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.

Estratégias de Comercialização de Potência como Medida de Eficiência Energética

A presente dissertação insere-se no âmbito da unidade curricular “ Dissertação” do 2º ano do mestrado em Engenharia Eletrotécnica – Sistemas Elétricos de Energia. Com o aumento crescente do número de consumidores de energia, é cada vez mais imperioso a adoção de medidas de racionalização e gestão dos consumos da energia elétrica. Existem diferentes tipos de dificuldades no planeamento e implementação de novas centrais produtoras de energia renovável, pelo que também por este motivo é cada vez mais importante adoção de medidas de gestão de consumos, quer ao nível dos clientes alimentados em média tensão como de baixa tensão. Desta forma será mais acessível a criação de padrões de eficiência energética elevados em toda a rede de distribuição de energia elétrica. Também a economia é afetada por uma fraca gestão dos consumos por parte dos clientes. Elevados desperdícios energéticos levam a que mais energia tenha que ser produzida, energia essa que contribui ainda mais para a elevada taxa de dependência energética em Portugal, e para o degradar da economia nacional. Coloca-se assim a necessidade de implementar planos e métodos que promovam a eficiência energética e a gestão racional de consumos de energia elétrica. Apresenta-se nesta dissertação várias propostas, algumas na forma de projetos já em execução, que visam sensibilizar o consumidor para a importância da utilização eficiente de energia e, ao mesmo tempo, disponibilizam as ferramentas tecnológicas adequadas para auxiliar a implementação dos métodos propostos. Embora os planos apresentados, sobejamente conhecidos, tenham imensa importância, a implementação nos vários consumidores de sistemas capazes de efetivamente reduzir consumos tem um papel fundamental. Equipamentos de gestão de consumos, que são apresentados nesta dissertação, permitem ao consumidor aceder diretamente ao seu consumo. Podem aceder não apenas ao consumo global da instalação mas também ao consumo específico por equipamento, permitindo perceber onde se verifica a situação mais desfavorável. Funcionalidades de programação de perfis tipo, com limitações de potência em vários períodos horários, bem como possibilidades de controlo remoto com recurso a aplicações para Smartphones permitem a redução de consumos ao nível da rede de distribuição e, desta forma, contribuir para a redução dos desperdícios e da dependência energética em Portugal. No âmbito do trabalho de dissertação é desenvolvida uma metodologia de comercialização de potência, que é apresentada nesta tese. Esta metodologia propõem que o consumidor, em função dos seus consumos, pague apenas a quantidade de potência que efetivamente necessita num certo período de tempo. Assim, o consumidor deixa de pagar uma tarifa mensal fixa associada á sua potência contratada, e passará a pagar um valor correspondente apenas à potência que efetivamente solicitou em todas as horas durante o mês. Nesta metodologia que é apresentada, o consumidor poderá também fazer uma análise do seu diagrama de cargas e simular uma alteração da sua tarifa, tarifa esta que varia entre tarifa simples, bi-horária semanal, bi-horária diária, tri-horária semanal ou tri-horária diária, de forma a perceber em qual destas pagará um menor valor pela mesma energia. De forma a que o consumidor possa perceber se haverá vantagem de uma alteração para uma potência contratada flexível, ou para uma outra tarifa associada á energia, tem ao seu dispor uma ferramenta, que em função dos seus consumos, permite retirar conclusões sobre o preço final a pagar na fatura, após cada tipo de alteração. Esta ferramenta foi validada com recurso a várias simulações, para diferentes perfis de consumidores. Desta forma, o utilizador fica a perceber que realmente pode poupar com uma potência contratada flexível, ao mesmo tempo que pode identificar-se com um perfil de simulação e, mais facilmente, perceber para que alteração tarifária pode usufruir de uma maior poupança.

Redes Neuronais Artificiais na Otimização do Processo de Digestão Anaeróbia - Aplicação a uma ETAR da AdCL

Numa sociedade com elevado consumo energético, a dependência de combustíveis fósseis em evidente diminuição de disponibilidades é um tema cada vez mais preocupante, assim como a poluição atmosférica resultante da sua utilização. Existe, portanto, uma necessidade crescente de recorrer a energias renováveis e promover a otimização e utilização de recursos. A digestão anaeróbia (DA) de lamas é um processo de estabilização de lamas utilizado nas Estações de Tratamento de Águas Residuais (ETAR) e tem, como produtos finais, a lama digerida e o biogás. Maioritariamente constituído por gás metano, o biogás pode ser utilizado como fonte de energia, reduzindo, deste modo, a dependência energética da ETAR e a emissão de gases com efeito de estufa para a atmosfera. A otimização do processo de DA das lamas é essencial para o aumento da produção de biogás. No presente relatório de estágio, as Redes Neuronais Artificiais (RNA) foram aplicadas ao processo de DA de lamas de ETAR. As RNA são modelos simplificados inspirados no funcionamento das células neuronais humanas e que adquirem conhecimento através da experiência. Quando a RNA é criada e treinada, produz valores de output aproximadamente corretos para os inputs fornecidos. Uma vez que as DA são um processo bastante complexo, a sua otimização apresenta diversas dificuldades. Foi esse o motivo para recorrer a RNA na otimização da produção de biogás nos digestores das ETAR de Espinho e de Ílhavo da AdCL, utilizando o software NeuralToolsTM da PalisadeTM, contribuindo, desta forma, para a compreensão do processo e do impacto de algumas variáveis na produção de biogás.

