Plataforma de previsão do consumo elétrico para edifícios inteligentes

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

Sistema de monitorização online

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Energias Renováveis – Conversão Elétrica e Utilização Sustentável

Desenvolvimento de uma ferramenta de apoio a auditorias energéticas no âmbito das empresas de serviços de energia

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Energias Renováveis – Conversão Elétrica e Utilização Sustentáveis, pela Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia

Captura e armazenamento de CO2

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Energia e Bioenergia

O caminho para a viabilidade económica e ambiental da energia fotovoltaica

É impensável viver hoje em dia sem energia. Mas é possível fornecer energia através de fontes menos poluentes e exploradas de forma sustentável. As fontes convencionais estão associadas a problemas como as alterações climáticas e a limitação de recursos. Dentro das energias renováveis, a energia solar fotovoltaica começa a ser competitiva com outras fontes de energia elétrica, devido à sua rápida evolução. O objetivo desta dissertação é identificar o potencial da energia fotovoltaica, tendo em conta os obstáculos económicos e ambientais e identificar qual o caminho a seguir para que sejam ultrapassados. Através da revisão económica, foi possível verificar que, ao longo dos últimos anos, a capacidade instalada global tem aumentado e os preços dos sistemas têm diminuído, mas isto não significa que a competitividade a nível global tenha sido atingida. O custo nivelado da eletricidade dos sistemas fotovoltaicos varia consoante a localização do sistema e segundo a literatura, atualmente, está entre os 0,72 €/kWh (China) e os 0,91 €/kWh (Japão). Em 2020, o LCOE de uma central fotovoltaica num local com valores elevados de radiação solar será inferior ao custo associado à maior parte das fontes convencionais. Na vertente ambiental, analisou-se a poluição gerada por este tipo de energia, bem como o consumo de recursos, onde foram admitidos pressupostos para uma leitura mais fácil dos dados de estudos de análise de ciclo de vida. É indispensável o uso desta ferramenta para determinar o potencial fotovoltaico e a sua evolução sustentável. Em relação às matérias-primas, o silício é abundante, apesar de ter custos energéticos avultados, enquanto que outros materiais como o índio e o telúrio são escassos, sendo necessário fazer uma extracção eficiente e otimizada. A literatura refere que o CdTe é das tecnologias fotovoltaicas que apresenta menos impactes, usa menos energia e, apesar de ser constituída por um metal pesado, as suas emissões são referidas como residuais. Relativamente a Portugal, apesar de ser um país com potencial, o investimento em sistemas fotovoltaicos, sobretudo residenciais, ainda não é vantajoso. Acontece atualmente uma situação caricata, na qual os sistemas sob regime geral são mais benéficos para o investidor que o sistemas com regime bonificado. O regime geral é mais rentável, se se considera uma tarifa de 0,140 €/kWh. Se considerarmos que num sistema de auto-consumo se remunera a energia produzida e consumida, este classifica-se como o melhor regime para se investir.

Eficiência energética de edifícios hoteleiros caso de estudo: Estalagem Casa João Chagas - Constância

O turismo è um dos setores com maior consumo energético a nível mundial, pois è o conforto que os hotéis fornecem aos seus clientes que lhes permite um desenvolvimento económico favorável, contribuindo assim para o desenvolvimento económico dos países. Este trabalho tem como objetivos contribuir para o estado do conhecimento no que respeita ao consumo energético do setor do turismo. Para isso foi realizada uma análise das necessidades de energia útil para aquecimento, arrefecimento e produção de águas quentes sanitárias, de uma estalagem do concelho de Constância, confrontando com os valores de consumo de eletricidade mensais verificados no ano de 2013, assim como valores obtidos em outros estudos realizados no sector do turismo. A finalidade desta análise de consumos e necessidades è aferir a eficiência energética da estalagem comparativamente com outros estabelecimentos da mesma categoria. Os resultados revelaram que o edifício apresenta um consumo eficiente de energia, nomeadamente no que respeita à energia para climatização e produção de águas quentes sanitárias (AQS). Contudo a energia despendida com iluminação e utilização de outros equipamentos elétricos è elevada em comparação com outros edifícios da mesma categoria.

