Repositório Institucional - Unifesp :: Navegando por Palavras-chave "Energia solar"

Navegando por Palavras-chave "Energia solar"

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Acesso aberto (Open Access)
Análise das instalações fotovoltaicas brasileiras e o impacto na produção de energia elétrica
(Universidade Federal de São Paulo, 2023-01-17) Nagamine, Matheus Takashi Lima [UNIFESP]; Sena, Elisa Thome [UNIFESP]; Rodrigues, Thiago Antônio Pastorelli; http://lattes.cnpq.br/7220754085757410; http://lattes.cnpq.br/6831288282705040; http://lattes.cnpq.br/1472459008211305
The research aims to approach the structure of the energy matrix in Brazil and understand the role that photovoltaic solar energy occupies, but also how it can be developed and establish itself as an energy pillar of the country, based on tax-free policies. taxes and credit for investment in the sector. Therefore, the period in which there was significant growth will be studied, so that the effects of state planning can be highlighted, as well as the reaction of the population and companies regarding this intervention.
Acesso aberto (Open Access)
Cenários e aplicações fotovoltaicas em edifícios na cidade de Santos, SP
(Universidade Federal de São Paulo, 2014-12-01) Mattar, Filipe Brandão [UNIFESP]; Martins, Fernando Ramos [UNIFESP]; http://lattes.cnpq.br/9012359647335296
Diante da crescente demanda por energia no Brasil, as fontes sustentáveis terão papel fundamental no suprimento afim de fomentar um desenvolvimento a logo prazo. Paralelo a isso, se insere a energia solar fotovoltaica que juntamente aos altos níveis de irradiação em todo o território brasileiro e com o âmbito regulatório da Geração Distribuída por meio da Resolução Normativa 482/2012, tem se tornado atrativa. Sendo assim, foram realizados dois estudos de caso na cidade de Santos – SP, para determinação da viabilidade do investimento em um sistema Fotovoltaicos Conectado à Rede e Integrado à Edificação (FV-CRIE) e em um sistema FV isolado. Para tanto, foram selecionados dois edifícios, sendo um residencial multifamiliar e o outro um edifício comercial de grande porte. Para a análise de viabilidade, foram calculados as Taxas de Internas de Retorno (TIR), assim como o Valor Presente Líquido (VPL) e o tempo de retorno Payback. A partir das análises, o investimento se tornou viável, apesar de longos períodos de Payback, no edifício comercial com o sistema FV-CRIE, mas apenas em cenários com pouca venda de energia gerada para a distribuidora local o que mostra o impacto da cobrança do ICMS sobre o consumo bruto da rede pública. Já o edifício comercial apresentou inviabilidade de utilização de um sistema FV isolado, uma vez que este se caracteriza como consumidor de livre mercado, com custo baixo na compra de energia da distribuidora. Logo, apesar do cenário promissor para a energia solar FV, a legislação ainda precisa de algumas modificações, como por exemplo na cobrança de impostos, para tornar o investimento mais atrativo, que acompanhado da crescente expansão deste mercado, possa ampliar a utilização desta fonte no Brasil.
Acesso aberto (Open Access)
Comparações e implementação de melhorias em modelos de céu claro para caracterizar fenômenos de Cloud Enhancement
(Universidade Federal de São Paulo, 2023-12-07) Teodosio, Matheus Gabriel Dantas [UNIFESP]; Martins, Fernando Ramos [UNIFESP]; http://lattes.cnpq.br/9012359647335296; http://lattes.cnpq.br/5448006002917903; Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)
Devido às necessidades impostas na sociedade atual, como problemas relacionados à emissão de gases do efeito estufa e questões acerca do aquecimento global, discussões sobre o aproveitamento do recurso solar são fundamentais sob o ponto de vista da produtividade energética e como solução mitigadora. Contudo, ao passo que estudamos sua efetividade nos deparamos com fenômenos de interação da radiação solar ao adentrar na atmosfera, os raios solares interagem com diferentes componentes, como moléculas de gás e as nuvens. As nuvens são capazes de produzirem um espalhamento que atenua a irradiância solar, podendo causar uma diminuição substancial na capacidade de geração fotovoltaica ou até mesmo intensificar a irradiação solar global, durante certo período de tempo. Este projeto de pesquisa possui como objetivo geral o estudo e a melhoria dos modelos de céu claro para o tratamento e qualificação dos dados meteorológicos da Rede SONDA, que são utilizados na quantificação dos recursos renováveis em âmbito nacional. A metodologia engloba a revisão dos algoritmos de modelos de céu claro, como Solis, Ineichen e Perez, de modo a aumentar a confiabilidade das análises e subsidiar a validação de modelos computacionais, bem como caracterizar os fenômenos de Cloud Enhancement (CEs). Para realização do estudo serão escolhidas três principais regiões da base de dados, sendo elas Brasília, Cachoeira Paulista e Petrolina. A primeira etapa no desenvolvimento do projeto envolve o estudo e revisão da literatura técnico-científica sobre modelos de estimativa de irradiação solar com base nos processos de transferência radiativa que ocorrem na atmosfera, comparando e avaliando os algoritmos dos modelos de céu claro. Dessa forma, sendo possível validar os modelos através da implementação de códigos personalizados desenvolvidos em Python e utilizando a biblioteca PVLIB para realização de análises referentes ao estudo da energia solar, assim realizando a efetiva caracterização de eventos de CE para ambas estações de coleta de dados e descrevendo o comportamento com base em sua frequência de ocorrência e duração.
