Evaluation of the potential of demand side management strategies in PV system in rural areas

Tese de mestrado integrado, Engenharia da Energia e do Ambiente, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2017According to the latest data, there are still about 1.1 billion people (17% of the global population) lacking access to electricity. Due to unplanned power outages, massive losses and low power quality, further 1 billion people have access only to unreliable electricity networks. The Renewable Energy (RE) systems depend strongly on energy efficiency since it has a direct impact on the size and capacity of the RE system power and, as a consequence, on investment costs. In developing countries, where energy access is poor and investment costs in RE systems are high, energy losses and potential gains are even more dramatic than in developed economies. Demand Side Management (DSM) could be an answer to this problem. Therefore the goal of this study is to understand if it is possible to improve RE microgrid systems in remote areas with DSM and if its implementation could reduce the need for fossil fuels and improve the performance of batteries in microgrids, two of the most expensive components of the system. A range of different scenarios were designed, based on the main DSM strategies: conservation, peak clipping, load shifting and valley filling. The study is based on Soroti community, a small town in central-east of Uganda (1.72N, 33.6E), supplied by a PV-diesel microgrid system. The tools used in this study are LoadProGen (for load profile estimation) and HOMER (for DSM scenarios analyses). Model results demonstrate that the combination of all strategies has the better outcomes on the power system components and on the LCOE. They also show that the nominal power capacity of the system has a higher impact on the value of LCOE than the reduction of diesel consumption. With optimized energy demand, the LCOE has an improvement of almost 20%. These results highlight the importance of the often-neglected DSM strategies for isolated microgrids, which have the potential for promoting access to electricity in many regions of the world with clean renewable energies.Em 2016, as Nações Unidas apresentaram dezassete metas para o desenvolvimento da humanidade, denominadas como Sustainable Development Goals, entre as quais se encontra o acesso à energia limpa. Esta meta é um bem essencial para o desenvolvimento da sociedade, permitindo, nomeadamente, a refrigeração de alimentos e medicamentos, o abastecimento público de água, iluminação e ferramentas de comunicação para educação, e equipamentos modernos para assistência médica. No entanto, o acesso à eletricidade é ainda um dos grandesproblemas em muitas zonas rurais, nomeadamente em países em desenvolvimento. Atualmente, mais de mil milhões de pessoas não têm acesso a eletricidade e outras tantas têm apenas acesso a sistemas não fiáveis. Para além do acesso, a qualidade da distribuição de energia é também bastante relevante, nomeadamente em países em desenvolvimento em que a carência é maior e o investimento em sistemas de energia renovável é elevado. O sistema de micro-rede com geração renovável e geradores a diesel é visto como uma das soluções mais competitivas para estas localizações. No entanto, este tipo de sistema depende fortemente do dimensionamento e uso eficiente do mesmo, i.e. o uso incorreto ou o excesso de consumidores na rede podem causar problemas e fazer com que o equipamento eletrónico não trabalhe adequadamente. Apesar de os geradores a diesel e as baterias serem dois componentes essenciais à estabilidade da distribuição de energia nestes sistemas, são também dos componentes mais caros. O uso incorreto das baterias faz com que tenham um tempo de vida mais curto e que seja necessário uma substituição antecipada. O diesel é um combustível caro e difícil de adquirir em algumas zonas rurais. Projetos relacionados com este tipo de sistema de energia indicam que a gestão da procura demonstra ser uma potencial solução para estes problemas. A gestão da procura (Demand Side Management - DSM) consiste na gestão do consumo energético por parte do consumidor, através de medidas ou mecanismos que tornem o diagrama de carga o mais adequado ao sistema de produção e aos consumidores da rede. No entanto, a maior parte do trabalho desenvolvido nesta área está relacionado com zonas urbanas ou com o sector industrial, casos de grande densidade populacional e actividade económica, i.e. elevado consumo energético. Muitas das estratégias de DSM descritas em parte da literatura não podem ser usadas para este género de sistemas produtores. A gestão da procura em micro-redes pode ser desafiante visto requerer competências nos ramos da engenharia, finanças, gestão, política e educação. Existem três fatores importantes que podem sublinhar a especificidade da DSM para micro-redes: o tamanho do sistema produtor, a fonte de energia e os consumidores. O principal objetivo deste trabalho é compreender qual o potencial da gestão da procura na otimização de sistemas de micro-rede com geração fotovoltaica e diesel em zonas rurais. Em detalhe pretende-se determinar se a aplicação de estratégias de DSM reduz a necessidade de recorrer à utilização de diesel e/ou se o tempo de vida das baterias aumenta. Além