PV self-consumption optimization with storage and Active DSM for the residential sector

With the rising prices of the retail electricity and the decreasing cost of the PV technology, grid parity with commercial electricity will soon become a reality in Europe. This fact, together with less attractive PV feed-in-tariffs in the near future and incentives to promote self-consumption suggest, that new operation modes for the PV Distributed Generation should be explored; differently from the traditional approach which is only based on maximizing the exported electricity to the grid. The smart metering is experiencing a growth in Europe and the United States but the possibilities of its use are still uncertain, in our system we propose their use to manage the storage and to allow the user to know their electrical power and energy balances. The ADSM has many benefits studied previously but also it has important challenges, in this paper we can observe and ADSM implementation example where we propose a solution to these challenges. In this paper we study the effects of the Active Demand-Side Management (ADSM) and storage systems in the amount of consumed local electrical energy. It has been developed on a prototype of a self-sufficient solar house called “MagicBox” equipped with grid connection, PV generation, lead–acid batteries, controllable appliances and smart metering. We carried out simulations for long-time experiments (yearly studies) and real measures for short and mid-time experiments (daily and weekly studies). Results show the relationship between the electricity flows and the storage capacity, which is not linear and becomes an important design criterion.

Improving photovoltaics grid integration through short time forecasting and self-consumption

The uncertainty associated to the forecast of photovoltaic generation is a major drawback for the widespread introduction of this technology into electricity grids. This uncertainty is a challenge in the design and operation of electrical systems that include photovoltaic generation. Demand-Side Management (DSM) techniques are widely used to modify energy consumption. If local photovoltaic generation is available, DSM techniques can use generation forecast to schedule the local consumption. On the other hand, local storage systems can be used to separate electricity availability from instantaneous generation; therefore, the effects of forecast error in the electrical system are reduced. The effects of uncertainty associated to the forecast of photovoltaic generation in a residential electrical system equipped with DSM techniques and a local storage system are analyzed in this paper. The study has been performed in a solar house that is able to displace a residential user?s load pattern, manage local storage and estimate forecasts of electricity generation. A series of real experiments and simulations have carried out on the house. The results of this experiments show that the use of Demand Side Management (DSM) and local storage reduces to 2% the uncertainty on the energy exchanged with the grid. In the case that the photovoltaic system would operate as a pure electricity generator feeding all generated electricity into grid, the uncertainty would raise to around 40%.

Implementation and Validation of a Self-Consumption Maximization Energy Management Strategy in a Vanadium Redox Flow BIPV Demonstrator

This paper presents the results of the implementation of a self-consumption maximization strategy tested in a real-scale Vanadium Redox Flow Battery (VRFB) (5 kW, 60 kWh) and Building Integrated Photovoltaics (BIPV) demonstrator (6.74 kWp). The tested energy management strategy aims to maximize the consumption of energy generated by a BIPV system through the usage of a battery. Whenever possible, the residual load is either stored in the battery to be used later or is supplied by the energy stored previously. The strategy was tested over seven days in a real-scale VRF battery to assess the validity of this battery to implement BIPV-focused energy management strategies. The results show that it was possible to obtain a self-consumption ratio of 100.0%, and that 75.6% of the energy consumed was provided by PV power. The VRFB was able to perform the strategy, although it was noticed that the available power (either to charge or discharge) varied with the state of charge.

Single household domestic water heater design and control utilising PV energy: The untapped energy storage solution

Photovoltaic (PV) panels and electric domestic water heater with storage (DWH) are widely used in households in many countries. However, DWH should be explored as an energy storage mechanism before batteries when households have excess PV energy. Through a residential case study in Queensland, Australia, this paper presents a new optimized design and control solution to reduce water heating costs by utilizing existing DWH energy storage capacity and increasing PV self-consumption for water heating. The solution is produced by evaluating the case study energy profile and numerically maximizing the use of PV for DWH. A conditional probability matrix for different solar insolation and hot water usage days is developed to test the solution. Compared to other tariffs, this solution shows cost reduction from 20.8% to 63.3% This new solution could encourage solar households move to a more economical and carbon neutral water heating method.

