Sistema de apoio à racionalização da utilização de energia eléctrica

Esta dissertação descreve o sistema de apoio à racionalização da utilização de energia eléctrica desenvolvido no âmbito da unidade curricular de Tese/Dissertação. O domínio de aplicação enquadra-se no contexto da Directiva da União Europeia 2006/32/EC que declara ser necessário colocar à disposição dos consumidores a informação e os meios que promovam a redução do consumo e o aumento da eficiência energética individual. O objectivo é o desenvolvimento de uma solução que permita a representação gráfica do consumo/produção, a definição de tectos de consumo, a geração automática de alertas e alarmes, a comparação anónima com clientes com perfil idêntico por região e a previsão de consumo/produção no caso de clientes industriais. Trata-se de um sistema distribuído composto por front-end e back-end. O front-end é composto pelas aplicações de interface com o utilizador desenvolvidas para dispositivos móveis Android e navegadores Web. O back-end efectua o armazenamento e processamento de informação e encontra-se alojado numa plataforma de cloud computing – o Google App Engine – que disponibiliza uma interface padrão do tipo serviço Web. Esta opção assegura interoperabilidade, escalabilidade e robustez ao sistema. Descreve-se em detalhe a concepção, desenvolvimento e teste do protótipo realizado, incluindo: (i) as funcionalidades de gestão e análise de consumo e produção de energia implementadas; (ii) as estruturas de dados; (iii) a base de dados e o serviço Web; e (iv) os testes e a depuração efectuados. (iv) Por fim, apresenta-se o balanço deste projecto e efectuam-se sugestões de melhoria.

CANDi: context-aware node discovery for short-range cooperation

Multi-standard mobile devices are allowing users to enjoy higher data rates with ubiquitous connectivity. However, the benefits gained from multiple interfaces come at an expense—that being higher energy consumption in an era where mobile devices need to be energy compliant. One promising solution is the usage of short-range cooperative communication as an overlay for infrastructure-based networks taking advantage of its context information. However, the node discovery mechanism, which is pivotal to the bearer establishment process, still represents a major burden in terms of the total energy budget. In this paper, we propose a technology agnostic approach towards enhancing the MAC energy ratings by presenting a context-aware node discovery (CANDi) algorithm, which provides a priori knowledge towards the node discovery mechanism by allowing it to search nodes in the near vicinity at the ‘right time and at the right place’. We describe the different beacons required for establishing the cooperation, as well as the context information required, including battery level, modes, location and so on. CANDi uses the long-range network (WiMAX and WiFi) to distribute the context information about cooperative clusters (Ultra-wideband-based) in the vicinity. The searching nodes can use this context in locating the cooperative clusters/nodes, which facilitates the establishing of short-range connections. Analytical and simulation results are obtained, and the energy saving gains are further demonstrated in the laboratory using a customised testbed. CANDi saves up to 50% energy during the node discovery process, while the demonstrative testbed shows up to 75% savings in the total energy budget, thus validating the algorithm, as well as providing viable evidence to support the usage of short-range cooperative communications for energy savings.

Convergence of Smart Grid ICT architectures for the last mile

The evolution of the electrical grid into a smart grid, allowing user production, storage and exchange of energy, remote control of appliances, and in general optimizations over how the energy is managed and consumed, is also an evolution into a complex Information and Communication Technology (ICT) system. With the goal of promoting an integrated and interoperable smart grid, a number of organizations all over the world started uncoordinated standardization activities, which caused the emergence of a large number of incompatible architectures and standards. There are now new standardization activities which have the goal of organizing existing standards and produce best practices to choose the right approach(es) to be employed in specific smart grid designs. This paper follows the lead of NIST and ETSI/CEN/CENELEC approaches in trying to provide taxonomy of existing solutions; our contribution reviews and relates current ICT state-of-the-art, with the objective of forecasting future trends based on the orientation of current efforts and on relationships between them. The resulting taxonomy provides guidelines for further studies of the architectures, and highlights how the standards in the last mile of the smart grid are converging to common solutions to improve ICT infrastructure interoperability.

