ISEP - DM – Engenharia Electrotécnica – Sistemas Eléctricos de Energia
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- Análise de estado/risco de ativos de muito alta tensãoPublication . SILVA, MIGUEL SOUSA E; Andrade, Tiago BrancoEste trabalho é realizado no âmbito da dissertação de mestrado em Engenharia Eletrotécnica – Sistemas Elétricos de Energia. O tema desta dissertação é a análise de efeitos e riscos em ativos de muito alta tensão. Numa fase inicial deste trabalho é feita uma contextualização ao tema e são partilhados os objetivos do trabalho proposto. Foi também realizado um estado da arte relativo a tópicos que estão relacionados com o tema principal do trabalho. Neste documento é apresentada uma caracterização da Rede Nacional de Transporte e dos ativos pertencentes a uma rede de transporte de energia elétrica. É abordado também um tópico relacionado com manutenções, onde são apresentadas diferentes políticas de manutenção, desde políticas de manutenção corretiva, preventiva e preditiva. São apresentadas duas metodologias de cálculo com vista no cálculo de índices de saúde e criticidade dos ativos, para análise de estado e de risco dos mesmos. É feita uma aplicação destas metodologias a dois tipos de dispositivos, disjuntores e seccionadores, são também elaborados casos hipotéticos de estudos, de modo a avaliar possíveis resultados do uso destas metodologias. Na conclusão deste trabalho é abordada a importância da necessidade de manutenção dos ativos pertencentes à rede de transporte de energia elétrica e da correta aplicação das diferentes políticas de manutenção utilizadas. Conclui-se que recorrer ao cálculo de índices de saúde e criticidade é benéfico para a análise do estado e criticidade de ativos, sendo uma mais-valia para priorizar ações de intervenção entre ativos.
- Automatização da seleção de materiais elétricos: Desenvolvimento e aplicação do XpertPickPublication . MOREIRA, PEDRO MIGUEL GONÇALVES; Nogueira, Teresa Alexandra Ferreira Mourão PintoA seleção eficiente de materiais elétricos é um fator determinante na produtividade, segurança e sustentabilidade das instalações elétricas. No entanto, este processo é frequentemente afetado por decisões subjetivas, por falta de padronização e pela ausência de ferramentas automatizadas de apoio técnico. Com o objetivo de ultrapassar estas limitações, foi desenvolvido o sistema “XpertPick”, uma aplicação autónoma que recomenda produtos com base em critérios técnicos e comerciais, extraídos de uma base de dados em Excel. A aplicação permite ao utilizador selecionar as características que considera relevantes e gerar recomendações fundamentadas, com exportação direta para um ficheiro PDF e envio por email. A interface foi concebida para ser intuitiva e modular, integrando funcionalidades como a procura por referência, a seleção dinâmica por categoria e o suporte assistido ao utilizador. O sistema apresenta-se como uma solução prática para consultores e técnicos comerciais, contribuindo para a automatização de processos e para a tomada de decisões mais informadas e eficazes. Este trabalho demonstra como a integração entre análise técnica, automatização e usabilidade pode melhorar significativamente o processo de recomendação de materiais no setor elétrico, com potencial de aplicação em outras áreas técnicas semelhantes.
- Criação de um sistema de apoio à decisão para instalação fotovoltaica com base na análise pormenorizada do perfil do consumidorPublication . VAU, JOSÉ MIGUEL AIRES; Chibante, Rui Filipe MarquesA tentativa generalizada de uniformizar os sistemas de apoio à decisão para investimentos em tecnologia fotovoltaica impede, muitas vezes, que os utilizadores finais tenham acesso a soluções verdadeiramente personalizadas. Esta limitação compromete não só a capacidade de corresponder às expectativas dos clientes, como também, de forma mais crítica, a precisão na projeção do retorno do investimento com base em dados históricos de consumo. A energia solar de base fotovoltaica tornou-se um dos eixos centrais da transformação energética global, contribuindo de forma significativa para a redução da pegada carbónica e para a diversificação do mix energético. Ainda assim, a sua integração em contextos domésticos e empresariais levanta vários desafios — desde a dificuldade em adaptar soluções às particularidades dos perfis de consumo, até à elaboração de propostas que conciliem viabilidade técnica com sustentabilidade económica. Em Portugal, os avanços têm sido notórios: segundo dados da REN, a 5 de setembro de 2024, a produção de eletricidade proveniente de sistemas fotovoltaicos atingiu 3,99 TWh, superando já o total registado em todo o ano de 2023 — e isto em apenas nove meses. No plano internacional, a energia solar vive um crescimento explosivo: a capacidade instalada mundial ultrapassou os 2 terawatts, com a China, os EUA e a Índia a ocuparem posições de liderança. O contraste temporal é revelador — foram precisas quase sete décadas para alcançar o primeiro TW (entre 1954 e 2022), mas bastaram dois anos adicionais para duplicar esse valor. Esta evolução acelerada deve-se, em grande medida, à implementação de políticas públicas favoráveis e à queda acentuada dos custos dos equipamentos. A necessidade de um sistema de apoio à decisão eficaz e centrado no utilizador surge das ineficiências frequentemente observadas nas instalações fotovoltaicas domésticas. Um sistema com estas características deve considerar dados históricos de consumo detalhados, condições solares regionais e variáveis específicas de cada cliente. Este projeto procura responder a essa lacuna, através do desenvolvimento de uma ferramenta que forneça soluções personalizadas e orientadas por dados — assegurando, assim, a viabilidade económica e uma maior satisfação do utilizador.
