Assessment of durability of solar absorbers : performance criterion

ABSTRACT: Solar fraction, Fs, defined as the ratio between the delivered energy from a solar domestic hot water (DHW) system and the load (thermal energy necessary to satisfy domestic water heating needs), is widely accepted as performance indicator for this type of systems. Considering solar absorptance αs and thermal emittance εt as the most relevant characteristics of solar absorbers, the relation between the depreciation of these optical properties and depreciation of Fs was used by Hollands et al (1992) to define a performance criterion (PC) for assessment of long-term behavior and service life of selective solar absorbers. The PC was established mainly for solar DHW systems working with solar fractions lower than 50%. In this work, systems working with solar fractions higher than 50%, in climates of south of Europe, are considered and the suitability of solar fraction as performance indicator to develop an adequate PC is studied. As a first step simulations of thermal performance of systems using an in-house software were performed for a reduction of 5% and 10% of Fs. In ISO 22975-3, solar fraction Fs degradation must be lower than 5% to guarantee 25 years of service life for DHW system. The results showed that the parameters obtained to define the PC were incoherent considering solar fractions higher than 50%. In a second step, supplied energy was considered as performance indicator and using similar methodology as Hollands et al (1992), but using as performance indicator energy supplied by the solar system, the PC for systems working with solar fractions higher than 50%, in climates of south of Europe, was establish. The results showed that this is not significantly different from the PC considered in ISO 22975-3.info:eu-repo/semantics/acceptedVersio

Impurities and defects in monocrystalline CZ silicon

Tese de mestrado em Engenharia da Energia e do Ambiente, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2014Para o propósito desta tese, foram caracterizados quatro lingotes de silício CZ do tipo n com diferentes crown tapered angles e shouldering areas no sentido de compreender o comportamento do oxigénio e defeitos associados na parte superior do lingote e a sua influência no tempo de vida do material. Um lingote de silício CZ do tipo p foi igualmente caracterizado com o intuito de se ter material de referência para comparação. Diferentes tempos de vida foram observados entre as coroas e uma forte relação entre crown tapered angle e concentração e distribuição de oxigénio foi estabelecida. A coroa com maior tapered angle possuí o maior tempo de vida. Pelo contrário, a coroa com menor tapered angle possuí o menor tempo de vida. A qualidade do corpo do cristal pode ser influenciada pela qualidade do topo do lingote no que toca à concentração e distribuição de oxigénio intersticial. Assim, analisando o início do corpo de cada lingote, pode ser possível prever a qualidade do corpo do cristal.For the purpose of this thesis work, four n-type CZ silicon ingots with different crown tapered angle and shouldering area were characterized in order to understand the oxygen behavior and related defects on ingot top cuts and its influence on material lifetime. A p-type CZ silicon ingot was also characterized in order to have a reference material for comparison. Differences in lifetime between the crowns were observed and a strong correlation between the crown tapered angle and oxygen concentration and distribution was established. The crown with the higher tapered angle has the highest lifetime. In contrast, the crown with the lower crown tapered angle has the lowest lifetime. The crystal body quality can be influenced by the top ingot quality in what concerns the interstitial oxygen concentration and distribution. Thus, analyzing the early body of each ingot, it might be possible to predict the crystal body quality

Coletores solares térmicos : evolução do comportamento térmico após diferentes períodos de exposição em ambientes com distintas corrosividades