Autoconsumo fotovoltaico, um elemento de eficiência energética. Caso de estudo: ISEP

Mestrado em Energias Sustentáveis

Previsão e definição de perfis na gestão dos recursos de energia no âmbito de edifícios auto-sustentáveis

Nos últimos anos o consumo de energia elétrica produzida a partir de fontes renováveis tem aumentado significativamente. Este aumento deve-se ao impacto ambiental que recursos como o petróleo, gás, urânio, carvão, entre outros, têm no meio ambiente e que são notáveis no diaa- dia com as alterações climáticas e o aquecimento global. Por sua vez, estes recursos têm um ciclo de vida limitado e a dada altura tornar-se-ão escassos. A preocupação de uma melhoria contínua na redução dos impactos ambientais levou à criação de Normas para uma gestão mais eficiente e sustentável do consumo de energia nos edifícios. Parte da eletricidade vendida pelas empresas de comercialização é produzida através de fontes renováveis, e com a recente publicação do Decreto de Lei nº 153/2014 de 20 outubro de 2014 que regulamenta o autoconsumo, permitindo que também os consumidores possam produzir a sua própria energia nas suas residências para reduzir os custos com a compra de eletricidade. Neste contexto surgiram os edifícios inteligentes. Por edifícios inteligentes entende-se que são edifícios construídos com materiais que os tornam mais eficientes, possuem iluminação e equipamentos elétricos mais eficientes, e têm sistemas de produção de energia que permitem alimentar o próprio edifício, para um consumo mais sustentado. Os sistemas implementados nos edifícios inteligentes visam a monitorização e gestão da energia consumida e produzida para evitar desperdícios de consumo. O trabalho desenvolvido visa o estudo e a implementação de Redes Neuronais Artificiais (RNA) para prever os consumos de energia elétrica dos edifícios N e I do ISEP/GECAD, bem como a previsão da produção dos seus painéis fotovoltáicos. O estudo feito aos dados de consumo permitiu identificar perfis típicos de consumo ao longo de uma semana e de que forma são influenciados pelo contexto, nomeadamente, com os dias da semana versus fim-de-semana, e com as estações do ano, sendo analisados perfis de consumo de inverno e verão. A produção de energia através de painéis fotovoltaicos foi também analisada para perceber se a produção atual é suficiente para satisfazer as necessidades de consumo dos edifícios. Também foi analisada a possibilidade da produção satisfazer parcialmente as necessidades de consumos específicos, por exemplo, da iluminação dos edifícios, dos seus sistemas de ar condicionado ou dos equipamentos usados.

Análise da Qualidade de Energia em Instalações Eléctricas com MiniProdução

Com a alteração da legislação energética em Portugal, nomeadamente a implementação da legislação de Micro e Minigeração, a produção distribuída cresceu de forma exponencial na rede elétrica nacional, diminuindo por um lado as perdas no transporte e distribuição, e por outro aumentando a complexidade na gestão do trânsito de potência ao Distribuidor. No entanto a motivação desta dissertação prende-se com o facto de que as centrais de produção distribuída, em particular as de tecnologia fotovoltaica, pela sua dimensão, serem instaladas nos pontos de consumo, em paralelo com a instalação elétrica de utilização do cliente e como tal, têm sido verificadas diversas anomalias no funcionamento e exploração das mesmas, por influência da má qualidade de energia resultante das más condições de funcionamento e exploração em que se encontram as instalações de consumo. A presente dissertação pretende apresentar uma descrição das anomalias mais frequentes verificadas nas centrais fotovoltaicas de minigeração com origem na qualidade da energia que transita das instalações elétricas de consumo ligadas ao mesmo ponto de interligação com a rede elétrica nacional. Como base de fundamento, foram demonstradas através de três casos práticos reais, algumas das mais frequentes e prejudiciais anomalias descritas na presente dissertação. Foram escolhidos 3 casos reais com diferentes tipos de instalação de consumo sendo que um deles não apresenta qualquer anomalia de forma a comprovar o bom funcionamento em condições normais de ambas as instalações. Foram encontradas e demonstradas várias soluções paras os diferentes tipos de anomalias, no entanto esta dissertação vai permitir não só a resolução deste tipo de anomalias em centrais fotovoltaicas em exploração e já com prejuízos avultados mas também introduzir em futuras instalações a análise da qualidade da energia nas instalações de consumo em fase preliminar de estudo de implementação de centrais fotovoltaicas de minigeração e de autoconsumo, precavendo futuros problemas de rentabilidade técnico-económica. Este estudo, irá certamente servir de motor de impulsão para a preocupação com a Qualidade da Energia essencialmente dentro das instalações elétricas de consumo sensibilizando os seus gestores energéticos. Poderá ainda impulsionar a reformulação do Regulamento de Qualidade de Serviço para exigências ainda mais apertadas de forma a incorporar algumas das anomalias aqui descritas, sendo por isso um elemento de alerta para todos os “Players” do Sistema Elétrico Nacional tendo como limite a melhoria continua da Segurança e da Qualidade da energia na rede elétrica beneficiando da sensibilização de todos os intervenientes.

