Exergetic, energetic, economic and environmental evaluation of concentrated solar power plants in Libya

The PhD project addresses the potential of using concentrating solar power (CSP) plants as a viable alternative energy producing system in Libya. Exergetic, energetic, economic and environmental analyses are carried out for a particular type of CSP plants. The study, although it aims a particular type of CSP plant – 50 MW parabolic trough-CSP plant, it is sufficiently general to be applied to other configurations. The novelty of the study, in addition to modeling and analyzing the selected configuration, lies in the use of a state-of-the-art exergetic analysis combined with the Life Cycle Assessment (LCA). The modeling and simulation of the plant is carried out in chapter three and they are conducted into two parts, namely: power cycle and solar field. The computer model developed for the analysis of the plant is based on algebraic equations describing the power cycle and the solar field. The model was solved using the Engineering Equation Solver (EES) software; and is designed to define the properties at each state point of the plant and then, sequentially, to determine energy, efficiency and irreversibility for each component. The developed model has the potential of using in the preliminary design of CSPs and, in particular, for the configuration of the solar field based on existing commercial plants. Moreover, it has the ability of analyzing the energetic, economic and environmental feasibility of using CSPs in different regions of the world, which is illustrated for the Libyan region in this study. The overall feasibility scenario is completed through an hourly analysis on an annual basis in chapter Four. This analysis allows the comparison of different systems and, eventually, a particular selection, and it includes both the economic and energetic components using the “greenius” software. The analysis also examined the impact of project financing and incentives on the cost of energy. The main technological finding of this analysis is higher performance and lower levelized cost of electricity (LCE) for Libya as compared to Southern Europe (Spain). Therefore, Libya has the potential of becoming attractive for the establishment of CSPs in its territory and, in this way, to facilitate the target of several European initiatives that aim to import electricity generated by renewable sources from North African and Middle East countries. The analysis is presented a brief review of the current cost of energy and the potential of reducing the cost from parabolic trough- CSP plant. Exergetic and environmental life cycle assessment analyses are conducted for the selected plant in chapter Five; the objectives are 1) to assess the environmental impact and cost, in terms of exergy of the life cycle of the plant; 2) to find out the points of weakness in terms of irreversibility of the process; and 3) to verify whether solar power plants can reduce environmental impact and the cost of electricity generation by comparing them with fossil fuel plants, in particular, Natural Gas Combined Cycle (NGCC) plant and oil thermal power plant. The analysis also targets a thermoeconomic analysis using the specific exergy costing (SPECO) method to evaluate the level of the cost caused by exergy destruction. The main technological findings are that the most important contribution impact lies with the solar field, which reports a value of 79%; and the materials with the vi highest impact are: steel (47%), molten salt (25%) and synthetic oil (21%). The “Human Health” damage category presents the highest impact (69%) followed by the “Resource” damage category (24%). In addition, the highest exergy demand is linked to the steel (47%); and there is a considerable exergetic demand related to the molten salt and synthetic oil with values of 25% and 19%, respectively. Finally, in the comparison with fossil fuel power plants (NGCC and Oil), the CSP plant presents the lowest environmental impact, while the worst environmental performance is reported to the oil power plant followed by NGCC plant. The solar field presents the largest value of cost rate, where the boiler is a component with the highest cost rate among the power cycle components. The thermal storage allows the CSP plants to overcome solar irradiation transients, to respond to electricity demand independent of weather conditions, and to extend electricity production beyond the availability of daylight. Numerical analysis of the thermal transient response of a thermocline storage tank is carried out for the charging phase. The system of equations describing the numerical model is solved by using time-implicit and space-backward finite differences and which encoded within the Matlab environment. The analysis presented the following findings: the predictions agree well with the experiments for the time evolution of the thermocline region, particularly for the regions away from the top-inlet. The deviations observed in the near-region of the inlet are most likely due to the high-level of turbulence in this region due to the localized level of mixing resulting; a simple analytical model to take into consideration this increased turbulence level was developed and it leads to some improvement of the predictions; this approach requires practically no additional computational effort and it relates the effective thermal diffusivity to the mean effective velocity of the fluid at each particular height of the system. Altogether the study indicates that the selected parabolic trough-CSP plant has the edge over alternative competing technologies for locations where DNI is high and where land usage is not an issue, such as the shoreline of Libya.