Desenvolvimento de um sensor colorimétrico em papel para a deteção de bactérias eletroquimicamente ativas

Bactérias eletroquimicamente ativas possuem a capacidade de transferir eletrões extracelularmente, durante a respiração celular. Esta característica tem sido atualmente explorada para aplicação na produção de eletricidade, tratamento de águas residuais, biorremediação e em diversas áreas da biotecnologia, onde a transferência eletrónica ocorre na presença de aceitadores insolúveis (tais como, óxidos metálicos e ânodos metálicos). Contudo, o número de espécies identificadas, isoladas e caracterizadas até à data é bastante reduzido. Os métodos atualmente disponíveis para deteção de bactérias eletroquimicamente ativas são morosos, dispendiosos e complexos de operar, tornando-se necessário o desenvolvimento de outros métodos mais rápidos, simples e menos dispendiosos que auxiliem na otimização das aplicações mencionadas. O objetivo principal deste trabalho foi o desenvolvimento de um sensor colorimétrico de papel utilizando um material eletrocrómico, trióxido de tungsténio, como camada ativa para a deteção destas bactérias. Para isso, foram definidos no papel poços delimitados por barreiras hidrofóbicas, através da impressão e difusão de uma camada de cera. As várias amostras de nanopartículas de WO3, sintetizadas por um método hidrotermal assistido por micro-ondas, foram depositadas nos poços por drop casting. As nanopartículas com estrutura cristalográfica hexagonal, impregnadas no sensor de papel, foram capazes de detetar com sucesso uma bactéria eletroquimicamente ativa, Geobacter sulfurreducens, desde uma fase de crescimento bastante inicial (Abs600 nm = 0,1, correspondente a 0,07 g/L com um rácio RGB de 1,10 ± 0,040) até à fase exponencial-tardia (Abs600 nm = 0,5, correspondente a 0,33 g/L com um rácio RGB de 1,33 ± 0,005), com P <0,0001. O sensor de papel e respetivo método de deteção colorimétrico desenvolvido neste trabalho, revelou ser sensível e específico à deteção destas bactérias, de uma forma rápida, simples e pouco dispendiosa.

Monitorização de consumos energéticos em edifícios: um estudo de caso na Schneider Electric

Na sequência do panorama económico atual, existe cada vez mais uma tendência de redução de custos e de, em simultâneo, obter a eficiência energética desejada, mais concretamente no setor dos edifícios, uma vez que este tem um peso bastante considerável nos consumos totais em Portugal e na Europa. Existem variadas formas de atuar neste sentido nomeadamente ao nível dos equipamentos e sistemas instalados, bem como, nos hábitos e comportamentos dos ocupantes. Com esse intuito, muitas empresas têm desenvolvido mecanismos ou formas de minimizar os gastos, nomeadamente em termos de consumos elétricos. Dentro dos possíveis caminhos para se alcançar esse objetivo, surgem os sistemas de monitorização e os sistemas de gestão técnica centralizada. O objetivo de reduzir a discrepância entre a fatura que se paga pela eletricidade e o que realmente consiste numa necessidade de consumo é atualmente uma preocupação real. Desta forma, o desenvolvimento de soluções com capacidade para garantir a redução do erro na tomada de decisão bem como as que tornem possível o acompanhamento do desempenho de toda a instalação em detalhe e em tempo real são áreas nas quais se tem e se vai continuar a investir. É por isso, realmente importante, perceber onde e porquê se consome mais e é um desafio alterar esse panorama e continuar a realizar a monitorização dos registos. Para tal, a empresa Schneider Electric tem instaladas estações de medida, mais concretamente analisadores de energia, nos seus quadros elétricos, de forma a conseguir percecionar os consumos de forma mais detalhada e direcionada, ou seja, permitindo visualizar dados de todas as frações do piso. 281 Esta dissertação tem como objetivo a avaliação dos consumos de eletricidade de forma detalhada, tendo como objeto de estudo o edifício onde está sediada a empresa Schneider Eletric, de forma detalhada e a posterior identificação de hábitos ou fatores que influenciem os mesmos da forma não pretendida. Tem ainda o objetivo de avaliar o comportamento da técnica solar passiva utilizada no referido edifício. Desta forma será possível saber, não só o perfil de consumos e respetivos impactos bem como sugerir possíveis ajustes que levem a uma maior eficiência energética. Os resultados deste estudo deverão permitir às pessoas responsáveis pela entidade tomar decisões assentes em informação concreta e detalhada.

