ISEP - Instituto Superior de Engenharia do Porto
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Percorrer ISEP - Instituto Superior de Engenharia do Porto por Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) "07:Energias Renováveis e Acessíveis"
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- Carbon footprint assessment of two photovoltaic plantsPublication . Ribeiro, David Barbosa; Nogueira, Teresa Alexandra Ferreira Mourão PintoAs the world moves towards sustainable energy sources to reduce the impacts of climate change, photovoltaic (PV) systems have become a crucial player in the renewable energy sector. This study evaluates the carbon footprint linked with the life cycle of PV plants. The aim is to give valuable insights into the environmental effects of their deployment. This article analyzes and compares the greenhouse gas emissions of two solar photovoltaic plants in Portugal. Both plants have the same equipment, peak power, and nominal power for injection into the grid. The only difference between them is the metal structure that supports the photovoltaic modules: plant A has a 2V tracker-type structure, and plant B has a 2V fixed structure. By comparing the two, it will be possible to determine the effect of the different structures on greenhouse gas emissions and the total energy output over the plant's 30-year lifespan.
- Conversão de centrais termoelétricas em compensadores síncronos como medida de estabilidade da frequência dos sistemas elétricos de energiaPublication . MENDES, ANTÓNIO TIAGO RIBEIRO; Carvalho, José António BelezaAs metas de neutralidade carbónica estabelecidas pela União Europeia e por diversos países em todo o mundo impulsionaram uma transformação dos Sistemas Elétricos de Energia (SEE), caracterizada pela substituição gradual da geração térmica síncrona por Fontes de Energia Renovável (FER), como a eólica e a solar. A transição energética, embora necessária para alcançar as metas estabelecidas, introduz desafios significativos à estabilidade dos SEE, uma vez que as FER ainda não contribuem para a estabilidade em níveis equiparáveis aos de um gerador síncrono, seja ao nível da inércia, que tem registado uma redução assinalável nos últimos anos, seja no controlo de tensão ou na potência de curto-circuito. Neste contexto, os compensadores síncronos apresentam-se como uma solução promissora para assegurar, de forma eficaz, o papel de estabilidade até agora desempenhado pela produção termoelétrica. Entre as soluções de compensação síncrona destacam-se duas abordagens: a conversão de centrais termoelétricas em compensadores síncronos e a construção de novos compensadores. Dado o contexto, a solução de conversão representa uma oportunidade única para rentabilizar ativos que seriam, de outro modo, descomissionados, apresentando custos de investimento até 50 % inferiores e prazos de implementação mais reduzidos, comparativamente à construção de novos compensadores síncronos. Ainda assim, esta potencial vantagem económica e operacional deve ser avaliada face aos requisitos técnicos exigidos e à viabilidade específica de conversão de cada central, uma vez que nem todas se encontram em iguais condições técnicas e estado de conservação. Na literatura atual, a informação necessária para conduzir esta avaliação encontra-se dispersa e limitada, sobretudo ao nível técnico. Assim, nesta dissertação, propõe-se uma metodologia sistemática para analisar a viabilidade técnica e económica da conversão de centrais termoelétricas em compensadores síncronos, identificando os principais desafios e modificações técnicas, os aspetos económicos envolvidos, e comparando as vantagens e desvantagens desta opção face à construção de novos compensadores síncronos. Para validar a metodologia proposta, desenvolve-se um caso de estudo utilizando como referência as condições reais de uma central termoelétrica existente. Os resultados obtidos confirmam não só a viabilidade da conversão do caso estudado, como também a eficácia e aplicabilidade da metodologia enquanto ferramenta prática e replicável a diferentes contextos e tipologias de centrais. O trabalho desenvolvido demonstra que as centrais termoelétricas existentes podem desempenhar um papel essencial no contexto da transição energética, através da sua conversão em compensador síncrono, proporcionando benefícios económicos e as condições técnicas necessárias para que a crescente integração das FER decorra sem colocar em causa os níveis de fiabilidade dos sistemas elétricos de energia.
