Sistemas geotérmicos de baixa entalpia estudos de caracterização térmica

A crescente atenção revelada pelas sociedades nos últimos anos, no que respeita à sustentabilidade energética do planeta, tornou-se o principal impulsionador para o desenvolvimento de formas de exploração de energia que contribuem para a redução dos gases com efeito de estufa. A energia geotérmica de baixa entalpia (Shallow Geothermal Energy–SGE) é um dos tipos de energia verde utilizados para aquecimento e arrefecimento de edifícios. Nas últimas décadas, tem vindo a demonstrar uma elevada eficácia energética e aplicabilidade em diversos países em todo o mundo. Aos sistemas convencionais de exploração abertos e fechados, seguiram-se os sistemas com estruturas de fundações termoactivas. A Suíça e Áustria foram os países pioneiros onde se iniciou a exploração utilizando este tipo de estruturas, primeiro com recurso a lajes de fundo e depois, em 1984, através de estacas. A utilização generalizada de fundações de forma bi-funcional poderá resultar numa compensação sustentável dos seus custos de implementação. No entanto, é necessário conhecer de forma sólida o comportamento geotécnico dos solos face à imposição das diferentes acções térmicas provocadas pelos Sistemas Geotérmicos de Baixa Entalpia. A eficácia dos Ground Energy Systems (GES) está directamente associada à capacidade que os solos apresentam para fornecer ou dissipar calor. O desempenho dos GES e a sua eficiência está ainda por avaliar relativamente às condições existentes em Portugal. As propriedades térmicas dos solos são um desses aspectos, sendo da maior relevância na avaliação do seu desempenho. Nesta dissertação são abordados os diferentes mecanismos de transferência de calor nos solos bem como propriedades térmicas necessárias para a sua caracterização. Apresenta-se também um caso prático, para o qual foi realizada caracterização térmica e posterior modelação numérica de uma estrutura termoactiva, determinando-se os campos de temperaturas máximos e mínimos e os fluxos térmicos provocados pelo seu funcionamento.

Indicadores para a caracterização do setor dos resíduos e para a avaliação da qualidade do serviço prestado em Portugal

O objetivo deste trabalho consiste na proposta e desenvolvimento de indicadores de desempenho para a caracterização do setor e avaliação da qualidade dos serviços de resíduos urbanos (RU) prestados, em alta e em baixa, em Portugal continental. A sua conceção teve em conta os objetivos de regulação subjacentes ao modelo em implementação pela Entidade Reguladora dos Serviços de Águas e Resíduos (ERSAR), para a avaliação da qualidade destes serviços. As propostas de novos indicadores tiveram como objetivo uma maior rentabilização dos dados recolhidos no âmbito do processo de avaliação da qualidade do serviço, pela ERSAR, bem como a articulação do sistema com a avaliação dos objetivos do PERSU 2020. Para a conceção de propostas de novos indicadores, utilizaram-se os dados reportados à ERSAR, no entanto, quando necessário foram utilizados dados de outras fontes. Através da metodologia proposta, foram desenvolvidos um total de nove novos indicadores. Cinco destinam-se à avaliação do cumprimento das metas do PERSU 2020 e os restantes dedicam-se ao complemento da caracterização do setor dos RU efetuado anualmente pela ERSAR Os resultados obtidos da aplicação dos indicadores destinados à avaliação das metas do PERSU 2020 mostram que Portugal ainda tem que fazer um esforço no sentido de cumprir as metas definidas para o setor para 2020, no entanto, os resultados variam de acordo com a região. Por sua vez, os resultados obtidos das outras propostas de indicadores revelam que é necessário um reforço das prioridades de ação definidas no PERSU 2020, nomeadamente as relacionadas com a eficiência do Tratamento Mecânico e Biológico (TMB) e o tipo de recolha e origem das retomas. Foi, ainda, desenvolvido um indicador que avalia a resposta às necessidades de contentorização indiferenciada e, por fim, foi incluída a finalização do cálculo do indicador de emissões de Gases de Efeito de Estufa (GEE) associadas às viaturas de recolha seletiva. No geral, pode-se concluir que a ERSAR tem tido um papel fundamental na promoção da melhoria contínua dos níveis de qualidade dos serviços de resíduos prestados, no entanto, as Entidades Gestoras (EG) devem continuar a fazer um esforço que traduza uma melhor transparência, eficiência e eficácia da gestão e apoie a implementação e cumprimento de políticas públicas, ao nível nacional e comunitário.

