Power and Energy Commons^™

Thévenin Equivalent Of Solar Cell Model, Chiedozie Osigwe

All Graduate Theses, Dissertations, and Other Capstone Projects

This thesis considers the problem of determining impedance parameters of a solar cell in operation. Typically, solar cell devices are characterized by the manufacturer using empirical data prior to placing the solar cell in use. There are a number of solar cell degeneration mechanisms that are of interest to measure or detect. Therefore, active measurement of solar cell impedance parameters periodically over time is advantageous. We propose a methodology developed from a Thévenin equivalent model of a typical solar cell. This method allows periodic updating of the solar cell’s parameters which can be used to update the cells characterization and/or …

Techno-Economic And Sustainability Study Of Pv Inverter Controllers In Distribution Networks For Voltage Regulation, Kapil Duwadi

Electronic Theses and Dissertations

Increasing distributed solar installations in low voltage distribution grids tend to increase the feeder voltage. The rise in voltage is only acceptable to a certain limit, and control strategies are required to keep voltage within defined bounds for equipment safety and system reliability. PV inverter control strategies are cost-effective methods to prevent overvoltage. Different inverter control strategies have different impacts on their techno-economic performance, ultimately affecting their sustainability. An evaluation framework for long-term techno-economic and sustainability analysis of overvoltage prevention methods in PV-rich LV networks is proposed to decide suitable control methods by making use of quasi-steady-state time-series (QSTS) software …

Intra-Day Solar Irradiance Forecasting For Remote Microgrids Using Hidden Markov Model, Abhilasha Bajracharya

Electronic Theses and Dissertations

Accurate solar irradiance forecasting is the key to accurate estimation of solar power output at any given time. The accuracy of this information is especially crucial in diesel-PV based remote microgrids with batteries to determine the set points of the batteries and generators for their optimal dispatch. This, in turn, is related directly to the overall operating cost because both an overestimation and an underestimation of the irradiance means additional operating costs for either suddenly ramping up the backup resources or causing under-utilization of the available PV power output. Accurately predicting the solar irradiance is not an easy task because …

Reinforcement Learning And Game Theory For Smart Grid Security, Shuva Paul

Electronic Theses and Dissertations

This dissertation focuses on one of the most critical and complicated challenges facing electric power transmission and distribution systems which is their vulnerability against failure and attacks. Large scale power outages in Australia (2016), Ukraine (2015), India (2013), Nigeria (2018), and the United States (2011, 2003) have demonstrated the vulnerability of power grids to cyber and physical attacks and failures. These incidents clearly indicate the necessity of extensive research efforts to protect the power system from external intrusion and to reduce the damages from post-attack effects. We analyze the vulnerability of smart power grids to cyber and physical attacks and …

Urban Runoff And Energy Recovery, Dimitri Porter

Research Opportunities for Engineering Undergraduates (ROEU) Program 2018-19

This project seeks to determine whether microturbines can operate with low flow and low head conditions typically found in urban runoff, and how much power microturbines can generate under these conditions.

Optimization Of Pv Powered Spd Switchable Glazing To Minimise Probability Of Loss Of Power Supply, Aritra Ghosh, Brian Norton

Articles

Suspended particle device (SPD) glazing is an electrically actuated switchable glazing. It requires alternate current (AC) power supply to switch from opaque to transparent state. To power this glazing using PV device requires inverter. Optimization of AC powered switchable SPD glazing using photovoltaic (PV) device has been evaluated using loss of power supply probability (LPSP). Electrically switchable direct current (DC) powered electrochromic glazing was also considered in this investigation as it doesn't need any inverter to couple with PV. It is concluded that behaviour of these glazings is the dominant factor in performance optimization outweighting than azimuthal orientation and inclination …

Photovoltaic Supplied T-Type Three- Phase Inverter With Harmonic Current Compensation Capability, Zahera Batool, Samet Biricik, Hasan Komurcugil, Tuan Ngo, Tuyen V. Vu

Conference papers

In this paper, a T-Type grid-connected inverter with harmonic current compensation capability is proposed and studied for the on-grid photovoltaic (PV) systems. This idea is based on the modification of the existing photovoltaic inverter control algorithm with the adaptation of active power filter control algorithm. The grid-connected PV inverter has similar topology and control methods as that of the active power filter systems. However, such multifunctional inverters have not yet matured for commercial use and call for more research. In this work, a conventional phase locked-loop algorithm is used to determine the angular position of the synchronous reference of the …