disso, este estudo tem também o intuito de determinar o potencial de DSM para reduzir o custo da energia para os consumidores e os impactos sociais destas estratégias. A capacidade do sistema produtor renovável (painéis e baterias) versus o consumo diesel foi outro dos pontos estudados. Para responder às questões propostas, foram desenhados diversos cenários de gestão de energia numa micro-rede híbrida com geração fotovoltaica e diesel. Os cenários baseiam-se numa pequena comunidade em Soroti, Uganda (1.72N, 33.6E), com cerca de 1000 habitantes ligados a uma micro-rede constituída por painéis solares fotovoltaicos com um total de 204 kW, um gerador diesel de 10 kW e um banco de baterias de 792 kWh. LoadProGen e HOMER são as duas ferramentas usadas neste trabalho para o desenho e análise dos perfis de carga. A ferramenta LoadProGen permite desenhar o diagrama de carga de um sistema elétrico com base nos dispositivos elétricos utilizados pelos consumidores. O modelo HOMER é usado para otimizar o desenho de sistemas energéticos. Os cenários analisados foram construídos com base nas estratégias clássicas de DSM: conservação, peak clipping, load shifthing e valley filling. A conservação é a redução de consumo energético diário através da substituição de equipamento eletrónico com maior gasto energético por outro mais eficiente ou através da mudança de comportamento relativamente ao consumo energético por parte do consumidor. Um dos exemplos desta estratégia é a substituição das lâmpadas convencionais por lâmpadas LED. Neste caso, sendo os frigoríficos o equipamento eletrónico com maior gasto energético, para uso desta estratégia os frigoríficos usados nas atividades comerciais (quiosques, mercado, farmácia entre outros) foram substituídos por outros com maior eficiência energética. Os resultados mostram que esta estratégia não foi bem sucedida, devido ao excesso de capacidade de geração já existente. Com esta estratégia o custo de energia é maior do que sem aplicação da estratégia. Se fosse para aplicação num sistema em projeto mas não implementado, o seu impacto seria positivo, reduzindo a capacidade PV a instalar e portanto reduzindo o custo de energia para o consumidor. Peak clipping é a redução do consumo energético durante o pico de consumo diário. Um exemplo é a restrição do uso de alguns eletrodomésticos durante o período de maior consumo e limite de consumo energético durante o mesmo intervalo. Neste estudo, esta estratégia inclui três cenários, peak clipping a 60 kW, 50 kW e 40 kW, sendo o pico médio de 67 kW. Os cenários peak 50 kW e peak 40 kW são os que apresentam melhores resultados em termos de poupança energética. Load shifting baseia-se no deslocamento de consumo energético de intervalos com maior procura para intervalos de menor procura, denominados de vales. Neste caso os consumidores não têm de deixar de usar alguns dos seus equipamentos elétricos nem têm de diminuir o consumo, apenas terão de mudar os seus horários de consumo para intervalos menos sobrecarregados. A análise desta estratégia foi dividida em dois cenários, cada um com dois sub-cenários. O primeiro cenário baseia-se na alteração dos horários de funcionamento das pequenas e grandes empresas, os maiores consumidores do sistema, para horas de menor consumo elétrico. O segundo cenário baseia-se no deslocamento do consumo dos frigoríficos, o eletrodoméstico que consume mais, para horas de menor consumo tendo em conta que o frigorífico tem uma autonomia de 12h, sem ter de estar ligado à corrente. Neste caso foram testados dois cenários, o uso de frigoríficos apenas durante o dia ou durante a noite. Dos quatro cenários referidos nesta estratégia o primeiro é o que apresenta maior poupança energética relativamente ao custo inicial. Ao contrário das estratégias anteriores, valley filling tem como objetivo aumentar o consumo energético mas apenas durante os períodos de menor consumo, de forma a equilibrar o perfil de carga e melhorar o uso da energia de um ponto de vista económico. Um exemplo desta estratégia é a utilização do excesso de energia produzida para a aplicação em outras actividades que aumentem a economia da comunidade. Esta estratégia foi dividida em dois cenários e cada cenário foi posteriormente divido em outros dois. O primeiro cenário consiste na adição de um sistema de irrigação para plantações de citrinos, usando o excesso de produção dos painéis solares para o sistema de bombagem. Os sub-cenários associados diferem no tamanho do campo de cultivo, 20 e 25 hectares. O segundo cenário consiste na adição de uma fábrica de sumos com horas de trabalho durante as 11:00 e as 16:00 horas. Os sub-cenários associados diferem no tamanho da fábrica, em termos de consumo energético, 10 kW e 15 kW. Dos quatro cenários referidos nesta estratégia o último é o cenário com melhores resultados em termos de custo de energia. De cada estratégia foi selecionado o melhor cenário com base no custo da energia (LCOE). O resultado obtido da junção dos melhores cenários de cada estratégia num só foi de 18% de decréscimo no custo energético. Caso a capacidade do sistema produtor fosse redimensionada o resultado seria 20%. Os resultados sublinham uma vez mais a importância da gestão da procura em micro-redes isoladas e o potencial destas estratégias na eficiência deste tipo de sistemas