Estudo de uma bomba de calor de expansão direta assistida por energia solar para a preparação de AQS

Este estudo consiste na caracterização da eficiência energética de uma bomba de calor de expansão direta que utiliza a energia solar como fonte térmica. De uma forma geral, teve-se a obrigação de procurar cada vez mais recursos renováveis e neste sentido a bomba de calor de expansão direta tem um papel importante no aquecimento de águas quentes sanitárias (AQS). Como ponto de partida, foi realizada uma descrição detalhada sobre todos os equipamentos da bomba de calor e elaborado um desenho técnico que identifica todos os componentes. No laboratório (casa inteligente) realizaram-se vários ensaios a fim de interpretar com rigor os resultados obtidos do desempenho da bomba de calor (COP) e do fator médio de desempenho sazonal (SPF). No início, realizaram-se ensaios para determinar as perdas estáticas do sistema termodinâmico, de seguida foram elaborados ensaios segundo a norma EN 16147 e por fim, ensaios de acordo com o perfil de utilização de AQS definido. No estudo experimental do COP, obteve-se uma elevada eficiência energética com um valor médio de 4,12. O COP aumenta para valores médios de 5 quando a temperatura de água no termoacumulador desce para 35ºC. Verificou-se que durante o período diurno o COP aumenta aproximadamente de 10% relativamente ao período noturno. A potência elétrica é mais elevada (450W) quando a água no termoacumulador está perto da temperatura desejável (55ºC), originando um esforço maior da bomba de calor. No estudo experimental do SPF, verificou-se que nos ensaios segundo a norma EN16147 os valores obtidos variaram entre 1,39 e 1,50 (Classe “B”). No estudo realizado de acordo com o perfil de utilização de AQS definido pelo utilizador, o SPF é superior em 12% relativamente ao obtido segundo os ensaios realizados de acordo a norma EN16147. Verificou-se que o aumento da temperatura do ar exterior implica um aumento do SPF (cerca de 2% a 5%), enquanto a energia solar não influência nos resultados.

A random access MAC protocol for MPR satellite networks

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

Study of membrane emulsification process as a pre-step for the microencapsulation of lipid compounds by spray drying

Dissertation presented to Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade Nova de Lisboa for obtaining the master degree in Membrane Engineering

Characterization of an OPCPA laser amplifier based on the nonlinear crystal YCOB

The work described in this thesis was performed at the Laboratory for Intense Lasers (L2I) of Instituto Superior Técnico, University of Lisbon (IST-UL). Its main contribution consists in the feasibility study of the broadband dispersive stages for an optical parametric chirped pulse amplifier based on the nonlinear crystal yttrium calcium oxi-borate (YCOB). In particular, the main goal of this work consisted in the characterization and implementation of the several optical devices involved in pulse expansion and compression of the amplified pulses to durations of the order of a few optical cycles (20 fs). This type of laser systems find application in fields such as medicine, telecommunications and machining, which require high energy, ultrashort (sub-100 fs) pulses. The main challenges consisted in the preliminary study of the performance of the broadband amplifier, which is essential for successfully handling pulses with bandwidths exceeding 100 nm when amplified from the μJ to 20 mJ per pulse. In general, the control, manipulation and characterization of optical phenomena on the scale of a few tens of fs and powers that can reach the PW level are extremely difficult and challenging due to the complexity of the phenomena of radiation-matter interaction and their nonlinearities, observed at this time scale and power level. For this purpose the main dispersive components were characterized in detail, specifically addressing the demonstration of pulse expansion and compression. The tested bandwidths are narrower than the final ones, in order to confirm the parameters of these elements and predict the performance for the broadband pulses. The work performed led to additional tasks such as a detailed characterization of laser oscillator seeding the laser chain and the detection and cancelling of additional sources of dispersion.

