ISEP - DM – Energias Sustentáveis
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Browsing ISEP - DM – Energias Sustentáveis by Field of Science and Technology (FOS) "Engenharia e Tecnologia"
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- Análise de sustentabilidade das operações de manutenção durante o ciclo de vida de um parque fotovoltaicoPublication . Duarte, Tiago dos Santos; Martins, Florinda FigueiredoAs centrais fotovoltaicas, representam fontes de produção de energia elétrica através do recurso a uma fonte energia renovável com um potencial “infinito”. Energia elétrica que posteriormente poderá ser utilizada em diversas aplicações como o consumo doméstico, consumo industrial ou armazenamento. Contudo, para que durante a sua utilização se consigam atingir os níveis de produção estimados e garantir o fornecimento da procura, é imprescindível uma boa performance destas centrais. Isto significa que durante o ciclo de vida de um parque fotovoltaico existirão diversas intervenções de manutenção, tais como reparação ou substituição de módulos fotovoltaicos, inversores, transformadores e dispositivos de seccionamento de alta tensão para que se garanta a performance estimada e para que possam ser cumpridos todos os contratos associados. Assim configura-se como apropriado determinar o impacto destas atividades de manutenção durante o ciclo de vida da instalação fotovoltaica. Com este trabalho pretende-se a criação de uma matriz de avaliação de sustentabilidade, que possa posteriormente ser usada em futuras instalações no processo de tomada de decisão, contribuindo para o aumento da qualidade de uma instalação e futuras atividades mais sustentáveis. Na aplicação da matriz num caso de estudo foi possível concluir que a dimensão ambiental foi a que sofreu maior impacto. Desta foram, foram calculadas quantitativamente as emissões produzidas durante as diversas ações de manutenção, tendo-se percebido que a manutenção corretiva tem um maior impacto na emissão de poluentes para a atmosfera.
- Análise do comportamento térmico e energético de um edifício de habitação e de comércio e serviços com simulação dinâmicaPublication . Vieira, Rita Carlos Teixeira; Fontão, Eunice Maria VilaverdeOs edifícios têm grande impacto nas emissões de gases com efeito de estufa, devido ao alto consumo de energia causado pelo uso de equipamentos elétricos antigos, falta de manutenção adequada traduzindo-se em baixa eficiência energética que resulta da incapacidade de utilizar energia de forma eficaz. A certificação energética vem melhorar a eficiência incentivando a práticas mais sustentáveis. No âmbito deste tema foi realizado um estágio, onde foram utilizadas ferramentas para o estudo de comportamento térmico e energético, tanto em edifícios de habitação como de comércio e serviço. No caso da habitação foi utilizada a folha de cálculo do ITEcons e folha de cálculo do PTnZEB. Para os edifícios de comércio e serviços foi realizada a análise térmica com o apoio do Hourly Analysis Program. Realizaram-se durante o estágio um conjunto de tarefas e estudos, nos quais se destacam dois estudos. Para os quais foi realizada a caracterização da sua envolvente opaca e envidraçada, ventilação e sistemas técnicos. Foi feito um estudo e respetiva certificação energética de um edifício de habitação utilizando a folha de cálculo do ITEcons. O segundo estudo foi para um edifício de comércio e serviços utilizando as duas folhas PTnZEB, a simulação dinâmica multizona e o cálculo dinâmico simplificado. Com o objetivo de comparação das principais diferenças dos resultados alcançados. No edifício de habitação obteve-se classe energética A, como esperado, pois trata-se de um edifício novo. No edifício de serviços, a classificação energética resultante foi um B, em ambos os casos simulação dinâmica e cálculo dinâmico, uma vez que se trata de um edifício que irá ser sujeito a uma grande renovação.