Acesso aberto (Open Access)
Delimitação de áreas potencialmente favoráveis à instalação de usinas híbridas eólica-solares no Brasil baseado em uma análise de múltiplos critérios
(Universidade Federal de São Paulo, 2024-09-11) Mergulhão, Daniel Salles [UNIFESP]; Martins, Fernando Ramos [UNIFESP]; http://lattes.cnpq.br/9012359647335296; https://lattes.cnpq.br/3962719985983674; Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)
Com o advento das mudanças climáticas novos desafios surgiram à humanidade, de modo a unir esforços globais para combater este problema transfronteiriço, que atinge a todos. Diante disso, a transição energética de fontes não renováveis para fontes renováveis de energia, como a eólica e solar, mostra-se um importante vetor para amenizar essa adversidade. Entretanto, as fontes eólica e solar ocupam grandes áreas, porém de maneiras distintas. Assim, torna-se viável a utilização do mesmo terreno à ambas, caso os potenciais energéticos sejam favoráveis tanto para o recurso eólico quanto para o solar. Em vista disso, este trabalho objetivou-se à localizar áreas potencialmente favoráveis à instalação de usinas híbridas eólica-solares ao longo de todo território brasileiro. Para isso, realizou-se uma análise baseada em múltiplos critérios abordando fatores ambientais, climáticos, econômicos, geomorfológicos, culturais e de áreas conflitantes. E, através de ferramentas de geoprocessamento foram elaborados mapas e, posteriormente, analisados a fim de delimitar as áreas potenciais. As áreas potencialmente favoráveis à instalação de usinas híbridas eólica-solares encontram-se nas regiões Sul, Sudeste e Nordeste. Sendo três áreas delimitadas no Estado do Rio Grande do Sul, uma no Estado de Minas Gerais, quatro áreas no Estado da Bahia, uma no Estado do Ceará e uma no Estado do Rio Grande do Norte. Além disso, foram realizadas análises de parques eólicos e usinas solares fotovoltaicas (existentes e planejadas), coexistindo no mesmo território de unidades de conservação, terras indígenas e quilombolas, sítios arqueológicos, áreas de mineração ativa, de ocorrência de cavernas, de concentração de aves migratórios e aves em extinção e áreas urbanizadas.
Restrito
Desenvolvimento de rede neural artificial para estimativa da radiação solar global incidente em Santos-SP
(Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP), 2015-11-30) Campos, Isabelle Sardinha Leonardo [UNIFESP]; Martins, Fernando Ramos [UNIFESP]; http://lattes.cnpq.br/9012359647335296; http://lattes.cnpq.br/1604549914204182; Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)
A Energia solar é um recurso energético renovável que vem sendo cada vez mais aproveitado mundialmente devido aos seus benefícios socioambientais e econômicos. No Brasil, o aproveitamento desse recurso apresenta tendências de crescimento, uma vez que esse país tem grande potencial para atender as necessidades energéticas com a implantação de tecnologias de aproveitamento térmico e fotovoltaico da energia solar. Em contrapartida, para tornar isso uma realidade, é necessário o desenvolvimento de métodos para estimativa da quantidade de radiação incidente na superfície terrestre, o que nem sempre é possível devido à ausência de dados com confiabilidade satisfatória. O objetivo desse trabalho é, portanto, estimar a quantidade de radiação solar incidente na cidade de Santos, utilizando um modelo estatístico baseado na ferramenta de Rede Neural Artificial. Para o desenvolvimento do código numérico foi utilizado a biblioteca nnet que acompanha o pacote estatístico R. Dados meteorológicos coletados na estação de Moela, operada pelo INMET no litoral Sul do estado de São Paulo, foram utilizados para desenvolver e testar a rede neural. Os resultados demonstraram a validade da metodologia para estimar o potencial solar de uma região.