Predicting extinctions on oceanic islands: arthropods and bryophytes

Este livro nasce de um projecto com o mesmo nome que recebeu uma “Menção Honrosa” no Concurso BES - Biodiversidade em 2008. O projecto surgiu em 1998 com o objectivo de fazer, pela primeira vez em ilhas, uma amostragem consistente para os artrópodes. Mais tarde alargou-se este estudo também aos musgos. Este conhecimento da biodiversidade terrestre – assente numa base científica rigorosa –permitiu listar a diversidade de espécies nos Açores, identificar as que estão em maior risco de extinção, bem como as áreas que devem ser protegidas. A equipa publicou diversos estudos que demonstram cientificamente a importância de zonas que não eram consideradas pelos políticos, e que posteriormente o Governo Regional dos Açores incluiu na rede regional de áreas protegidas. O projecto envolveu, pela primeira vez em estudos ecológicos em ilhas, a observação simultânea do solo e copa das árvores. A floresta estudada foi a “Laurissilva”, a floresta originária dos Açores. Muitas espécies novas para a ciência foram descobertas. Do trabalho desenvolvido neste últimos anos resultou uma base de dados georeferenciada, o Portal da Biodiversidade dos Açores (www.azoresbioportal.angra.uac.pt/)Governo Regional dos Açores, BES, Os Montanheiros; CITA-