- Estudo de saturação de transformadores de corrente em redes com conteúdo harmónico: Impacto nas proteções de sistemas de armazenamento de energiaPublication . LIPINSKI, LEONARDO; Brito, Rui Miguel Monteiro deOs Sistemas de Armazenamento de Energia por Baterias, denominados BESS (da sigla em língua inglesa Battery Energy Storage Systems) desempenham fundamental papel na transição energética como meio de estabilização da potência fornecida por fontes de energia renováveis. Composto essencialmente por eletrónica de potência ativa, os PCS (do Inglês Power Convertion System) são conversores bidirecionais que realizam a conversão de corrente alternada para contínua, durante o processo de carregamento das baterias e também de contínua para alternada durante o processo de injeção de potência das baterias para a rede. Sua proteção, baseada em relés eletrónicos multifunções que atuam em disjuntores de média tensão, amostram os sinais de corrente destes circuitos via transformadores de corrente, que podem estar sujeitos à saturação dado o comportamento não linear destes equipamentos e sua base tecnológica (núcleos ferromagnéticos). Como análise essencial no dimensionamento e especificação dos transformadores de corrente, se faz necessário o estudo de saturação destes equipamentos face aos níveis de curto-circuito na instalação, uma vez que é de fundamental importância garantir a correta atuação dos disjuntores e demais subsistemas de proteção associados a estes transformadores frente a um fenómeno de curto-circuito. Este trabalho tem como objetivo analisar o comportamento dos transformadores de corrente das celas de média tensão face ao típico conteúdo de distorção harmónica existente nos sistemas BESS, bem como, por meio numérico via utilização do software PLECS, construir uma metodologia de análise da saturação de transformadores de corrente em redes com conteúdo harmónico.
- Identificação das necessidades de desenvolvimento de competências para profissionais da indústria de energias renováveis marítimasPublication . SILVA, GONÇALO BAPTISTA VIEIRA DA; Nogueira, Teresa Alexandra Ferreira Mourão PintoA crescente procura por energia aliada à transição energética, impulsionada pela necessidade urgente de mitigar os impactos das alterações climáticas, levou ao aumento da utilização e exploração das energias produzidas de maneira sustentável. As Energias Renováveis Marítimas (ERM) assumiram, assim, um papel de destaque devido ao enorme potencial e à diversidade nas formas de produção de energia, desde a utilização da energia das ondas até à utilização dos ventos offshore. Os projetos em ambiente offshore caracterizam-se pelas condições adversas e elevada complexidade, exigindo, com isto, profissionais altamente qualificados e preparados. Assim, investir na formação especializada dos profissionais, tornouse fundamental para garantir eficiência e sucesso dos projetos. Esta dissertação analisa o caso da formação especializada em energias renováveis offshore, em cinco países do sul da Europa, nomeadamente Portugal, Espanha, Itália, Grécia e Chipre. O principal objetivo prende-se em identificar as necessidades de melhoria para colmatar as lacunas existentes em termos desta formação. Os resultados revelam uma incoerência entre os objetivos estratégicos a curto e médio prazo para as ERM e a escassa oferta de formação específica e a insuficiente preparação dos profissionais do setor. Conclui-se então a necessidade da realização de parcerias entre universidades, centros de formação e empresas da área, promovendo os assuntos offshore já em ambiente académico, concluiu-se também a necessidade da existência de mais centros de formação e de uma maior componente prática. Além disto, torna-se necessário atrair mais profissionais para o setor, garantindo que são devidamente qualificados em termos de competências e conhecimentos necessários para lidar com os desafios impostos pelo ambiente offshore.