Acesso aberto (Open Access)
Efeitos dos Aerossóis nas Zonas Costeiras de Santos e Rio de Janeiro
(Universidade Federal de São Paulo, 2021-02-23) Mauricio, Giovanna Bonafé [UNIFESP]; Martins, Fernando Ramos [UNIFESP]; Sánchez Gácita, Madeleine; http://lattes.cnpq.br/0057337058509642; http://lattes.cnpq.br/9012359647335296; http://lattes.cnpq.br/7457197543963558; Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)
A energia sempre esteve envolvida na evolução da vida e, conforme o decorrer dos tempos, houve um aumento da dependência do recurso energético para o progresso da sociedade. Para atender a demanda futura energética causada pela escassez de recursos não renováveis e o crescimento populacional, serão necessárias transições energéticas. A energia solar, classificada como uma energia renovável, apresenta um potencial significativo no Brasil como fonte energética alternativa, com numerosos benefícios ambientais e socioeconômicos e elevada disponibilidade no território nacional. Entretanto, o aumento do uso do recurso solar requer uma adequada quantificação do mesmo para garantir a viabilidade. Em condições de ausência de nuvens, os aerossóis são o principal fator que afeta a radiação solar que chega na superfície terrestre. Assim, a quantificação acurada dos aerossóis e o seu impacto na radiação é fundamental para a avaliação adequada da disponibilidade do recurso de energia solar numa localidade. Seguindo a lei de Lambert-Beer, este impacto está diretamente relacionado à profundidade óptica de aerossóis (AOD), que depende não apenas da quantidade de aerossóis presente, mas também das propriedades microfísicas e a composição química dos mesmos. O município de Santos e a região metropolitana do Rio de Janeiro são localidades costeiras com alto nível de urbanização, sofrendo assim influência de aerossóis urbano-industriais e marinhos. O presente projeto visou contribuir com o estudo do impacto dos aerossóis na irradiação nestas localidades, através da verificação e comparação de diferentes fontes de dados de AOD (AERONET, MODIS e reanálise MERRA-2). Nas análises comparativas entre as três bases de dados, usando médias dos dados originais ou mesmo dados interpolados, exibiram valores médios de AOD do MODIS em 9 células mais próximos aos dados observados em superfície, seguida em desempenho pela série de valores médios de 25 células, em oposição a série do MERRA-2 que apresentou um bom desempenho apenas para valores de AOD menores que 0,2. Os dados de AOD obtidos por satélite foram tipicamente superiores aos de reanálise. A queda de irradiância solar variou entre 8% a 23,7%, quando considerados os valores de AOD correspondentes aos percentis 25 a 75.
Acesso aberto (Open Access)
Estação de carregamento compartilhada para veículos elétricos
(Universidade Federal de São Paulo, 2021-03-01) Oliveira, Suzana Cristina Pereira [UNIFESP]; Sato, Renato Cesar [UNIFESP]; http://lattes.cnpq.br/6095929487408447; http://lattes.cnpq.br/5878236372585120
O mercado de veículos elétricos é um setor em expansão. Atualmente grandes quantias estão sendo investidas desde a pesquisa e desenvolvimento até a comercialização desses veículos. É importante perceber também uma mudança no comportamento dos consumidores, que passaram a estar mais atentos a esses tipos de veículos e suas características pelo fato de que os mesmos emitem menos gases de efeito estufa (GEE). Para essa pesquisa considera-se como veículos elétricos os Battery Electric Vehicle (BEV) que são alimentados exclusivamente por bateria e um motor elétrico e produzem zero emissão de gases de efeito estufa quando comparados com os veículos à combustão. O outro tipo comumente encontrado são os plug-in hybrid electric vehicle(PHEVs) que possuem zero emissão quando comparados com os veículos tradicionais em trajetos mais curtos, e podem funcionar com gasolina ou diesel para viagens mais longas. Esse último tipo de veículo é mais facilmente encontrado nas montadoras tradicionais e não depende de fontes de carregamento de baterias disponíveis durante todo o trajeto. A existência dos veículos híbridos também depende da quantidade limitada de estações de carregamento, no entanto, devese considerar a potencial demanda de energia e estações de carregamento conforme esses veículos vão se tornando mais disponíveis. Nessa pesquisa considera-se o cenário em que as baterias dos veículos elétricos possam ser recarregadas por meio de pequenas estações autônomas alimentadas por energia solar. Essas estações são capazes de obter a energia solar e armazena-la na forma de eletricidade a ser transferida para a bateria dos veículos elétricos. Todo esse processo depende de uma conjunção de áreas do conhecimento para viabilizar esse projeto. Nessa pesquisa a contribuição ocorre na apresentação de uma forma para que a comercialização possa acontecer de forma descentralizada e ponto a ponto por meio da tecnologia blockchain. Partindo das premissas estratégicas e mercadológicas de uma tecnologia, a comercialização é um fator crucial para o sucesso e aceitação da tecnologia no mercado. Isto é, uma tecnologia só poderá ganhar espaço e concorrer com outra existente se os canais de comercialização forem simples e eficientes. Assim, utilizando os smart contracts esse trabalho apresenta uma proposta de implementação, sua limitações e aspectos futuros que devem ser levados em consideração
Acesso aberto (Open Access)