Estudo dos impactos do marco legal da microgeração e minigeração distribuída

Este projeto de diplomação tem como objetivo estudar os impactos que o novo Marco Legal da Micro e Minigeração de Energia Distribuída, Projeto de Lei 5.829 que se transformou na Lei nº 14.300 em 7 de janeiro de 2022, irão causar no País a partir da sua data de vigência. Em suma será apresentada a situação atual do sistema elétrico brasileiro e suas normas que o regulam e como um sistema fotovoltaico é composto e é conectado à rede. Um estudo de caso contendo um projeto de geração de energia fotovoltaica em uma unidade consumidora residencial com consumo médio mensal de 215 kWh ao longo de um ano. Com projeto do dimensionamento do sistema fotovoltaico baseado na posição solar, índice de radiação solar no local, entre outros fatores que influenciam um sistema fotovoltaico. Três cenários de viabilidade econômica serão abordados, sendo um cenário enquadrado como microgeração na modalidade autoconsumo local e fornecimento com tarifa convencional pelo Grupo B, sobre as regras das normativas vigentes como a Resolução Normativa nº482/2012, e outros dois cenários baseados no Novo Marco Legal da Micro e Minigeração de Energia Distribuída. Sendo o segundo cenário com solicitação de acesso a microgeração na distribuidora de energia entre o 13º e 18º mês da publicação da Lei 14.300/2022. E o terceiro cenário com solicitação de acesso a microgeração na distribuidora de energia entre após o 18º mês da publicação da Lei 14.300/2022. De forma que a partir dessas abordagens foi possível obter resultados técnicos de dimensionamento do sistema, assim como indicadores econômicos de VPL, TIRM e Payback dos três cenários. Com o cenário 1 com os melhores indicadores econômicos, o 2º cenário com indicadores minimamente inferiores sofrendo um impacto menor do Marco Legal e o 3º cenário com um maior impacto nos indicadores. Sendo importante salientar que mesmo que os cenários 2 e 3 tenham indicadores econômicos inferiores, todos os cenários apontam positivamente para a viabilidade econômica dos projetos.This diploma project aims to study the impacts that the new Legal Framework for Distributed Energy Micro and Mini-generation, Bill 5,829 which became Law nº 14,300 on January 7, 2022, will cause in the Country from its date term. In a short, the current situation of the Brazilian electrical system and its rules that regulate it will be presented and how a photovoltaic system is composed and connected to the grid. A case study containing a photovoltaic energy generation project in a residential consumer unit with an average monthly consumption of 215 kWh over a year. With elaboration of the dimensioning of the photovoltaic system based on the solar position, index of solar radiation in the place, among other factors that influence a photovoltaic system. Three scenarios of economic viability will be addressed, one scenario being framed as microgeneration in the local self-consumption modality and supply with conventional tariff by Group B, on the rules of current regulations such as Normative Resolution nº 482/2012, and two other scenarios based on the New Legal Framework of Distributed Energy Micro and Minigeneration. Being the second scenario with a request for access to microgeneration in the energy distributor between the 13th and 18th month of the publication of Law 14.300/2022. And the third scenario with a request for access to microgeneration at the energy distributor after the 18th month of the publication of Law 14.300/2022. So that from these approaches it was possible to obtain technical results of sizing the system, as well as economic indicators of VPL, TIRM and Payback of the three scenarios. With the 1st scenario with the best economic indicators, the 2nd scenario with minimally lower indicators suffering a smaller impact from the Legal Framework and the 3rd scenario with a greater impact on the indicators. It is important to point out that even if scenarios 2 and 3 have lower economic indicators, all scenarios point positively to the economic viability of the projects

Photovoltaic self-consumption and behaviour changes in electricity consumption

Self-consumption enables, through the decentralised generation of energy, to meet the consumption needs of the producer, decreasing the dependence of the grid and reducing the electricity bill. The residential photovoltaic (PV) self-consumption allows households to consume all the energy produced through their solar panels. This paradigm has been changed in the electricity generation mix, putting the households as producers, it is important to increase their energy awareness. The environmental and energy perception of prosumers (i.e. simultaneously producers and consumers) is expected to change with the transition to a more sustainable electricity generation. Also, their electricity consumption patterns change and will contribute to smooth the electricity load diagram. Thus, it is necessary to understand which are the main factors that stimulate this shift. Based on primary data collection through a survey to Portuguese prosumers, this work studies the changes in environmental behaviour and household’s electricity consumption, using Ordered Logit Regression (OLR) and Generalized Ordered Logit Model (GOLM) approaches. The results show that energy awareness of prosumers increases after PV self-consumption. These systems have the capacity to boost interest in energy, influence the family for energy-saving and increase knowledge about consumption. This effect is more pronounced when the PV installation is driven by environmental concerns. This impact is also positive for load shifting, as these environmental motivations are crucial for efficient energy management. Despite the consumption increase after self-consumption, this is shifted to follow the electricity generation and can be caused by the growing global electricity demand. Overall, it may be said that the prosumer’s role makes households more informed energy consumers, making a more efficient electricity consumption management.O autoconsumo permite, através da produção descentralizada de energia, satisfazer as necessidades de consumo do produtor, diminuindo a dependência da rede e reduzindo a fatura de eletricidade. O autoconsumo fotovoltaico (PV) no setor residencial permite às famílias consumir a energia produzida através dos seus painéis PV. Esta mudança de paradigma no sistema elétrico, colocando as famílias como produtores, é importante para aumentar a sua consciência energética. A perceção energética e ambiental dos prosumers (isto é, simultaneamente produtores e consumidores) é esperada que mude nesta transição para uma geração de eletricidade mais sustentável. Além disso, os padrões de consumo de eletricidade mudam e vão contribuir para o alisamento do diagrama de carga de eletricidade. Deste modo, é necessário entender quais são os principais fatores que estimulam esta mudança. Com base na recolha de dados primários através de um inquérito feito aos prosumers portugueses, este trabalho tem como objetivo o estudo do comportamento ambiental e no consumo de eletricidade das habitações, utilizando as abordagens Ordered Logit Regression (OLR) e Generalized Ordered Logit Model (GOLM). Os resultados mostram que a consciencialização energética dos prosumers aumenta após o autoconsumo PV. Este efeito é mais notável quando a instalação é feita devido a preocupações ambientais. Este impacto também é positivo no load shifting, sendo que as motivações ambientais são cruciais para uma gestão eficiente da energia. Embora se verifique um aumento do consumo após a instalação, este é deslocado para acompanhar a produção de eletricidade, sendo que pode ser causado pelo crescente aumento da procura de eletricidade. Com isto, pode-se afirmar que o papel de prosumer torna as famílias consumidores mais informados sobre energia, fazendo uma gestão mais eficiente do consumo de eletricidade