CIES2020 - XVII Congresso Ibérico e XIII Congresso Ibero-americano de Energia SolarRESUMO: Os coletores solares térmicos devem estar preparados para suportar condições ambientais adversas, como temperatura, humidade e irradiância ultravioleta elevada ou cargas de vento e neve, mas também outras influências, como os níveis de contaminantes como cloretos, dióxido de enxofre e óxidos de azoto, dependendo da localização geográfica. Num trabalho que se desenvolve desde 2012, têm sido estudados os efeitos destes contaminantes existentes no ambiente exterior e a sua penetração no interior dos coletores, assim como a evolução do comportamento térmico dos coletores quando expostos por períodos prolongados em ambientes com diferentes corrosividades. Neste trabalho apresentam-se os resultados para um período de três e cinco anos em dois locais com distintas corrosividades, Sines e Lisboa, observando-se que locais como Sines com um ambiente marítimo industrial tem impacto no comportamento térmico dos coletores expostos.ABSTRACT: Solar thermal collectors must be prepared to withstand adverse environmental conditions, such as temperature, humidity and high ultraviolet irradiance or wind and snow loads, but also other influences, such as the levels of contaminants such as chlorides, sulfur dioxide and nitrogen oxides, depending on the geographical location. In a work that has been carried out since 2012, the effects of these contaminants existing in the environment and their penetration inside the collectors have been studied, as well as, the evolution of the thermal behavior of the collectors when exposed for prolonged periods in environments with different corrosivity. This work presents the results for a period of three and five years in two locations with different corrosivity, Sines and Lisbon, observing that places like Sines with an industrial maritime environment have an impact on the thermal behavior of the exposed collectors.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Novos serviços laboratoriais de suporte na otimização de coletores solares térmicos: projeto LIFESOLAR - 1ª parte

RESUMO: Portugal é um país com grande potancial de aproveitamento de energia solar térmica para aplicações domésticas e industriais. Estas aplicações podem ser utilizadas para produção de água quente, para aquecimento de piscimas, águas sanitárias ou para processos industriais a baixas (20-95ºC) e médias temperaturas (95ºC-250ºC) de funcionamento, podendo assim abranger diferentes tecnologias, desde coletores estacionários a coletores concentradores com seguimento. O território continental português é particularmente marcado pela extensa linha de costa que, juntamente com o elevado recurso solar, tem um forte impacto na durabilidade dos componentes dos coletores, quer sejam metálicos ou poliméricos, e no respetivo tempo de vida útil.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Irradiância solar (global, direta e difusa) – metodologia de controlo de qualidade: aplicação a séries temporais medidas no LES/LNEG, Lisboa

CIES2020 - XVII Congresso Ibérico e XIII Congresso Ibero-americano de Energia SolarRESUMO: A medida das componentes da radiação solar (global, direta e difusa) é muito importante na caracterização de sistemas solares e seus componentes (ex.: coletores solares) em laboratório. As normas de ensaio definem os requisitos necessários aos equipamentos utilizados para a realização das referidas medidas, mas não definem o controlo de qualidade dos dados. A necessidade de medir não só a componente global da radiação solar no plano do coletor, mas também a radiação direta e difusa, permite ao LES ser também detentor de uma base de dados útil noutras áreas de investigação de sistemas de conversão da radiação solar. Desenvolveu-se a aplicação, SIMONEAPP, que integra um controlo de qualidade seguindo o método QCRADv2. Quando aplicada ao período 2015-2018, permitiu identificar erros de medida de irradiância difusa decorrentes do uso de anel de sombreamento e outros erros de medida da irradiância previamente identificados durante a operação regular da estação meteorológica. No entanto, a metodologia assinalou potenciais erros entre os 2º e os 19º de altitude solar, cuja natureza será ainda necessário investigar.ABSTRACT: For characterization in laboratory of solar systems and their components (e.g. solar collectors) the measurement of the solar radiation components (global, direct and diffuse) is very important. The test standards define the necessary requirements for the equipment used to carry out these measures, but do not define data quality control. The need to measure not only the global component of solar radiation in the plane of the collector but also direct and diffuse radiation, allows LES to also be the holder of a database useful in other areas of research of solar radiation conversion systems. An application was developed, SIMONEAPP, which integrates quality control according to the method QCRADv2. When applied to the 2015-2018 period, it allowed the identification of diffuse irradiance measurement errors resulting from the use of a shading ring and other irradiance measurement errors previously identified during the regular operation of the meteorological station. However, the methodology pointed out potential errors between 2º and 19º solar altitude whose nature will still be necessary to investigate.info:eu-repo/semantics/publishedVersio