Estudo de segmentação e movimentação de nuvens utilizando imageadores do céu em Natal-RN, costa do nordeste do Brasil
(Universidade Federal de São Paulo, 2024-05-17) Pires, Wendy Mary da Silveira [UNIFESP]; Martins, Fernando Ramos [UNIFESP]; http://lattes.cnpq.br/9012359647335296; https://lattes.cnpq.br/4862701131287048; Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)
O Sol é a principal fonte de energia para os processos físicos, químicos e biológicos que acontecem em nosso planeta. Com o desenvolvimento tecnológico e o aumento da demanda por energia, as fontes renováveis de energia, incluindo a energia solar, são uma alternativa viável sob o ponto de vista técnico, econômico e ambiental. No entanto, devido às flutuações diárias da radiação solar incidente na superfície, é difícil modelar e simular a produção de energia solar, principalmente em uma região equato-rial considerando o conjunto de fenômenos meteorológicos que atuam e podem con-tribuir para os processos radiativos na atmosfera. A nebulosidade é o principal fator modulador da disponibilidade do recurso solar na superfície dada a sua variabilidade temporal e espacial, de modo que a previsão da cobertura futura de nuvens é uma informação fundamental para simulação e operação dos sistemas fotovoltaicos. Este estudo buscou analisar o movimento de nuvens em imagens coletadas em Natal-RN, cidade costeira localizada na região equatorial do Nordeste do Brasil (NEB). As ima-gens do céu foram coletadas por imageador all-sky com lente olho de peixe (fisheye) em operação na estação solarimétrica integrante da rede SONDA (INPE). O método de calibração das imagens foi desenvolvido com base na percurso solar com o intuito de localizar a posição das nuvens em relação à posição de operação do imageador. Dois algoritmos de classificação de pixels com relação a presença de nebulosidade foram desenvolvidos, um com base na razão vermelho-azul (RBR) em cada pixel e o outro algoritmo utiliza uma biblioteca de céu claro para minimizar o impacto da pre-sença do Sol não ocluso por nuvens nas imagens coletadas. O método de Farnebäck foi implementado para simular o fluxo óptico das nuvens e estimar a posição futura do campo de nuvens para três horizontes de previsão. Os resultados tornam evidentes o desafio da modelagem de movimento de nuvens na costa equatorial NEB em razão das características climáticas regionais: ventos constantes e processos de formação/-dissipação de nuvens em escalas de tempo muito reduzidas. As métricas adotadas para avaliação das previsões realizadas foram RMSE, Viés e MAE. A previsão por persistência foi adotada como referência para comparação com a modelagem de fluxo ótico. Os resultados mostram que para horizontes de 1 minuto, a modelagem de Far-nebäck apresentou desvios do RMSE abaixo de 50%. Em contrapartida os resultados para 10 minutos foram inferiores ao observado em 5 minutos, com um RMSE má-ximo de 55%. Diante disso, a previsão para intervalos de 5 minutos foram as que apresentaram maiores problemas, tendo em vista, as mudanças rápidas das nebulosi-dades sobre as lentes da câmera. Em contrapartida, nos intervalos de 1 e 10 minutos Farnebäck apresentou resultados satisfatórios. As previsões de Farnebäck mostram pequena vantagem em relação ao método de persistência uma vez que os desvios de RMSE foram similares em ambos os métodos, mas valores de viés são reduzidos em condições meteorológicas específicas.
Acesso aberto (Open Access)
Informações de recurso solar para projetos de aproveitamento energético
(Universidade Federal de São Paulo, 2021-02-23) Teodosio, Matheus Gabriel Dantas [UNIFESP]; Martins, Fernando Ramos [UNIFESP]; http://lattes.cnpq.br/9012359647335296; http://lattes.cnpq.br/5448006002917903; Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)
Devido às necessidades impostas pela sociedade atual, como por exemplo a percepção de problemas relacionados à emissão de gases do efeito estufa, aquecimento global e questões acerca do esgotamento de combustíveis fósseis, é fundamental que haja discussões sobre o aproveitamento do recurso solar incidente na superfície terrestre. Visando analisar questões acerca da produtividade energética renovável, alternativa e que não apresente emissões dos gases causadores do efeito estufa. Além disso, buscar possíveis respostas para um desenvolvimento sustentável atrelado a demanda de práticas para a conservação da biodiversidade e dos ecossistemas, buscando também uma forma de apresentar estas informações como meio de educação ambiental. Sabe-se que a energia elétrica proveniente da radiação solar vem crescendo em todo o mundo, principalmente mediante a utilização de sistemas fotovoltaicos, devido ao avanço tecnológico somado à redução de custos. Ademais, o recurso solar se apresenta como boa alternativa no quesito de segurança energética e, até mesmo, econômica. Assim, o presente trabalho busca, disponibilizar e discorrer sobre informações de recurso solar para projetos de aproveitamento energético, tratando sobre sua disponibilidade, efetividade e regulamentação a fim de realizar avaliações a respeito da viabilidade técnica e econômica, encontrada atualmente, para aproveitamento deste recurso na matriz energética, e visando propor soluções mitigadoras para problemas ambientais. A metodologia empregada foi o levantamento bibliográfico, além da participação em eventos que abordaram o assunto.