Análise de viabilidade técnica e econômica de um projeto fotovoltaico: Estudo de caso: Estádio Aderbal Ramos da Silva

TCC (graduação) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro Tecnológico. Engenharia Elétrica.As edificações são grandes consumidoras de energia elétrica, seja pela sua construção, quanto pela sua utilização. Assim, passa a ser uma necessidade e um desafio realizar projetos com maior eficiência energética. A partir de 2012, com a regulamentação da micro e da minigeração distribuída no Brasil, os consumidores de energia elétrica passaram a dispor de incentivos para geração própria a partir dessas fontes. O presente trabalho avalia a viabilidade da implantação de um sistema gerador fotovoltaico na cobertura das arquibancadas de um estádio de futebol, através de estudo de caso para o estádio Aderbal Ramos da Silva, popularmente conhecido como estádio da Ressacada, do Avaí Futebol Clube, de Florianópolis (SC). Sob a análise do estado da arte da geração solar fotovoltaica, o estudo inicia através de uma contextualização das características que devem ser consideradas no projeto do sistema gerador, como o funcionamento da energia fotovoltaica e os elementos que a compõe, regulamentações, mapas solarimétricos e um breve tópico sobre análise de investimentos. Em seguida, através de um software de simulação de sistemas fotovoltaicos, verifica-se a análise teórica sobre a potência instalada de uma unidade microgeradora distribuída e, dessa forma, define-se o material necessário para a sua implementação. O estudo técnico aborda as condições em torno da geração, do detalhamento de interconexão entre os módulos fotovoltaicos, dimensionamento de equipamento e sistemas de proteção contra surtos e aterramento. De posse do desenvolvimento técnico do sistema, sob enfoque econômico, há retorno adequado para este investimento? A hipótese investigada neste trabalho é de que o retorno ocorra de forma a comprovar a atratividade do projeto, demonstrando através do Payback, VPL e ROI a viabilidade econômica do investimento para uma microgeração distribuída. Os resultados indicam retorno positivo, considerando que, ao término de 25 anos de operação, o investidor terá retorno aproximado de sete (7) vezes o que foi investido. Dessa forma, conclui-se que a geração própria de energia elétrica através de fonte solar fotovoltaica convém a um clube de futebol, pois auxilia na redução do orçamento de custeio com energia elétrica, melhorando suas condições de sustentabilidade ambiental e financeira.Buildings are major consumers of electricity, both for their construction and their use. Thus, it becomes a necessity and a challenge to carry out projects with greater energy efficiency. From 2012, with the regulation of micro and mini-generation distributed in Brazil, consumers of electric energy started to have incentives for self-generation from these sources. The present work evaluates the feasibility of implementing a photovoltaic generator system in the coverage of the stands of a football stadium, through a case study for the Aderbal Ramos da Silva stadium, popularly known as Estádio da Ressacada, from Avaí Futebol Clube, in Florianópolis (SC). Under the analysis of the state of the art of photovoltaic solar generation, the study begins with a contextualization of the characteristics that must be considered in the design of the generator system, such as the operation of photovoltaic energy and the elements that compose it, regulations, solarimetric maps and a brief topic on investment analysis. Then, using a software for simulating photovoltaic systems, the theoretical analysis of the installed power of a distributed microgenerator unit is verified and, thus, the material needed for its implementation is defined. The technical study addresses the conditions surrounding the generation, detailing the interconnection between the photovoltaic modules, dimensioning of equipment and protection systems against surge and grounding. In possession of the technical development of the system, under an economic approach, is there an adequate return for this investment? The hypothesis investigated in this work is that the return occurs in order to prove the attractiveness of the project, demonstrating through Payback, NPV and ROI the economic viability of the investment for a distributed microgeneration. The results indicate a positive return, considering that, at the end of 25 years of operation, the investor will have an approximate return of seven (7) times what was invested. In this way, it is concluded that the own generation of electric energy through solar photovoltaic source is suitable for a football club, as it helps to reduce the costing budget with electricity, improving its conditions of environmental and financial sustainability

