Self-consistent DFT+U method for real-space time-dependent density functional theory calculations

We implemented various DFT+U schemes, including the ACBN0 self-consistent density-functional version of the DFT+U method [Phys. Rev. X 5, 011006 (2015)] within the massively parallel real-space time-dependent density functional theory (TDDFT) code Octopus. We further extended the method to the case of the calculation of response functions with real-time TDDFT+U and to the description of non-collinear spin systems. The implementation is tested by investigating the ground-state and optical properties of various transition metal oxides, bulk topological insulators, and molecules. Our results are found to be in good agreement with previously published results for both the electronic band structure and structural properties. The self consistent calculated values of U and J are also in good agreement with the values commonly used in the literature. We found that the time-dependent extension of the self-consistent DFT+U method yields improved optical properties when compared to the empirical TDDFT+U scheme. This work thus opens a different theoretical framework to address the non equilibrium properties of correlated systems

On the use of Neumann's principle for the calculation of the polarizability tensor of nanostructures

The polarizability measures how the system responds to an applied electrical field. Computationally, there are many different ways to evaluate this tensorial quantity, some of which rely on the explicit use of the external perturbation and require several individual calculations to obtain the full tensor. In this work, we present some considerations about symmetry that allow us to take full advantage of Neumann's principle and decrease the number of calculations required by these methods. We illustrate the approach with two examples, the use of the symmetries in real space and in spin space in the calculation of the electrical or the spin response.Comment: 7 pages, 5 figures, accepted for publication in the Journal of Nanoscience and Nanotechnolog

Generating relativistic pseudo-potentials with explicit incorporation of semi-core states using APE, the Atomic Pseudo-potentials Engine

We present a computer package designed to generate and test norm-conserving pseudo-potentials within Density Functional Theory. The generated pseudo-potentials can be either non-relativistic, scalar relativistic or fully relativistic and can explicitly include semi-core states. A wide range of exchange-correlation functionals is included.Program summaryhttp://www.sciencedirect.com/science/article/B6TJ5-4R7J89B-3/1/539d407a3f8f5790a3d31b2c8baa5ff

Density-based mixing parameter for hybrid functionals

A very popular ab-initio scheme to calculate electronic properties in solids is the use of hybrid functionals in density functional theory (DFT) that mixes a portion of Fock exchange with DFT functionals. In spite of their success, a major problem still remains, related to the use of one single mixing parameter for all materials. Guided by physical arguments that connect the mixing parameter to the dielectric properties of the solid, and ultimately to its band gap, we propose a method to calculate this parameter from the electronic density alone. This method is able to cut significantly the error of traditional hybrid functionals for large and small gap materials, while retaining a good description of structural properties. Moreover, its implementation is simple and leads to a negligible increase of the computational time.Comment: submitte

A construção imagética do índio e a prática fotográfica contemporânea: ensaio sobre a aldeia Tukum, Território Indígena Tupinambá de Olivença

As fotografias que se seguem resultaram das viagens realizadas à aldeia Tukum, território indígena Tupinambá de Olivença, nos anos de 2017 e 2018. Elas foram construídas de forma pactuada com a comunidade indígena no propósito de narrar uma pequena parte do cotidiano da aldeia. Buscou-se por uma estética e narrativa que demostrasse o envolvimento dos índios com a mata, representado pelas crianças, mulheres e homens camponeses empoderados e politicamente engajados, guiados pelos seus ancestrais, cuja cultura e luta se relacionam intrinsecamente com a terra. Essas imagens podem ser pensadas como um dos vetores possíveis, somados aos outros mecanismos próprios de interpretação da consciência étnica e cultural indígena. É uma produção fotográfica compartilhada, fruto de vivências e trocas intencionadas no reconhecimento das indianidades do povo Tukum

Análise do mercado de serviços de regulação de frequência secundária e terciária no sistema eléctrico português