- Desenvolvimento de ofertas agregadoras em componentes elétricos: Uma abordagem para instalações elétricas residenciaisPublication . SERENO, HENRIQUE DE MATOS; Nogueira, Teresa Alexandra Ferreira Mourão PintoEste trabalho propõe o desenvolvimento de soluções elétricas integradas para habitações residenciais, agrupadas em pacotes técnicos estandardizados por tipologia (T1, T2, T3) e por escalão orçamental (Económico, Value for Money, High-End). Estes pacotes incluem, de forma estruturada todos os elementos essenciais de uma instalação elétrica completa: tubagem, cablagem, quadros elétricos, aparelhagem, iluminação e armários de telecomunicação. Também incluem elementos não essenciais, mas também importantes como domótica (automação IoT) e toda a infraestrutura para postos de carregamento VE. O objetivo é facilitar a decisão do cliente e aumentar a produtividade do instalador, ao reduzir o tempo de orçamentação e garantir coerência técnica. O trabalho inclui também uma análise do mercado, apresentando algumas marcas líderes no setor da domótica, a forma como promovem a sustentabilidade, bem como os desafios, oportunidades e estratégias de competitividade no setor. Para apoiar o estudo, foi desenvolvida uma aplicação interativa em Python, com uma interface gráfica que orienta o utilizador para a escolha do pacote mais adequado. Esta ferramenta incorpora várias ferramentas de forma a proporcionar uma experiência de utilizador mais personalizável e intuitiva. Assim, o presente documento detalha o desenvolvimento dos pacotes, as análises técnico-económicas associadas, a estrutura e a evolução do código da aplicação e as estratégias de aplicação comercial.
- Desenvolvimento de projetos de sistemas de armazenamento de energia com baterias de iões de lítio de grande escala: Identificação, caracterização e avaliação de riscos e desenvolvimento de ferramenta de gestão de riscoPublication . MONTEIRO, JOÃO RAFAEL AZEVEDO; Freitas, Carlos Jorge PereiraA transição energética representa um desafio global que exige soluções inovadoras para a integração de fontes renováveis. No contexto português, os sistemas de armazenamento de energia em baterias de iões de lítio de grande escala destacam-se como ferramentas essenciais para assegurar a estabilidade da rede elétrica e promover a sustentabilidade energética. Na Dissertação é aplicada a metodologia de gestão de projetos desenvolvida pelo PMI (Project Management Institute), nomeadamente as técnicas de gestão de riscos, ao desenvolver projetos de armazenamento de energia, com foco na identificação, caracterização, avaliação e mitigação de riscos. São apresentados os desafios regulatórios e técnicos no desenvolvimento de projetos de baterias de iões de lítio em Portugal, bem como uma análise das barreiras económicas e das oportunidades de harmonização legislativa. O estudo culmina no desenvolvimento de uma ferramenta prática de gestão de riscos, adaptada ao contexto nacional, destinada a melhorar a eficiência e a viabilidade de projetos de armazenamento de energia com baterias de iões de lítio. A abordagem proposta visa contribuir para a consolidação de soluções tecnológicas alinhadas com os objetivos de descarbonização e resiliência do setor energético português.
- Implementação C-ITS nas infraestruturas rodoviárias da ASCENDI: Estudo e análise de viabilidadePublication . GONÇALVES, BEATRIZ PINTO; Gomes, Nuno Filipe da Fonseca BastosEste trabalho apresenta o estudo e análise de viabilidade da implementação de Cooperative Intelligent Transport Systems (C‐ITS) nas infraestruturas rodoviárias geridas pela Ascendi. Com o avanço das tecnologias de mobilidade conectada, a integração de soluções C‐ITS representa uma oportunidade significativa para melhorar a segurança rodoviária, otimizar a gestão do tráfego e promover a sustentabilidade ambiental. A dissertação foi estruturada em diversas fases. Iniciou‐se com uma revisão aprofundada do estado da arte, onde estão especificadas as tecnologias C‐ITS, como o Intelligent Transport Systems ‐ G5 (ITS‐G5) e o Cellular Vehicle‐to‐Everything (C‐V2X), bem como as mensagens Cooperative Awareness Message (CAM) e Decentralized Environmental Notification Message (DENM), que são essenciais para a comunicação em tempo real entre veículos e infraestrutura. Foram também analisadas as diretivas europeias mais recentes, incluindo a Diretiva 2023/2661, que orienta a interoperabilidade das soluções a nível europeu. Seguidamente, foi elaborada uma arquitetura e três soluções distintas para a implementação do sistema. Duas dessas soluções basearam‐se em tecnologias e arquiteturas já existentes no mercado. A terceira solução, por sua vez, consistiu numa proposta, com o desenvolvimento de uma arquitetura técnica específica para um sistema autónomo alimentado por energia solar, focado numa solução integrada para a Road Side Units (RSU). Esta proposta incluiu o dimensionamento detalhado dos principais componentes do sistema. Com base nas três soluções desenvolvidas, foi realizada uma análise comparativa considerando critérios técnicos e financeiros, da qual resultou a proposta de uma solução para o projeto. Posteriormente, foi efetuada uma análise económico‐financeira detalhada com o objetivo de avaliar a rentabilidade da implementação, englobando os custos associados, as amortizações e as estimativas de retorno do investimento. Esta abordagem permitiu fundamentar de forma mais rigorosa a tomada de decisão quanto à solução a adotar. Este trabalho tem assim como principal objetivo fornecer uma base sólida para a implementação de soluções C‐ITS no contexto das autoestradas da Ascendi, promovendo uma mobilidade mais segura, eficiente e sustentável.