Eficiência energética em habitações: análise comportamental e aconselhamento dedicado

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Rede de Calor – Uma Solução a Biomassa para um Complexo de Hóteis

O recurso às energias renováveis é na actualidade um tema que atinge um grau de importância primordial face á crescente preocupação com o meio ambiente e o impacto negativo, que a produção de energia com base em combustíveis fósseis tem. Esta importância aliada a uma tendência cada vez maior para a criação de soluções de produção sustentável de energia, tem obrigado ao desenvolvimento desta vertente do sector energético e ao estudo e consequentemente implementação de soluções integradas que permitam uma economia competitiva. Os hotéis, sendo estabelecimentos comerciais que desenvolvem uma actividade que envolve, na generalidade, um nível de consumo energético considerável para garantir os seus serviços básicos de acomodação e lazer, tornam-se por excelência alvos primordiais no que concerne ao seu elevado potencial de poupança de energia. O ramo da hotelaria, dada a sua especificidade e a natureza dos edifícios que comporta, torna-os em excelentes candidatos para análise e optimização energética, e como tal um alvo de negócio para as empresas de comercialização de poupanças energéticas. As empresas dedicadas aos serviços de energia são conhecidas por ESCO (Energy Service Company ou Energy Savings Company). A sua actividade tem por base apresentar soluções de energia, nomeadamente a implementação de projectos de poupança energética que podem englobar produção, conservação e fornecimento de energia, bem como gestão de risco associada. O objectivo principal é apresentar soluções de optimização e eficiência energética levando á sua implementação em casos reais de exploração em edifícios ou sectores específicos, rentabilizando o investimento e partilhando o lucro dessa rentabilização com os clientes. No caso específico dos hotéis, mais concretamente um complexo de hotéis, como o estudado neste trabalho, esta análise pretende elaborar uma caracterização das necessidades energéticas do sector e apresentar um conjunto de soluções energéticas adequadas à realidade hoteleira. É também objecto de análise, toda a aproximação de um modelo de negócio energético a explorar por uma ESCO. O presente trabalho, realizado no âmbito da parceria entre a Gebio e a Confraria do Bom Jesus, tem por objectivo demonstrar as bases do contracto de performance entre uma empresa ESCO (Gebio – empresa concessionária do projecto) e um complexo de hotéis (constituído pelo Hotel do Lago, Hotel do Parque e Hotel do Templo), com vista a optimizar os consumos energéticos para a produção de energia térmica capaz de corresponder às necessidades do complexo. Foi desenvolvido um estudo completo das necessidades térmicas do complexo, com vista a projectar uma solução integrada de produção de energia térmica, com recurso a uma caldeira de biomassa, para os hotéis. Foi realizado um levantamento extensivo dos consumos e custos energético do complexo, nomeadamente para as águas quentes sanitárias. Desta análise obtiveram-se os custos reais do sistema e com os mesmos foi possível, numa primeira fase, elaborar os diversos projectos, hidráulico, eléctricos e civil, de forma a se definir a solução base e quais os orçamentos previstos para a instalação de um sistema de produção a biomassa, e numa segunda fase foi estudada a viabilidade da assinatura de um contracto de performance entre a ESCO e o complexo de hotéis.

