Workshop, Long and Short Paper, and Poster Proceedings from the Fourth Immersive Learning Research Network Conference (iLRN 2018 Montana), 2018.

ILRN 2018 - Conferência internacional realizada em Montana de 24-29 de june de 2018.Workshop, short paper, and long paper proceedingsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersio

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

Décentralisation du contrôle de conformité de processus opérationnels : approches par blockchain et séquence de pair-actions

La gestion de processus d’affaires (ou BPM, pour Business Process Management) fait l’objet d’un intérêt majeur et croissant dans l’industrie et la recherche académique. La principale explication a ce phénomène réside dans le fait que le BPM améliore grandement les performances et la flexibilité globales de l’exécution de processus opérationnels. Cette amélioration repose en partie sur la possibilité d’automatiser les contrôles de conformité des processus, qui assurent que ces derniers suivent une exécution valide par rapport aux modèles mis en place. En outre, depuis une quinzaine d’années, on a pu observer l’avènement des processus opérationnels centres sur les artefacts. Dans cette approche, plus intuitive et flexible, l’enchainement des opérations possibles est exprimé par l’ensemble des contraintes, appelé cycle de vie, que les pairs intervenant dans le processus doivent respecter lorsqu’ils interagissent avec les objets physiques ou virtuels manipules en son sein, appelés artefacts. Contrôler la conformité d’un tel processus revient alors à vérifier que les cycles de vie des artefacts sont respectés, et ce à toutes les étapes du processus. Dans ce domaine, les travaux de recherche et les solutions industrielles actuelles se basent néanmoins principalement sur des architectures centralisées, qui représentent plusieurs inconvénients en termes de sécurité et flexibilité. L’objet de cette thèse est donc de proposer des approches embrassant une décentralisation complète du procédé de vérification de conformité. La première d’entre elles consiste à stocker la totalité des manipulations sous la forme de transactions incluses dans une blockchain Ethereum. En effet, la blockchain permet l’établissement de registres décentralisés, immuables et authentifiés. Plus précisément, les actions sont stockées par l’intermédiaire de smart contracts, programmes partagés et exécutés par tous les nœuds du réseau blockchain. Nous appliquons cette architecture à un scénario concret de livraisons de colis dans un contexte de logistique hyperconnectée. Plusieurs propriétés de cycle de vie pertinentes dans ce milieu sont exprimées, implémentées et vérifiées à l’aide de BeepBeep, une bibliothèque de Complex Event Processing (CEP).Bien que fonctionnelle, l’approche par blockchain expose des inconvénients majeurs, notamment en termes du nombre d’actions qu’il est possible de traiter dans un temps donné, jugé insuffisant dans certains contextes. Nous proposons alors une approche originale où les actions sont stockées directement dans l’artefact manipulé sous la forme d’une séquence de pair-actions. Les séquences de pair-actions permettent de construire des historiques immuables composés d’actions confidentielles et authentifiées. Cette solution repose uniquement sur l’utilisation de mécanismes de chiffrement et de hachage classiques, là où les technologies de type blockchain nécessitent également un consensus pour l’agrégation de blocs de transactions. Les résultats expérimentaux montrent que l’ajout d’actions dans une séquence de pair-actions est plus rapide qu’en utilisant une blockchain Ethereum, tout en provoquant un surplus en mémoire inférieur. De plus, les séquences de pair-actions n’impliquent aucune restriction sur les types de cycles de vie et d’artefacts manipulés ; elles permettent donc une abstraction complète de l’implémentation du contrôle de conformité. Ces éléments, combinés à d’autres, font des séquences de pair-actions une alternative décentralisée, sécurisée, efficace et flexibleà la blockchain et aux solutions existantes intervenant dans le BPM

2011-2012 Undergraduate Bulletin

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2020-2021 Bulletin

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