada de forma eficiente e inteligente. O ponto de partida do estudo de caso no prédio do IBAM são os sistemas fotovoltaicos com geração distribuída (mini-redes) conectados à rede que são instalados para fornecer energia ao consumidor, complementando a quantidade de energia demandada, caso haja algum aumento do consumo de energia na edificação, ou ainda utilizar o sistema fotovoltaico na hora da ponta e interrupções do sistema da rede no período fora da ponta. A estocagem inercial por meio do Flywheel tem um papel fundamental nesta mini-rede (Flywheel, bateria VRLA, UPS, inversor e STS), pois a sua utilização pode ser apontada como uma inovação tecnológica quanto à regulação de tensão no sistema de energia elétrica, além de preparar a edificação para o smart-grid. Esta configuração de acumulação de energia permitiu a analise do deslocamento desta energia armazenada para o consumo no horário de ponta, mudando o conceito de sistemas fotovoltaicos autônomos no meio urbano e rural no país. Este conceito de armazenagem se confirma então como um aporte na eficiência de energia na edificação, podendo carrear economia de energia substancial, além de proporcionar uma confiabilidade no serviço de energia, com um baixo retorno do investimento e com uma garantia de funcionamento com pequena ou nenhuma manutenção durante o período de vida de 20 anos.

Potencial de energia solar e de geração com sistemas fotovoltaicos conectados à rede em Moçambique.

A energia solar fotovoltaica é uma alternativa de energia limpa que está se tornando uma importante opção para se utilizar eletricidade em regiões desprovidas de energia elétrica. Um estudo das condições energéticas da região através de consulta às concessionárias de energia elétrica (Eletricidade de Moçambique - EDM no caso de Moçambique) e do Ministério de Energia do Governo, são fontes importantes de dados para se conhecer o cenário energético de cada região. Outra fonte de dados importante para se estimar o potencial de geração de energia solar fotovoltaico sãoos indices de irradiação da região. Estes podemser obtidos através do órgão meteorológico da região (INAM no caso de Moçambique) que forneceesses dados para as principais cidades através de suas estações meteorológicas espalhadas na região. Laboratórios de pesquisa internacionais sãooutra importante fonte de dados solarimétricos, pois utilizam satélites capazes de cobrir todo globo terrestre e os dados obtidos são publicados e permitem, a partir das coordenadas do local, identificar a irradiação solar em diversos locais do mundo. Os dados desses laboratórios podem ser comparados com dados de órgãos oficiais da região. Utilizando o banco de dados solarimétricospode-se calcular o potencial fotovoltaico de geração de energia de cada localização e também definir qual região seria mais propícia a utilização de energiasolar fotovoltaica conectada à rede.

Neutralização compensatória de carbono: estudo de caso em uma indústria do setor metal-mecânico.

Estudos têm mostrado que a intensificação do efeito estufa nos últimos anos vem ocasionando um aumento do aquecimento global com reflexos no clima que, por conseguinte, podem comprometer a vida no planeta. Tal intensificação se dá em função do acréscimo na concentração dos gases de efeito estufa proveniente de atividades antrópicas. Esta pesquisa visa quantificar a contribuição das emissões de gases do efeito estufa, lançados por uma empresa do setor metal-mecânico, situada no município do Rio de Janeiro RJ, além de propor cenários nos quais tais emissões podem ser compensadas. A quantificação foi concretizada através da utilização de metodologia elaborada pelo IPCC. A proposta de compensação das emissões se deu através da substituição de combustíveis utilizados em veículos, implantação de produção de energia por sistema fotovoltaico, biodigestão de efluentes domésticos e reflorestamento. A justificativa da pesquisa baseia-se na contribuição para a mitigação da intensificação do efeito estufa, do aquecimento global e das mudanças climáticas, o que conseqüentemente pode colaborar para a conservação da vida na Terra. Do total de emissões lançadas na atmosfera pela empresa em estudo, no ano de 2008, foi obtido um valor de 422 toneladas de CO2 equivalente, sendo 177 toneladas pelo consumo de combustíveis dos meios de transporte, 87 toneladas pelos resíduos gerados, 2,2 toneladas pelos efluentes gerados, 8,81 toneladas por consumo de energia elétrica e 148 toneladas por processos industriais internos. No cenário onde se contempla as medidas mitigadoras, tais emissões são reduzidas a 349 toneladas de CO2 equivalente. Caso seja empregado o reflorestamento como única forma de neutralização total de emissões da empresa em estudo, faz-se necessária a recuperação vegetal de uma área com 1,33 hectares de extensão. Esta alternativa pode se mostrar vantajosa em curto prazo por não acarretar maiores modificações na rotina dos processos industriais. No entanto, caso a Metal Master opte apenas pelo reflorestamento e mantenha o padrão de emissões semelhante ao ano de 2008, ao longo dos anos, será necessária uma vasta extensão de território reflorestado em relação aos valores pré-estabelecidos. Este fato denota a importância de modificações no ambiente industrial, de modo a permitir a neutralização em longo prazo.

Practical deployment of the brushless doubly-fed machine in a medium scale wind turbine

The Brushless Doubly-Fed Machine (BDFM) is a brushless electrical generator which allows variable speed operation with a power converter rated at only a fraction of the machine rating. This paper details an example implementation of the BDFM in a medium-scale wind turbine. Details of a simplified design procedure based on electrical and magnetic loadings are given along with the results of tests on the manufactured machine. These show that a BDFM of the scale works as expected but that the 4/8 BDFM chosen was slower and thus larger than the turbine's original induction machine. The implementation of the turbine system is discussed, including the vector-based control scheme that ensures the BDFM operates at a demanded speed and the Maximum Power Point Tracking (MPPT) scheme that selects the rotor speed that extracts the most power from the incident wind conditions.

Macroporous Pt modified glassy carbon electrode: preparation and electrocatalytic activity for methanol oxidation

Three-dimensional (3D) macroporous Pt (MPPt) with highly open porous walls has been successfully synthesized using the hydrogen bubble dynamic template synthesis and galvanic replacement reaction. Scanning electron microscopy (SEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), X-ray diffraction (XRD), and electrochemical methods were adopted to characterize their structures and properties.

Sistemas fotovoltaicos este-oeste con capacidad de almacenamiento en la industria

El objetivo de este proyecto fin de carrera es ajustar el perfil generado por un sistema fotovoltaico con orientación este-oeste que dispone de una batería al perfil de demanda de distintas industrias en Alemania. Se ha puesto especial énfasis a los siguientes paquetes de trabajo: • Comparación de la eficiencia de un sistema fotovoltaico este-oeste frente a los resultados obtenidos con la típica orientación sur • Simulación de una instalación fotovoltaica este-oeste con una batería en una industria, basada en el software MATLAB / Simulink • Optimización económica. Los resultados obtenidos muestran que nunca es económico instalar un campo fotovoltaico este-oeste en vez de una instalación con orientación sur, en caso de que la única ventaja esperada sea el ensanche de la curva de generación de potencia.