Acesso aberto (Open Access)
Mapeamento da irradiação solar em áreas degradadas ou perturbadas no estado de São Paulo
(Universidade Federal de São Paulo, 2021-08-04) Lima, Caetano Marques de Olinda [UNIFESP]; Martins, Fernando Ramos [UNIFESP]; Pereira, Sílvia Vitorino; http://lattes.cnpq.br/8759663015899608; http://lattes.cnpq.br/9012359647335296; http://lattes.cnpq.br/4437912620494764; Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)
O crescimento da economia de um país é diretamente influenciado por sua capacidade de geração de energia (Viana e Silva, 2014), com isso se faz necessário o investimento para criação e diversificação das plantas de geração de energia elétrica, para aumentar a segurança do sistema elétrico (CNI-FMASE, 2012). Neste sentido, o avanço da utilização de fontes renováveis de energia contribui para o setor energético impactando de maneira menos nociva ao ambiente, principalmente em relação à emissão de gases do efeito estufa (GEEs). Uma das fontes de geração de energia renovável que vem ganhando cada vez mais destaque no setor energético é a geração de energia solar com uso de módulos fotovoltaicos, que podem ser associadas a construções existentes (geração distribuída) ou implantados como um sistema de geração grande porte (geração centralizada), denominado parque solar ou usina fotovoltaica. Independente da fonte, todas as usinas de geração de energia elétrica possuem múltiplos impactos ambientais durante seu ciclo de vida (Turney & Fthenakis, 2011), sendo assim, fica claro que usinas fotovoltaicas de geração centralizada, também possuem impactos ambientais e sociais associados ao empreendimentos, que ocorrem principalmente nas fases instalação e operação (Silva et al., 2019), como por exemplo a perda de habitat natural da fauna local, necessidade de grandes movimentações de solo para terraplanagem, retirada de cobertura vegetal, entre outros (Tolmasquim, 2016), sendo assim o presente trabalho buscou através de uma análise informações georreferenciadas e com base na literatura, determinar áreas degradadas no estado de São Paulo, com potencial de geração de energia solar fotovoltaica para a instalação de usinas fotovoltaicas, onde se constatou uma grande extensão de superfície que apresenta essa convergência, localizada entre Paralelo Latitudinal 21 S e a fronteira com os estados de Mato Grosso do Sul e Minas Gerais, além de outras regiões no estado que também possuem valores significativos de irradiação, podendo-se assim, nortearem a instalação de novos empreendimentos de usinas fotovoltaicas.
Acesso aberto (Open Access)
Modelagem aplicada para quantificação de Irradiação Solar para finalidade didática
(Universidade Federal de São Paulo, 2016) Juvêncio, Rafael Mariano [UNIFESP]; Martins, Fernando Ramos [UNIFESP]; http://lattes.cnpq.br/9012359647335296; http://lattes.cnpq.br/2652238454157105; Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)
Um país que possuí 95% de sua população com acesso à energia elétrica, necessita estar fortemente amparado por um sistema elétrico eficiente e sustentável. O Brasil utiliza hidrelétricas como o principal recurso para a geração de eletricidade, porém estudos mostram que esta fonte sofre forte influência da variabilidade climática e torna-se necessária a diversificação da matriz de energia com a utilização de outras fontes energéticas para garantir a segurança energética do sistema elétrico. O Brasil por apresentar um extenso território localizado na região tropical, possui um grande potencial para a utilização de energia solar. Para viabilizar seu aproveitamento, torna-se primordial quantificar, compreender sua variabilidade espacial e temporal para viabilizar e otimizar seu aproveitamento nos diversos contextos que se apresentam no cenário energético do Brasil.