Diversidade microbiana da Amazônia

O CDMicro - Congresso sobre Diversidade Microbiana da Amazônia vem se consolidando ao longo dos anos, tornando-se um referencial regional com alcance nacional e internacional na divulgação da microbiota amazônica. Para que as informações apresentadas no Congresso tenham um maior alcance de divulgação, optou-se, a partir do 5° Congresso realizado no final de 2014, para a elaboração de um livro, dando a oportunidade aos autores dos trabalhos apresentados durante o evento, para transformarem suas apresentações em capítulos do livro. Para isso, foi solicitado aos autores interessados na conversão, para ampliarem o número de páginas e adotando-se um padrão geral de qualidade e de redação. Esse livro é o resultado da compilação elaborada e autorizada pelos autores que se interessaram em publicar seus trabalhos apresentados no 5° CDMicro na forma de capítulos

Perceção do consumidor final de energia sobre redes inteligentes e a sua participação ativa

O paradigma dos sistemas energéticos encontra-se em mudança. O aparecimento das redes inteligentes virá revolucionar o papel do utilizador final de energia, passando a ter um papel ativo nas redes inteligentes. Esta mudança irá ter um impacto considerável no utilizador final, afetando hábitos de consumo e de gestão de energia. A não preparação do utilizador final para as mudanças que aí veem, irá potenciar um impacto negativo e um aumento de custos de energia. Torna-se assim fundamental estudar a perceção dos atuais utilizadores finais de energia sobre as redes inteligentes. Esta tese tem como objetivo o estudo da perceção do utilizador final e o estudo do impacto que esta perceção irá ter na rede inteligente. Será realizado um inquérito ao utilizador final para estudar e avaliar a sua perceção sobre redes inteligentes e sobre a participação ativa do utilizador final nas redes inteligentes. Esta tese irá ainda desenvolver um simulador que permitirá avaliar a participação ativa dos utilizadores finais tendo em conta o inquérito realizado. O simulador permitirá o estudo de vários cenários e irá permitir comparar vários níveis de participação. A comparação dos resultados das simulações irá permitir identificar quais os pontos que prejudicam a participação ativa dos utilizadores finais. Como resultado, esta tese irá elaborar uma estratégia de comunicação com o utilizador final para promover e maximizar a sua participação ativa nas redes inteligentes. A estratégia de comunicação terá em conta o resultado do inquérito realizado e os resultados das simulações.The paradigm of energy systems is changing. The appearance of smart grids will change the role of the end-user, taking an active role in smart grids. This change will have a significant impact on the end-user, affecting consumption and energy management habits. Failure to prepare the end-user for the changes that will come will have a negative impact and an increase in energy costs. Therefore, it is essential to study the perception of current energy end-users about smart grids. This thesis aims to study the perception of the end-user and to study the impact that this perception will have on the smart grid. An end-user survey will be conducted to study and assess their perception of smart grids and the active participation of the end-user in smart grids. This thesis will also develop a simulator that will allow evaluating the active participation of end-users taking into account the carried-out survey. The simulator will allow the study of several scenarios and will allow the comparison of different levels of participation. The comparison of the results of the simulations will allow the identification of which points hinder the active participation of the end-users. As a result, this thesis will develop a communication strategy with the end-user to promote and maximize their active participation in smart grids. The communication strategy will take into account the result of the survey and the results of the simulations