- Análise do desempenho energético de um parque eólico através de indicadoresPublication . Rodrigues, Jeziel Lima; Felgueiras, Manuel Carlos Malheiro de CarvalhoEsta dissertação oferece contribuições para o campo da energia eólica, e fornece um roteiro claro para a tomada de decisão baseada em dados, bem como orientações práticas para otimizar a operação e manutenção. No contexto atual da transformação digital e crescente demanda energética surge a necessidade de soluções inovadores e sustentáveis em larga escala, como a energia eólica offshore. A energia eólica é uma fonte de energia renovável que tem o potencial de contribuir significativamente para a matriz energética global. A implementação e operação de projetos eólicos offshore são desafiadores devido aos custos elevados e à natureza intrínseca dos riscos no ambiente marítimo, por isso necessitam operar em sua máxima eficiência e desempenho, tendo em vista a viabilidade económica. Este trabalho tem como objetivo a compreensão dos fatores principais que influenciam o desempenho energético dos aerogeradores através dos dados que revelam as interrupções e falhas de sistemas. Os resultados obtidos nesta pesquisa destacam a necessidade de uma abordagem integrada, buscando o conhecimento técnico especializado com a aplicação de tecnologias de monitoramento em tempo real e análise de dados. Ao reconhecer os padrões de falhas e as lacunas de eficiência, os gestores podem direcionar seus esforços para aprimorar a fiabilidade, a disponibilidade e a performance geral dessas unidades geradoras de energia elétrica. Através da implementação das recomendações resultantes deste estudo, espera-se que as instituições possam alcançar uma expressiva rentabilidade e sustentabilidade, alinhando-se de forma eficaz com as demandas atuais, garantindo uma posição sólida no ambiente empresarial e contribuindo para um futuro energético mais equilibrado.
- Auditoria Energética à Escola Secundária Padre Benjamim Salgado - Vila Nova de FamalicãoPublication . Peixoto , Tiago André Carneiro; Fontão, Eunice Maria VilaverdeA dependência energética das grandes economias mundiais alertou o mundo para a necessidade de mudar o comportamento relativo ao consumo de energia. O aumento dos custos energéticos tem induzido ao uso racional da energia por parte das organizações, implicando uma monitorização permanente nas instalações. A eficiência energética é um tema que tem vindo a assumir grande importância nos dias de hoje na nossa sociedade, não só pelos compromissos internacionais assumidos, como também pelo combate ao desperdício energético. Esta dissertação relata o estágio curricular na Agência de Energia do Ave, que inclui uma auditoria energética à escola Padre Benjamim Salgado. O estágio visou essencialmente a contribuição para um modelo de desenvolvimento sustentável, na procura de alternativas com menor impacto ambiental, introduzindo conceitos de eficiência energética e ambiental nos processos de planeamento. Acções de sensibilização e auditorias energéticas foram os projetos que, durante o período curricular, tiveram maior intervenção por parte do autor desta dissertação, tendo em vista a mudança de hábitos de consumo energético na sociedade. A auditoria energética à escola Padre Benjamim Salgado, Joane Vila Nova de Famalicão, apresenta uma abordagem para a determinação da redução dos custos de energia, mantendo o conforto para os seus ocupantes. A escola em análise configura um Grande Edifício de Serviços (GES) à luz de uma análise térmica feita ao edifício escolar, com os valores de eferência atualizados, com entrada em vigor a 31 de dezembro de 2015, ao abrigo da nova regulamentação (decreto-lei n.º118/2013, 20 de Agosto) verificando-se o cumprimento dos requisitos mínimos definidos na Portaria n.º 349/2013 do atual decreto. Foi ainda efetuada, após um levantamento exaustivo, uma análise detalhada das faturas de energia, gás e água, e de todos os equipamentos consumidores de energia que se encontram instalados na instituição.
