Otimização estocástica para a exploração de centrais de concentração solar considerando incerteza e risco

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Eletrotécnica

Gestão Inteligente de uma Habitação considerando o Controlo de Cargas, de Microgeração e Veículos Elétricos em Função do seu Perfil de Utilização

Os consumidores finais são vistos, no novo paradigma da operação das redes elétricas, como intervenientes ativos com capacidade para gerir os seus recursos energéticos, nomeadamente as cargas, as unidades de produção, os veículos elétricos e a participação em eventos de Demand Response. Tem sido evidente um aumento do consumo de energia, sendo que o setor residencial representa uma importante parte do consumo global dos países desenvolvidos. Para que a participação ativa dos consumidores seja possível, várias abordagens têm vindo a ser propostas, com ênfase nas Smart Grids e nas Microgrids. Diversos sistemas têm sido propostos e desenvolvidos com o intuito de tornar a operação dos sistemas elétricos mais flexível. Neste contexto, os sistemas de gestão de instalações domésticas apresentam-se como um elemento fulcral para a participação ativa dos consumidores na gestão energética, permitindo aos operadores de sistema coordenarem a produção mas também a procura. No entanto, é importante identificar as vantagens da implementação e uso de sistemas de gestão de energia elétrica para os consumidores finais. Nesta dissertação são propostas metodologias de apoio ao consumidor doméstico na gestão dos recursos energéticos existentes e a implementação das mesmas na plataforma de simulação de um sistema de gestão de energia desenvolvido para consumidores domésticos, o SCADA House Intelligent Management (SHIM). Para tal, foi desenvolvida uma interface que permite a simulação em laboratório do sistema de gestão desenvolvido. Adicionalmente, o SHIM foi incluído no simulador Multi-Agent Smart Grid Simulation Plataform (MASGriP) permitindo a simulação de cenários considerando diferentes agentes. Ao nível das metodologias desenvolvidas são propostos diferentes algoritmos de gestão dos recursos energéticos existentes numa habitação, considerando utilizadores com diferentes tipos de recursos (cargas; cargas e veículos elétricos; cargas, veículos elétricos e microgeração). Adicionalmente é proposto um método de gestão dinâmica das cargas para eventos de Demand Response de longa duração, considerando as características técnicas dos equipamentos. Nesta dissertação são apresentados cinco casos de estudos em que cada um deles tem diferentes cenários de simulação. Estes casos de estudos são importantes para verificar a viabilidade da implementação das metodologias propostas para o SHIM. Adicionalmente são apresentados na dissertação perfis reais dos vários recursos energéticos e de consumidores domésticos que são, posteriormente, utilizados para o desenvolvimento dos casos de estudo e aplicação das metodologias.

Análise de sensibilidade na simulação dinâmica de um grande edifício escolar existente

Dado o panorama de conservação de energia a nível nacional e mundial, torna-se hoje em dia muito importante, que seja possível controlar e estimar o consumo energético nos edifícios. Assim, atendendo à actual problemática energética e ao crescente consumo energético nos edifícios, é importante parametrizar, avaliar e comparar este consumo. Neste sentido, nas últimas décadas, têm sido efectuados desenvolvimentos técnicos, quer ao nível do equipamento de campo para efectuar monitorização e medição, quer ao nível da simulação dinâmica de edifícios. Com esta dissertação de mestrado, pretendeu-se efectuar a simulação dinâmica de um edifício escolar existente a funcionar em pleno, e efectuar uma análise de sensibilidade relativamente ao grau de variação dos resultados obtidos através da aplicação de dois programas de cálculo térmico e energético. Foram utilizados, o programa VE-Pro da IES (Integrated Environmental Solutions) e o programa Trace 700 da TRANE. Ambos os programas foram parametrizados com os mesmos dados de entrada, tendo em atenção as opções de simulação disponibilizadas por ambos. Posteriormente, utilizaram-se os dados retirados da simulação para calcular a classificação energética no âmbito do sistema de certificação energética (SCE), através de uma folha de cálculo desenvolvida para o efeito. Foram ainda consideradas várias soluções de eficiência energética para o edifício, com vista a poupanças reais de energia, tendo sempre atenção ao conforto térmico dos ocupantes. Dessas medidas fazem parte, medidas relacionadas com a iluminação, como a substituição da iluminação existente por luminárias do tipo LED (Light Emitting Diode), soluções de energias renováveis, como a instalação de colectores solares para aquecimento das águas quentes sanitárias, e painéis fotovoltaicos para produção de energia, bem como medidas ligadas aos equipamentos de climatização. Posteriormente, recalculou-se a classificação energética afectada das melhorias. Os resultados obtidos nas duas simulações foram analisados sob o ponto de vista do aquecimento, arrefecimento, ventilação, iluminação e equipamentos eléctricos. A comparação das duas simulações para cada parâmetro acima referido, apresentaram variações inferiores a 5%. O desvio maior verificou-se na ventilação, com o valor de aproximadamente 4,9%. Transpondo estes resultados para o cálculo do IEE (Índice de Eficiência Energética), verificou-se um desvio inferior a 2%.

