ISEP - DM – Energias Sustentáveis
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Browsing ISEP - DM – Energias Sustentáveis by Sustainable Development Goals (SDG) "07:Energias Renováveis e Acessíveis"
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- Produção de bioetanol a partir de biomassa microalgal utilizada no tratamento de águas residuaisPublication . COSTA, SÓNIA SOFIA LOBÃO DA; Caetano, Nidia de SáWastewater treatment is a major environmental challenge, while microalgae offer a sustainable solution by simultaneously removing nutrients and generating biomass suitable for bioenergy production. This study examines the integration of microalgae in wastewater treatment, as well as the valorization of the resulting biomass for bioethanol production. Cultivation experiments were conducted using effluents from the Gaia Litoral wastewater treatment plant, employing a 50:50 (v/v) mixture of primary-treated and secondary-treated wastewater, scaled up to a final volume of 30 liters over four weeks. Physicochemical and biological parameters were monitored, revealing high nutrient removal efficiencies: up to 97% for inorganic carbon, 83% for total nitrogen, and 82% for orthophosphate. Microscopic analysis confirmed the predominance of Scenedesmus sp. within the microalgal consortium. Episodes of sedimentation and acidification were mitigated by periodic medium renewal, thereby ensuring the stability of the cultures throughout the study. Regarding biomass valorization, twelve different combinations of pretreatment and hydrolysis were evaluated. Although glucose release was limited, the samples subjected to thermal pretreatment or ultrasound-assisted pretreatment followed by enzymatic hydrolysis with Ultraflo exhibited the highest sugar concentrations, with Samples 6 and 11 standing out, showing arabinose concentrations of 2.962 g/L and 0.654 g/L, respectively, after hydrolysis, and corresponding biomass concentrations of 1.105 g/L and 2.370 g/L. After fermentation, arabinose decreased to 0.211 g/L and 0.008 g/L in the same samples, indicating partial fermentation. Fermentation using Saccharomyces cerevisiae resulted in low ethanol yields (<0.056% v/v), with the highest absolute yield obtained in Sample 10 (0.220 g in 500 mL), restricted by incomplete hydrolysis, possible inhibitor formation such as phenolics, organic acids, and salt residues, and limited pentose fermentation by Saccharomyces cerevisiae (that could be improved by using a yeast able to ferment pentoses, such as Pichia stipitis). Despite these limitations, the results demonstrate the potential of microalgae in integrated processes of environmental remediation and energy biomass production, highlighting their contribution to sustainable biorefinery strategies.
- Sistemas de energia renovável para climatização e produção de AQSPublication . CONCEIÇÃO, GONÇALO MONIZ DA; João, Ana Maria RaposoO presente relatório apresenta o trabalho de estágio desenvolvido na empresa Sunenergy, focada na conceção, implementação e avaliação de soluções de climatização e produção de água quente sanitária (AQS) no setor residencial. Enquadrando-se no contexto das metas europeias e nacionais de sustentabilidade e descarbonização. Inicialmente, são expostas as políticas energéticas da União Europeia (UE) e a sua transposição para a legislação nacional, evidenciando a relevância da eficiência energética e do uso de fontes renováveis. Segue-se uma apresentação dos principais sistemas aplicados, abordando princípios de funcionamento, classificação, eficiência energética e os seus componentes. No corpo do trabalho foram feitos dimensionamentos práticos, demonstradas obras a que se fez o acompanhamento e introduzida, a possibilidade de integrar um sistema fotovoltaico como solução complementar. Seguidamente, realizaram-se simulações comparativas entre três soluções para AQS: termossifão, solar térmico de circulação forçada e bomba de calor. As simulações realizadas indicaram que, o solar térmico de circulação forçada foi o que apresentou um maior aproveitamento de energia renovável. Além disso, foi efetuado um estudo energético e económico para a substituição de uma caldeira a gás por uma bomba de calor, onde se demonstrou que a bomba de calor reduz aproximadamente 75% do consumo de energia, representado uma poupança anual de 1085,43€. O relatório conclui que, a implementação de sistemas de energia renovável para climatização e AQS, propicia benefícios energéticos, económicos e ambientais, evidenciando o contributo destas tecnologias para a transição sustentável e eficiente do edificado.
- Validação de uma metodologia de cálculos de estimativas de produção de energia em parques fotovoltaicos em operaçãoPublication . FERREIRA, JESSICA TATIANA GARCIA; Mendonça, Jorge Manuel Pires; Pilão, Rosa Maria Barbosa RodriguesA transição energética é um dos grandes desafios do nosso tempo, e a energia solar fotovoltaica tem-se afirmado como catalisador desta transformação. Torna-se, por isso, indispensável dispor de metodologias robustas para estimar a produção a longo prazo em parques já em operação. Ao contrário das previsões de pré-construção, as estimativas pós-operacionais permitem recalibrar as projeções futuras de produção anual de energia, incorporando dados operacionais reais. Esta abordagem possibilita a redução das incertezas associadas a estudos energéticos preliminares, decisões de investimento, Power Purchase Agreements (PPAs) e avaliações de risco. Neste enquadramento, a presente investigação pretende validar a aplicabilidade da metodologia Measure–Correlate–Predict (MCP), originalmente desenvolvida no setor eólico, ao setor fotovoltaico, adaptando-a a dados mensais de produção real e a séries de radiação de longo prazo provenientes de bases reconhecidas. A abordagem assentou na regressão linear simples entre a produção medida e a série de radiação de referência, após uma análise comparativa de três bases (Solargis, PVGIS e ERA5) com o intuito de identificar a mais adequada para caracterizar cada parque. Esta etapa foi complementada por um processo de deteção de outliers, assegurando uma maior robustez das correlações. Em paralelo, foram explorados modelos alternativos como: regressão múltipla e algoritmos de machine learning (Random Forest e XGBoost) para comparar o respetivo desempenho preditivo com o MCP clássico. Os resultados evidenciam que, quando suportado por seleção criteriosa da base de radiação e por tratamento sistemático de outliers, o MCP apresenta desempenho consistente e fiável em contexto pós-operacional. As abordagens de machine learning revelam ganhos pontuais em cenários de maior variabilidade, constituindo um complemento pertinente à clareza e parcimónia da regressão linear. Em síntese, o estudo reforça a confiança nas estimativas de longo prazo em parques fotovoltaicos em operação, contribui para a redução de incertezas e informa decisões de investimento.