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).

Potencial solar dos edifícios públicos da RAM

As energias renováveis têm sido cada vez mais a alternativa encontrada para substituir o uso dos combustíveis fósseis na produção de energia. Neste contexto, surge a oportunidade de realizar um estudo sobre o “Potencial Solar dos Edifícios Públicos da RAM” como objeto de trabalho desta tese de Mestrado em Engenharia de Telecomunicações e Redes de Energia (METRE). Pretende-se que este estudo sirva para impulsionar o investimento nesta área por parte dos decisores regionais, dotando-os de um estudo do potencial de produção de energia solar nos edifícios públicos da RAM. Através de estudos desenvolvidos pelo LREC, ERAMAC - Maximização da Penetração das Energias Renováveis e Utilização Racional da Energia nas Ilhas da Macaronésia, e do Joint Research Centre (JRC), contendo dados do Instituto Meteorológico (IM), da Agência Regional da Energia e Ambiente da Região Autónoma da Madeira (AREAM), do LREC e do World Meteorological Organization (WMO), avaliou-se a radiação solar na RAM, através de tabelas e mapas de radiação solar, contendo a radiação solar global diária média mensal e média anual. Posteriormente fez-se uma análise da oferta do mercado atual de painéis fotovoltaicos (PV) em termos de eficiência, distinguindo as várias gerações de tipos de painéis introduzidos no mercado. Foram realizadas várias pesquisas em diversas áreas de energias renováveis e tecnologias existentes para, posteriormente, se realizar uma seleção e introspeção da informação essencial ao tema de forma a definir-se a fase de desenvolvimento desta tese. Com o auxílio da ferramenta computacional Quantum GIS, foram identificados alguns edifícios públicos com a dimensão e exposição solar apropriada para a colocação de sistemas solares nos mesmos. De seguida, foi realizado uma análise do preço pago/recebido por kWh consumido/produzido e cinco casos de estudos, nos quais foram focados os diferentes impactos de várias tecnologias solares nos prédios públicos da RAM, avaliando financeiramente os custos e retorno do investimento na aplicação destas tecnologias em cada caso, através das ferramentas computacionais, SolTerm e RETScreen. Finalmente retirou-se as respetivas conclusões acerca das opções tomadas, por exemplo, na escolha das tecnologias solares a implementar, os seus custos, o retorno do investimento, preços dos painéis fotovoltaicos, entre outros.

Novas tecnologias, cognição e cultura: um estudo no primeiro ciclo do Ensino Básico

O estudo, que incide sobre a actividade de uma turma do primeiro ano do primeiro ciclo trabalhando na sala de computadores da sua escola situada em meio urbano da cidade do Funchal, descreve e interpreta criticamente a cultura emergente e no interior da qual a turma de alunos de seis anos, a sua professora e um investigador exploraram computadores, em tarefas que se pretenderam curricularmente integradas, durante todo o ano lectivo de 1997/98. Trata-se de um estudo de características etnográficas - observação participante activa - em que o investigador chegou a assumir um grau de implicação bastante elevado. O estudo divide-se em duas partes. Na primeira faz-se a revisão da literatura, discutindo-se as questões da a) cultura, da b) incorporação da tecnologia na escola, da c) linguagem Logo e dos seus pressupostos teóricos, da d) cognição em interacção e cooperação na perspectiva de Vygotsky e continuadores, procurando-se clarificar o conceito de cultura da escola - o que levou à identificação de um invariante cultural - e fundamentar uma opção de intervenção educativa. Na segunda parte discute-se a e) metodologia, f) caracteriza-se a escola onde decorreu o estudo, g) descreve-se e interpreta-se a cultura emergente da actividade da turma, cuja orientação decorreu à luz da intervenção educativa deduzida na primeira parte.

Um percurso do ensino da física para o ensino da matemática com recurso às tecnologias

Este relatório foi realizado no âmbito do Mestrado em Ensino da Matemática no 3.º Ciclo do Ensino Básico e Secundário da Universidade da Madeira. Consiste numa reflexão sobre o meu percurso profissional, iniciado no ensino da física e química e culminando no ensino da matemática, com as tecnologias sempre presentes, sem olvidar uma breve experiência na área empresarial. Proponho-me analisar este percurso à luz do enquadramento teórico assente nos temas: crescimento como professor, o ensino de adultos e as tecnologias no ensino. Para o efeito, evidencio a importância da heterogeneidade da formação necessária a um professor, atendendo à realidade social em que exercemos a nossa profissão, bem como às inovações com que nos deparamos constantemente na área das tecnologias de informação e comunicação. Atendendo a que a maior parte do meu exercício profissional tem decorrido perante um corpo discente adulto, nomeadamente adultos em reclusão, foi atribuída a esta área uma dimensão significativa, sobretudo no que concerne ao modelo andragógico. Pretendo ainda demonstrar em que medida ao longo do meu crescimento como professor procurei ir ao encontro das transformações sociais, optando por formações que me facultassem os meios necessários ao exercício profissional adequado aquelas que são as características de diferentes corpos discentes.