Reactive electron scattering from biomolecules and technologically relevant molecules

The role of a set of gases relevant within the context of biomolecules and technologically relevant molecules under the interaction of low-energy electrons was studied in an effort to contribute to the understanding of the underlying processes yielding negative ion formation. The results are relevant within the context of damage to living material exposed to energetic radiation, to the role of dopants in the ion-molecule chemistry processes, to Electron Beam Induced Deposition (EBID) and Ion Beam Induced Deposition (IBID) techniques. The research described in this thesis addresses dissociative electron attachment (DEA) and electron transfer studies involving experimental setups from the University of Innsbruck, Austria and Universidade Nova de Lisboa, Portugal, respectively. This thesis presents DEA studies, obtained by a double focusing mass spectrometer, of dimethyl disulphide (C2H6S2), two isomers, enflurane and isoflurane (C3F5Cl5) and two chlorinated ethanes, pentachloroethane (C2HCl5) and hexachloroethane (C2Cl6), along with quantum chemical calculations providing information on the molecular orbitals as well as thermochemical thresholds of anion formation for enflurane, isoflurane, pentachloroethane and hexachloroethane. The experiments represent the most accurate DEA studies to these molecules, with significant differences from previous work reported in the literature. As far as electron transfer studies are concerned, negative ion formation in collisions of neutral potassium atoms with N1 and N3 methylated pyrimidine molecules were obtained by time-of-flight mass spectrometry (TOF). The results obtained allowed to propose concerted mechanisms for site and bond selective excision of bonds.

Desempenho ambiental do transporte rodoviário ligeiro de passageiros em Portugal

O sector automóvel tem um papel importante na sociedade actual, sendo um dos motores do crescimento económico de vários países. Mas aliado ao seu desenvolvimento, estão problemas ambientais com grande relevância actual, como as emissões de poluentes atmosféricos pelo uso dos veículos. Contudo, não é apenas a fase de uso do automóvel que está ligada a impactos ambientais, sendo importante avaliar as restantes fases do ciclo de vida. Para o panorama nacional, os estudos neste sector não se encontram muito desenvolvidos. O objectivo da presente dissertação passa pela avaliação do desempenho ambiental do sector dos veículos ligeiros de passageiros em Portugal, estabelecendo uma comparação entre as várias tecnologias automóveis que o compõem, mediante o uso da metodologia de análise de ciclo de vida (ACV). O desempenho ambiental dos veículos foi traduzido segundo a metodologia de avaliação de impactes EcoBlok. Para o ano de 2013 um veículo médio português consumiu 11,8 m3 de água, utilizou 2,8 t eq. de recursos, ocupou 54 m2 eq. de solo, emitiu 3,4 t de CO2 eq e 150 kg de NOx eq para a atmosfera, emitiu 600 kg de N eq. para a água e o solo, e gerou 3,5 mg de dioxinas e furanos. Com a introdução de mais veículos eléctricos a baterias na frota perspectivam-se reduções ao nível do consumo de recursos, de emissões de gases com efeito de estufa e de poluição do ar. No entanto, para o consumo de água, uso do solo, emissões para o solo e água e formação de dioxinas e furanos prevêem-se aumentos. A fase de manufactura, que é diluída ao longo da vida útil do veículo, é responsável por mais de metade dos impactos ambientais gerados ao nível do uso do solo, da poluição da água e do solo e da formação de dioxinas e furanos. Por sua vez, a fase de uso do veículo é determinante nos impactes sobre a poluição do ar e emissões de gases com efeito de estufa, sendo responsável por mais de 80% dos resultados. As conclusões retiradas com a realização desta dissertação são úteis, na medida em que podem auxiliar o desenvolvimento de políticas de incentivos para a mudança de comportamentos da população face aos transportes. Por outro lado, permite perceber que as tecnologias menos poluentes têm ainda um longo caminho a percorrer para que se tornem, globalmente, a melhor alternativa de mobilidade face às tecnologias convencionais.