Uso Sustentável de Vapor

Em 2006, a IEA (Agência Internacional de Energia), publicou alguns estudos de consumos mundiais de energia. Naquela altura, apontava na fabricação de produtos, um consumo mundial de energia elétrica, de origem fóssil de cerca 86,16 EJ/ano (86,16×018 J) e um consumo de energia nos sistemas de vapor de 32,75 EJ/ano. Evidenciou também nesses estudos que o potencial de poupança de energia nos sistemas de vapor era de 3,27 EJ/ano. Ou seja, quase tanto como a energia consumida nos sistemas de vapor da U.E. Não se encontraram números relativamente a Portugal, mas comparativamente com outros Países publicitados com alguma similaridade, o consumo de energia em vapor rondará 0,2 EJ/ano e por conseguinte um potencial de poupança de cerca 0,02 EJ/ano, ou 5,6 × 106 MWh/ano ou uma potência de 646 MW, mais do que a potência de cinco barragens Crestuma/Lever! Trata-se efetivamente de muita energia; interessa por isso perceber o onde e o porquê deste desperdício. De um modo muito modesto, pretende-se com este trabalho dar algum contributo neste sentido. Procurou-se evidenciar as possibilidades reais de os utilizadores de vapor de água na indústria reduzirem os consumos de energia associados à sua produção. Não estão em causa as diferentes formas de energia para a geração de vapor, sejam de origem fóssil ou renovável; interessou neste trabalho estudar o modo de como é manuseado o vapor na sua função de transporte de energia térmica, e de como este poderá ser melhorado na sua eficiência de cedência de calor, idealmente com menor consumo de energia. Com efeito, de que servirá se se optou por substituir o tipo de queima para uma mais sustentável se a jusante se continuarem a verificarem desperdícios, descarga exagerada nas purgas das caldeiras com perda de calor associada, emissões permanentes de vapor para a atmosfera em tanques de condensado, perdas por válvulas nos vedantes, purgadores avariados abertos, pressão de vapor exageradamente alta atendendo às temperaturas necessárias, “layouts” do sistema de distribuição mal desenhados, inexistência de registos de produção e consumos de vapor, etc. A base de organização deste estudo foi o ciclo de vapor: produção, distribuição, consumo e recuperação de condensado. Pareceu importante incluir também o tratamento de água, atendendo às implicações na transferência de calor das superfícies com incrustações. Na produção de vapor, verifica-se que os maiores problemas de perda de energia têm a ver com a falta de controlo, no excesso de ar e purgas das caldeiras em exagero. Na distribuição de vapor aborda-se o dimensionamento das tubagens, necessidade de purgas a v montante das válvulas de controlo, a redução de pressão com válvulas redutoras tradicionais; será de destacar a experiência americana no uso de micro turbinas para a redução de pressão com produção simultânea de eletricidade. Em Portugal não se conhecem instalações com esta opção. Fabricantes da República Checa e Áustria, têm tido sucesso em algumas dezenas de instalações de redução de pressão em diversos países europeus (UK, Alemanha, R. Checa, França, etc.). Para determinação de consumos de vapor, para projeto ou mesmo para estimativa em máquinas existentes, disponibiliza-se uma série de equações para os casos mais comuns. Dá-se especial relevo ao problema que se verifica numa grande percentagem de permutadores de calor, que é a estagnação de condensado - “stalled conditions”. Tenta-se também evidenciar as vantagens da recuperação de vapor de flash (infelizmente de pouca tradição em Portugal), e a aplicação de termocompressores. Finalmente aborda-se o benchmarking e monitorização, quer dos custos de vapor quer dos consumos específicos dos produtos. Esta abordagem é algo ligeira, por manifesta falta de estudos publicados. Como trabalhos práticos, foram efetuados levantamentos a instalações de vapor em diversos sectores de atividades; 1. ISEP - Laboratório de Química. Porto, 2. Prio Energy - Fábrica de Biocombustíveis. Porto de Aveiro. 3. Inapal Plásticos. Componentes de Automóvel. Leça do Balio, 4. Malhas Sonix. Tinturaria Têxtil. Barcelos, 5. Uma instalação de cartão canelado e uma instalação de alimentos derivados de soja. Também se inclui um estudo comparativo de custos de vapor usado nos hospitais: quando produzido por geradores de vapor com queima de combustível e quando é produzido por pequenos geradores elétricos. Os resultados estão resumidos em tabelas e conclui-se que se o potencial de poupança se aproxima do referido no início deste trabalho.