- Avaliação de Ciclo de Vida de Agregado Artificial de Escórias de Incineração da LIPOR IIPublication . Lopes, Hugo Miguel Martins; Martins, Florinda FigueiredoNo presente trabalho, efetuou-se a avaliação de ciclo de vida de produção de 1 tonelada de agregado artificial de escória, resultante da valorização, como material de construção, da fração residual do processo de valorização energética de resíduos urbanos na LIPOR II, e comparou-se com a produção de agregado britado de origem natural. Com este estudo, pretendeu-se reforçar a validação com marcação CE do agregado artificial de escória que está em desenvolvimento. O estudo tem em conta que a utilização será regional, tendencialmente nos municípios associados da LIPOR, sendo a avaliação de ciclo de vida aplicada na obtenção de matérias-primas, nos resíduos urbanos, e a entrega em obras nos locais estimados na área geográfica indicada. Este estudo foi feito, observando a normalização aplicável, nomeadamente as normas da série ISO 14040, e com ferramenta de cálculo OPENLCA, usando a informação disponibilizada pela LIPOR II relativa à operação e dados secundários provenientes de bases de dados como a ECOINVENT. As categorias de impacto consideradas foram os presentes nos modelos CML IA, IMPACT 2002+ e EN 15804.
- Cálculo do custo nivelado de energia em sistemas fotovoltaicos para diferentes localizaçõesPublication . Cunha, Tiago Miguel da Costa; Vale, Zita Maria Almeida doO panorama energético tem vindo a evoluir nas últimas décadas, apresentando cada vez mais uma maior componente de produção através de fontes de energias renováveis, e mesmo tempo, os custos de energia elétrica para o consumidor têm atingindo preços máximos históricos. A presente dissertação foca-se no cálculo do custo nivelado de energia (LCOE) para a energia fotovoltaica por diferentes métodos e para diferentes países, de modo a entender como este pode variar em diferentes localizações. Para o efeito, procedeu-se ao dimensionamento de um sistema fotovoltaico, que será aplicado a cada localização para efetuar a análise com base na mesma tipologia de unidade. Parâmetros como a irradiação solar ou o Fator de Capacidade (CF) têm grande impacto na produção da unidade fotovoltaica, que irá afetar o LCOE. A taxa de desconto aplicada também pode ser decisiva na viabilidade da instalação de determinada unidade, pelo que se deve procurar o valor mínimo para a taxa de desconto que está diretamente relacionada com a taxa de juro de financiamento para este tipo de projetos. O custo evitado nivelado de energia (LACE) reforça a posição do LCOE, relacionado as possíveis novas unidades a instalar com as condições existentes da rede elétrica dentro de uma localização, permitindo assim concluir se é benéfica a sua implementação. No fim, após análise dos resultados obtidos e respetiva comparação dos mesmos, verifica-se que nem sempre é benéfico a instalação de uma nova unidade de geração, apesar de se obter menor LCOE com a instalação de uma nova unidade comparativamente com outras unidades existentes, isto porque o rácio do LACE pelo LCOE pode não ser positivo. Para o caso de estudo aplicado na Alemanha utilizando o LCOE mais elevado dessa localização, embora menor que o custo do mercado de distribuição e significando assim que estaria em paridade com a rede, a sua instalação não seria benéfica pois é obtido um valor de LACE inferior tendo em conta o preço marginal de energia naquela localização. Para as restantes localizações estudadas seria benéfica a instalação de unidades de geração de energia elétrica desta tipologia.
- Caracterização avançada de células fotovoltaicas de filme fino tipo CIGSPublication . Monteiro, Pedro Duarte Alves; Fernandes, Paulo Alexandre Franco PonteThe world is currently facing a global energy crisis which requires investment in new energy production technologies. Renewable energy sources are becoming increasingly important as an alternative and complement to fossil energy sources. A highlight in this scenario is solar energy, especially photovoltaic production, since it can be used in a variety of environments and scales. The use of solar energy has evolved over the years, with new structures and materials being sought for their development, one such solution being second-generation solar cells based on copper, indium, gallium and selenium, known as CIGS. However, mass production of these cells faces challenges such as oxidation and lack of sodium, which are difficult to overcome. To understand how these problems affect solar cells, a study based on electrical tests were carried out, including measurements of current vs voltage, external quantum efficiency, capacitance vs voltage, light intensity-dependent current vs voltage and temperature-dependent current vs voltage. The results show that both production problems have a negative impact on solar cells, with oxidation causing only a small reduction in efficiency, while a lack of sodium leads to the creation of electron barriers and high recombination rates, resulting in a significant loss of efficiency.