Strategies To Improve The Thermal Performance Of Heat Pipe Solar Collectors In Solar Systems: A Review, Abdellah Sharifian, Mehdi Khiadani, Ataollah Nosrati

Research outputs 2014 to 2021

Invention of evacuated tube heat pipe solar collectors (HPSCs) was a huge step forward towards resolving the challenges of conventional solar systems due to their unique features and advantages. This has led to their utilization in a wide range of solar applications surpassing other conventional collectors. However, relatively low thermal efficiency of heat pipe solar (HPS) systems is still the major challenge of solar industry evidenced by numerous studies conducted mainly during the last decade to improve their efficiency. To date, several review papers have been published summarizing studies relevant to utilization of HPSCs in various thermal applications. However, to …

Analyzing The Impact Of Biofuel Industry On Thailand’S Economy Based On Input-Output Model, Thipruedee Limchaikit

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

This research tries to examine the impact of the biofuel industry focusing on ethanol and biodiesel on Thailand's economy. It uses input-output analysis. In the past 10 years, Thailand's Alternate Energy Development Plan (AEDP) has played a significant role in launching policies and promoting the biofuel industry. The plan focuses on increasing internal energy security by increasing the use of alternate sources of energy which is a perfect replacement for the importation of fuels. However, the main challenge is price competitiveness which requires subsidization to sustain its market in the industry. Therefore, the main objective of this study is to …

Data-Driven Test Cases For Sustainability Assessment Of Smart Grid Initiatives In Organized Electricity Markets, Venkat Durvasulu

Electronic Theses and Dissertations

The primary aim of this dissertation is to deliver a technique to augment power system test cases with realistic open-source data to represent a deregulated power system. These test cases are intended to be used by power system researchers who require a test case that is capable of performing economic and environmental analysis on a bulk-power level. These test cases are capable of estimating the cost of bulk-energy for economic analysis and harmful greenhouse gas (GHG) and air polluting (AP) emissions for environmental sustainability analysis. These cases are developed for simulations that are intended to be at the transmission level …

การปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงานสำหรับโรงงานระเหยน้ำกากส่า, สิริรัตน์ เนติพัติ

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อวิเคราะห์ประสิทธิภาพการใช้พลังงานในโรงงานระเหยน้ำกากส่า โดยใช้ค่าการใช้พลังงานจำเพาะ (Specific Energy Consumption, SEC) และเครื่องมือทางสถิติ ได้แก่ แผนภูมิการกระจาย, การวิเคราะห์การถดถอย และการสร้างกราฟผลต่างของค่าจริงกับค่าอ้างอิงหรือค่าฐาน (Difference, DIFF) และค่าผลรวมสะสมของผลต่าง (Cumulative Summation of Difference, CUSUM) ในการวิเคราะห์ข้อมูลการใช้พลังงานที่ผ่านมา เพื่อใช้กำหนดมาตรการอนุรักษ์พลังงานและปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงานต่อไป ผลที่ได้จากการวิเคราะห์ข้อมูลการใช้พลังงานไฟฟ้าและปริมาณผลผลิตในช่วงปี 2560-2561 พบว่าปี 2561 มีประสิทธิภาพการใช้พลังงานต่ำกว่าปี 2560 เนื่องจากมีค่า SEC ที่สูงกว่า โดยปี 2560 มีค่า SEC เท่ากับ 250.37 กิโลวัตต์-ชั่วโมง/ลูกบาศก์เมตร ส่วนปี 2561 มีค่า SEC เท่ากับ 269.04 กิโลวัตต์-ชั่วโมง/ลูกบาศก์เมตร และการใช้กราฟ CUSUM พบว่าปี 2560 มีศักยภาพในการประหยัดพลังงานร้อยละ 21.82-31.14 ในขณะที่ปี 2561 มีศักยภาพในการประหยัดพลังงานสูงถึงร้อยละ 68.86-78.17 เป้าหมายการอนุรักษ์พลังงานจึงประเมินจากศักยภาพของการประหยัดพลังงานรวมปี 2560-2561 มีร้อยละผลประหยัดเฉลี่ย 8.64 โดยมาตรการอนุรักษ์พลังงานที่เลือกมานำเสนอ ได้แก่ มาตรการลดความเร็วรอบของปั๊ม Effect 1-4, Finisher A และ B และพัดลม MVR 1 และ MVR 2 ด้วย VSD และมาตรการลดขนาดปั๊มน้ำหอหล่อเย็น (Cooling Tower Pump) A และ B

