Conversão fotovoltaica fora da orientação ideal : artefato de medição
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| Data de Publicação: | 2020 |
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Resumo: | Orientador: Prof. Dr. Aloísio Leoni Schmid |
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Silveira, Flávia AparecidaUniversidade Federal do Paraná. Setor de Artes, Comunicação e Design. Programa de Pós-Graduação em DesignSchmid, Aloísio Leoni, 1968-2021-06-25T22:04:23Z2021-06-25T22:04:23Z2020https://hdl.handle.net/1884/69954Orientador: Prof. Dr. Aloísio Leoni SchmidDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Artes, Comunicação e Design, Programa de Pós-Graduação em Design. Defesa : Curitiba, 01/09/2020Inclui referências: p. 100-105Resumo: No presente estudo, procura-se responder ao problema de melhoria à integração dos sistemas fotovoltaicos na arquitetura. Para isso, questiona-se como entender a variação da irradiação na utilização da energia solar pela conversão fotovoltaica em função da orientação e inclinação da superfície coletora e da tecnologia de conversão, na cidade de Curitiba, Paraná. A pesquisa se justifica ao ponto que a conversão fotovoltaica possui pouca disseminação no Brasil. Este trabalho relaciona-se com os estudos sobre fontes renováveis de energia, e tem valor social e econômico. O usuário dessa tecnologia pode ampliar a rede de energia elétrica proveniente da concessionária com sua instalação, e receber créditos de acordo com a normativa 482/2012 da ANEEL. Na esfera ambiental, a justificativa se dá na possibilidade de utilização dos espaços já construídos para a aplicação dos módulos fotovoltaicos. No âmbito do design, podem ser observados desde projetos que integram a energia fotovoltaica até a criação, em grupos multidisciplinares, de novos módulos para a utilização de forma integrada à arquitetura. O estudo inicia com apontamentos sobre as principais características dos módulos fotovoltaicos, com dados provenientes de revisão bibliográfica. A partir dos conceitos teóricos e utilizando características do Design Science Research, é desenvolvido um projeto de artefato para medição da radiação solar em condições não ideais. Para isso, são utilizados módulos de silício policristalino, telureto de cádmio (CdTe) e filme fotovoltaico orgânico (OPV) como tecnologias de conversão fotovoltaica dispostas em diversas orientações e inclinações. O artefato segue pré-requisitos como a disposição alternada das tecnologias de conversão, o posicionamento em azimute e inclinação variados, a utilização de um albedo controlado, o afastamento do solo no intuito de reduzir o sombreamento e a possibilidade de uso do artefato pelos alunos da Universidade Federal do Paraná. Aliado a esses fatores, o artefato tem o intuito de demonstrar possibilidades de aplicação da tecnologia tanto em produtos de design, quanto em projetos arquitetônicos. O projeto do artefato segue os requisitos definidos e acontece de forma multidisciplinar, com a participação do grupo de pesquisa e auxílio de profissionais para a parte estrutural, mecânica e elétrica. O artefato ainda demonstra a possibilidade da geração de energia solar pela conversão fotovoltaica em inclinação e azimute não ideais ao considerar o albedo do entorno e a conversão da energia refletida. Cabe ressaltar que a construção do artefato complementa os resultados apresentados nesse estudo e os resultados obtidos a partir dos dados do artefato serão divulgados em estudos posteriores. É relevante lembrar também que fenômenos climáticos como microclima das cidades, com ilha de calor e poluição atmosférica, podem promover alterações na conversão de energia pelo efeito fotovoltaico, fatores que podem gerar divergências em simulações. Trabalhos futuros poderão enfocar diferentes valores de albedo e condições climáticas para um resultado mais amplo a respeito do tema. Palavras-chave: Design. Conversão fotovoltaica. Energia Solar. Arquitetura. Projeto de produto.Abstract: This study aims to answer problems of improving the integration of photovoltaic systems into architecture. It therefore handles the question on how to understand the variation of irradiation in the use of solar energy by photovoltaic conversion according to the slope and orientation angles of the collecting surface and according to the conversion technology, in the city of Curitiba, Paraná. The research is justified by the point that photovoltaic conversion has little dissemination in Brazil. This work is related to studies on renewable energy sources, and has social and economic value. The users of PV technology can expand the electricity network from the concessionaire with its installation, and receive credits in accordance with ANEEL regulation 482/2012. In the environmental sphere, the reason is given by the possibility of using the spaces already built for the application of photovoltaic modules. In the scope of design, they can be seen from projects that integrate photovoltaic energy to the development, in multidisciplinary groups, of new modules for use in an integrated way with architecture. The study begins with notes on the main characteristics of photovoltaic modules, with data from the bibliographic review. Based on theoretical concepts and using features of Design Science Research, an artifact is conceived to measure solar radiation in non-ideal conditions. For this, modules of polycrystalline silicon, cadmium telluride (CdTe) and organic photovoltaic film (OPV) are used as photovoltaic conversion technologies arranged in different slope and orientation angles. The artifact follows requirements such as the alternate disposition of the conversion technologies, the positioning in varied azimuth and slope, the use of a controlled albedo, a distance above the ground in order to reduce shading issues and the possibility of the artifact being used by the students of the Federal University of Paraná. Allied to these factors, the artifact is intended to demonstrate possibilities of application of technology both in design products and in architectural projects. The artifact project follows the defined requirements and takes place in a multidisciplinary manner, with collaboration of the research group and the assistance of professionals for the structural, mechanical and electrical parts. The artifact also demonstrates the possibility of generating solar energy by converting photovoltaic by non-ideal slope and azimuth angles, by considering the albedo of the surroundings and the conversion of reflected energy. It should be noted that the construction of the artifact complements the results presented in this study and the results obtained from the data of the artifact will be disclosed in later studies. It is also important to remember that climatic phenomena such as microclimate of cities, with an island of heat and atmospheric pollution, can promote changes in energy conversion through the photovoltaic effect, factors that can generate divergences in simulations. Future work may focus on different albedo values and climatic conditions for a broader result on the subject. Keywords: Design. Photovoltaic conversion. Solar energy. Architecture. Product design.145 p. : il. (algumas color.).application/pdfArquitetura - Energia solarDesign de produtoSistemas de energia fotovoltaicaConversão fotovoltaica fora da orientação ideal : artefato de mediçãoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALR - D - FLAVIA APARECIDA SILVEIRA.pdfapplication/pdf30472463https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/69954/1/R%20-%20D%20-%20FLAVIA%20APARECIDA%20SILVEIRA.pdf9df65627d0d2c58c6875b3eb6c5cd3f2MD51open access1884/699542021-06-25 19:04:23.54open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/69954Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082021-06-25T22:04:23Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false |
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