- Casa energeticamente autossustentávelPublication . Ribeiro, João Carlos Gonçalves Sá e Silva; Ramos, Sergio Filipe CarvalhoEste trabalho foca-se no desenvolvimento de estratégias e soluções para a otimização energética de uma habitação turística, com o fim de alcançar autossuficiência energética através da integração de sistemas de produção de energia renovável. A relevância desta investigação reside na necessidade urgente de mitigar os impactos ambientais decorrentes do consumo energético proveniente de fontes não renováveis, promovendo a sustentabilidade e eficiência energética em edificações. A habitação em estudo, já construída, não foi originalmente projetada com princípios de sustentabilidade, impondo assim limitações e desafios únicos. O estudo procedeu com uma análise aprofundada do desempenho energético atual do edifício e explorou potenciais melhorias através de simulações energéticas e dimensionamento de sistemas renováveis, considerando dois cenários: um “Ideal”, que ignora as restrições práticas e visa a autossuficiência total, e um “Real”, ajustado às condições e restrições existentes da habitação. Nos cenários propostos, foram analisadas a viabilidade e a eficácia de diferentes combinações de tecnologias renováveis, sempre considerando o retorno do investimento ao longo de um período de 25 anos, a vida útil estimada do sistema. A análise revelou que o cenário “Real”, embora não alcançasse a autossuficiência total, conseguiu satisfazer integralmente as necessidades térmicas de AQS e parcialmente as elétricas da habitação, demonstrando ser uma solução tecnicamente viável e economicamente rentável, com um retorno do investimento em 9 anos. Este trabalho não só valida a aplicação prática de soluções renováveis em habitações já existentes, mas também destaca a importância da adaptabilidade e inovação contínua em projetos de sustentabilidade energética, contribuindo significativamente para a literatura existente e para futuras implementações em edifícios residenciais.
- Desenvolvimento de protocolos de testagem de catalisadores para a produção de hidrogénio verdePublication . Fortunato, Mariela Osíris Manuel; Caetano, Nídia de SáNum contexto global de crescentes preocupações com as alterações climáticas, o desenvolvimento de tecnologias que contribuam para o processo de transição energética assume grande importância. Neste âmbito, a produção de hidrogénio verde através da eletrólise da água revela-se bastante promissora, não só pela capacidade de produzir um vetor ou portador de energia sustentável, mas também pelo seu contributo para a redução das emissões de gases com efeito de estufa. No entanto, esta tecnologia apresenta algumas limitações, como a inexistência de protocolos padronizados para a testagem de catalisadores, que são fundamentais para a correta comparação de resultados entre diferentes laboratórios e, assim, para o avanço desta tecnologia. Com base na revisão bibliográfica, foi estudada a estabilidade de um material catalisador de irídio e realizados testes de degradação acelerada, com o objetivo de propor protocolos de testagem de catalisadores por meio de técnicas de caracterização eletroquímica utilizando o elétrodo de disco rotativo. O catalisador foi caracterizado por voltametria cíclica, voltametria de varrimento linear e espectroscopia de impedância eletroquímica. O teste de estabilidade foi efetuado por cronopotenciometria, enquanto os testes de degradação acelerada foram realizados através de ciclos potenciodinâmicos de voltametria cíclica e ciclos alternados de tensão (arranque/paragem), simulando a intermitência típica de fontes de energias renováveis. Com os resultados obtidos, conclui-se que os protocolos de teste aplicados são eficientes e reprodutíveis. Desta forma, foram apresentadas duas propostas de protocolos para a testagem de catalisadores.
