Optimização de sistemas híbridos fotovoltaicos‐eólicos em zonas insulares de diversidade climática‐Arquipélago da Madeira

Nesta tese apresento um estudo detalhado sobre vários aspectos relacionados com a optimização de sistemas híbridos fotovoltaicos-eólicos em zonas insulares de diversidade climática-arquipélago da Madeira que foi desenvolvido no Laboratório Regional de Engenharia Civil e com algumas deslocações no Laboratório de Energia Solar da Universidade de Vigo entre 2002 e 2007. Foi baseado nos conhecimentos adquiridos ao longode 25 anos de prática profissional de estudo, projecto, montagem e monitorização de tecnologias solares e eólicas, para produção de electricidade em locais isolados, bem como pesquisa e análise climatológica. Como resultado final e após a criação de uma base de dados climáticos para fins energéticos, determinámos os dias característicos de radiação solar e temperatura para cada um dos doze meses do ano, nas seis estações meteorológicas estudadas. Estes dias são de grande utilidade também para a elaboração de outros estudos. Após o tratamento dos dados constatou-se que a evolução das temperaturas ao longo do ano, tanto no caso das médias como nas médias dos valores máximos e nas médias dos valores mínimos,segue uma tendência similar em todas as estações. Concluimos que, a altitude é o factor determinante nestas diferenças, de tal maneira que quanto maior for a altitude menor são, em geral, as temperaturas médias. No estudo da irradiação global constatámos que na ilha do Porto Santo há mais 4% de radiação solar que na ilha da Madeira. Já na costa norte da Madeira, mais precisamente em São Jorge a média diária mensal e anual é inferior em cerca de 16.5 % em relação ao Porto Santo. Contudo, a costa sul da Madeira apresenta valores de radiação interessantes para o aproveitamento energético. Na abordagem à produção fotovoltaica e eólica, desenvolvemos um novo conceito que relaciona a produção eléctrica por metro quadrado de terreno horizontal, referente à área dos módulos fotovoltaicos e à área de afectação dos aerogeradores. Este novo conceito permite facilmente comparar sistemas energéticos diferentes utilizando diferentes recursos energéticos, permitindo também comparar a energia eléctrica produzida com a energia solar recebida e, deste modo, extrapolar os resultados para a toda a superfície do arquipélago. Finalmente, no que diz respeito à optimização de sistemas híbridos fotovoltaicos-eólicos nas seis zonas climáticas do arquipélago da Madeira, calculámos a produção eólica diária e a produção média diária para cada um dos doze meses do ano, bem como a média anual, isto por metro quadrado de área varrida pelo rótor do aerogerador, para que os resultados se pudessem comparar com os resultados anteriormente obtidos na produção fotovoltaica, reportados também a metro quadrado de área de módulo. No que concerne à produção máxima e comparativa de sistemas (100% fotovoltaicos e 100% eólicos), estudámos várias hipóteses para que os resultados fossem os mais gerais possíveis, tendo-se chegado à conclusão de que se se relacionar a procura de energia/consumo com a produção anual do sistema híbrido, não é necessário fazer a simulação dos sub-sistemas fotovoltaicos-eólicos em tamanho real, bastando apenas conhecer a proporção exacta destes, e extrapolar os resultados obtidos em percentagem para qualquer dimensão. Da análise comparativa dos resultados da produção energética das diferentes composições percentuais fotovoltaico-eólico, podemos avaliar facilmente o grau de cobertura de energia renovável. Conhecidas as percentagens de cobertura da procura que se obtêm com energias renováveis, é possível definir com segurança as percentagens solar-eólica que oferecem as melhores opções técnicas. Em termos de optimização técnica, concluímos que o único factor que diferencia um sistema híbrido de outro, nos 6 locais estudados, é a área do módulo fotovoltaico e a área varrida pelo rótor do aerogerador. Finalmente, concluímos que os custos das instalações híbridas e do kWh renovável produzido nos locais estudados, diminuem em todos os locais ao diminuir a percentagem do sub-sistema eólico no sistema híbrido fotovoltaico-eólico, sendo o custo mais baixo reportado sempre à Instalação toda solar (100% fotovoltaica).

Contributo da exsudação de ácidos orgânicos para a tolerância ao alumínio em duas variedades de trigo da Madeira

O trigo encontra-se em terceiro lugar entre os cereais mais produzidos em todo o mundo. Um dos principais entraves ao seu cultivo e produção é a acidez dos solos, que proporciona a biodisponibilidade do alumínio, com a formação de catiões facilmente absorvidos que afetam o desenvolvimento radicular e podem levar à morte da planta. Algumas variedades de trigo desenvolveram a capacidade de tolerar a presença do alumínio. Esta tolerância pode resultar de diferentes estratégias, através da ação de diversos mecanismos, sendo que o presente trabalho pretende avaliar a importância da exsudação de ácidos orgânicos na tolerância ao alumínio por algumas variedades de trigo na Madeira. Ao longo deste trabalho foram analisados vários caracteres, cuja variação permite discriminar o comportamento de duas variedades regionais de trigo (Triticum aestivum erithrospermum Körn e Triticum aestivum var. milturum (Alef.) Velican) em condições de stress provocado pelo alumínio. As amostras de trigo foram colocadas em vasos herméticos na presença ou ausência da alumínio e o meio de crescimento final foi analisado para determinar a capacidade das plantas para exsudar malato e citrato. As plantas foram analisadas em relação a cinco marcadores moleculares para detetar a presença ou ausência do gene ALTM1 que codifica a proteína transmembranar de transporte do malato. Em resultado deste trabalho, conclui-se que uma das variedades regionais (T. aestivum erithrospermum) é tolerante ao alumínio e a outra (T. aestivum var. milturum) moderadamente tolerante. Ambas as variedades têm capacidade de exsudar ácidos orgânicos, ainda que a primeira tivesse uma exsudação mais proeminente. A variedade moderadamente tolerante apresentou uma taxa de alongamento radicular inferior e uma produção de calose superior devido à sua maior suscetibilidade ao alumínio. O gene ALMT1, responsável pelo transporte do malato do citoplasma para o exterior das células, foi detetado em ambas as variedades, levando a concluir que o que difere entre as variedades é a sua expressão.