Estudo para a implementação de infraestruturas de carregamento de veículos elétricos

A implementação de uma rede de infraestruturas de carregamento para veículos elétricos é essencial para o sucesso da adoção e difusão do veículo elétrico. O veículo elétrico tem-se afirmado como uma das soluções para a mobilidade sustentável que pode contribuir para a independência externa do país face aos combustíveis fósseis e para a redução de emissões de gases de efeito de estufa. Esta tese tem por objetivo estudar o atual modelo de implementação de uma rede de infraestruturas para a mobilidade elétrica em Portugal com vista a identificar as barreiras que se colocam aos vários stakeholders e que podem comprometer a adoção do veículo elétrico. Foram realizados inquéritos a um conjunto de stakeholders, nomeadamente empresas, associações, organizações não-governamentais e cidadãos proprietários e não proprietários de veículos elétricos. Estes inquéritos tiveram como objetivo analisar a sua expetativa face ao futuro da mobilidade elétrica no país, focando a difusão dos veículos elétricos e a expansão das respetivas infraestruturas de carregamento, tendo em conta o modelo proposto recentemente pelo governo para a instalação de postos de carregamento privados de acesso público. Após uma avaliação das principais barreiras e oportunidades ao contínuo desenvolvimento da mobilidade elétrica, conclui-se que a evolução tecnológica incipiente é a principal barreira à aquisição de veículos elétricos e a melhoria do custo-eficácia é a sua principal oportunidade. Quanto à expansão da atual rede de infraestruturas de carregamento, as barreiras são a inexistência de mercado e a ausência de uma política contínua de promoção da mobilidade elétrica. As principais oportunidades são o desenvolvimento de um modelo de exploração rentável para as empresas e a criação de uma rede com a quantidade, tipologia e localização de infraestruturas adequada às necessidades dos utilizadores.

Otimização multiobjectivo para o aumento da fiabilidade em redes de distribuição radiais com incorporação de geração distribuída e sistemas de armazenamento

O planeamento das redes de distribuição de energia elétrica é considerado de extrema importância para o desenvolvimento de infraestruturas de elevada fiabilidade. A este nível, as empresas elétricas estão a ser confrontadas com objetivos contraditórios de clientes que requerem maior qualidade de serviço e dos que querem preços de energia mais baixos. Para competir neste contexto, é importante que as empresas elétricas estabeleçam um balanço entre os custos de investimento em equipamentos para aumentar a fiabilidade e o nível de fiabilidade alcançado com esse investimento. Este trabalho propõe resolver este problema de planeamento considerando a sua natureza multiobjectivo. Assim, foram desenvolvidos modelos matemáticos para a integração das diversas variáveis minimizadas associadas à fiabilidade, deste problema de otimização multiobjectivo. Nas últimas décadas, a crescente penetração da geração distribuída (GD) tem representado uma série de desafios técnicos para as redes de distribuição que foram concebidas de uma forma tradicional. Assim, propuseram-se modelos para a integração da GD no problema da fiabilidade deste tipo de redes. Neste contexto, também foi proposta uma abordagem para a análise da fiabilidade sob o ponto de vista da redução de gases de efeito de estufa. Neste momento, o problema da fiabilidade começa também a ser abordado quanto às interrupções momentâneas. Assim, considerou-se adicionalmente uma abordagem em que se consideram os sistemas de armazenamento de energia. Para a otimização das várias abordagens desenvolveram-se algoritmos de otimização do tipo evolutivo. Para testar as abordagens e modelos propostos, obtiveram-se resultados a partir de testes realizados sobre uma rede de distribuição real.