Desenvolvimento de ferramenta de apoio ao dimensionamento de sistemas de autoconsumo fotovoltaico em ambiente doméstico

Nos últimos anos, tem-se assistido a uma maior preocupação com o meio ambiente, a atual conjuntura mundial está cada vez mais direcionada para a eficiência energética e para a utilização de fontes de energias renováveis. Os principais governos mundiais, incluindo o português, já perceberam a necessidade de enveredar por esse caminho e nesse sentido aplicam medidas que direcionam e consciencializam a população para a eficiência energética e para as energias renováveis. Em Portugal, o setor das energias renováveis assume atualmente uma posição de extrema importância, resultante da expressão que governo português tem vindo a implementar no panorama energético nacional, da qual resulta uma importante contribuição para o desenvolvimento económico, na criação de riqueza e geração de emprego. Neste contexto, e no caso particular da energia fotovoltaica têm sido implementadas medidas que incentivam a aposta nesta tecnologia, prova disso é o Decreto-Lei n.º 153/2014 aprovado em conselho de ministros em Setembro de 2014, que promove essencialmente o autoconsumo. O autoconsumo consiste na utilização de painéis fotovoltaicos para produção de energia elétrica para consumo próprio com ou sem recurso a equipamentos de acumulação. Em termos práticos, este sistema permite que os consumidores produzam a sua própria energia através de uma fonte renovável ao invés de adquirir essa energia na rede elétrica de serviço público. As políticas de incentivo ao autoconsumo proporcionam uma oportunidade para os consumidores interessados em investir na produção da própria energia elétrica, neste sentido e de forma a ajudar no dimensionamento de unidades de produção de autoconsumo foi desenvolvida, no âmbito desta tese, uma ferramenta de apoio ao dimensionamento de sistemas de autoconsumo fotovoltaico sem acumulação em ambiente doméstico, com o objetivo de estimar as necessidades de potência fotovoltaica a instalar em habitações de baixa tensão normal. Na base da construção desta ferramenta estiveram essencialmente os perfis de consumo, aprovados pela Entidade Reguladora dos Serviços Energéticos, de todos os clientes finais que não dispõem de equipamento de medição com registo de consumos e também a estimativa de produção fotovoltaica desenvolvida pelo Centro Comum de Investigação da Comissão Europeia. A aplicação desenvolvida tem como principal funcionalidade proporcionar ao utilizador o dimensionamento de unidades de produção de autoconsumo fotovoltaico, mediante a introdução de alguns dados tais como o distrito, a potência contratada, a tarifa e o consumo energético anual. Esta aplicação apresenta resultados relativos ao dimensionamento do sistema, como é o caso da potência a instalar e da estimativa de produção fotovoltaica anual, e resultados relativos à análise económica do sistema como é o caso do valor atual líquido, da taxa interna de rentabilidade e do payback do investimento.