Coupling organic substrate removal to methane production in a fully biological microbial electrolysis cell

Microbial electrolysis cells (MECs) are an innovative and emerging technique based on the use of solid-state electrodes to stimulate microbial metabolism for wastewater treatment and simultaneous production of value-added compounds (such as methane). This research studied the performance of a two-chamber MEC in terms of organic matter oxidation (at the anode) and methane production (at the cathode). MEC‟s anode had been previously inoculated with an activated sludge, whereas the cathode chamber inoculum was an anaerobic sludge (containing methanogenic microorganisms). During the experimentation, the bioanode was continuously fed with synthetic solutions in anaerobic basal medium, at an organic load rate (OLR) of around 1 g L-1 d-1, referred to the chemical oxygen demand (COD). At the beginning (Run I), the feeding solution contained acetate and subsequently (Run II) it was replaced with a more complex solution containing soluble organic compounds other than acetate. For both conditions, the anode potential was controlled at -0.1 V vs. standard hydrogen electrode, by means of a potentiostat. During Run I, over 80% of the influent acetate was anaerobically oxidized at the anode, and the resulting electric current was recovered as methane at the cathode (with a cathode capture efficiency, CCE, accounting around 115 %). The average energy efficiency of the system (i.e., the energy captured into methane relative to the electrical energy input) under these conditions was over 170%. However, reactor‟s performance decreased over time during this run. Throughout Run II, a substrate oxidation over 60% (on COD basis) was observed. The electric current produced (57% of coulombic efficiency) was also recovered as methane, with a CCE of 90%. For this run the MEC‟s average energy efficiency accounted for almost 170 %. During all the experimentation, a very low biomass growth was observed at the anode whereas ammonium was transferred through the cationic membrane and concentrated at the cathode. Tracer experiments and scanning electron microscopy analyses were also carried out to gain a deeper insight into the reactor performance and also to investigate the possible reasons for partial loss of performance. In conclusion, this research suggests the great potential of MEC to successfully treat low-strength wastewaters, with high energy efficiency and very low sludge production.

Sustainable mortars with incorporation of microencapsulated phase change materials

The construction industry is responsible for high energy and raw materials consumption. Thus, it is important to minimize the high energy consumption by taking advantage of renewable energy sources and reusing industrial waste, decreasing the extraction of natural materials. The mortars with incorporation of phase change materials (PCM) have the ability to regulate the temperature inside buildings, contributing to the thermal comfort and reduction of the use of heating and cooling equipment, using only the energy supplied by the sun. The simultaneous incorporation of PCM and fly ash (FA) can reduce the energy consumption and the amount of materials landfilled. However, the addition of these materials in mortars modifies its characteristics. The main purpose of this study was the production and characterization in the fresh and hardened state of mortars with incorporation of different contents of PCM and FA. The binders studied were aerial lime, hydraulic lime, gypsum and cement. The proportion of PCM studied was 0%, 20%, 40% and 60% of the mass of the sand. The content of fly ash added to the mortars was 0%, 20%, 40% and 60% of the mass of the binder. It was possible to observe that the incorporation of PCM and fly ash in mortars caused differences in properties such as workability, microstructure, water absorption, compressive strength, flexural strength and adhesion.

Centrality and rapidity dependence of inclusive jet production in sNN=5.02 TeV proton-lead collisions with the ATLAS detector

Measurements of the centrality and rapidity dependence of inclusive jet production in sNN−−−√=5.02 TeV proton--lead (p+Pb) collisions and the jet cross-section in s√=2.76 TeV proton--proton collisions are presented. These quantities are measured in datasets corresponding to an integrated luminosity of 27.8 nb−1 and 4.0 pb−1, respectively, recorded with the ATLAS detector at the Large Hadron Collider in 2013. The p+Pb collision centrality was characterised using the total transverse energy measured in the pseudorapidity interval −4.9<η<−3.2 in the direction of the lead beam. Results are presented for the double-differential per-collision yields as a function of jet rapidity and transverse momentum (pT) for minimum-bias and centrality-selected p+Pb collisions, and are compared to the jet rate from the geometric expectation. The total jet yield in minimum-bias events is slightly enhanced above the expectation in a pT-dependent manner but is consistent with the expectation within uncertainties. The ratios of jet spectra from different centrality selections show a strong modification of jet production at all pT at forward rapidities and for large pT at mid-rapidity, which manifests as a suppression of the jet yield in central events and an enhancement in peripheral events. These effects imply that the factorisation between hard and soft processes is violated at an unexpected level in proton--nucleus collisions. Furthermore, the modifications at forward rapidities are found to be a function of the total jet energy only, implying that the violations may have a simple dependence on the hard parton--parton kinematics.