Análise Económica da Produção de Óleo a Partir de Microalgas

Os biocombustíveis apresentam um interessante potencial de redução da dependência energética relativamente aos combustíveis fósseis. A produção de microalgas apresenta vários benefícios ambientais como sejam a utilização mais efetiva de terrenos, a captura de dióxido de carbono, a purificação de águas quando associada a um processo de tratamento de águas residuais e não provoca a disputa entre a produção de matéria-prima para alimentação e combustíveis. A cultura de microalgas para a produção de biodiesel tem recebido uma grande atenção nos últimos anos devido ao seu potencial. Neste trabalho pretende-se criar as etapas de processamento das microalgas em biodiesel onde são implementadas medidas de eficiência energética e aproveitamento de fontes poluidoras como o CO2. Para isso, formulou-se um modelo no programa Aspen Plus para simulação do processo desde a produção, colheita até à extração de óleo das microalgas e posterior avaliação económica do mesmo. Concluiu-se que para o projeto fosse pago no tempo de vida útil seria preciso vender o óleo a 13 $/kg. Aos preços atuais do óleo o projeto não é economicamente viável.

InnovationCity Ruhr: a prime example for social and technological innovation

The project “InnovationCity Ruhr” deals with the reconstruction of the city of Bottrop with regard to energy saving measures. The aim is to make the city more environmental friendly in order to create a model for other industrial cities. Until the conclusion of the project in the year 2020, it is planned to change the surface of Bottrop in several positive ways. This paper focuses on the description of the project to give the reader an example of what exactly is done within the scope of InnovationCity Ruhr. Besides that, the link to the subject of sociology shall be given in order to show that the project is a prime example for social innovation.

Potential for ORC application in the Portuguese manufacturing industry

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia do Ambiente, perfil Gestão e Sistemas Ambientais

Melhoria da eficiência energética em edifícios dos anos 70: implementação de soluções sustentáveis low-tech e low-cost

Dissertação de mestrado em Construção e Reabilitação Sustentáveis

L'energia solar fotovoltaica com una alternativa en els espais urbans

Estudi realitzat per avaluar la possibilitat i viabilitat d’instal·lació de panells solar fotovoltaics als terrats de les comunitats de veïns del Districte de l’Eixample de Barcelona. La seva finalitat és conscienciar a la població sobre la problemàtica actual del canvi climàtic fent ús de la ciutat com a element clau per a fomentar l’estalvi de consum energètic i la reducció d’emissions de diòxid de carboni (CO2). Els resultats obtinguts ens donen un valor aproximat de la superfície i potència necessària pels habitants de la ciutat de Barcelona i Catalunya, per tal de cobrir el seu consum d’electricitat d’ús domèstic amb energia solar fotovoltaica, així com una comparativa amb els resultats obtinguts en el Districte de l’Eixample en les dimensions: socio-econòmica, mediambiental i política.

Etude de la torpeur chez Suncus etruscus (Savi, 1822) (Soricidae, Insectivora) en captivité

Some aspects of torpor have been studied among captive Suncus etruscus by recording the nest temperature. Torpors show a circadian pattern and occur spontaneously or can be induced by food shortage. Body temperature can be controlled during torpor, remaining relatively high at low ambiant temperatures. At 20° C, spontaneous torpors seem to be less deep than induced tropors, but both show similar patterns at 5-8 ° C. Spontaneous torpors begin between 01°° and 06°°, whereas the onset of diet induced torpors seems to depend also on food exhausting. The rates of activity (A) and of torpor (T) show under constant conditions a daily variability. Increase of T is linked with a decrease of A and the relationship could agree with A(%) = Ao( 1-T/100), where Ao is daily rate of activity when T = 0. Occurence of torpor among other Soricidae, possible occurence among free living Suncus etruscus and energy saving are discussed

Estalvi energètic a la Vila Universitària 1 de la UAB: solucions tècniques i solucions socials

