Fossil fuel dependence and interfuel substitution in the electricity sector of Western European countries between 1990-2011

A Work Project, presented as part of the requirements for the Award of a Masters Degree in Economics from the NOVA – School of Business and Economics

Molecular simulation of gas adsorption equilibria in nanoporous materials

This work is divided into two distinct parts. The first part consists of the study of the metal organic framework UiO-66Zr, where the aim was to determine the force field that best describes the adsorption equilibrium properties of two different gases, methane and carbon dioxide. The other part of the work focuses on the study of the single wall carbon nanotube topology for ethane adsorption; the aim was to simplify as much as possible the solid-fluid force field model to increase the computational efficiency of the Monte Carlo simulations. The choice of both adsorbents relies on their potential use in adsorption processes, such as the capture and storage of carbon dioxide, natural gas storage, separation of components of biogas, and olefin/paraffin separations. The adsorption studies on the two porous materials were performed by molecular simulation using the grand canonical Monte Carlo (μ,V,T) method, over the temperature range of 298-343 K and pressure range 0.06-70 bar. The calibration curves of pressure and density as a function of chemical potential and temperature for the three adsorbates under study, were obtained Monte Carlo simulation in the canonical ensemble (N,V,T); polynomial fit and interpolation of the obtained data allowed to determine the pressure and gas density at any chemical potential. The adsorption equilibria of methane and carbon dioxide in UiO-66Zr were simulated and compared with the experimental data obtained by Jasmina H. Cavka et al. The results show that the best force field for both gases is a chargeless united-atom force field based on the TraPPE model. Using this validated force field it was possible to estimate the isosteric heats of adsorption and the Henry constants. In the Grand-Canonical Monte Carlo simulations of carbon nanotubes, we conclude that the fastest type of run is obtained with a force field that approximates the nanotube as a smooth cylinder; this approximation gives execution times that are 1.6 times faster than the typical atomistic runs.

Development of new membranes based on ionic liquid materials for gas separation

In the field of energy, natural gas is an essential bridge to a clean, low carbon, renewable energy era. However, natural gas processing and transportation regulation require the removal of contaminant compounds such as carbon dioxide (CO2). Regarding clean air, the increasing atmospheric concentrations of greenhouse gases, specifically CO2, is of particular concern. Therefore, new costeffective, high performance technologies for carbon capture have been researched and the design of materials with the ability to efficiently separate CO2 from other gases is of vital importance.(...)

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.

A structured inventory of spiders (Arachnida, Araneae) in natural and artificial forest gaps at Porto Urucu, Western Brazilian Amazonia

A preliminary survey of the spider fauna in natural and artificial forest gap formations at “Porto Urucu”, a petroleum/natural gas production facility in the Urucu river basin, Coari, Amazonas, Brazil is presented. Sampling was conducted both occasionally and using a protocol composed of a suite of techniques: beating trays (32 samples), nocturnal manual samplings (48), sweeping nets (16), Winkler extractors (24), and pitfall traps (120). A total of 4201 spiders, belonging to 43 families and 393 morphospecies, were collected during the dry season, in July, 2003. Excluding the occasional samples, the observed richness was 357 species. In a performance test of seven species richness estimators, the Incidence Based Coverage Estimator (ICE) was the best fit estimator, with 639 estimated species. To evaluate differences in species richness associated with natural and artificial gaps, samples from between the center of the gaps up to 300 meters inside the adjacent forest matrix were compared through the inspection of the confidence intervals of individual-based rarefaction curves for each treatment. The observed species richness was significantly higher in natural gaps combined with adjacent forest than in the artificial gaps combined with adjacent forest. Moreover, a community similarity analysis between the fauna collected under both treatments demonstrated that there were considerable differences in species composition. The significantly higher abundance of Lycosidae in artificial gap forest is explained by the presence of herbaceous vegetation in the gaps themselves. Ctenidae was significantly more abundant in the natural gap forest, probable due to the increase of shelter availability provided by the fallen trees in the gaps themselves. Both families are identified as potential indicators of environmental change related to the establishment or recovery of artificial gaps in the study area.

Energy and carbon prices: a comparison of interactions in the European Union Emissions Trading Scheme and the Western Climate Initiative market

We provide a comparative analysis of how short-run variations in carbon and energy prices relate to each other in the emerging greenhouse gas market in California (Western Climate Initiative [WCI], and the European Union Emission Trading Scheme [EU ETS]). We characterize the relationship between carbon, gas, coal, electricity and gasoline prices and an indicator for economic activity, and present a first analysis of carbon prices in the WCI. We also provide a comparative analysis of the structures of the two markets. We estimate a vector autoregressive model and the impulse--response functions. Our main findings show a positive impact from a carbon shock toward electricity, in both markets, but larger in the WCI electricity price, indicating more efficiency. We propose that the widening of carbon market sectors, namely fuels transport and electricity imports, may contribute to this result. To conclude, the research shows significant and coherent relations between variables in WCI, which demonstrate some degree of success for a first year in operation. Reversely, the EU ETS should complete its intended market reform, to allow for more impact of the carbon price. Finally, in both markets, there is no evidence of carbon pricing depleting economic activity.