Núcleo museológico das tecnologias da saúde da RAM

O presente trabalho de investigação congregou, essencialmente, a execução de um projeto museológico a implementar na cidade do Funchal, no antigo Laboratório de Saúde Pública, para o qual se propôs a denominação de Núcleo Museológico das Tecnologias da Saúde da RAM O trabalho centrou-se no estudo do edifício e no registo e inventariação do espólio existente no imóvel, até à presente data sem qualquer tipo de intervenção ou estudo. Nessa medida, pretendeu-se assegurar, em primeiro lugar a preservação e conservação do património material, que se encontrava relativamente esquecido, mas igualmente devolver ao Laboratório a dignidade que merece, pelo papel que já desempenhou em matéria de Saúde Pública na Região Autónoma da Madeira, aproximando-o novamente da população que já serviu Conscientes que o legado existente na instituição podia ser muito mais do que um simples depósito de objetos usados na prática médica ao longo de mais de 50 anos, agora obsoletos e sem valor, procedeu-se à inventariação de todo o acervo e à elaboração de um sistema de classificação, adaptado à natureza do espólio O presente trabalho constituiu, em suma, um contributo preliminar para futuros projetos museológicos.

O currículo domador e as tecnologias selvagens

Segundo uma perspetiva crítica e baseando-se em autores como Papert), Jonassen, Toffler, Robinson, Facer e Christensen, o artigo aborda a incorporação de tecnologias potencialmente transformadoras na escola, tão transformadoras que algumas delas (as TIC, por exemplo) têm tido poder suficiente para operarem mudanças radicais na maneira como vivemos e até como nos representamos, e como essas tecnologias acabam invariavelmente ao serviço do desenvolvimento do currículo, sem que daí advenham mudanças qualitativas importantes, quer para escola, muito menos para o próprio currículo. No caso particular das TIC, o artigo discute também como as propostas inovadoras do seu uso como ferramentas de aprendizagem desvinculadas dos modelos curriculares a priori, one-fits-all, desenvolvidas nomeadamente ao longo dos anos setenta e oitenta do século XX, foram sendo inexoravelmente suplantadas pelo uso de TIC ao serviço da didática e, mais recentemente, como suporte de plataformas digitais de distribuição de conteúdos curriculares.

Tecnologias de informação e comunicação em contexto pedagógico: um olhar sociocultural para o uso dos weblogs

O debate sobre o uso contextualizado das Tecnologias da Informação e Comunicação (TIC) não tem sido suficiente para uma visão educacional integradora das TIC na sala de aula e tem originado uma certa angústia entre os professores. A implementação das TIC ganha frequentemente o enfoque tecnológico / técnico subestimando o trabalho educacional mais vasto, situando-o entre o ensino tradicional e o “reinventar” de estratégias, como uma nova pintura para óculos de lentes gastas pelo uso secular do mestre-escola. Neste artigo pretendo explanar o resultado de uma investigação etnográfica, que considera três dimensões para o desenvolvimento das TIC, perspectivadas para a inovação pedagógica. Um caminho possível para os professores, preocupados em actualizar o seu trabalho pedagógico.

Projeto de um sistema de conversor multinível para painéis fotovoltaicos

A produção de energia elétrica a partir de fontes de energia renovável está gradualmente a ser uma alternativa à energia produzida a partir de combustíveis fósseis. A técnica de conversão dessas mesmas energias para energia elétrica, para entrega na Rede de Energia Elétrica (REE), é cada vez mais estudada para que se obtenha uma maior eficiência assim como qualidade. Neste trabalho desenvolve-se um projeto de conversão de energia fotovoltaica, para produção de energia elétrica para a rede utilizando um conversor multinível, otimizando a transferência de potência assim como melhorando a forma da corrente AC. A conversão multinível é uma topologia que tem algumas vantagens relativamente à topologia de 2 níveis, permitindo trabalhar com níveis de tensão mais elevados, melhorando a qualidade de energia. O conversor multinível de díodos ligados ao ponto neutro utiliza condensadores para criar os níveis de tensão, que neste trabalho vão ser usados para ligar os painéis, otimizando a transferência de potência. Aplica-se um método de controlo das correntes AC para terem a forma a alternada e sinusoidal e em fase com a tensão da rede. Os resultados experimentais mostram que a utilização do algoritmo de procura do ponto de máxima potência dos painéis permitem a extrair a máxima potência, de acordo com as condições de irradiação solar e temperatura dos painéis.