การตัดสินใจระหว่างการผลิตเองกับการจ้างผลิตสำหรับผลิตชิ้นส่วนเครื่องกำเนิดไอน้ำ, วริศรา เจียรจินดา

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การวิจัยในครั้งนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อประเมินความคุ้มค่าในการลงทุนเครื่องตัดชนิดเลเซอร์สำหรับโรงงานผลิตชิ้นส่วนเครื่องกำเนิดไอน้ำ โดยทำการศึกษาจากการเปรียบเทียบระหว่างการลงทุนซื้อเครื่องตัดสำหรับใช้เอง และการจ้างผู้อื่นตัดชิ้นส่วนให้ เปรียบเทียบจากต้นทุนทั้งหมดของทั้งสองวิธีการ ผลการศึกษาข้อมูลของโรงงาน ณ ปี พ.ศ.2562 พบว่ามีการจ้างผู้อื่นตัดโดยเฉลี่ยเดือนละ 2,374,142.73 มิลลิเมตรต่อเดือน โดยวัดจากความยาวของเส้นรอบรูป และหากลงทุนซื้อเครื่องตัดเพื่อใช้งานเองจะต้องใช้งานตัดทั้งสิ้นเฉลี่ยเดือนละ 943,587.38 มิลลิเมตรต่อเดือน จึงจะคุ้มค่า ซึ่งทางโรงงานมีค่าเฉลี่ยในการตัดมากกว่าจุดปริมาณคุ้มทุน จึงสมควรแก่การเลือกวิธีลงทุนซื้อเครื่องตัดมาเพื่อใช้งานเองภายในโรงงาน

ศึกษาเปรียบเทียบระบบน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์ระหว่างแบบแผ่นเรียบและแบบหลอดแก้วสุญญากาศ, อภิวัฒน์ สุขาภิรมย์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยเรื่องนี้ได้ทำการวิเคราะห์เปรียบเทียบประสิทธิภาพของระบบผลิตน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์ ระหว่างแบบแผ่นเรียบและแบบหลอดแก้วสุญญากาศ จากการเก็บข้อมูลจริงเป็นระยะเวลาประมาณ 4 เดือน โดยวิเคราะห์จากปัจจัยที่อาจจะมีผลต่ออุณหภูมิของน้ำ เช่น ความเข้มแสงอาทิตย์ ความชื้นในอากาศ อุณหภูมิอากาศ น้ำเข้า-ออกแผงรับความร้อน พบว่าสภาพอากาศมีผลต่อการผลิตน้ำร้อนมากที่สุด โดยในวันที่แสงแดดดีจะทำความร้อนได้สูงแต่ในวันที่ฝนตกจะไม่สามารถทำความร้อนได้ และแผงทำความร้อนทั้งสองแบบมีช่วงการทำความร้อนที่ไม่เท่ากัน โดยที่แผงทำความร้อนแบบแผ่นเรียบจะมีช่วงเวลาที่สามารถเพิ่มอุณหภูมิของน้ำได้แคบกว่าแบบหลอดแก้วประมาณ 1.5-2 ชั่วโมงต่อวัน แต่ช่วงเวลา09.00-15.00 แผงแบบแผ่นเรียบสามารถทำความร้อนได้สูงกว่าแบบหลอดแก้วสุญญากาศ ทั้งนี้ประสิทธิภาพรวมตลอดวันของแผงทั้งสองชนิดมันจะขึ้นอยู่กับปริมาณแสงแดดแต่ละช่วงเวลาของวันนั้นๆ โดยปริมาณแสงแดดมากน้อยไม่เท่ากันแต่ละช่วงเวลา จะส่งผลต่อความได้เปรียบเสียเปรียบของแผงทำน้ำร้อนทั้งสองขนิด นอกจากนี้ยังพบว่าแผงแบบแผ่นเรียบมีอัตราการสูญเสียความร้อนที่สูงกว่าแบบหลอดแก้วสุญญากาศ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับอณุหภูมิบริเวณที่ทำการทดลองโดยเฉพาะในช่วงเวลากลางคืน โดยปัจจัยเหล่านี้ส่งผลให้แผงทั้งสองชนิดได้มีผลได้เปรียบเสียเปรียบต่างกันไป ทางด้านจุดคุ้มทุนพบว่า ทั้งสองระบบมีจุดคืนทุนไม่ต่างกันมากนัก ขึ้นอยู่กับราคาขายในท้องตลาด

Study Of Factors Affecting Distribution System Pv Hosting Capacity, Fanxun Li

Theses and Dissertations--Electrical and Computer Engineering

As renewable energy plays an increasingly important role in the power system, the addition of PV systems to the distribution network has become a major trend in the current power system development. However, if a PV system with excessive capacity is added to the distribution network, voltage problems may occur in the system. Hence, it is important to determine the capacity of the PV system that can be added at the distribution system.

