Estudo técnico-económico de um sistema solar termoelétrico com back-up a biomassa

Este trabalho consistiu no estudo técnico-económico (dimensionamento) de uma central térmica solar de torre norte, com back-up a biomassa (pellets) para produção de energia elétrica. A partir da plataforma PVGIS obteve-se a irradiação normal direta, DNI, da região do Alentejo, Portugal, segundo critérios descritos na secção 3.1. O valor anual obtido foi de 2319 !"ℎ/%&, valor este que foi convertido em energia elétrica, obtendo-se, assim, um montante de 105.761.800 kWh por ano, em 25 anos. Estas importâncias foram obtidas através dos equipamentos que constituem a central, entre eles o campo solar (composto por 2067 helióstatos com área total de 188097 %&), a torre (convertendo a concentração da DNI para energia térmica ao fluído de transferência de calor, HTF), o bloco de potência (composta por permutador de calor, turbina, gerador elétrico e outros) e com ajuda de uma caldeira a biomassa (pellets) que consome cerca de 24.001,23 toneladas de pellets por ano. O estudo económico foi realizado num modelo executável no Excel, calculando, assim, o custo total do sistema, 138.515.886,87 €. A partir deste valor calcularam-se os indicadores económicos (Valor Atualizado Líquido, VAL=-12.282540,28 €) com uma tarifa bonificada de 0,22114 €/kWh, que indica que o sistema termo solar com back-up a biomassa (pellets) não é viável economicamente (e o mesmo acontece com o sistema termo solar sem a biomassa). O dimensionamento técnico do sistema CSP de torre é feito a partir de um modelo matemático executado em Excel e MatLab e pelo software System Advisor Model, SAM e o da caldeira a pellets é concretizado também no Excel. Os resultados do modelo matemático foram comparados com os valores obtidos no SAM para o mês típico de julho comprovando, assim, as fórmulas e conceitos contidos no estado da arte. Realizou-se, também, uma comparação dos valores anuais do sistema obtidos no SAM com os valores reais da Gemasolar (em Espanha), demonstrando então a veracidade dos valores obtidos no dimensionamento feito para Portugal.

Light harvesting in solar cells using natural pigments from red fruits adsorbed to mesoporous TiO2

Nature has developed strategies to present us with a wide variety of colours, from the green of leaves to the bright colours seen in flowers. Anthocyanins are between these natural pigments that are responsible for the great diversity of colours seen in flowers and fruits. Anthocyanins have been used to sensitize titanium dioxide (TiO2) in Dye-Sensitized Solar Cells (DSSCs). DSSCs have become one of the most popular research topic in photovoltaic cells due to their low production costs when compared to other alternatives. DSSCs are inspired in what happens in nature during photosynthesis. A primary charge separation is achieved by means of a photoexcited dye capable of performing the electron injection into the conduction band of a wide band-gap semiconductor, usually TiO2. With this work we aimed to synthesize a novel mesoporous TiO2 structure as the semiconductor in order to increase the dye loading. We used natural occurring dyes such as anthocyanins and their synthetic flavylium relatives, as an alternative to the widely used metal complexes of Ru(II) which are expensive and are environmentally unsafe. This offers not only the chance to use safer dyes for DSSCs, but also to take profit of waste biological products, such as wine and olive oil production residues that are heavily loaded with anthocyanin dyes. We also performed a photodegradation study using TiO2 as the catalyst to degrade dye contaminants, such as those from the wine production waste, by photo-irradiation of the system in the visible region of the light spectrum. We were able to succeed in the synthesis of mesoporous TiO2 both powder and thin film, with a high capacity to load a large amount of dye. We proved the concept of photodegradation using TiO2 as catalyst. And finally, we show that wine production waste is a possible dye source to DSSCs application.

Políticas de prevenção rodoviária: um caso de geo-referenciação

Com a evolução cultural, económica e tecnológica das sociedades, os hábitos de mobilidade sofreram mudanças que possibilitaram melhorias na forma e nos tempos de deslocação. No início, o automóvel era um objeto de luxo mas rapidamente esse paradigma se alterou, sendo hoje um bem essencial. Esta alteração teve como consequência o surgimento de problemas de sinistralidade. As elevadas taxas de mortalidade originadas pelos elevados índices de sinistralidade atingiram níveis insustentáveis para as sociedades modernas. Numa tentativa de alterar o rumo dos acontecimentos, têm surgido inúmeros planos para minimizar as suas consequências. Assim, Governo Civil de Lisboa, no âmbito das suas competências de atuação, na área da Prevenção e Segurança Rodoviária, desenvolveu um projeto de georeferenciação da sinistralidade ocorrida no distrito de Lisboa, para o ano de 2007, englobando os sinistros onde estivessem envolvidas vitimas mortais e/ou feridos graves. O projeto foi realizado, tendo por base o sistema de informação alfanumérico (Boletim Estatístico de Acidentes Rodoviários - BEAV) disponibilizado pela Autoridade Nacional de Segurança Rodoviária e que é preenchido “in loco” pelas forças de segurança (PSP e GNR). Nestes boletins a componente geográfica já está prevista, contudo no seu tratamento não lhe é dada a devida importância, ficando estes campos, muitas vezes incompletos, mal preenchidos ou vazios. Este trabalho valorizou o aspeto geográfico, tendo sido marcados sobre ortofotomapas os locais onde ocorreu o sinistro. Associou-se depois a cada um, a informação alfanumérica que o caracteriza e uma componente de fotografia do local. O resultado final foi a produção de um relatório, contendo estes aspetos em sumários individuais, que foi distribuído aos 16 municípios do Distrito de Lisboa e a outras entidades interessadas. Foi igualmente disponibilizado um ficheiro KML para a plataforma GoogleEarth com os sinistros, alguma informação respeitante aos mesmos e integradas as fotografias do local. Este conjunto de informação, está em ficheiros compatíveis para aparelhos de GPS, no site oficial do Governo Civil de Lisboa. O projeto pretende disponibilizar à comunidade civil, informação georreferenciada do local do sinistro, alertando e sensibilizando as populações para o problema da sinistralidade.

