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http://hdl.handle.net/1843/BUBD-AX3LNL| Type: | Dissertação de Mestrado |
| Title: | Comparative analysis between mono-Si and OPV photovoltaic devices: accelerated aging experiments applied to LCA and LCOE |
| Authors: | Bruno de Avila Sbampato |
| First Advisor: | Wadaed Uturbey da Costa |
| First Co-advisor: | Davies William de Lima Monteiro |
| First Referee: | Davies William de Lima Monteiro |
| Second Referee: | Camila Costa de Amorim |
| Third Referee: | Matheus Pereira Porto |
| Abstract: | Atualmente, a diversificação da matriz energética elétrica, bem como a intensificação do uso de energias renováveis, torna o estudo de fotovoltaicos (FV) muito relevante. Neste trabalho, é feita a comparação de uma tecnologia emergente com um benchmark, especificamente, dispositivos fotovoltaicos orgânicos (do inglês, OPV) e dispositivos fotovoltaicos de silício monocristalino (mono-Si). A comparação inclui aspectos ambientais, feita através da metodologia de Avaliação de Ciclo de Vida (ACV) e características de custos, analisadas usando-se o Custo Nivelado da Energia (do inglês, LCOE). Em ambos os cálculos, a quantidade de energia gerada por um módulo FV é muito importante. Ela depende da eficiência do dispositivo e de sua degradação ao longo do tempo, então, testes do desempenho elétrico com envelhecimento acelerado foram realizados. Para a ACV, as categorias de impacto analisadas foram o Potencial de Aquecimento Global (PAG), Demanda Acumulada de Energia (DAE), Toxicidade humana total, ecotoxicidade total e Potencial de Depleção de Metais (PDM). Além disso, o Tempo de Payback Energético (do inglês, EPBT) foi calculado. Dados experimentais oriundos do teste de envelhecimento acelerado foram usados para estimar a quantidade de energia que seria produzida pelos módulos de cada tecnologia e tornou-se possível calcular valores de Avaliação de Impacto de Ciclo de Vida tendo o kWh como unidade de referência. Para o LCOE, usinas DC de 3 kWp instaladas em telhados foram consideradas em um horizonte de tempo de dez anos, uma com módulos OPV e a outra com mono-Si. Novamente a informação de energia gerada de acordo com o tempo foi usada como dado de entrada. Como resultado, o OPV teve valores menores de DAE, EPBT e PAG, mas valores maiores para PDM, Toxicidade humana total e Ecotoxicidade total e também teve um LCOE mais elevado, demonstrando ter uma performance geral pior que o mono-Si |
| Abstract: | Nowadays, the electrical energy matrix diversification as well as the intensification of the use of renewable sources of energy makes the study of photovoltaics (PV) very relevant. In this work, an emerging technology is compared with a benchmark one, namely, organic photovoltaics (OPV) devices and monocrystalline silicon (mono-Si) devices. The comparison includes environmental aspects, done through Life Cycle Assessment (LCA) methodology and costs characteristics, analyzed using the Levelized Cost of Energy (LCOE). In both calculations, the amount of energy generated by a PV module is very important, and it depends on the device efficiency and degradation through time, hence tests of electrical performance with accelerated aging were held. For LCA, the impact categories analyzed were Global Warming Potential (GWP), Cumulative Energy Demand (CED), Human Toxicity Total, Ecotoxicity total and Metal Depletion Potential (MDP). Besides that, Energy Payback Time was calculated. Experimental data from the accelerated aging tests are used to estimate the amount of energy that would be produced by modules of each technology and makes it possible to calculate values of Life Cycle Impact Assessment having kWh as reference unit. For the LCOE, DC power plants of 3 kWp on rooftops were considered in a time horizon of ten years, one with OPV modules and the other with mono-Si ones. Again, the information of energy generated through time was used as input data. As a result, OPV had smaller values for CED, EPBT and GWP, but they were higher for MDP, Human Toxicity Total, Ecotoxicity total and it also had a higher LCOE, demonstrating to have a worst performance than mono-Si, in general |
| Subject: | Energia solar Engenharia elétrica Geração de energia fotovoltaica |
| language: | Português |
| Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Publisher Initials: | UFMG |
| Rights: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/BUBD-AX3LNL |
| Issue Date: | 5-Dec-2017 |
| Appears in Collections: | Dissertações de Mestrado |
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