Projecto e optimização da alimentação de um sensor de velocidade de onda de pulso

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

QoS in LEO satellite networks with multipacket reception

Dissertação apresentada para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores, pela Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia

Analysis, testing and development of safe cleaning methods of rusted stone material

Three different treatments were applied on several specimens of dolomitic and calcitic marble, properly stained with rust to mimic real situations (the stone specimens were exposed to the natural environment for about six months in contact with rusted iron). Thirty six marble specimens, eighteen calcitic and eighteen dolomitic, were characterized before and after treatment and monitored throughout the cleaning tests. The specimens were characterized by SEM-EDS (Scanning Electron Microscopy coupled with Energy Dispersion System), XRD (XRay Diffraction), XRF (X-Ray Fluorescence), FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) and color measurements. It was also made a microscopic and macroscopic analysis of the stone surface along with the tests of short and long term capillary absorption. A series of test trials were conducted in order to understand which concentrations and contact times best suits to this purpose, to confirm what had been written to date in the literature. We sought to develop new methods of treatment application, skipping the usual methods of applying chemical treatments on stone substrates, with the use of cellulose poultice, resorting to the agar, a gel already used in many other areas, being something new in this area, which possesses great applicability in the field of conservation of stone materials. After the application of the best methodology for cleaning, specimens were characterized again in order to understand which treatment was more effective and less harmful, both for the operator and the stone material. Very briefly conclusions were that for a very intense and deep penetration into the stone, a solution of 3.5% of SDT buffered with ammonium carbonate to pH around 7 applied with agar support would be indicated. For rust stains in its initial state, the use of Ammonium citrate at a concentration of 5% buffered with ammonium to pH 7 could be applied more than once until satisfactory results appear.

On-board electric vehicle battery charger with enhanced V2H operation mode

This paper proposes an on-board Electric Vehicle (EV) battery charger with enhanced Vehicle-to-Home (V2H) operation mode. For such purpose was adapted an on-board bidirectional battery charger prototype to allow the Grid-to-Vehicle (G2V), Vehicle-to-Grid (V2G) and V2H operation modes. Along the paper are presented the hardware topology and the control algorithms of this battery charger. The idea underlying to this paper is the operation of the on-board bidirectional battery charger as an energy backup system when occurs a power outages. For detecting the power outage were compared two strategies, one based on the half-cycle rms calculation of the power grid voltage, and another in the determination of the rms value based in a Kalman filter. The experimental results were obtained considering the on-board EV battery charger under the G2V, V2G, and V2H operation modes. The results show that the power outage detection is faster using a Kalman filter, up to 90% than the other strategy. This also enables a faster transition between operation modes when a power outage occurs.

Sistemas de aproveitamento de águas pluviais em habitações unifamiliares: funcionamento hidráulico de um sistema de drenagem sifónica

Rainwater harvesting systems allow the usage of properly collected, treated and supplied rainwater for domestic use in situations without good water quality requirement. To be sustainable, a rainwater harvesting system must be truly ecological, economically viable, socially fair and culturally diverse. The key element for this system is the first-flush device, which allows the deviation of the first rains which carry a significant load of pollutants and are not suitable even for non potable use. This article develops a theoretical and experimental study on a rainwater harvesting system for use in a single family dwelling. The main goal is to describe the hydraulic operation of syphonic drainage systems by the incorporation of a first-flush device in a laboratory installed rainwater harvesting system.

