Mestrado em Engenharia de Materiais
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Navegando Mestrado em Engenharia de Materiais por Autor "Avelar, Henrique José"
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Item Estudo do efeito do acúmulo de sujidade na eficiência de módulos fotovoltaicos(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2016-09-30) Lemos, Lucélio de Oliveira; Ferreira, Ângela de Mello; Jota, Patrícia Romeiro da Silva; http://lattes.cnpq.br/0977994271668461; http://lattes.cnpq.br/1228978469230164; http://lattes.cnpq.br/0192243776932421; Batista, Ana Paula; Silva, Sidney Nicodemos da; Avelar, Henrique JoséO aproveitamento da energia gerada pelo Sol, tanto como fonte de calor quanto de luz, é hoje uma das alternativas energéticas mais promissoras. Dentre as diversas aplicações da energia solar, a geração direta de eletricidade através do efeito fotovoltaico, se apresenta como uma das formas mais ecologicamente corretas de gerar energia elétrica. Os módulos fotovoltaicos estão sujeitos a ação da poluição, empoeiramento e demais fatores naturais, que dificultam ou reduzem a incidência dos raios solares nas fotocélulas prejudicando sua eficiência, o que fica claro, quando comparamos as medidas elétricas entre módulos fotovoltaicos com sujidade e limpos. Neste trabalho, além da simulação de sujidade em diferentes módulos fotovoltaicos, estudou-se a influência do acúmulo de sujidade no desempenho de um módulo fotovoltaico instalado no CPEI - CEFET/MG - campus II, há mais de oito anos, gerando energia elétrica por conversão fotovoltaica, sem manutenção de limpeza. Importante ressaltar que neste caso, o módulo foi retirado do gerador fotovoltaico em condições normais de trabalho e caracterizado, quanto à eficiência, antes e após a limpeza de sua superfície. A sujidade acumulada foi caracterizada quanto a sua composição química, biológica e mineralógica. A composição da sujidade mostrou grande quantidade de matéria orgânica, formando biofilme, que provoca redução da transmitância na cobertura dos módulos fotovoltaicos e dificulta a manutenção de limpeza. A comparação entre a superfície do módulo, antes e depois de limpo, mostrou a importância de se estudar e identificar a diferença dos parâmetros elétricos afetados pela sujidade, como biofilmes, que resistem à limpeza natural gerando uma perda de mais de 10 % na potência elétrica durante a conversão fotovoltaica. Com o objetivo de facilitar a caracterização e comparação dos parâmetros elétricos, foi desenvolvido um sistema de teste e medição de forma a calcular e armazenar dados da curva de corrente e tensão (I-V). Os dados arquivados foram analisados e são apresentados no decorrer desta dissertação. Esta pesquisa visa avaliar o efeito da sujidade e identificar as características da sujidade existente no sitio analisado, contribuindo com a melhoria da eficiência na conversão da energia irradiada pelo sol em energia elétrica e a redução nos custos de manutenção dos painéis fotovoltaicos.Item Influência da degradação por temperatura no desempenho de células fotovoltaicas orgânicas(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2017-03-20) Silva, Júlio Cesar Madureira; Bezerra, Augusto Cesar da Silva; Calado, Claudinei Rezende; http://lattes.cnpq.br/6082489292832913; http://lattes.cnpq.br/0783179484317105; Bezerra, Augusto Cesar da Silva; Calado, Claudinei Rezende; Avelar, Henrique José; Oliveira, Paulo José Pereira deCélulas fotovoltaicas orgânicas (Organic Solar Cells - OSC) integram a mais recente geração de dispositivos fotovoltaicos. Suas características de flexibilidade e leveza aliadas ao emprego de técnicas mais simples de processamento, além da possibilidade de uso de materiais mais abundantes ampliam o nicho de aplicações de dispositivos fotovoltaicos e diminuem consideravelmente o custo do dispositivo. Embora estudos ainda estão sendo conduzidos com o intuito de entender os mecanismos de degradação destes dispositivos, grande avanço já foi obtido em relação à extensão de sua vida útil com o uso de camadas de barreiras de proteção apropriadas (e.g. proteção contra oxigênio e raios UV). Essa longevidade, atualmente na faixa de 2-3 anos, trouxe a necessidade de proposição e realização de testes acelerados para previsão de vida útil que atendam as características próprias desta tecnologia, já que os mecanismos de degradação que ela enfrenta são maiores que a tecnologia que utiliza o silício. A montagem de normas próprias para a previsão de vida útil de OSC passa pela realização de ensaios em conjunto por diferentes laboratórios, usando dispositivos com diferentes tipos de materiais, mas obedecendo a protocolos comuns. Já o estabelecimento de procedimentos de testes mais sofisticados e relevantes depende da quantidade de dados reportados, o que segundo a literatura analisada, ainda é muito pouco. A literatura afirma que o processo de degradação em OSC pode ter uma natureza química e desta forma apresenta um comportamento descrito pelo modelo Arrhenius (i. e. decaimento através de uma função exponencial). Utilizou-se neste trabalho um estudo acelerado de degradação por temperatura a fim de estimar a duração da vida útil de OSC baseado no sistema conhecido como "T80" que avalia a degradação ocorrida até o ponto de 80% do valor inicial. Diferentemente de outros estudos apresentados, o método utilizado avalia simultaneamente a degradação utilizando três temperaturas, além da temperatura ambiente. Este trabalho também conta com um aparato próprio que possui as características de portabilidade, menor custo e boa escalabilidade para o desenvolvimento de projetos futuros. Os resultados apresentados indicaram elevada taxa de degradação dos parâmetros eficiência (PCE) e corrente de curto circuito (ISC) para as células degradadas a 85 e 100° C. Apenas uma célula degradada a 70° C apresentou degradação do parâmetro eficiência (PCE) inferior a 20 % durante o período de 1008 horas (42 dias) de análise.