Catalunya és un país energèticament dependent d'altres països. A part d'això, la seva producció i el seu consum d'energia provenen de fonts no renovables. Catalunya queda molt lluny de la majoria de països europeus els quals tenen un desenvolupament molt avançat en quan l'explotació de les energies renovables. Segons estudis de l'IDAE i l'ICAEN a les llars espanyoles i catalanes, al voltant d'un 25% del consum d'energia és per part d'electrodomèstics i d'il·luminació. El present treball estima el consum energètic dels pisos a la Vila Universitària 1 i fer una proposta de reducció de consum per mitjà d'un canvi d'electrodomèstics. Aquesta proposta ha estat efectiva ja que el consum estimat es redueix un 50% aproximadament canviant alguns dels electrodomèstics que hi ha actualment per altres de més eficients. Alhora, s'ha dut a terme un concurs d'estalvi energètic juntament amb una campanya de sensibilització de la mateixa temàtica que també busca la disminució del consum energètic en els pisos i, resulta ser quelcom efectiu donat que hi ha hagut una reducció d'un 32% aproximadament en mitjana del consum energètic als pisos. Sembla ser molt important la conscienciació de la gent ja que permet reduir el consum energètic amb un cost econòmic zero.

Meal-induced thermogenesis and obesity: is a fat meal a risk factor for fat gain in children?

Diet composition, in particular fat intake, has been suggested to be a risk factor for obesity in humans. Several mechanisms may contribute to explain the impact of fat intake on fat gain. One factor may be the low thermogenesis induced by a mixed meal rich in fat. In a group of 11 girls (10.1 +/- 0.3 yr), 6 obese (body mass index, 25.6 +/- 0.6 kg/m(2)), and 5 nonobese (body mass index, 19 +/- 1.6 kg/m(2)), we tested the hypothesis that a mixed meal rich in fat can elicit energy saving compared with an isocaloric and isoproteic meal rich in carbohydrate. The postabsorptive resting energy expenditure and the thermic effect of a meal (TEM) after a low fat (LF; 20% fat, 68% carbohydrate, and 12% protein) or an isocaloric (2500 kJ or 600 Cal) and isoproteic high fat (HF; 48% fat, 40% carbohydrate, and 12% protein) meal were measured by indirect calorimetry. Each girl repeated the test with a different, randomly assigned menu (HF or LF) 1 week after the first test. TEM, expressed as a percentage of energy intake was significantly higher after a LF meal than after a HF meal (6.5 +/- 0.7% vs. 4.3 +/- 0.4%; P < 0.01). The postprandial respiratory quotient (RQ) was significantly higher after a LF meal than after a HF meal (0.86 +/- 0.013 vs. 0.83 +/- 0.014; P < 0.001). The HF low carbohydrate meal induced a significantly lower increase in carbohydrate oxidation than the LF meal (20.3 +/- 6.2 vs. 61.3 +/- 7.8 mg/min; P < 0.001). On the contrary, fat oxidation was significantly higher after a HF meal than after a LF meal (-1.3 +/- 2.4 vs. -15.1 +/- 3.6 mg/min; P < 0.01). However, the postprandial fat storage was 8-fold higher after a HF meal than after a LF meal (17.2 +/- 1.7 vs. 1.9 +/- 1.8 g; P < 0.001). These results suggest that a high fat meal is able to induce lower thermogenesis and a higher positive fat balance than an isocaloric and isoproteic low fat meal. Therefore, diet composition per se must be taken into account among the various risk factors that induce obesity in children.

Home Tightening, Insulation and Ventilation, 2011

The average Iowa family spends more than half of its annual household energy bill on heating and cooling. That’s a significant number, but you can dramatically reduce these costs—up to 20 percent, according to ENERGY STAR®—by making some simple energy-saving weatherization and insulation improvements to your home. In addition—with a little attention to proper ventilation—you can protect your home from moisture damage year-round, reduce problems caused by ice dams on the roof during the winter and significantly cut summer cooling costs. As a bonus, these projects can extend the life of your home and may increase the resale value of your property. If you like to fix things around the house, you can handle many of the projects suggested in this book and make the most of your energy-improvement budget. However, don’t hesitate to call a professional for help if you’d rather not do the work yourself; the dollars gained through energy savings in upcoming years will be worth the expense.