Acesso aberto (Open Access)
Modelagem numérica da irradiância solar em função da geometria de iluminação
(Universidade Federal de São Paulo, 2022-08-04) Teixeira Filho, José Antonio [UNIFESP]; Martins, Fernando Ramos [UNIFESP]; http://lattes.cnpq.br/9012359647335296; http://lattes.cnpq.br/9292322132782084; Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)
O período entre 2015 e 2020 compõe o quinquênio mais quente desde 1850. Indicadores chave das mudanças climáticas estão sofrendo alterações a um ritmo inédito nos últimos 2.000 anos. Hoje, estamos em uma posição onde, devido ao excesso de emissões de CO2, o nível do mar continuará a subir por milhares de anos, mesmo se atingirmos a meta de neutralidade de carbono até 2050. Desta forma, o uso de energias renováveis se torna cada vez mais inescusável para a redução das emissões de gases de efeito estufa. O Brasil, caracterizado pela disponibilidade e uniformidade de sua radiação solar, tem apenas 2% de sua matriz elétrica representada pela energia solar, e a integração de tecnologias fotovoltaicas em construções civis ainda é incipiente. Além disso, os critérios básicos de aplicação para evitar perdas na geração de energia costumam ser extrapolados de modelos de países de latitudes maiores, como a Alemanha. Porém, esses modelos nem sempre correspondem à realidade brasileira, o que pode originar obstáculos na maximização do uso da irradiância solar disponível. Diante disso, esse trabalho visa, a partir de um modelo elaborado em Python, avaliar a variabilidade da irradiância solar em função da geometria de iluminação, que considera a inclinação e direção de azimute do plano, auxiliando o cenário nacional de aproveitamento solar.
Acesso aberto (Open Access)
Modelagem numérica para geração de séries sintéticas de irradiância solar minuto a minuto
(Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP), 2018-06) Soares, Thaiane Gambarra [UNIFESP]; Martins, Fernando Ramos [UNIFESP]; http://lattes.cnpq.br/9012359647335296; http://lattes.cnpq.br/1808852984715699; Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)
Um dos maiores desafios para o atendimento da demanda de energia será a integração em larga escala de fontes de energias renováveis intermitentes às redes de distribuição de eletricidade. As fontes de energias renováveis, como o Sol e os ventos possuem um caráter flutuante espacial e temporal intrínsecos aos processos físicos da natureza. Sua utilização de forma eficiente na geração de eletricidade deve conter sistemas operacionais para distribuição que considerem essa variabilidade. As companhias de distribuição devem lidar com dificuldades associadas às variações de entrada e com sobrecargas ou paradas no sistema de distribuição, para tanto um modelo confiável de geração de uma série temporal de radiação solar é bastante útil. Este trabalho teve como objetivo adaptar um modelo de previsão de irradiância global de minuto a minuto a partir de uma base de dados horários com finalidade de possibilitar melhor simulação do aproveitamento da energia solar em projetos de exploração e comercialização desta fonte. O estudo tomou como base o modelo estatístico desenvolvido por Hofmann et al. (2014) fundamentado em cadeias de Markov. Matrizes de probabilidade de transição (MPT) foram geradas para as seguintes condições de nebulosidade: nublado, parcialmente nublado ou céu claro. As matrizes foram determinadas utilizando uma série temporal de dados horários de irradiância solar com dois anos de dados horários observados na estação de superfície (INPE/SONDA) localizada em São Martinho da Serra – RS. A partir das matrizes MPT, utilizou-se o método da transformada inversa para a geração de uma série de dados com resolução temporal de um minuto levando em consideração a classificação da condição de nebulosidade dos dados horários de entrada. O modelo produzido no estudo tem aplicação local, mas a metodologia empregada pode ser replicada para qualquer localidade no Brasil. A validação do modelo foi realizada utilizando dados de irradiância solar medidos na estação meteorológica não utilizados na elaboração das MPTs. O erro quadrático médio das frequências de distribuição relativa indicou um desvio de apenas 0,015 e o teste de Kolmogorov-Smirnov não rejeitou a hipótese de que as séries temporais observada e gerada pelo modelo apresentam a mesma distribuição de frequência cumulativa. Desta forma, o modelo estatístico desenvolvido apresentou uma alta confiabilidade em reproduzir a variabilidade temporal decorrente da natureza da energia solar no local de estudo.
Acesso aberto (Open Access)
Motor termomagnético acionado por energia solar fundamentada no princípio de Curie
(Universidade Federal de São Paulo, 2013-10-07) Bessa, Carlos Vinicius Xavier [UNIFESP]; Silva, Isaias da [UNIFESP]; Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)
Brazil has great potential to use solar energy because of its dimensions and location. In order to benefit from this energy availability, this work aims build a rotary thermomagnetic motor based on the Curie wheel principle. This motor consists of a thermomagnetic hoop partly subject to magnetic fields. Where the field is applied the thermomagnetic material undergoes a thermomagnetic transition, becoming paramagnetic. The change is due to a flow of hot water heated by solar energy inside the thermomagnetic material. The heat exchange between hoop and the flow of hot water increasing the temperature of the hoop, the magnetization of thermomagnetic materials depends upon the temperature, the heated region stops being attracted to the field and the part still cold of the hoop is attracted by magnetic forces, this way the motor shaft rotates. CAE (Computer-Aided Engineering) tools were used in the design of the prototype, assisting in the development and improvement of the system. With the use of CFD (Computational Fluid Dynamics) tools the heat exchange and fluid flow were studied, and CEM (Computational Electromagnetic) tools were used for the studies of the magnetic interactions. This work contains the results obtained experimentally and by simulations regarding the thermomagnetic motor.
Acesso aberto (Open Access)
Motores termomagneticos, linear e rotativos, acionados por energia solar
(Universidade Federal de São Paulo, 2013-01-08) Ferreira, Lucas Diego Rodrigues [UNIFESP]; Silva, Isaias da [UNIFESP]; Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)
This dissertation presents a study for the improvement and optimization of thermomagnetic motors of the linear reciprocating type and variable reluctance rotative type. The operating principle of such motors is the changing of the magnetic state presented by certain materials when heated above its Curie temperature (Tc). The motors were built with thermomagnetic materials with Tc around 50° C, allowing for the use of water heated in flat plate solar panels (with temperatures around 80° C) as a source of energy for conversion into mechanical energy. Analyses were performed in order to identify ways in which the power and performance of these motors can be improved. Computational simulations were performed in order to analyze: i) the thermal exchange between the magnetic materials and working fluids, through computational fluid dynamics simulation (CFD), ii) the force produced by the interaction between the magnetic materials and the motor permanent magnets arrangement, using computational electromagnetics simulation (EMC) and iii) the dynamics of the motor operation, using multi-bodies dynamics simulation (MBD). Some experiments and analysis were performed on prototypes of the motors with settings similar to those simulated, allowing the comparison between the computational results and the experimental data, and with it validating the computational models developed. Finally, some changes are proposed to the constructed prototype and ideal parameters defined for the construction of more efficient thermomagnetic motors, capable of converting the thermal energy obtained from solar energy into useful mechanical energy.
Acesso aberto (Open Access)
Preenchimento de lacunas em séries temporais
(Universidade Federal de São Paulo, 2023-12-06) Guarachi, Mariane Souza [UNIFESP]; Martins, Fernando Ramos [UNIFESP]; http://lattes.cnpq.br/9012359647335296; http://lattes.cnpq.br/1104379895946390; Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)
É de suma importância ter disponível séries temporais de irradiância solar de um determinado local na superfície da Terra para aplicação em áreas científicas e tecnológicas. Em um caso mais específico, como a geração de eletricidade pela energia solar são necessários dados detalhados de irradiância solar para modelar o desempenho de uma planta fotovoltaica. Frequentemente, estas séries temporais são obtidas pelas medições realizadas no solo ou são derivadas de imagens de satélites. No entanto, as observações em solo podem apresentar descontinuidades, que duram de minutos a dias, no registro dos dados causadas pela manutenção preventiva e corretiva deficientes e falta de energia nos equipamentos. Esta falta de dados é prejudicial para o estudo de viabilidade de uma planta fotovoltaica, pois isso acarreta o crescimento das incertezas sobre o potencial técnico disponível no local. Portanto, é necessário a utilização de séries temporais geradas sinteticamente ou matematicamente para preencher as lacunas de dados das medições. Com isso, a partir desse estudo pôde-se alcançar o objetivo de entender o estado da arte da tecnologia de preenchimento de lacunas em séries temporais de radiação solar.
Acesso aberto (Open Access)
Previsão de irradiância solar na região sudeste do Brasil empregando o modelo de mesoescala WRF ajustado por redes neurais artificiais (RNAS)
(Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP), 2018-06) Campos, Isabelle Sardinha Leonardo [UNIFESP]; Martins, Fernando Ramos [UNIFESP]; Lima, Francisco José Lopes de; http://lattes.cnpq.br/8300602270954491; http://lattes.cnpq.br/9012359647335296; http://lattes.cnpq.br/1604549914204182; Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)
A irradiância solar é um recurso energético vital para a manutenção da vida no planeta e para atendimento de demandas relativas às atividades humanas, tais como agricultura, geração de eletricidade e produção de calor. A irradiância solar que incide sobre a superfície é de natureza variável, principalmente devido às nuvens e aos ciclos sazonais. Este trabalho tem como objetivo avaliar a capacidade de um modelo numérico mesoescala em simular a evolução dos processos atmosféricos na região Sudeste do Brasil de forma a possibilitar seu uso para previsão de irradiância solar quando acoplado com uma metodologia para refinamento estatístico para redução dos desvios sistemáticos inerentes ao modelo de mesoescala. Neste sentido, o estudo baseou-se no uso de Redes Neurais Artificiais (RNAs) alimentadas por variáveis meteorológicas fornecidas pelo o modelo de mesoescala WRF para horizontes de curto prazo: 24 horas, 48 horas e 72 horas. As variáveis de saída do modelo WRF foram empregadas como preditores em modelos de RNAs. Este trabalho utilizou dados de irradiância solar incidente na superfície observados durante o ano de 2013 em estações operadas pelo INMET. Diversos experimentos numéricos foram realizados para ajuste e definição do conjunto de preditores e configuração das redes neurais. Parâmetros estatísticos para avaliação de desvios foram adotados da metodologia de previsão para validação da metodologia empregada no estudo. Os resultados obtidos mostram que as RNAs são uma excelente alternativa para previsão de irradiância solar em toda a Região Sudeste, se destacando, sobretudo, para previsões de até 24h em dias de céu claro.
Acesso aberto (Open Access)
Recurso solar no Porto de Santos
(Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP), 2015-12) Soares, Thaiane Gambarra [UNIFESP]; Martins, Fernando Ramos [UNIFESP]; http://lattes.cnpq.br/9012359647335296; http://lattes.cnpq.br/1808852984715699; Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)
A sustentabilidade energética busca o uso da energia para satisfazer as necessidades atuais sem comprometer as demandas por eletricidade e energia como um todo. As fontes renováveis de energia são a resposta para o desenvolvimento sustentável, para a preservação da biodiversidade e dos ecossistemas mundiais. O Porto de Santos é atualmente o maior porto brasileiro, devido à sua expansão e contínuo crescimento, é necessário um planejamento adequado para o suprimento de sua demanda energética. O objetivo foi avaliar o potencial de irradiação solar na área do Porto de Santos, a fim de estimar a produtividade energética de forma alternativa, renovável e livre de emissões de CO2 através da implantação de painéis fotovoltáicos. Mais especificamente, o objetivo foi estimar a irradiação solar incidente na área portuária utilizando dados observados em estações metereológicas e fornecidos por modelos numéricos computacionais. Em um segundo momento, realizou-se um estudo de caso do terminal portuário da empresa Citrosuco, no qual obtivemos uma estimativa da potência nominal instalada e da geração de energia elétrica mensal através de uma possível instalação de painéis fotovoltáicos nas dependências deste terminal. Os valores estimados de irradiação global horizontal pelo modelo BRASIL-SR foram menores que os valores medidos pela estação automática de Moela, principalmente durante os meses de maior irradiação incidente, o que demonstra uma necessidade de aquisição de dados locais para obter valores mais precisos. A análise do telhado dos armazéns do Terminal da Citrosuco na zona portuária de Santos, permitiu a delimitação de 13.226 m2 de área para instalação de um sistema fotovoltáico com potência nominal instalada de 1.984 kWp, produzindo uma energia anual de 2.346.384 kWh.
Acesso aberto (Open Access)
Viabilidade econômica da instalação de painéis solares para uso residencial quando comparada a investimentos tradicionais
(Universidade Federal de São Paulo, 2022-02-10) Bandeira, Victor Augusto Andrade [UNIFESP]; Sakurai, Cledson Akio [UNIFESP]; http://lattes.cnpq.br/1944141304162246; Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)
Gerar energia elétrica de forma limpa tornou-se necessário em todo o globo fazendo com que, pressionados por uma descarbonização de seus setores elétricos, alguns países sigam em busca de tecnologias sustentáveis e com preços competitivos. A geração de energia elétrica através da conversão fotovoltaica da radiação solar é uma das alternativas mais econômicas e se tornou uma importante fonte de energia na matriz energética de países que possuem potencial para esse setor menor que o Brasil, como Alemanha, Itália, França e Espanha. Dessa forma, o Brasil, por ter o clima intertropical em maior parte do seu território, tem potencial para se tornar um dos principais produtores e consumidores do setor energético solar do mundo. Um assunto muito debatido atualmente está vinculado à instalação de painéis solares para uso residencial e qual o retorno deste investimento. O objetivo deste trabalho foi analisar a viabilidade econômica da instalação de painéis para uso residencial na cidade de Santos/SP, comparando o retorno deste investimento com os investimentos tradicionais do mercado financeiro. Definiu-se os modelos, dimensões, investimentos e a consequente viabilidade da implementação das placas solares para uso residencial, além da montagem das carteiras de investimento para cada perfil de investidor modelado pelo software solver. Em conclusão, foi observado que o investimento em placas solares mostrou-se viável para uso residencial em Santos, com retorno superior à rentabilidade dos investimentos de perfil conservador e inferior aos perfis moderado e agressivo, embora a estratégia de investimento no mercado financeiro possa trazer bons resultados a longo prazo para todos os perfis.

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