Identificação do potencial renovável para produção de electricidade na perspectiva da microgeração

Tese de doutoramento, Energia e Ambiente (Energia e Desenvolvimento Sustentável), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2015

Nos últimos anos a preocupação das entidades governamentais com o aquecimento global conduziu ao lançamento de várias iniciativas europeias e nacionais visando a redução das emissões de gases de efeito de estufa para a atmosfera, bem como a redução da dependência em combustíveis fósseis. A preocupação em tornar mais eficiente o consumo de energia, tem conduzido nos últimos anos à procura de soluções alternativas para a geração de energia e à adopção de medidas com vista à sensibilização das sociedades para a utilização eficiente de recursos energéticos. Assim, surgiram nos anos mais recentes conceitos como, Cidades Inteligentes e Cidades Sustentáveis, os quais recorrem à utilização de sistemas de energias renováveis para produção de electricidade. O desenvolvimento do conceito Cidades Inteligentes não foi, contudo, acompanhado do necessário desenvolvimento de metodologias de caracterização e quantificação do potencial energético dos recursos renováveis das cidades, por forma a promover uma boa gestão dos recursos existentes e o desenvolvimento sustentável urbano. Apesar da caracterização do potencial solar poder actualmente ser efectuada com ferramentas inseridas em plataformas de informação geográfica, a sua quantificação à escala da cidade num contexto de sustentabilidade energética, carece ainda de metodologias estruturadas. A avaliação do potencial eólico urbano é um tema amplamente debatido entre os especialistas da área do vento urbano, tendo ainda um longo caminho a percorrer até se encontrar metodologias fiáveis e de utilização simples e pouco onerosa. Os custos associados à realização de campanhas experimentais do vento são elevados quando comparados com o custo das micro-turbinas eólicas, bem como o risco associado à sua instalação num local sem recurso energético suficiente para justificar o investimento. Este trabalho apresenta metodologias de aplicação simples e pouco onerosas de caracterização do potencial renovável urbano para a instalação de sistemas de produção de electricidade. Estas metodologias foram aplicadas a dois casos de estudo, onde se avaliou e quantificou o potencial renovável. Neste trabalho, são apresentadas as metodologias, ferramentas desenvolvidas, e resultados obtidos para cada área urbana. Estas metodologias podem ser replicadas a outras áreas urbanos, constituindo uma contribuição para o planeamento de energias renováveis em áreas urbanas e construídas num contexto de Cidades Inteligentes.

In recent years the concern of government entities with global warming originated several measures to reduce greenhouse gases emissions to the atmosphere and the dependence on fossil fuels. Also, the concern in reducing electricity consumption has led to the search for alternative solutions for energy generation and for measures to raise awareness in the societies for resources and power savings. In this context, concepts as Smart Cities and Sustainable Cities have emerged in the recent years, which naturally lead to the use of renewable energies systems for electricity production. However, it is necessary to develop methodologies for the characterization and quantification of the urban renewable potential in order to promote a suitable management of the existing resources and a sustainable urban development. Although the characterization of solar potential can now be performed by using tools integrated in Geographic Information Systems, its quantification in a Smart Cities context still needs structured methodologies. The urban wind resource assessment is a widely debated topic among the researchers in areas that are dedicated to the study of the wind in such environments. This is a topic that still needs further discussion before reliable, simple and less costly methodologies are available. Costs associated with conducting wind measurements campaigns are high compared to the cost of wind turbines. In the same way, the risk associated with the installation of a wind turbine in a wrong location, is also high. This thesis presents methodologies for simple and less expensive application that enable the characterization and quantification of the urban renewable potential for the installation of electricity production systems. These methodologies were applied to two case studies, which evaluated and quantified the renewable potential in the areas under study. Methodologies and tools are here presented, as well as the results obtained for each urban area. These methodologies may be replicated to other cities being a contribution to the planning of renewable energies in urban and built areas in a Smart Cities context.