- Desenvolvimento de um filme biodegradável e funcional a partir de resíduos do processamento da castanhaPublication . Lucas, João Pedro da Cunha Duarte; Domingues, Valentina Maria Fernandesenováveis, contribuindo para as emissões de gases de efeito estufa. Estas preocupações têm impulsionado a procura de alternativas mais sustentáveis, como embalagens biodegradáveis, compostáveis e recicláveis, bem como a adoção de políticas e regulamentações mais rígidas para reduzir o uso excessivo de embalagens plásticas. As cascas e os ouriços resultantes da indústria da castanha possuem propriedades antioxidantes naturais, como os compostos fenólicos. Considerando a indústria alimentar e a procura por embalagens mais sustentáveis, o objetivo deste trabalho foi produzir e caracterizar dois filmes à base de amido, um enriquecido com extratos de cascas de castanha e outro com extratos de ouriços de castanha. Inicialmente ambos os extratos foram produzidos por extração assistida por ultrassons (70 ºC, 40 min, amp 80 %) e por água pressurizada (200 ºC, 30 min, 14,6 bar) utilizando amostras de cascas e ouriços moídos. A caracterização foi realizada quanto à atividade antioxidante e de compostos fenólicos, tendo-se concluído que os ultrassons eram mais eficientes para as cascas, obtendo-se um TPC de 27,34 ± 1,79 mg GAeq/g amostra em base seca (bs) e valores de médios de FRAP, ABTS e DPPH de 27,60 ± 1,84 AAeq/g amostra bs; 52,05 ± 0,61 mg AAeq/g amostra bs; e 5.83 ± 0,13 mg Troloxeq/g amostra bs, respetivamente. Por outro lado, a água pressurizada foi mais eficiente para os ouriços, obtendo-se um TPC de 25,11 ± 0,55 mg GAeq/g amostra bs e valores médios de FRAP, ABTS e DPPH obtidos foram de 16,75 ± 1,79 mg AAeq/g amostra bs; 39,53 ± 1,79 mg AAeq/g amostra bs; e 4,28 ± 1,79 mg Troloxeq/g amostra bs, respetivamente. Desta forma, os extratos foram incorporados em filmes biodegradáveis de amido em que se selecionou o glicerol como plastificante. Após a sua produção, foram analisadas as propriedades morfológicas (aspeto geral e espessura), propriedades físico-químicas (humidade, capacidade de retenção de água, solubilidade e taxa de transmissão de vapor de água), propriedades óticas (opacidade e UV-vis), propriedades mecânicas, análise termogravimétrica, teor de compostos fenólicos e atividade antioxidante, bem como a sua biodegradabilidade. Para além disso, também foi analisada a capacidade de retenção dos compostos fenólicos e atividade antioxidante dos filmes produzidos. Verificou-se um aumento proporcional da atividade antioxidante com a quantidade de extrato incorporado no filme. Os filmes com extratos de cascas retiveram na matriz filmogénica mais de 90 % dos compostos ativos, enquanto com extratos de ouriço tiveram retenções mais baixas. A adição dos extratos aumentou genericamente a higroscopicidade dos filmes. Quanto à solubilidade dos filmes observou-se um aumento com a adição de extratos de ouriço. Relativamente à capacidade de retenção de água, esta reduziu com a adição de extratos. Verificou-se um aumento da capacidade de barreira à radiação UV-vis, assim como a opacidade com o aumento na quantidade de extratos. Com o incremento da adição de extratos de cascas observa-se um aumento do alongamento, ao contrário do que se observou com os extratos de ouriços. A adição de extratos reduziu a resistência à tração dos filmes. Os filmes apresentaram estabilidade térmica para temperaturas inferiores a 250 ºC. Com base na norma europeia EN13432:2000 os filmes obtidos são considerados biodegradáveis. Desta forma, este estudo mostra o potencial de produção de filmes biodegradáveis de amido com incorporação de cascas ou de ouriços da castanha.