Utilização de gás natural comprimido em veículos pesados de passageiros

Dissertação de mestrado em Engenharia Mecânica

Aproveitamento de energia em sistemas de abastecimento de água

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil

2007 Greenhouse Gas Emissions from Selected Iowa Source Categories

The Department’s 2007 Greenhouse Gas Inventory is a refinement of previous statewide inventories. It is a bottom-up inventory of two sectors – fossil fuel combustion at federally-recognized major sources of air pollution and fossil fuel combustion and ethanol fermentation at dry mill ethanol plants. This is the first bottomup greenhouse gas inventory conducted for Iowa and the first bottom-up greenhouse gas inventory of ethanol plants in the nation that the Department is aware of. In a bottom-up inventory, facility-specific activity data is used to calculate emissions. In a top-down inventory, aggregate activity data is used to calculate emissions. For example, this bottom-up inventory calculates greenhouse gas emissions from the fossil fuel combustion at each individual facility instead of using the total amount of fossil fuel combusted state-wide, which would be a top-down inventory method. The advantage to a bottom-up inventory is that the calculations are more accurate than a top-down inventory. However, because the two methods differ, the results from a bottom-up inventory are not directly comparable to a top-down inventory.

Petróleo y gas en África: viejas realidades, nuevos escenarios

[cat] En els últims temps es parla molt del nou paper dels hidrocarburs d'Àfrica, fins i tot s'al·ludeix a un oil rush o a un african oil scramble , que inevitablement desembocarà en una confrontació bipolar entre la Xina i els Estats Units, pel control de les reserves de petroli del subsòl del continent africà. Així, el propòsit d'aquest text és, en primer lloc, realitzar una anàlisi descriptiva que ajudi a valorar la hipòtesi d'aquest african oil scramble. A continuación, amb les dades obtingudes, es discutirà sobre la possibilitat de que aquest fenomen desemboqui en un escenari de confrontació xinoamericana. Aquesta especulació ens durà a concloure que hi ha suficients indicis per a argumentar que el joc petrolífer africà podria desenvolupar-se en un escenari marcat per la multilateralitat.

Petróleo y gas en África: viejas realidades, nuevos escenarios

[cat] En els últims temps es parla molt del nou paper dels hidrocarburs d'Àfrica, fins i tot s'al·ludeix a un oil rush o a un african oil scramble , que inevitablement desembocarà en una confrontació bipolar entre la Xina i els Estats Units, pel control de les reserves de petroli del subsòl del continent africà. Així, el propòsit d'aquest text és, en primer lloc, realitzar una anàlisi descriptiva que ajudi a valorar la hipòtesi d'aquest african oil scramble. A continuación, amb les dades obtingudes, es discutirà sobre la possibilitat de que aquest fenomen desemboqui en un escenari de confrontació xinoamericana. Aquesta especulació ens durà a concloure que hi ha suficients indicis per a argumentar que el joc petrolífer africà podria desenvolupar-se en un escenari marcat per la multilateralitat.

Optimointijärjestelmän kehittäminen sähköä ja lämpöä tuottavaan voimalaitokseen

Työn tavoitteena oli kehittää automaattinen optimointijärjestelmä energiayhtiön omistamaan pieneen sähkön- ja lämmöntuotantolaitokseen (CHP-laitos). Optimointitarve perustuu energiayhtiön sähkön hankintaan sähköpörssistä, kaasun hankintahintaan, kohteen paikallisiin sähkö- ja lämpökuormituksiin ja muihin laitoksen talouteen vaikuttaviin tekijöihin. Kehitettävällä optimointijärjestelmällä ontarkoitus tulevaisuudessa hallita useita hajautetun energiantuotannon yksiköitäkeskitetysti. Työssä kehitettiin algoritmi, joka optimoi voimalaitoksen taloutta sähkötehoa säätävillä ajomalleilla ja suoralla sähköteho-ohjeella. Työssä kehitetyn algoritmin tuottamia hyötyjä selvitettiin Harjun oppimiskeskuksen CHP-laitoksen mittaushistoriatiedoilla. CHP-laitosten käytön optimointiin luotiin keskitettyyn laskentaan ja hajautettuun ohjaukseen perustuva järjestelmä. Se ohjaa CHP-laitoksia reaaliaikaisesti ja ennustaa historiatietoihin perustuvalla aikasarjamallilla laitoksen tulevaa käyttöä. Optimointijärjestelmän toimivuus ja saatu hyöty selvitettiin Harjun oppimiskeskuksen CHP-laitoksella vertaamalla mittauksista laskettua toteutunutta hyötyä optimointijärjestelmän laskemaan ennustettuun hyötyyn.