Size effects on the magnetoelectric response on PVDF/Vitrovac 4040 laminate composites

Tri-layered and bi-layered magnetoelectric (ME) flexible composite structures of varying geometries and sizes consisting on magnetostrictive Vitrovac and piezoelectric poly(vinylidene fluoride) (PVDF) layers were fabricated by direct bonding. From the ME measurements it was determined that tri-layered composites structures (magnetostrictive-piezoelectric-magnetostrictive type), show a higher ME response (75 V.cm-1.Oe-1) than the bi-layer structure (66 V.cm 1.Oe-1). The ME voltage coefficient decreased with increasing longitudinal size aspect ratio between PVDF and Vitrovac layers (from 1.1 to 4.3), being observed a maximum ME voltage coefficient of 66 V.cm-1.Oe-1. It was also observed that the composite with the lowest transversal aspect ratio between PVDF and Vitrovac layers resulted in better ME performance than the structures with higher transversal size aspect ratios. It was further determined an intimate relation between the Vitrovac PVDF Area Area ratio and the ME response of the composites. When such ratio values approach 1, the ME response is the largest. Additionally the ME output value and magnetic field response was controlled by changing the number of Vitrovac layers, which allows the development of magnetic sensors and energy harvesting devices.

Towards high performance and multi-functional structural membranes using advanced fibrous and textile materials

Scientific and technological advancements in the area of fibrous and textile materials have greatly enhanced their application potential in several high-end technical and industrial sectors including construction, transportation, medical, sports, aerospace engineering, electronics and so on. Excellent performance accompanied by light-weight, mechanical flexibility, tailor-ability, design flexibility, easy fabrication and relatively lower cost are the driving forces towards wide applications of these materials. Cost-effective fabrication of various advanced and functional materials for structural parts, medical devices, sensors, energy harvesting devices, capacitors, batteries, and many others has been possible using fibrous and textile materials. Structural membranes are one of the innovative applications of textile structures and these novel building skins are becoming very popular due to flexible design aesthetics, durability, lightweight and cost benefits. Current demand on high performance and multi-functional materials in structural applications has motivated to go beyond the basic textile structures used for structural membranes and to use innovative textile materials. Structural membranes with self-cleaning, thermoregulation and energy harvesting capability (using solar cells) are examples of such recently developed multi-functional membranes. Besides these, there exist enormous opportunities to develop wide varieties of multi-functional membranes using functional textile materials. Additionally, it is also possible to further enhance the performance and functionalities of structural membranes using advanced fibrous architectures such as 2D, 3D, hybrid, multi-layer and so on. In this context, the present paper gives an overview of various advanced and functional fibrous and textile materials which have enormous application potential in structural membranes.

Design of assemblies based on polymer-coated quantum dots and organic dye

During last years, photophysical properties of complexes of semiconductor quantum dots (QDs) with organic dyes have attracted increasing interest. The development of different assemblies based on QDs and organic dyes allows to increase the range of QDs applications, which include imaging, biological sensing and electronic devices.1 Some studies demonstrate energy transfer between QDs and organic dye in assemblies.2 However, for electronic devices purposes, a polymeric matrix is required to enhance QDs photostability. Thus, in order to attach the QDs to the polymer surface it is necessary to chemically modify the polymer to induce electronic charges and stabilize the QDs in the polymer. The present work aims to investigate the design of assemblies based on polymer-coated QDs and an integrated acceptor organic dye. Polymethylmethacrylate (PMMA) and polycarbonate (PC) were used as polymeric matrices, and nile red as acceptor. Additionally, a PMMA matrix modified with 2-mercaptoethylamine is used to improve the attachment between both the donor (QDs) and the acceptor (nile red), as well as to induce a covalent bond between the modified PMMA and the QDs. An enhancement of the energy transfer efficiency by using the modified PMMA is expected and the resulting assembly can be applied for energy harvesting.

Performance assessment of electrically small antennas for implantable microsystems with wireless power and communications

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Biomédica (área de especialização em Eletrónica Médica)

Desenvolvimento de um Range Extender para Veículo Elétrico

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Eletrónica Industrial e de Computadores

Estudo da degradação de membranas arquitetónicas

Dissertação de mestrado Internacional em Sustentabilidade do Ambiente Construído

Aplicação da metodologia TRIZ a um sistema de aproveitamento de águas pluviais de uma unidade hospitalar

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil