Navegando por Palavras-chave "Solar energy"
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- ItemAcesso 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.
- ItemAcesso 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.
- ItemAcesso aberto (Open Access)Estudo sobre eficiência energética e aproveitamento de energia solar no edifício acadêmico II do Campus Baixada Santista da Unifesp(Universidade Federal de São Paulo, 2022-07-28) Menali, Leandro [UNIFESP]; Ferreira, Leandro Menali [UNIFESP]; Martins, Fernando Ramos [UNIFESP]; http://lattes.cnpq.br/9012359647335296; http://lattes.cnpq.br/9085244548019733; Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)A questão energética é fator primordial para garantia de segurança pública, do atendimento e cuidado à saúde, da educação, da produção e distribuição de alimentos, de acesso à cultura e entretenimento e conforto ambiental, de forma que a energia solar terá papel fundamental para a diversificação da matriz de energia elétrica nacional. Este projeto de pesquisa está relacionado com a demanda e consumo de energia e sua relação com as condições meteorológicas, o clima regional e a disponibilidade de informações sobre os recursos de energia solar para o litoral paulista, utilizando de estudos anteriores que mostram que as condições meteorológicas, o clima regional, as características construtivas do edifício, a ocupação dos espaços, os usos dos ambientes internos e a ocupação urbana no entorno estão relacionados à demanda energética típica em um edifício. Dessa forma, para a otimização do consumo energético do Edifício Acadêmico II é feito a avaliação da curva de carga e a avaliação dos fatores citados anteriormente. Este estudo busca compreender a demanda energética do Edifício Acadêmico II em função do ciclo diário e da sazonalidade anual, possibilitando elaborar um projeto de aproveitamento do recurso solar que otimize o consumo de energia elétrica adquirida da concessionária e aumente a eficiência energética do edifício, além de analisar os aspectos financeiros do investimento, tudo isso utilizando uma ferramenta computacional para simulação de sistemas fotovoltaicos, o PVsyst.
- ItemAcesso 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.
- ItemAcesso 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.
- ItemAcesso 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.
- ItemAcesso aberto (Open Access)Optical, electrical and electrochemical evaluation of sputtered platinum counter electrodes for dye sensitized solar cells(Elsevier Science Bv, 2016) Moraes, R. S.; Saito, E. [UNIFESP]; Leite, D. M. G.; Massi, M. [UNIFESP]; da Silva Sobrinho, A. S.Since Gratzel and O'Regan started in 1991, dye-sensitized solar cells (DSSC) have been extensively studied around the world. In addition to increasing efficiency, their characteristics such as low cost materials and inexpensive manufacturing processes are attractive for organic solar cells. Several parts of DSSC devices are being researched such as semiconductor engineering, low cost counter electrodes, electrolytes, and dyes. In this work, platinum (Pt) thin films were deposited by sputtering technique to produce counter electrodes for DSSC. The films were characterized by profilometry, elipsometry, four-point probe sheet resistance, spectrophotometry, and electrochemical impedance spectroscopy. The electrode response was also compared to that built from a commercial platinum solution. The results allow us to determine the minimum Pt film thickness necessary to achieve a relevant reduction of the sheet resistance and charge transfer resistance, which preserve a significant electrode transparency. The 22 nm and 24.8 nm thick films combined low charge transfer resistance and good transparency. The 122 nm Pt film presented the lowest charge transfer resistance. (C) 2015 Elsevier B.V. All rights reserved.
- ItemAcesso 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.
- ItemAcesso 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.