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica Ramo EnergiaOs operadores das redes de transporte (ORT) enfrentam desafios cada vez maiores e mais imprevisíveis. A forte penetração de energias renováveis e a liberalização do mercado de energia eléctrica dão origem a uma maior volatilidade na produção de energia eléctrica e a desencontros entre produção e consumo, passíveis de acontecer no decorrer da operação do sistema eléctrico. Os serviços de sistema são um complemento aos mercados de energia eléctrica e caracterizam-se como sendo uma segurança necessária ao bom funcionamento do sistema pois é através destes que é feito o equilíbrio entre geração e consumo em tempo real e assim feita a regulação de frequência da rede eléctrica. Com o presente trabalho pretende-se fazer uma análise aprofundada do que são os serviços de sistema para regulação de frequência, nomeadamente sobre a regulação secundária e a regulação terciária bem como abordar a regulamentação que as fundamenta. Será também aprofundado o funcionamento do mercado de serviços de sistema para regulação de frequência em Portugal e oencadeamento cronológico deste com o mercado diário e com as diversas sessões intradiárias do Mercado Ibérico de Electricidade (MIBEL). Serão ainda referidos diversos serviços de sistema noutros países europeus em comparação com Portugal. Para apoio a esta análise desenvolveu-se uma ferramenta em Matlab®que permita visualizar sob a forma de gráficos as ofertas dos agentes de mercado participantes através das suas unidades físicas (grupos geradores), o custo marginal dessas mesmas centrais e ainda visualizar o preço de fecho de mercado na respectiva hora. Os resultados obtidos apontam para uma dependência do perfil de licitação relativamente à tecnologia da central. Foram ainda analisadas as correlações entre centrais e a dependência do preço das ofertas e da banda contratada relativamente à existência de meses mais ou menos chuvosos, ou seja com maior ou menos índice de produtibilidade hidroeléctrica (IPH). Denota-se ainda uma elevada participação das centrais hídricas neste mercado de banda secundária.Abstract: The transmission system operators (TSO) face increasing and more unpredictable challenges. The high penetration of renewable energy and the liberalization of the electricity market rises the volatility in electricity generation and bigger differences between production and consumption, in the course of the electrical system operation. Ancillary services are a complement to electricity markets and are characterized as a necessary service that allows a proper and reliable functioning of the system as it is the mechanism that allows the TSO to balance generation and consumption in real time operation and control the frequency of the system. The present work aims to make a thorough analysis of what are the ancillary services for frequency regulation, particularly on secondary regulation and tertiary regulation and to address the laws that allow to develop the frequency regulation in Portugal. It will also be studied the operation of the ancillary services market for frequency regulation in Portugal and the chronological connection with the daily market and the various intraday market sessions of Iberian Electricity Market (MIBEL). Itwill be studied also various ancillary services in other European countries compared to Portugal. To support this data analysis a Matlab® tool was developed allowing the user to view in the graphical form the offers of market players participating with their physical units (power plants), the marginal cost of these same power plants and the market clearing price, all for the same selected period of time. The results show a dependence of the bidding profile relative to the power plant technology. It will be also studied the correlations between different power plants and the price variation of the market due to the variation of the hydroelectric capability factor (HCF) variation. It is also relevant the high share of hydro power plants participating in the ancillary services market for secondary frequency control

Estudo do gerador síncrono com excitação em enrolamentos supercondutores

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de ComputadoresA redução da dependência das civilizações modernas das energias fósseis é cada vez mais urgente, uma vez que os recursos fósseis são cada vez mais escassos e a sua utilização tem um impacto negativo no ambiente. Neste âmbito, uma das fontes energéticas em que são depositadas maiores esperanças para solucionar este problema é a energia eólica, e em especial a energia eólica offshore. Nos últimos anos, a indústria da geração eólica offshore tem optado pela adopção de geradores síncronos, de velocidade variável, uma vez que a operação a velocidade variável permite a simplificação dos componentes mecânicos das turbinas, aumentando a sua fiabilidade e reduzindo os tempos de paragem. Contudo, estes geradores na sua forma convencional são de grande volume e massa, tornando-os inadequados à aplicação nas turbinas eólicas de amanhã, cujas gamas de potência se prevê que rondem os 8 a 10 MW. É neste contexto que a tecnologia supercondutora surge como candidato com potencial suficiente ao aumento da densidade de potência dos geradores síncronos, tornando viável a sua aplicação nas turbinas eólicas offshore do futuro. Neste trabalho é feito um estudo do gerador síncrono com excitação em enrolamentos de materiais supercondutores de alta temperatura, sendo feita uma proposta para um gerador de pequena escala, para efeitos de estudo em ambiente laboratorial das vantagens obtidas por este tipo de máquinas