"Não compre, plante"? A tipificação penal das situações de cultivo de Canábis pelo Tribunal de Justiça de São Paulo

A Lei nº 11.343 de 23 de agosto de 2006 (Lei de Drogas) instituiu o Sistema Nacional de Políticas Públicas sobre Drogas e criou as diretrizes para a política de drogas brasileira. Dentre o conjunto de medidas trazidas pela lei em seu dispositivo criminal está a criação de um tipo penal específico de cultivo de plantas para produção de drogas para consumo pessoal (art. 28, §1º). O plantio para consumo recebe o mesmo tratamento jurídico-penal que o porte para consumo (art. 28), sendo previstas sanções alternativas à privação de liberdade. O §2º do art. 28 da Lei de Drogas estabelece os critérios que as autoridades competentes do sistema de justiça criminal deverão considerar na tipificação penal das situações de cultivo. Este trabalho se debruça sobre a tipificação penal de situações de cultivo de canábis em acórdãos do Tribunal de Justiça de São Paulo. A problemática de pesquisa aqui desenvolvida discute especificamente quais são os argumentos e como eles são apresentados nas decisões para justificar a determinação de que uma situação de cultivo é para fins de tráfico ou de consumo pessoal. O trabalho busca identificar como os critérios do §2º do art. 28 da Lei de Drogas são apresentados na fundamentação de decisões judiciais em que se discute na esfera criminal se uma situação de cultivo é para “consumo pessoal” ou “destinada a terceiros”. Uma pergunta central norteia a pesquisa realizada: quais os elementos e de que forma eles são utilizados nas decisões analisadas para tipificação do plantio para consumo pessoal (art. 28, §1º, da Lei de Drogas) e do plantio destinado a fornecer drogas a terceiros (art. 33, §1º, II)? Para enfrentar a problemática de pesquisa utilizamos a ferramenta de busca de acórdãos disponibilizada no sítio eletrônico do Tribunal de Justiça de São Paulo. Foram analisados 135 acórdãos do TJSP que enfrentam diretamente a controvérsia relativa à tipificação penal de situações de cultivo de canábis. Os acórdãos foram proferidos entre os anos de 1998 e 2014 e foram selecionados segundo os critérios especificados no capítulo metodológico da dissertação. Os resultados quantitativos da pesquisa dizem respeito às informações gerais dos processos, elementos de prova mencionados nos acórdãos, características das situações de cultivo e fundamentação da tipificação penal. A discussão qualitativa sobre os resultados da pesquisa é promovida em quatro frentes: (i) interpretação e valoração da quantidade de drogas; (ii) antecedentes criminais, circunstâncias da prisão e do agente; (iii) materiais de venda e outros elementos relevantes na tipificação penal; e (iv) características do conjunto probatório. As questões discutidas nestas frentes circunscrevem o problema de pesquisa e é a partir delas que é feita a análise apresentada neste trabalho. Esperamos conseguir contribuir para melhor compreensão (i) da determinação da finalidade do cultivo e (ii) das implicações jurídicas que decorrem da opção legislativa pela não utilização de critérios quantitativos na definição dos crimes de tráfico de drogas e plantio para consumo.

Gestão Social em Empreendimentos Econômicos Solidários: uma abordagem no Oeste Potiguar

The central research question was to search for data to ratify the theory and discourse of the so-called practitioners of economic solidarity, by defending the substantive rationality should guide the principles of economic solidary, designing the space economy incidental and not the primacy of relations in determining social as well, reflecting the predominance of dimensions of social management in administrative practices of ESS's. For both analyzed the theoretical dimensions of social management - sociopolitical, economic, organizational and environmental - manifested in organizational practices supportive of economic organization Potiguar West. For the success of the research realized the triangulation involving a combination of quantitative and qualitative methodological approaches. At first the research will use a quantitative approach, from the cluster analysis, to verify the behavior of the sample chosen for this study. In the second stage of the qualitative study was carried out focus group technique (FLICK, 2002) for further analysis of the dimensions of social management on organizational practices supportive of economic organization, related to the principles of Solidary Economy, established in a quantitative approach. In quantitative analysis, the socio-political dimension, it was clear that the more equity instruments of internal and external, from the purposeful living in public spaces, the best monetary results. Another point worth stressing concerns the economic dimension, with the practice reciprocity prevailing in market. Thus, the qualitative approach was possible to understand the processes of exchange of product or service. Rural enterprises surveyed in the allocation of the agro-ecological products have the following scale of priority, sequentially: self-consumption (domestic), market and exchange. The research leads to the fact that training and practices that enhance the socio-political dimension (knowledge, empowerment, sense of belonging) become the guiding principle for the strengthening of the social management in the context of other dimensions, leading to gains sociopolitical, economic, organizational and environmental. Despite the weaknesses found in the organizational dimension and environment, both in a quantitative as in qualitative, we determined that the practices of ESS's Potiguar West incorporate predominantly elements of social management and economic solidarity, with a preponderance of substantive rationality in the primacy of the instrumental. Finally, research has brought information that the participants of the ESS's do not give the money economy primacy in determining social relations, which in turn leads to the confirmation that, in practice the solidarity economy, prevailing the dominance of substantive rationality, as a guide for organizational practices