Convergence withEU environmental legislation in Russia and Kyoto Protocol effects on certain power plants in Russia

Venäjällä uudistetaan sähkömarkkinoita. Uudistamisella pyritään vapauttamaan sähkömarkkinat ja lisäämään kilpailua energiasektorilla. Sähkömarkkinoiden vapauttamisen tarkoitus on energiasektorin hyötysuhteen nostaminen ja investointien houkutteleminen sektorille. Venäjä on ratifioinut Kioton protokollan, mikä energiasektorin kannalta on tärkeää, koska protokollan yhteistoteutusmekanismin kautta saadaan houkuteltua investointeja sektorille. Venäjän sähkömarkkinoiden vapauttamisen pitkäaikainen tähtäin on Venäjän ja Euroopan sähkömarkkinoiden integroituminen, joka tarkoittaa myös ympäristölainsäädännönyhtenäistämistä. Tämä tutkimus on osa Fortum Oyj:n tarjoamaa teknistä katselmusta Venäjällä toimivalle sähköyhtiölle, TGC-9:lle. Tässä työssä keskitytään TGC-9:n omistamien energiatuotantolaitoksien happamoitumista aiheuttaviin ilmapäästöihin ja pölypäästöihin. Tutkimuksessa pyritään myös löytämään Kioton protokollan yhteistoteutusmekanismi hyödyntämiskohteita. NOx -päästöt tulevat olemaan suurin haaste TGC-9:lle, jos ympäristöstandardit yhdenmukaistetaan. Yhteistoteutusmekanismin hyödyntämiskohteita löydettiin neljä: koksaamokaasun hyödyntäminen, maakaasun korvaaminen kuoren poltolla ja kaksi tapausta liittyen laitoksien hyötysuhteen nostamiseen.

Sähkön markkinahintaa selittävät tekijät. Case: Nord Pool 2000-2005

Sähkön markkinahinta on saanut osakseen suurta huomiota viimeaikoina. Sähkömarkkinoiden vapautuminen ja päästökaupan avaaminen Euroopassa onentisestään nostanut sähkömarkkinoita näkyville lehdissä. Tämä tutkielma tutkii erilaisten tekijöiden vaikutusta sähkön markkinahintaan regressioanalyysin avulla. Edellä mainitun päästösopimusten markkinahinnan lisäksi tutkittiin kivihiilen sekä maakaasun markkinahintojen, lämpötilojen, jokien virtaamien, vesivarantojen täyttöasteiden sekä Saksan sähkömarkkinoiden hinnan vaikutusta sähkön markkinahintaan Nord Pool -sähköpörssissä. Työssä luotiin myös sähkön markkinahintaa ennustava malli. Kaikkien selittävien tekijöiden korrelaatiot olivat oletusten mukaiset ja regressioanalyysi onnistui selittämään yli 80 % sähkön markkinahinnan vaih-teluista. Merkittävimpiä selittäviä tekijöitä olivat vesivarannot sekä jokien virtaamat. Ennustavan mallin keskimääräinen suhteellinen virhe oli noin 10 %, joten ennustetarkkuus oli melko hyvä.

Electric Motor and Frequency Converter Markets in Latin America and Especially in the Mining Industry of Chile

Latinalaisen Amerikan osuus maailmantaloudesta on pieni verrattuna sen maantieteelliseen kokoon, väkilukuun ja luonnonvaroihin. Aluetta pidetään kuitenkin yhtenä tulevaisuuden merkittävistä kasvumarkkinoista. Useissa Latinalaisen Amerikan maissa on teollisuutta, joka hyödyntää luonnonvaroja ja tuottaa raaka-aineita sekä kotimaan että ulkomaiden markkinoille. Tällaisia tyypillisiä teollisuudenaloja Latinalaisessa Amerikassa ovat kaivos- ja metsäteollisuus sekä öljyn ja maakaasun tuotanto. Näiden teollisuudenalojen tuotantolaitteiden ja koneiden valmistusta ei Latinalaisessa Amerikassa juurikaan ole. Ne tuodaan yleensä Pohjois-Amerikasta ja Euroopasta. Tässä diplomityössä tutkitaan sähkömoottorien ja taajuusmuuttajien markkinapotentiaalia Latinalaisessa Amerikassa. Tutkimuksessa perehdytään Latinalaisen Amerikan maiden kansantalouksien tilaan sekä arvioidaan sähkömoottorien ja taajuusmuuttajien markkinoiden kokoa tullitilastojen avulla. Chilen kaivosteollisuudessa arvioidaan olevan erityistä potentiaalia. Diplomityössä selvitetään ostoprosessin kulkua Chilen kaivosteollisuudessa ja eri asiakastyyppien roolia siinä sekä tärkeimpiä päätöskriteerejä toimittaja- ja teknologiavalinnoissa.