- Desenvolvimento de Site Manager para os sistemas de automação e controlo de edifícios (SACE) para uma cadeia de supermercadosPublication . MOREIRA, DIOGO ADELINO PACHECO; Gomes, Nuno Filipe da Fonseca BastosA crescente complexidade dos edifícios modernos e a necessidade de uma gestão mais eficiente aceleraram o desenvolvimento de sistemas capazes de otimizar o desempenho energético, garantir o conforto dos ocupantes e facilitar a manutenção técnica. Esta tese tem como principal objetivo o desenvolvimento de uma plataforma denominada “Site Manager”, desenvolvida para centralizar a monitorização e o controlo técnico de um grupo de lojas. A solução proposta visa melhorar significativamente a deteção de falhas nos sistemas de AVAC, permitindo uma resposta mais rápida e informada às anomalias operacionais. Através da integração de protocolos de comunicação e do uso da ferramenta LWEB, o “Site Manager” apresenta os dados recolhidos de forma intuitiva e acessível, contribuindo para uma gestão técnica mais eficaz e proativa.
- Estratégias de controlo Maximum Power Point Tracking (MPPT) para painéis fotovoltaicosPublication . SILVA, BERNARDO BAPTISTA VIEIRA; Chibante, Rui Filipe MarquesO aumento da preocupação da população com as questões ambientais tem impulsionado a produção de energia através de fontes de energia renováveis, com principal destaque para a produção por via de painéis fotovoltaicos. A potência extraída de um painel tem relação direta com a temperatura e com a irradiância solar, rápidas variações nestas condições alteram o Maximum Power Point (MPP). Com a implementação das técnicas Maximum Power Point Tracking (MPPT), o controlador ajusta‐se continuamente a estas mudanças visando garantir a melhor extração de potência possível. No caso de o painel estar sob condições Partial Shading Condition (PSC) o rastreamento do MPP torna‐se mais desafiador, devido à existência de Local Maximum Power Point (LMPP), o que exige técnicas mais complexas. Na presente dissertação, são abordados os conceitos teóricos que fundamentam o funcionamento dos painéis fotovoltaicos, designados na literatura inglesa como Photovoltaic (PV). As técnicas MPPT são classificadas em quatro categorias: clássicas, inteligentes, baseadas em otimização e híbridas. As clássicas são as mais simples e económicas, apresentam eficiência limitada em condições de rápidas mudanças ambientais e sob condições de PSC. As técnicas inteligentes destacam‐se pela alta adaptabilidade e pela capacidade de rastreamento em PSC, contudo apresentam uma elevada complexidade de controlo. As técnicas de otimização, baseadas no comportamento animal, conseguem identificar de forma muito precisa o Global Maximum Power Point (GMPP) sob PSC. Por fim, as técnicas híbridas representam uma evolução, ao combinarem diferentes técnicas, com o objetivo de aumentar a eficiência do sistema. No seguimento do estudo das principais técnicas MPPT, é realizada uma análise comparativa, em meio de simulação, de três destas. As duas primeiras são baseadas no método tradicional Perturb and Observe (P&O), distinguindo‐se pela forma como é aplicada a perturbação. Uma atua diretamente no duty cycle do conversor CC/CC Buck utilizado, a outra abordagem altera a tensão de referência sendo o controlador Proporcional Integral (PI) responsável por ajustar o sistema para responder a esta alteração. A terceira técnica é baseada no Gorilla Troops Optimizer (GTO), um método de otimização recente que, no âmbito do MPPT, opera com maior capacidade de resposta em condições de PSC. Devido à não utilização de um modelo matemático para avaliar o impacto de cada indivíduo, o tempo de convergência do GTO aumentou. A nível prático, foram implementadas as duas técnicas baseadas no P&O, com e sem o controlador PI, sendo ambas comparadas com um sistema sem qualquer tipo de técnica MPPT. Os resultados evidenciaram uma clara vantagem na utilização destas técnicas, derivado ao aumento da potência extraída. Observou‐se, ainda, uma maior estabilidade de operação e um ligeiro incremento da potência extraída na abordagem que utiliza o controlador PI, comportamento esperado face aos resultados obtido em simulação.