- Descarbonização de um edifício unifamiliar existentePublication . PINHO, GONÇALO DA COSTA; Pereira, Isabel Maria Garcia SarmentoA sustentabilidade do planeta está dependente do decremento da emissão de gases com efeito de estufa e, implicitamente, da redução do consumo de energia. Nesse contexto, o presente trabalho estuda a possibilidade de transformar um edifício unifamiliar existente, de arquitetura tradicional e sem sistema de climatização, num edifício com baixas necessidades energéticas e neutro em emissões de dióxido de carbono operacional e, em simultâneo, incrementar as condições de conforto dos ocupantes. Analisou-se o edifício na sua localização original, o Porto, quantificaram-se as horas de desconforto térmico na ausência de sistemas de climatização e da possibilidade de ocorrência de condensações e avaliaram-se as necessidades energéticas globais do edifício. Identificaram-se as hipóteses de melhoria, quer passivas, ao nível das soluções construtivas quer tecnológicas, ao nível dos sistemas de iluminação, ventilação e climatização e quantificaram-se os impactos, individualmente e de forma conjugada. A implementação daquele conjunto de medidas permitiu: reduzir as horas de desconforto térmico de 4000 horas por ano, para cerca de 3250 horas, isto é, uma redução de cerca de 20%, eliminar a probabilidade de ocorrência de condensações e concomitantemente reduzir em mais de 70% as necessidades energéticas de aquecimento, passando de 71,18 kWh⁄(m2. ano) para 20,79 kWh⁄(m2. ano). Os resultados obtidos permitem concluir que, as melhorias passivas e ativas (tecnológicas) introduzidas, asseguram níveis de temperatura do ar interior do edifício dentro dos valores de conforto térmico e que as emissões de dióxido de carbono para atmosfera são nulas, mediante a introdução de uma bomba de calor, que colmate as necessidades energéticas residuais em climatização, a par da utilização de energia primária proveniente de fonte renovável. A mesma avaliação foi realizada colocando o edifício em outras três localizações distintas, com distintos zonamentos climáticos, tendo-se concluído que é, igualmente, possível descarbonizar um edifício existente com recurso a soluções passivas e ativas, a par da utilização de fontes de energia renovável, ainda que, o fator climático seja decisivo no impacto relativo das medidas estudadas para o edifício na sua localização inicial.
- Desenvolvimento de uma plataforma para simulação e otimização de redes de energia inteligentes com dados abertosPublication . SILVA, BERNARDO FILIPE DIAS; Carvalho, Piedade Barros LopezEste relatório foi redigido no âmbito da unidade curricular Preparação para a Dissertação incluída no plano de estudos do Mestrado em Engenharia Informática do Instituto Superior de Engenharia do Porto. O projeto documentado foi desenvolvido pelo estagiário, membro da equipa de desenvolvimento do GILT. O GILT propôs o desenvolvimento de uma Plataforma para a Simulação e Otimização de Redes de Energia Inteligentes com Dados Abertos. O principal objetivo deste projeto/estágio consistiu na criação de uma plataforma que permita aos gestores de energia simular e otimizar redes de energia inteligentes (smart grids) de forma a maximizar a eficiência e integrar novas tecnologias. A plataforma desenvolvida possibilita a simulação de diferentes cenários de integração de fontes renováveis, como a solar e a eólica, e a análise do impacto de tecnologias emergentes, como os veículos elétricos e os sistemas de armazenamento de energia, nas redes elétricas. Para isso, a plataforma utiliza dados abertos que tornam os cenários simulados mais realistas e ajustados às condições do mercado energético atual. Para além dos gestores de energia, os consumidores beneficiam indiretamente ao contar com redes mais eficientes e sustentáveis. Os governos e os reguladores são também stakeholders-chave, considerando o papel da plataforma na promoção de políticas públicas, no cumprimento de normativos e no incentivo à integração de tecnologias limpas. Os desenvolvedores de tecnologia e as instituições académicas encontram na plataforma uma oportunidade para melhorar soluções inovadoras e realizar investigação que aborde cenários energéticos avançados. As comunidades locais são beneficiadas pelo aumento da inclusão e pela sustentabilidade das redes energéticas, enquanto os investidores vêm oportunidades de retorno financeiro ao apostar numa tecnologia que alia eficiência energética e inovação.