Photovoltaic potential in building façades

Tese de doutoramento, Sistemas Sustentáveis de Energia, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2018Consistent reductions in the costs of photovoltaic (PV) systems have prompted interest in applications with less-than-optimum inclinations and orientations. That is the case of building façades, with plenty of free area for the deployment of solar systems. Lower sun heights benefit vertical façades, whereas rooftops are favoured when the sun is near the zenith, therefore the PV potential in urban environments can increase twofold when the contribution from building façades is added to that of the rooftops. This complementarity between façades and rooftops is helpful for a better match between electricity demand and supply. This thesis focuses on: i) the modelling of façade PV potential; ii) the optimization of façade PV yields; and iii) underlining the overall role that building façades will play in future solar cities. Digital surface and solar radiation modelling methodologies were reviewed. Special focus is given to the 3D LiDAR-based model SOL and the CAD/plugin models DIVA and LadyBug. Model SOL was validated against measurements from the BIPV system in the façade of the Solar XXI building (Lisbon), and used to evaluate façade PV potential in different urban sites in Lisbon and Geneva. The plugins DIVA and LadyBug helped assessing the potential for PV glare from façade integrated photovoltaics in distinct urban blocks. Technologies for PV integration in façades were also reviewed. Alternative façade designs, including louvers, geometric forms and balconies, were explored and optimized for the maximization of annual solar irradiation using DIVA. Partial shading impacts on rooftops and façades were addressed through SOL simulations and the interconnections between PV modules were optimized using a custom Multi-Objective Genetic Algorithm. The contribution of PV façades to the solar potential of two dissimilar neighbourhoods in Lisbon was quantified using SOL, considering local electricity consumption. Cost-efficient rooftop/façade PV mixes are proposed based on combined payback times. Impacts of larger scale PV deployment on the spare capacity of power distribution transformers were studied through LadyBug and SolarAnalyst simulations. A new empirical solar factor was proposed to account for PV potential in future upgrade interventions. The combined effect of aggregating building demand, photovoltaic generation and storage on the self-consumption of PV and net load variance was analysed using irradiation results from DIVA, metered distribution transformer loads and custom optimization algorithms. SOL is shown to be an accurate LiDAR-based model (nMBE ranging from around 7% to 51%, nMAE from 20% to 58% and nRMSE from 29% to 81%), being the isotropic diffuse radiation algorithm its current main limitation. In addition, building surface material properties should be regarded when handling façades, for both irradiance simulation and PV glare evaluation. The latter appears to be negligible in comparison to glare from typical glaze/mirror skins used in high-rises. Irradiation levels in the more sunlit façades reach about 50-60% of the rooftop levels. Latitude biases the potential towards the vertical surfaces, which can be enhanced when the proportion of diffuse radiation is high. Façade PV potential can be increased in about 30% if horizontal folded louvers becomes a more common design and in another 6 to 24% if the interconnection of PV modules are optimized. In 2030, a mix of PV systems featuring around 40% façade and 60% rooftop occupation is shown to comprehend a combined financial payback time of 10 years, if conventional module efficiencies reach 20%. This will trigger large-scale PV deployment that might overwhelm current grid assets and lead to electricity grid instability. This challenge can be resolved if the placement of PV modules is optimized to increase self-sufficiency while keeping low net load variance. Aggregated storage within solar communities might help resolving the conflicting interests between prosumers and grid, although the former can achieve self-sufficiency levels above 50% with storage capacities as small as 0.25kWh/kWpv. Business models ought to adapt in order to create conditions for both parts to share the added value of peak power reduction due to optimized solar façades.Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT), SFRH/BD/52363/201