Análise de ciclo de vida da tecnologia fotovoltaica em Portugal

É impensável viver nos dias de hoje sem energia eléctrica. Com o aumento das alterações climáticas, é fulcral substituir ou diminuir a dependência dos combustíveis fósseis, apostando em tecnologias de produção de energia mais limpas e amigas do ambiente. Neste seguimento, as energias renováveis surgem como uma boa alternativa a este problema. A tecnologia fotovoltaica aproveita a energia solar para a produção de electricidade, apresentando a vantagem de não produzir emissões durante a sua operação e ter um tipo de instalação distribuída, mas põe-se em causa o seu ciclo de vida. O principal objectivo desta dissertação é analisar o ciclo de vida da tecnologia fotovoltaica em Portugal, consistindo o objectivo secundário em comparar esta tecnologia com outras fontes de electroprodução, também em Portugal. Do ponto de vista ambiental, de maneira a ser possível identificar as fases críticas do ciclo de vida e comparar as tecnologias, foi utilizado o método Ecoblok, que fornece indicadores de desempenho. Após a análise, constatou-se que os principais impactes no ciclo de vida estão ligados à fase de produção da célula, montagem do painel e componentes do sistema (BOS). Os indicadores mais críticos são a extracção de recursos, emissão de gases de efeito de estufa e a poluição da água e do solo. Em relação à extracção de matérias-primas, o silício é abundante, mas requer elevadas quantidades de energia na sua transformação. Dentro dos tipos de tecnologia fotovoltaica, o silício monocristalino gera mais impactes ambientais comparado com o silício policristalino. Esta diferença está relacionada com o processo produtivo do silício monocristalino, um processo mais lento e com maior consumo de energia. Na comparação da tecnologia fotovoltaica com outras fontes de energia, verificou-se que a tecnologia de gás natural apresenta mais impactes gerados nos indicadores extracção de água, extracção de recursos e emissão de gases de efeito de estufa; já a tecnologia hídrica gera mais impactes no indicador uso do solo. Nos indicadores poluição da água e solo e poluição do ar, a tecnologia fotovoltaica apresenta o valor mais elevado de todas as tecnologias. A fonte de energia fotovoltaica apresenta a vantagem de ter uma produção mais estável e previsível durante o ano e de o seu horário de produção coincidir com as horas de maior consumo energético.

Efeito das condições de fabrico e compactação no comportamento mecânico de misturas betuminosas temperadas

As Misturas Betuminosas Temperadas (MBT) são misturas produzidas a temperaturas mais baixas que as tradicionais a quente, resultando na diminuição da quantidade de energia necessária durante a produção e da emissão de gases poluentes, com melhoria das condições de trabalho dos operários. Estas misturas devem apresentar um comportamento semelhante às tradicionais de modo a se obterem pavimentos com igual durabilidade. Neste trabalho pretendeu-se investigar o efeito da variação das temperaturas de fabrico e de compactação no comportamento em serviço da mistura betuminosa. Para tal, realizou-se o estudo experimental de uma mistura betuminosa (AC 20 base), com incorporação de diferentes aditivos, produzida a temperaturas várias. O efeito dos diferentes aditivos no comportamento reológico do betume a temperaturas elevadas foi avaliado através da medição da viscosidade dinâmica. O desempenho da mistura foi avaliado através do ensaio de deformação permanente e do ensaio de sensibilidade à água. Os resultados do ensaio de sensibilidade à água mostram um efeito claro das temperaturas de produção na resistência da mistura, com os melhores resultados obtidos para as temperaturas sugeridas pelo produtor. Os resultados do ensaio de deformação permanente apresentam maior dependência do tipo de aditivo utilizado do que das temperaturas. Assim, conclui-se que a produção de misturas betuminosas temperadas com incorporação de aditivos não compromete o comportamento em serviço do pavimento desde que sejam utilizadas as temperaturas adequadas para esse tipo de mistura.