- Dual-Regulated Ru by Alloying and Metal-Substrate Interaction for Energy-Efficient Hydrazine Oxidation-Paired Hydrogen ProductionPublication . Zhang, Qijing; Wang, Jingshu; Li, Haibo; Zeng, Suyuan; Li, Rui; Yao, Qingxia; Chen, Hongyan; Meng, Lijian; Qu, Konggang; Meng, LijianOverall water splitting (OWS) is the most potential method for large-scale hydrogen production, but the high-potential and sluggish oxygen evolution reaction (OER) greatly impedes its efficacy. Coupling the low-potential hydrazine oxidation reaction (HzOR) with the cathodic hydrogen evolution reaction (HER) has drawn widespread attention with energy-saving advantage and safe products, which necessitates the elaborate design of advanced bifunctional electrocatalysts. Herein, only using two complexes of Ru and Pd with 2,2′-bipyridine, the novel RuPd alloy/N-codoped carbon (RuPd/NC) composite was originally synthesize by direct mixing and pyrolysis, showing superior dual activity for HER and HzOR. Particularly, to deliver the current density of 10 mA cm−2, RuPd/NC merely needs the potentials of −8 and −42 mV for alkaline HER and HzOR, far outperforming Pt/C and being most advanced among the previously studied counterparts. Moreover, the two-electrode overall hydrazine splitting (OHzS) needs ultrasmall voltages of 0.042 and 0.239 V to achieve 10 and 100 mA cm−2, displaying great energy-saving feature. Moreover, the better activity for neutral HER, HzOR and OHzS on RuPd/NC was also found compared with Pt/C. The theoretical simulations uncover the water dissociation at Ru site with the greatly reduced energy barrier followed by the H desorption on the adjacent Pd site for HER, and the optimum activation energy on Ru site for HzOR, crediting to the synergistic regulation of alloying effect and metal-substrate interaction.
- EditorialPublication . Carvalho, José António Beleza; Beleza Carvalho, José António(Excerto editorial) Voltamos à vossa presença com mais uma publicação da nossa revista “Neutro-à-Terra”. Ao fim de 16 anos continuamos a intervir, semestralmente, na área científica da Engenharia Eletrotécnica, com a publicação de vários artigos técnicos e científicos que procuram ser uma mais valia na resolução de problemas nesta vertente da Engenharia, mas também uma forma de apoio aos estudantes e a todos os profissionais de Engenharia Eletrotécnica.
- EditorialPublication . Carvalho, José António Beleza(Excerto do Editorial)Estimados leitores Voltamos à vossa presença com mais uma publicação da revista “Neutro-à-Terra”. Ao fim de 17 anos, continuamos a missão de intervir na área cientifica da Engenharia Eletrotécnica, prestando um serviço à nossa escola, o Instituto Superior de Engenharia do Porto, aos nossos professores e alunos dos cursos de Engenharia Eletrotécnica e, de uma forma geral, a todos os profissionais desta área da engenharia. O mundo em que vivemos atualmente é cada vez mais instável e imprevisível. (...)
- Energia eólica offshore na União Europeia: Desafios e oportunidadesPublication . Moreira, Bruno Miguel Soares; Nogueira, Teresa Alexandra Ferreira Mourão PintoA energia eólica offshore surgiu como uma solução promissora para atender aos objetivos energéticos climáticos impostos pela União Europeia. A capacidade de produção tem sido acompanhada por avanços tecnológicos que aproveitam os recursos eólicos disponíveis nas zonas costeiras dos países, tanto a norte como a sul da Europa. Neste artigo será apresentada a evolução da indústria eólica no mar (offshore), assim como a estratégia europeia para a produção de energia a partir das fontes oceânicas. São também demonstrados alguns dos incentivos e metas que visam garantir a continuidade da tecnologia e o desenvolvimento da indústria offshore. São exploradas as perspetivas futuras de energia eólica offshore, destacando o seu potencial para desempenhar um papel ainda mais significativo no mix energético europeu. As oportunidades e desafios desta indústria emergente são destacadas na análise SWOT desenvolvida neste artigo, concluindo pela sua importância na promoção da sustentabilidade e na redução das emissões de gases poluentes, delineando assim os caminhos para um futuro energético mais limpo. São ainda apresentados os projetos eólicos mais relevantes na área, apoiados e financiados pela União Europeia.
