Aumento do rendimento de módulos fotovoltaicos com aproveitamento da energia térmica para geração termoelétrica de estado sólido
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2018 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Manancial - Repositório Digital da UFSM |
Texto Completo: | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/14061 |
Resumo: | The Sun is the main source of energy of the Earth’s atmosphere-ocean-land system. The technological society is highly depended on the solar energy converted and stored in reservoirs, such as oceans, rivers, winds, plants, animals and fossil fuels. On the other hand, the direct conversion of the incident solar irradiance on electric power employing photovoltaic systems is a key component of the current energy matrix to fulfill our ever-growing energy needs. However, the efficiency of photovoltaic systems is dependent on the panel temperature. Here is shown that the thermal energy retained in photovoltaic panels can be employed to increase the overall system efficiency by converting directly thermal energy into electrical energy based on the thermoelectric effect (Seebeck effect). In order to demonstrate the feasibility of the system, it was designed and developed a proof-of-concept prototype of a solid-state photovoltaic and thermoelectric cogeneration system. The performance of the prototype was evaluated by comparing the experimental results and the theoretical expectations. Although the thermoelectric conversion process has a low profile, the system has a high degree of reliability and low maintenance requirements, high durability and no need for moving parts. The final results demonstrate that the efficiency of photovoltaic systems can be increased by employing thermoelectric energy recovery systems. It is expected that this study can be a starting point for more sophisticate evaluation of the energy potential of photovoltaic and thermoelectric cogeneration systems necessary for large-scale deployment in industrial power plants. |
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Aumento do rendimento de módulos fotovoltaicos com aproveitamento da energia térmica para geração termoelétrica de estado sólidoIncrease in photovoltaic module efficiency with the use of thermal energy for thermoelectric generation of solid stateCogeração termoelétrica-fotovoltaicaRendimento fotovoltaicoEfeito termoelétricoThermoelectric-photovoltaic cogenerationPhotovoltaic efficiencyThermoelectric effectCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICAThe Sun is the main source of energy of the Earth’s atmosphere-ocean-land system. The technological society is highly depended on the solar energy converted and stored in reservoirs, such as oceans, rivers, winds, plants, animals and fossil fuels. On the other hand, the direct conversion of the incident solar irradiance on electric power employing photovoltaic systems is a key component of the current energy matrix to fulfill our ever-growing energy needs. However, the efficiency of photovoltaic systems is dependent on the panel temperature. Here is shown that the thermal energy retained in photovoltaic panels can be employed to increase the overall system efficiency by converting directly thermal energy into electrical energy based on the thermoelectric effect (Seebeck effect). In order to demonstrate the feasibility of the system, it was designed and developed a proof-of-concept prototype of a solid-state photovoltaic and thermoelectric cogeneration system. The performance of the prototype was evaluated by comparing the experimental results and the theoretical expectations. Although the thermoelectric conversion process has a low profile, the system has a high degree of reliability and low maintenance requirements, high durability and no need for moving parts. The final results demonstrate that the efficiency of photovoltaic systems can be increased by employing thermoelectric energy recovery systems. It is expected that this study can be a starting point for more sophisticate evaluation of the energy potential of photovoltaic and thermoelectric cogeneration systems necessary for large-scale deployment in industrial power plants.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESO Sol é a principal fonte de energia existente no sistema atmosfera-oceano-terra. A sociedade tecnológica atual depende muito da energia solar convertida e armazenada de alguma forma em reservatórios tais como oceanos, rios, ventos, plantas, animais e combustíveis fósseis. Por outro lado, a conversão direta da radiação solar em energia elétrica empregado sistemas fotovoltaicos será um componente chave da nossa matriz energética, esses sistemas possuem capacidade para atender às necessidades energéticas atuais. No entanto, a eficiência dos sistemas fotovoltaicos depende da temperatura do painel. Esta dissertação quer mostrar que a energia térmica retida em painéis fotovoltaicos pode ser empregada para aumentar sua eficiência total convertendo diretamente a energia térmica em energia elétrica com base no efeito termoelétrico (efeito Seebeck). Para demonstrar a viabilidade desta composição desenvolveu-se um protótipo de cogeração fotovoltaica-termoelétrica de estado sólido. O desempenho deste protótipo foi avaliado comparando-se os resultados experimentais e as expectativas teóricas. Mostrou-se que embora o processo de conversão termoelétrica tenha baixo rendimento elétrico, o gerador termoelétrico pode esfriar o painel fotovoltaico com um alto grau de confiabilidade, baixa manutenção, durabilidade apreciável, não necessitando de peças móveis, tornandose um adicional na geração de energia elétrica por si só e pela redução de temperatura no painel PV. Os resultados apresentados nesta dissertação demonstram que a eficiência dos módulos fotovoltaicos realmente aumenta pela recuperação da energia térmica. Espera-se que este estudo seja um ponto de partida para uma avaliação mais sofisticada do potencial energético da cogeração fotovoltaica e termoelétrica que são necessários para sua implantação em grande escala em usinas industriais.Universidade Federal de Santa MariaBrasilEngenharia ElétricaUFSMPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaCentro de TecnologiaFarret, Felix Albertohttp://lattes.cnpq.br/5783619992936443Canha, Luciane Neveshttp://lattes.cnpq.br/6991878627141193Marafiga, Eduardo Bonnunciellihttp://lattes.cnpq.br/6155053729183876Vieira, Emanuel Antunes2018-08-16T19:25:17Z2018-08-16T19:25:17Z2018-02-28info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/14061porAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2018-08-16T19:25:17Zoai:repositorio.ufsm.br:1/14061Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/ONGhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.comopendoar:2018-08-16T19:25:17Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false |
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