The thesis aims to identify the major factors that affect the PV hosting capacity of distribution systems. The thesis studies various scenarios for the IEEE-123 test network …

Development Of Multiport Single Stage Bidirectional Converter For Photovoltaic And Energy Storage Integration, Amit Bhattacharjee

Electronic Theses and Dissertations

The energy market is on the verge of a paradigm shift as the emergence of renewable energy sources over traditional fossil fuel based energy supply has started to become cost competitive and viable. Unfortunately, most of the attractive renewable sources come with inherent challenges such as: intermittency and unreliability. This is problematic for today's stable, day ahead market based power system. Fortunately, it is well established that energy storage devices can compensate for renewable sources shortcomings. This makes the integration of energy storage with the renewable energy sources, one of the biggest challenges of modern distributed generation solution. This work …

Design Of Unimorph Out-Of-Plane Piezoelectric Actuator, Kevin Chan

Electronic Theses and Dissertations

Electromechanical transduction is an important component of microelectromechanical systems (MEMS), a technology with wide-ranging applications, including mobile computing, sensors, energy harvesting, and displays. These disparate applications have varying performance requirements, but generally transduction efficiency, mechanical precision, response time, cost, compatibility with photolithography and other fabrication processes, and operability at micro-scale are all desired metrics for MEMS devices. Piezoelectric transduction provides substantial advantages, including precise displacements, quick response times, and high transduction efficiency. These strengths make piezoelectric transduction particularly well-suited for use in resonators, sensors, and energy harvesters. However, piezoelectric transduction also produces much smaller magnitudes of movements than other electromechanical …

On-Chip Esd Protection Design: Optimized Clamps, Linfeng He

Electronic Theses and Dissertations

The extensive use of Integrated Circuits (ICs) means complex working conditions for these tiny chips. To guarantee the ICs could work properly in various environments, some special protection strategies are required to improve the reliability of system. From all the possible reliability issues, the electrostatics discharge (ESD) might be the most common one. The peak current of electrostatics can be as high as tens of amperes and the peak voltage can be over thousand voltages. In contrast, the size of semiconductor device fabricated is continuing to scale down, making it even more vulnerable to high level overstress and current surge …

An Investigation Of Solar Panel Thermal Images Collected From An Unmanned Aerial Vehicle, Ginger Ivy Jo L'Heureux

Dissertations and Theses @ UNI

As the population of the world continues to increase, so does energy consumption. At the same time, available fossil fuels continue to be depleted. Knowing these two facts, there is a need to find additional sources of energy. Photovoltaic panels (solar panels) are front and center of the renewable energy available options.

Exploring the practical use of infrared thermal imaging for data collection and maintenance of photovoltaic panels is the main objective of this study. In this research, three unmanned aerial vehicle (UAV) flights were completed to obtain thermal imaging of the Cedar Falls Utilities Solar Field with various dates …

Networked Microgrid Optimization And Energy Management, Robert S. Jane

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

Military vehicles possess attributes consistent with a microgrid, containing electrical energy generation, storage, government furnished equipment (GFE), and the ability to share these capabilities via interconnection. Many military vehicles have significant energy storage capacity to satisfy silent watch requirements, making them particularly well-suited to share their energy storage capabilities with stationary microgrids for more efficient energy management. Further, the energy generation capacity and the fuel consumption rate of the vehicles are comparable to standard diesel generators, for certain scenarios, the use of the vehicles could result in more efficient operation. Energy management of a microgrid is an open area of …

Optical And Electrical Analysis Of Zno/Znte Micropillar Solar Cells, Sadia Binte Sohid

Master’s Theses

The prime focus of the energy-research community in recent times has been replacing fossil fuels with renewable energy. Therefore, photovoltaic research areas are rapidly expanding in this era. The purpose of this work is to compare three different structural ZnO/ZnTe solar cell types (planar, axial micropillar and radial micropillar). The best optical and electrical performance has been obtained by the radial junction (core-shell) ZnO/ZnTe micropillar solar cell due to its pillar structure and radial junction. The unique advantage of the radial junction micropillar is that the angle of the incident light and the carrier collection is orthogonal. Therefore, the pillar …