- Engineering a Sustainable Future with EPS@ISEPPublication . Malheiro, Benedita; Guedes, Pedro; Leal Filho, Walter; Gasparetto Rebelatto, Bianca; Annelin, Alice; Boström, Gert-OlofThe challenge of engineering education is to transform engineering students into agents of innovation and well-being. In addition to solid scientific and technical knowledge, critical thinking, problem-solving and interpersonal competencies, it implies the ability to design and implement solutions supported by ethical and sustainability principles. With this goal in mind, the European Project Semester (EPS) provides a student-centred project-based learning framework. It is offered by a group of European higher education institutions, including the Instituto Superior de Engenharia do Porto (ISEP), the engineering school of the Polytechnic of Porto. Students work in teams of four to six, from different fields of study and nationalities, to design solutions to problems that affect individuals, society or the planet, taking into account the state of the art, the market and the ethical and sustainability implications of their decisions. These solutions are then implemented in a proof-of-concept prototype. Most of the projects address problems in education, the environment, food production and smart cities and have a strong educational, ethical and sustainability drive, encouraging students to develop sustainability competencies. This work analyses team papers of illustrative EPS@ISEP projects searching for evidences of the development of sustainability competencies. The proposed method maps keywords related to the sixteen United Nations Sustainable Development Goals to the contents of team papers by applying natural language processing and reusing the list of SDG keywords proposed by Auckland University. The results confirm EPS@ISEP fosters sustainability competencies in engineering undergraduates.
- Fitorremediação de nutrientes em excesso na Ribeira da Costa/CourosPublication . MARTINS, ANA RITA TEIXEIRA; Gonçalves, Ana Clara Fortio Mourato Teixeira Grosso; Morais, Simone BarreiraA crescente pressão antrópica sobre os sistemas fluviais urbanos tem conduzido a fenómenos de degradação ecológica e eutrofização, exigindo soluções sustentáveis e eficazes para a melhoria da qualidade da água. Neste contexto, o presente trabalho teve como objetivo avaliar a eficácia de três espécies de macrófitos, T. latifolia L., J. effusus L. e I. pseudacorus L., na remoção de nutrientes (nitratos, azoto amoniacal e fósforo) através de ensaios laboratoriais controlados, e a sua posterior aplicação em contexto real, na Ribeira da Costa/Couros, Guimarães, como estratégia de reabilitação ecológica. Os resultados laboratoriais demonstraram que T. latifolia, I. pseudacorus e J. effusus foram particularmente eficazes na remoção de nitratos, com taxas de remoção de 100% em todos os casos, comparativamente aos 33,4% observados no grupo controlo, resultando em diferenças estatisticamente significativas. Relativamente ao fósforo, J. effusus obteve uma taxa de remoção de 100%, I. pseudacorus de 98,5% e T. latifolia de 96,0% em contraste com os 71,1% registados no controlo. Quanto ao fosfato, J. effusus revelou novamente uma remoção completa (100%), seguida por I. pseudacorus com 98,5% e T. latifolia com 96,1%, superando significativamente os 65,7% do grupo sem plantas. As diferenças estatisticamente significativas na remoção de fósforo e fosfato foram observadas apenas entre I. pseudacorus e J. effusus em comparação com o grupo controlo. Relativamente ao azoto amoniacal, observaram-se taxas mais moderadas, com T. latifolia a alcançar 87,8%, I. pseudacorus 86,1% e J. effusus 85,3%, comparativamente aos 77,4% do grupo controlo, não tendo sido detetadas diferenças estatisticamente significativas neste parâmetro. A análise visual confirmou o desenvolvimento das plantas ao longo do ensaio, com maior vigor observado em T. latifolia e I. pseudacorus. Em contexto real, verificou-se um crescimento satisfatório das espécies em zonas da ribeira com menor perturbação humana, embora tenha sido observada a proliferação de espécies invasoras e o desaparecimento dos macrófitos introduzidos em zonas mais expostas. Os resultados de monitorização da água apontam para uma manutenção da qualidade da mesma, sem alterações significativas, o que reforça a importância da densidade de plantação, tempo de maturação e controlo de variáveis externas, como descargas ilegais, carga contaminante e presença de espécies exóticas. Estes resultados validam o potencial da fitorremediação com macrófitos como ferramenta de reabilitação ecológica urbana e destacam a necessidade de abordagens integradas e de longo prazo para garantir a sua eficácia.