Desvendando o padrão alimentar de famílias rurais: o que tem no prato?

That work looked for to point out the different conceptions on the family agriculture and the established self-consumption practices inside the unit of production. Hypothesis: due to the conditions, more and more restricted of producing for the self-consumption, the rural families are more favorable present her situation of alimentary insecurity as severe as for the urban families, unlike what he/she defends. The research was accomplished in three states of the Northeast: Paraíba; Rio Grande do Norte and Sergipe. The results revealed that among the main factors that expose those families to situations of constant alimentary vulnerability are had: the low quality of the alimentary consumption in what concerns the readiness, to the diversification and mainly, to the accessibility. The analyses can be to subsidize a reflection concerning the alimentary pattern of families rural front to the precepts of Food and Nutrition Security (FNS) politics

Animal cysticercosis in indigenous Brazilian villages

A inspeção sanitária da carne bovina e suína tem sido a principal forma diagnóstica da cisticercose animal e da prevenção da teníase no Brasil. As aldeias indígenas Jaguapirú e Bororó estão localizadas próximo à área urbana do município de Dourados-MS, com condições precárias de saneamento básico, onde bovinos e suínos são criados como fonte de alimento para consumo próprio, bem como para comercialização externa, geralmente sem inspeção sanitária oficial. Neste estudo, 96 carcaças bovinas e 117 amostras de soro de suínos, criados nas aldeias indígenas, foram avaliadas para a presença de formas metacestóides à inspeção sanitária e de anticorpos anti-Taenia sp. ao teste ELISA, respectivamente. Observaram-se 18,75% de positividade para cisticercose bovina e 9,4% para cisticercose suína. A ocorrência do complexo teníase-cisticercose nas aldeias pode favorecer a ocorrência desta zoonose na população indígena. Condições adequadas de abate e inspeção sanitária dos animais destas aldeias se fazem urgente para o controle do complexo teníase-cisticercose na população indígena.

Tipificação das famílias de oito assentamentos rurais da região de Andradina (SP), com base em diferentes estratégias de produção e comercialização

This article intends to provide a typology of the families that are settled in the region of Andradina (Sao Paulo state), according to the main production and commercialization systems and to the presence (or not) of agricultural income diversification. The empiric data used to form the groups originate from socioeconomic questionnaires that had been applied to 169 families of eight rural settlements and also from 80 interviews. The groups were compared with each other, starting from the family's profile; patrimony; credit and technical support; self-consumption production; and the lot's external income. The strategy to increase the production and the productivity (dairy cattle) is limited to less than a quarter of the producers, however different strategies had been used by families, such as the diversification of the agricultural income and the direct sale to the consumer or to the retail trade. The association of the production diversification with the use, in a regular way, of differentiated channels of commercialization demonstrated a strategy capable to approximate the indicators of this type of producer comparing with those that focused on increasing the production and the productivity. This verification is important because, even though there is no necessary contradiction among both strategies, a part of the families does not have resources, infrastructure and/or technical qualification to follow the way of the productive intensification and others do not have this project as a priority.

Análise de dificuldades técnicas e econômicas na inserção da cogeração pelas usinas sucroalcooleiras

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estrutura produtiva e produção familiar: um estudo de caso no município de Fernandópolis-SP

Pós-graduação em Geografia - FCT