Contribuição para o conhecimento da geologia do Grupo das Beiras (CXG) na região do Caramulo-Buçaco, Portugal Central

O presente trabalho ocupa-se do estudo do Complexo Xisto-Grauváquico ante-ordovícico (Grupo das Beiras) na região do Caramulo-Buçaco (centro de Portugal). Em termos geológicos, a área estudada pertence à Zona Centro Ibérica e encontra-se limitada a N pelo granito do Caramulo, a S pela bacia meso-cenozóica de Arganil, a W pelo sinclinal paleozóico do Buçaco e pela bacia meso-cenozóica ocidental portuguesa e a E pelo sinclinal paleozóico de Arganil e pelo plutonito granítico de Tábua-Santa Comba Dão; no seio da área estudada encontra-se a bacia meso-cenozóica de Mortágua. Com base nas características litológicas e estruturais distinguem-se no Complexo Xisto Grauváquico 4 grandes conjuntos litológicos concordantes entre si, designados de Unidades I, II, III e IV, que se desenvolvem da base para o topo de N para S. A Unidade I situa-se a N da região. O seu limite inferior é desconhecido, e o superior posiciona-se no último conjunto arenoso com potência decamétrica. É constituída por xistos cinzentos e negros com intercalações de arenitos de espessura não superior a 100 metros e de extensão lateral quilométrica. Apresenta uma espessura mínima de 1000 m. A Unidade II apresenta consideravelmente menor proporção de material arenoso intercalado entre os pelitos comparativamente à unidade inferior. É caracterizada por apresentar um predomínio de material silto-argiloso e escassos níveis arenosos com potência não superior à dezena de metros e escassa continuidade lateral. Cartograficamente esta unidade constitui uma franja alargada de orientação próxima a E-W. Apresenta uma espessura aproximada de 1500 m. A Unidade III é caracterizada pela presença de conjuntos arenosos com extensão lateral quilométrica e espessura de várias dezenas de metros, separados por material silto-argiloso. Os limites inferior e superior estão situados respectivamente abaixo e acima dos principais conjuntos arenosos. Esta unidade apresenta uma espessura máxima estimada na ordem dos 2000 m. A Unidade IV, que é a unidade superior, apresenta um predomínio pelítico, com escassas intercalações de conjuntos arenosos. O seu limite inferior encontra-se no topo do último conjunto arenoso da Unidade III. Apresenta uma espessura mínima de 500 m. As características sedimentológicas das 4 unidades indicam uma sedimentação num ambiente de plataforma externa siliciclástica aberta, com a construção de barras e por vezes sujeita à acção de tempestades, com sucessivos períodos de superficialização e profundização numa bacia de sedimentação bastante subsidente. Em termos estruturais, para além duma deformação pré-ordovícica, que é comprovada pelo forte mergulho e dispersão da orientação dos eixos da 1ª fase varisca e da lineação de intersecção L1, a área estudada foi principalmente afectada pela Orogenia Varisca. A 1ª fase de deformação varisca (F1) gerou dobras com superfícies axiais e xistosidade associada (S1) de direcção WNW-ESE, e forte pendor para NNE. Estas dobras D1 apresentam comprimentos de onda que nunca chegam a ser quilométricos, desenvolvendo-se um grande flanco inverso denunciando a presença de uma antiforma para NNE e uma sinforma para SSW. A 2ª fase de deformação varisca (F2) actuou na parte nordeste da área estudada e é caracterizada por ter gerado dobras de comprimento de onda quilométrico, com planos axiais e xistosidade associada S2 de direcção NW-SE, subverticais ou a pender fortemente para NE. Embora com alguma dispersão, as lineações de intersecção L2 e os eixos das dobras D2 apresentam maioritariamente forte pendor para E. A direcção e tipos de estruturas da F2 sugerem uma correlação com a terceira fase definida em vários pontos da Zona Centro Ibérica e estreitamente relacionada com as intrusões graníticas. Do ponto de vista petrológico, distinguem-se várias rochas sedimentares (pelitos e arenitos) todas elas sujeitas a metamorfismo que não ultrapassa a fácies dos xistos verdes. Dentro das rochas sedimentares mais grosseiras, há a destacar a presença de arenitos vulcânicos cuja composição denuncia, não muito afastados da bacia sedimentar, a presença de aparelhos vulcânicos que estariam em actividade durante a sedimentação. Foram analisadas isotopicamente 27 amostras de metapelitos colhidas em 5 locais diferentes de forma a abranger quase toda a área estudada. Os dados isotópicos de quatro destes locais de amostragem forneceram isócronas Rb-Sr, em rocha total, com valores da ordem dos 400-440 Ma. O granito do Caramulo, datado pela isócrona Rb-Sr em amostras de rocha total, forneceu uma idade de 326±12Ma. As idades modelo Sm-Nd (manto empobrecido) de 5 amostras de metapelitos estão compreendidas entre 1.35 e 1.25 Ga. Este período de tempo pode ser considerado como correspondendo à época de diferenciação mantélica da crusta que deu lugar à maioria das áreas fonte dos metapelitos.

Das representações sociais à educação intercultural: identidade/alteridade de alunos autóctones e estrangeiros numa escola multicultural

Os fenómenos migratórios têm contribuído para a configuração de uma realidade sociocultural diversa que marca as sociedades do século XXI. Portugal não é exceção, sendo um dos países onde mais aumentou proporcionalmente a imigração legal permanente, fenómeno coexistente com a emigração da sua população. Neste contexto de migrações reconfiguram-se identidades, não apenas para os migrantes mas também para os autóctones, cuja (re)construção balança entre a semelhança e a diferença. Sem esta relação, a identidade fica comprometida, pois ela existe fundamentalmente pelo reconhecimento dos outros. A liberdade cultural e linguística é também uma dimensão do desenvolvimento humano, pelo que tem vindo a ganhar proeminência a promoção da diversidade linguística e cultural, e a consequente educação intercultural, que se assume como espaço privilegiado de reflexão e ação. Defende-se que a verdadeira integração dos imigrantes terá de ser multilingue e não pode ser realizada apagando as suas diferenças, nem obrigando-os a abandonar as suas línguas nativas e culturas. O domínio da Língua Portuguesa é uma das vias mais poderosas para a integração dos estrangeiros a residir em Portugal, tanto como garantia da autonomia individual que faculta o exercício de uma cidadania ativa, como de harmonia social ao nível coletivo. A escola portuguesa, atenta a este facto, vê reconhecida, por parte do Ministério da Educação, a Língua Portuguesa como fator de integração. Todavia, esse reconhecimento contrasta com a indiferença perante as línguas maternas dos alunos estrangeiros, ignorando-se, assim, um importante elemento das suas pertenças identitárias. Neste âmbito, alguns autores afirmam que a escola portuguesa nem sempre tem praticado uma verdadeira educação intercultural, adotando, pelo contrário, parte das características hegemónicas da cultura dominante, o que se traduz, por conseguinte, no esmagamento simbólico (coletivo) das culturas minoritárias. O nosso estudo usa as Representações Sociais como formas de conhecimento prático que permitem a compreensão do mundo e a comunicação, proporcionando coerência às dinâmicas sociais. Procurámos fazer, através delas, uma leitura da valorização da diversidade linguística e cultural na escola, uma vez que as Representações Sociais que se têm do Outro justificam a forma como se interage com ele e imprimem direção às relações intra e intergrupais. A investigação que aqui apresentamos procura dar primazia à “voz” do aluno como fonte de conhecimento, aos fenómenos, a partir das experiências interindividuais e intergrupais, e à forma como as pessoas experienciam e interpretam o mundo social que constroem interativamente. Para esse efeito, recolhemos dados através de entrevistas semidiretivas individuais junto de dez alunos autóctones e dez alunosestrangeiros de uma mesma escola. Complementarmente, realizámos entrevistas aos Encarregados de Educação de oito dos alunos entrevistados, quatro de cada grupo, aos cinco Diretores de Turma desses alunos e ao Diretor da escola. Do ponto de vista metodológico, a presente investigação desenvolveu-se de acordo com uma abordagem de natureza qualitativa, relacionada com um paradigma fenomenológico-interpretativo – os fenómenos humanos e educativos apresentam-se, na sua complexidade, intimamente relacionados e a sua compreensão exige a reconciliação entre a epistemologia e o compromisso ético. Procurando uma leitura global dos resultados obtidos, e à semelhança de alguns estudos, a nossa investigação demonstra que, ao não se promover proativamente uma educação intercultural – designadamente a sua função de crítica cultural e o combate a estereótipos e preconceitos que essencializam as diferenças do Outro culturalmente diverso –, a escola não prepara os alunos para a sociedade contemporânea, culturalmente diversa, dinâmica e com um elevado nível de incerteza, nem para uma abordagem positiva e frontal dos conflitos em toda a sua complexidade. À escola impõem-se ainda muitos desafios relativos às muitas diversidades que acolhe no seu seio, de forma a que todos aqueles que constituem a comunidade escolar – designadamente os alunos, sejam eles estrangeiros ou autóctones – se sintam parte integrante dela, respeitados tanto pelas suas raízes, como pelas múltiplas pertenças dinamicamente em (re)construção, como, ainda, pelos seus projetos de futuro. A informação, por si só, não promove a ação. Revela-se necessária a adoção de estratégias de intervenção que concretizem a informação nas práticas escolares quotidianas, que promovam encontros positivamente significativos, que favoreçam a igualdade social e o reconhecimento das diferenças e, ainda, que previnam atitudes discriminatórias. Para essas estratégias de intervenção serem uma constante no quotidiano das nossas escolas, a didática intercultural deve ser incentivada e operacionalizada, tanto na prática pedagógica como na formação inicial e contínua dos professores.