Comercialização de energia em mercados em bolsa: simulador multi-agente e análise do impacto da geração variável nos preços diários

O processo de reestruturação do setor elétrico deu origem à criação de diferentes estruturas de mercado, tendo como objetivo o aumento da competitividade e eficiência. Atualmente, a comercialização de energia elétrica pode ser realizada com recurso a mercados em bolsa ou através da celebração de contratos bilaterais. Sendo o mercado em bolsa caraterizado por uma forte volatilidade de preços, e considerando a atribuição de incentivos para o crescimento da geração renovável não controlada, revela-se importante analisar o impacto de níveis elevados de energia eólica sobre os preços do mercado diário. Neste contexto, a presente dissertação tem como principais objetivos estudar e implementar os algoritmos de preço marginal único e preço marginal local, normalmente utilizados no mercado em bolsa, bem como dotar o simuladormultiagente MANREM com um módulo para simular os mercados diário e intradiário, e analisar o impacto de níveis elevados de energia eólica sobre os preços do mercado diário. O estudo detalhado de um caso prático e os resultados obtidos com recurso ao simuladormulti-agente permitiram replicar, em computador, o impacto esperado, sendo possível observar uma redução de preços e uma alteração dos compromissos de produção dos produtores convencionais. O estudo contemplou a simulação do mercado diário com recurso aos algoritmos de preço marginal único e preço marginal local, podendo constatar-se que a ferramenta multi-agente constitui um auxiliar importante à tomada de decisão nos mercados de eletricidade.

Contratos bilaterais em mercados de energia elétrica multiagente: protocolo de rede de contratos

O setor elétrico tem assistido a mudanças profundas na sua estrutura e organização, devido à sua liberalização, o que levou a uma maior competitividade nos mercados de energia elétrica. Uma gestão eficiente dos mercados de energia torna-se cada vez mais uma prioridade devido aos riscos que estes podem apresentar, aliado à elevada volatilidade dos preços e volumes nos diferentes períodos horários (incertezas na produção e consumo). A liberalização do setor elétrico levou à criação de simuladores computacionais com o objetivo de representarem os mercados de energia e as entidades nele representados. Estes são uma ferramenta essencial no apoio e compreensão do funcionamento dos mercados. A presente dissertação tem como objetivo principal desenvolver um simulador de apoio à decisão na negociação de contratos bilaterais baseado no protocolo de rede de contratos. O simulador foi analisado e testado com recurso a um caso prático envolvendo quatro comercializadores (retalhistas) e um consumidor industrial real (fábrica KERION Ceramics) do distrito de Aveiro. Foi efetuada uma análise à fábrica com o intuito de identificar e propor mediadas de eficiência energética. Foi também simulada a negociação de um novo contrato, com vista à redução dos custos energéticos da fábrica. Os resultados obtidos permitem concluir que o simulador desenvolvido é uma ferramenta importante no apoio à negociação de contratos bilaterais e, mais importante, que o consumidor industrial KERION Ceramics pode beneficiar com a negociação de um novo contrato.