Differential top-antitop cross-section measurements as a function of observables constructed from final-state particles using pp collisions at s√=7 TeV in the ATLAS detector

Various differential cross-sections are measured in top-quark pair (tt¯) events produced in proton--proton collisions at a centre-of-mass energy of s√=7 TeV at the LHC with the ATLAS detector. These differential cross-sections are presented in a data set corresponding to an integrated luminosity of 4.6 fb−1. The differential cross-sections are presented in terms of kinematic variables of a top-quark proxy referred to as the pseudo-top-quark whose dependence on theoretical models is minimal. The pseudo-top-quark can be defined in terms of either reconstructed detector objects or stable particles in an analogous way. The measurements are performed on tt¯ events in the lepton+jets channel, requiring exactly one charged lepton and at least four jets with at least two of them tagged as originating from a b-quark. The hadronic and leptonic pseudo-top-quarks are defined via the leptonic or hadronic decay mode of the W boson produced by the top-quark decay in events with a single charged lepton.The cross-section is measured as a function of the transverse momentum and rapidity of both the hadronic and leptonic pseudo-top-quark as well as the transverse momentum, rapidity and invariant mass of the pseudo-top-quark pair system. The measurements are corrected for detector effects and are presented within a kinematic range that closely matches the detector acceptance. Differential cross-section measurements of the pseudo-top-quark variables are compared with several Monte Carlo models that implement next-to-leading order or leading-order multi-leg matrix-element calculations.

Search for a CP-odd Higgs boson decaying to Zh in pp collisions at s=8TeV with the ATLAS detector

A search for a heavy, CP-odd Higgs boson, A, decaying into a Z boson and a 125 GeV Higgs boson, h, with the ATLAS detector at the LHC is presented. The search uses proton–proton collision data at a centre-of-mass energy of 8 TeV corresponding to an integrated luminosity of 20.3 fb−1. Decays of CP-even h bosons to ττ or bb pairs with the Z boson decaying to electron or muon pairs are considered, as well as h→bbh→bb decays with the Z boson decaying to neutrinos. No evidence for the production of an A boson in these channels is found and the 95% confidence level upper limits derived for View the MathML sourceσ(gg→A)×BR(A→Zh)×BR(h→ff¯) are 0.098–0.013 pb for f=τf=τ and 0.57–0.014 pb for f=bf=b in a range of mA=220–1000 GeVmA=220–1000 GeV. The results are combined and interpreted in the context of two-Higgs-doublet models.

Search for H→γγ produced in association with top quarks and constraints on the Yukawa coupling between the top quark and the Higgs boson using data taken at 7 TeV and 8 TeV with the ATLAS detector

A search is performed for Higgs bosons produced in association with top quarks using the diphoton decay mode of the Higgs boson. Selection requirements are optimized separately for leptonic and fully hadronic final states from the top quark decays. The dataset used corresponds to an integrated luminosity of 4.5 fb−1 of proton--proton collisions at a center-of-mass energy of 7 TeV and 20.3 fb−1 at 8 TeV recorded by the ATLAS detector at the CERN Large Hadron Collider. No significant excess over the background prediction is observed and upper limits are set on the tt¯H production cross section. The observed exclusion upper limit at 95% confidence level is 6.7 times the predicted Standard Model cross section value. In addition, limits are set on the strength of the Yukawa coupling between the top quark and the Higgs boson, taking into account the dependence of the tt¯H and tH cross sections as well as the H→γγ branching fraction on the Yukawa coupling. Lower and upper limits at 95% confidence level are set at −1.3 and +8.0 times the Yukawa coupling strength in the Standard Model.

Search for s-channel single top-quark production in proton-proton collisions at s√=8 TeV with the ATLAS detector

This Letter presents a search at the LHC for s-channel single top-quark production in proton-proton collisions at a centre-of-mass energy of 8 TeV. The analyzed data set was recorded by the ATLAS detector and corresponds to an integrated luminosity of 20.3 fb−1. Selected events contain one charged lepton, large missing transverse momentum and exactly two b-tagged jets. A multivariate event classifier based on boosted decision trees is developed to discriminate s-channel single top-quark events from the main background contributions. The signal extraction is based on a binned maximum-likelihood fit of the output classifier distribution. The analysis leads to an upper limit on the s-channel single top-quark production cross-section of 14.6 pb at the 95% confidence level. The fit gives a cross-section of σs=5.0±4.3 pb, consistent with the Standard Model expectation.

Search for the Xb and other hidden-beauty states in the π+π-ϒ{hooked}(1S) channel at ATLAS

This Letter presents a search for a hidden-beauty counterpart of the X(3872) in the mass ranges 10.05--10.31 GeV and 10.40--11.00 GeV, in the channel Xb→π+π−Υ(1S)(→μ+μ−), using 16.2 fb−1 of s√=8 TeV pp collision data collected by the ATLAS detector at the LHC. No evidence for new narrow states is found, and upper limits are set on the product of the Xb cross section and branching fraction, relative to those of the Υ(2S), at the 95% confidence level using the CLS approach. These limits range from 0.8% to 4.0%, depending on mass. For masses above 10.1 GeV, the expected upper limits from this analysis are the most restrictive to date. Searches for production of the Υ(13DJ), Υ(10860), and Υ(11020) states also reveal no significant signals.