Prevenção terciária em saúde mental : novas respostas em Portugal

RESUMO - Apresenta-se a caracterização e a descrição das novas respostas, bem como dos dispositivos que as permitiram organizar, quanto à prevenção terciária em saúde mental em Portugal. Detalha-se a Região de Lisboa e Vale do Tejo por ser a que mais estruturas criou e que foi alvo do estudo das autoras. Até ao final de 2001 beneficiavam 754 pessoas desta oferta de serviços no nosso país, das quais 473 na Região de Lisboa e Vale do Tejo. A maior parte destes beneficiários, 299, participa em actividades de fórum sócio-ocupacional, estando 99 pessoas inseridas em estruturas residenciais. Daí que se entenda que houve uma melhoria quanto à cobertura de necessidades em termos de prevenção terciária/ reabilitação no nosso país. Considera-se, contudo, que ainda muito está por fazer, uma vez que se continua muito aquém dos ratios de oferta de serviços internacionalmente recomendados. Considera-se desejável que se alargue e aprofunde este projecto, enquadrado com mais rigor em termos de diagnóstico de necessidades nacionais e com uma coordenação mais centralizada que potencie uma melhor gestão do seu quadro de exigências.

Perylene Diimide acceptors: Fabrication and characterization of electron-only, hole-only devices and solar cells

The thrust towards energy conservation and reduced environmental footprint has fueled intensive research for alternative low cost sources of renewable energy. Organic photovoltaic cells (OPVs), with their low fabrication costs, easy processing and flexibility, represent a possible viable alternative. Perylene diimides (PDIs) are promising electron-acceptor candidates for bulk heterojunction (BHJ) OPVs, as they combine higher absorption and stability with tunable material properties, such as solubility and position of the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) level. A prerequisite for trap free electron transport is for the LUMO to be located at a level deeper than 3.7 eV since electron trapping in organic semiconductors is universal and dominated by a trap level located at 3.6 eV. Although the mostly used fullerene acceptors in polymer:fullerene solar cells feature trap-free electron transport, low optical absorption of fullerene derivatives limits maximum attainable efficiency. In this thesis, we try to get a better understanding of the electronic properties of PDIs, with a focus on charge carrier transport characteristics and the effect of different processing conditions such as annealing temperature and top contact (cathode) material. We report on a commercially available PDI and three PDI derivatives as acceptor materials, and its blends with MEH-PPV (Poly[2-methoxy 5-(2-ethylhexyloxy)-1,4-phenylenevinylene]) and P3HT (Poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl)) donor materials in single carrier devices (electron-only and hole-only) and in solar cells. Space-charge limited current measurements and modelling of temperature dependent J-V characteristics confirmed that the electron transport is essentially trap-free in such materials. Different blend ratios of P3HT:PDI-1 (1:1) and (1:3) show increase in the device performance with increasing PDI-1 ratio. Furthermore, thermal annealing of the devices have a significant effect in the solar cells that decreases open-circuit voltage (Voc) and fill factor FF, but increases short-circuit current (Jsc) and overall device performance. Morphological studies show that over-aggregation in traditional donor:PDI blend systems is still a big problem, which hinders charge carrier transport and performance in solar cells.

Distributed solar micro generation

Taking into account the fact that the sun’s radiation is estimated to be enough to cover 10.000 times the world’s total energy needs (BRAKMANN & ARINGHOFF, 2003), it is difficult to understand how solar photovoltaic systems (PV) are still such a small part of the energy source matrix across the globe. Though there is an ongoing debate as to whether energy consumption leads to economic growth or whether it is the other way around, the two variables appear correlated and it is clear that ensuring the availability of energy to match a country’s growth targets is one of the prime concerns for any government. The topic of centralized vs distributed electricity generation is also approached, especially in what regards the latter fit to developing countries needs, namely the lack of investment capabilities and infrastructure, scattered population, and other factors. Finally, Brazil’s case is reviewed, showing that the current cost of electricity from the grid versus the cost from PV solutions still places an investment of this nature with 9 to 16 years to reach breakeven (from a 25 year panel lifespan), which is too high compared to the required 4 years for most Brazilians. Still, recently passed legislation opened the door, even if unknowingly, to the development of co-owned solar farms, which could reduce the implementation costs by as much as 20% and hence reduce the number of years to breakeven by 3 years.