Gestão eficiente da energia eléctrica no edifício da Biblioteca da FCT e negociação de um novo contrato em mercado liberalizado

Nos últimos anos, a energia eléctrica tem vindo a conquistar, um lugar cada vez mais importante na sociedade, sendo nos nossos dias um bem essencial para o funcionamento normal das residências, empresas, indústrias e cidades. O problema que a presente dissertação analisa é transversal a inúmeros edifícios, que consomem diariamente uma grande quantidade de energia eléctrica, na ordem dos 900 kWh diários, ou mesmo superior. Desta forma, considera-se o consumo de eletricidade, e potenciais ineficiências no seu uso, num edifício universitário, nomeadamente a biblioteca da Faculdade de Ciências e Tecnologia (FCT) da Universidade Nova de Lisboa (UNL). Em termos mais específicos, pretende-se definir um consumo de energia mais eficiente, deslocando consumos de uns períodos horários para outros, onde as tarifas sejam mais económicas, aplicando medidas de participação ativa dos consumidores (PAC). Além disso, pretende-se simular a negociação de um novo contrato bilateral, entre um retalhista e um agente “gestor” da biblioteca da FCT, para obter um contrato melhorado, do ponto de vista do consumidor. Os principais objetivos desta dissertação são, deste modo, os seguintes: (i) estudar a contratação bilateral de energia em mercados liberalizados, com principal ênfase para a implementação de estratégias de negociação que possibilitem uma participação ativa dos consumidores, (ii) estudar a biblioteca da FCT e propor medidas de eficiência energética, e (iii) simular a negociação de um novo contrato bilateral, recorrendo ao simulador multi-agente MAN-REM. De forma sucinta, os resultados obtidos, permitem concluir que o consumo energético da biblioteca da FCT pode ser melhorado, e com base nos volumes de energia deduzidos, é possível negociar um novo contrato, mais favorável à FCT.

A liberalização do mercado energético e o papel das entidades reguladoras

The liberalisation of the energy market goes back to the 1990s, when it was impelled by the European legislator. Since then, three legislative packages, temporarily successive, were approved. Those packages contained the measures to be implemented in order to deepen the internal energy market. Besides the opening up of several national markets to competition, the European legislator aimed the creation of a real internal energy market within the European Union. The unbundling regime was one of the most important steps with respect to the liberalisation process. The introduction of these rules ensured independence to the various market operators. A real and effective right of choice was granted to the consumers so they may choose their electricity and natural gas supplier. Therefore, the activity of comercialisation is subject to competition. However, some activities of the electricity’s and natural gas’ chain of value, namely the activities of transportation and distribution, were kept under regulation rules. Even though it may seem odd, the assignment of important competences and strong powers to a regulatory authority was essential in order to achieve the liberalisation process’ goals. Electricity and natural gas are essential public goods; therefore the market operators are legally bound to public service obligations, such as the security, the universality and the continuity of the supply. The performance of these obligations may become, in some cases, unprofitable for those operators. For such reason, the protection of the consumers’ rights shall only be properly defended if there is a regulatory authority that monitors the behaviour of the operators and sanctions the failure to comply with the public service obligations. Portugal, as a Member State of the European Union, transposed into the national legal order the European directives concerning the liberalisation process. This transposition has caused radical changes to the electricity and natural gas’ national markets. The Entidade Reguladora dos Serviços Energéticos also suffered various mutations in order to keep up with the regulatory demands regarding the liberalisation process.

Gestão da manutenção de edifícios em unidades hospitalares

Dissertação de mestrado em Construção e Reabilitação Sustentáveis

Strategic planning of electricity systems: Integrating renewable energies

Tese de Doutoramento - Programa Doutoral em Engenharia Industrial e Sistemas (PDEIS)

Development of a methodology to incorporate risk and uncertainty in electricity power planning

Dissertação de mestrado em Engenharia Industrial