Risk-based decision support system for life cycle management of industrials plants

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

A eficiência energética nas redes de telecomunicações e tecnologias de informação e comunicação

A presente tese pretende fazer uma abordagem ao crescimento dos consumos de energia elétrica, que se tem verificado, nos últimos anos, no setor das telecomunicações e das tecnologias de informação; devido ao constante crescimento das redes, dos equipamentos a ela ligados e do tráfego que nelas transita. Num contexto de globalização da economia, no qual, as redes de telecomunicações e de energia elétrica são dois dos maiores contribuintes, a presente tese procura encontrar enquadramentos e soluções para um dos maiores desafios que a humanidade enfrenta atualmente, e que em parte, é consequente dessa globalização: encontrar novas fontes e formas de utilização da energia, -particularmente da energia elétrica - para que a humanidade continue a usufruir, de uma forma sustentável, dos benefícios que a mesma proporciona. Na primeira parte, procura-se fazer uma abordagem que utiliza fontes de informação e conhecimento, do mercado global, nomeadamente, entidades reguladoras e normalizadoras, operadores, fornecedores de tecnologias e consumidores, que abrangessem os três maiores mercados mundiais – União Europeia, Estados Unidos da América e Ásia-Pacífico. Considerou-se fundamental fazê-lo, por se tratar de uma dissertação no âmbito de um Mestrado com o selo de garantia EUR-ACE. Ao longo da dissertação analisou-se a temática da eficiência energética nas redes de telecomunicações e das tecnologias de informação e comunicação, um tema cada vez mais pertinente, já que o número de pessoas com ligações à Internet, já supera os 3 mil milhões, e as redes passaram a ser o meio por onde são transmitidos, a cada segundo, terabytes de sinais de voz, dados e vídeo. Procurou-se encontrar as linhas de orientação que estão a ser traçadas, para otimizar os consumos energéticos, de um complexo sistema convergente de redes e serviços, formado por entidades reguladoras e normalizadoras, operadores, fornecedores de tecnologias e consumidores, onde nem sempre as fronteiras estão perfeitamente definidas. Perante a constatação da realidade exposta, analisou-se as políticas energéticas desenvolvidas nos últimos anos, pelos vários players do mercado das telecomunicações, das tecnologias de informação e dos sistemas elétricos de energia bem como algumas métricas e objetivos comumente aceites. viii São analisados os contributos das partes interessadas, para o desenvolvimento de políticas energéticas eficazes, por forma a permitirem uma implementação, que considere o funcionamento dos equipamentos como um todo, e não de uma forma isolada como tradicionalmente o assunto era abordado. As especificidades na forma como funcionam as redes de telecomunicações e respetivos equipamentos, são expostas sobre várias óticas, comprovando-se que a temática da eficiência energética é uma das áreas mais difíceis lidar, de todas as consideradas nas políticas energéticas. Demonstrou-se que muitos dos equipamentos não estão otimizados em termos de gestão de energia, procurou-se evidenciar as consequências dessa realidade, uma vez que os equipamentos referidos, têm a necessidade de estar permanentemente a ser alimentados pela rede de energia elétrica, para garantir as funções para que foram projetados. Da pesquisa efetuada e descrita ao longo da dissertação, constatamos o empenho de toda a comunidade científica, operadores e agências de energia e de telecomunicações, em resolver o problema, já que há a consciencialização de que o ritmo de crescimento da rede e equipamentos terminais, é superior ao registado na melhoria da eficiência energética dos vários componentes e equipamentos terminais. Na segunda parte do relatório da tese, procurou-se testar a aplicabilidade das normas e recomendações dos organismos que tutelam a atividade a nível global - algumas publicadas nos últimos 2 anos - a um caso prático. Um edifício hospitalar de média dimensão. Foi elaborada uma aplicação informática, que suportada numa metodologia padronizada, seja capaz de fazer a avaliação da eficiência energética dos equipamentos serviços de telecomunicações de informação e comunicação em funcionamento do hospital. Por dificuldades de disponibilidade dos responsáveis do edifício, os resultados ficaram aquém do esperado. Conseguiu-se desenhar a aplicação, inventariar-se apenas parte dos equipamentos. Demonstrou-se que, a forma como alguns equipamentos estão a ser utilizados, não cumprem regras de utilização racional e eficiente. Procurou-se sensibilizar alguns dos responsáveis, para a necessidade de alterar comportamentos e prosseguir o processo de inventariação, por forma, a que o trabalho iniciado atinja os objetivos propostos.

Energia Solar Fotovoltaica como Fonte Alternativa de Produção de Energia Elétrica em Angola

Neste trabalho é efetuado o dimensionamento de sistemas fotovoltaicos para serem instalados em edificações localizadas em Angola com o objetivo de analisar a produção de energia elétrica através de sistemas fotovoltaicos. Utilizando o software PVsyst na versão 6.3.2 foram dimensionados três sistemas fotovoltaicos, dois sistemas destinados a ser instalados numa residência, um ligado à rede e o outro autónomo e por fim um sistema fotovoltaico ligado à rede para uma instalação industrial. A determinação dos custos de investimento nos três sistemas foi obtida de forma aproximada, tendo como base preços dos equipamentos no mercado Português e considerando os custos de importação de mercadorias no mercado Angolano. Para os sistemas ligados à rede é analisada a rentabilidade financeira do investimento durante o período de vida útil dos módulos fotovoltaicos considerando três cenários distintos. No primeiro cenário o valor da remuneração pela energia vendida pelo produtor é igual ao valor pago pela energia comprada. No segundo e terceiros cenário de análise económica pretende-se encontrar uma tarifa de energia que torne o investimento rentável com um período de amortização de 7 e 12 anos respetivamente.

Modelamento e simulação de um sistema inversor trifásico para injeção de energia na rede de distribuição a partir de fontes renováveis do tipo FV

Este trabalho baseia se na necessidade de aumentar as fontes renováveis de energia, reduzindo assim a dependência de fontes não renováveis, principalmente as poluentes como as de provenientes de combustíveis fosseis. A fonte de energia renovável explorada neste trabalho é a advinda de energia solar, com a utilização de painéis solares e métodos de extração para converter esta energia em energia elétrica e assim poder utilizar esta energia de forma eficiente. A energia produzida por painéis fotovoltaicos se apresenta em forma de corrente continua, tendo assim a necessidade do uso de conversores CC-CA, ou ditos inversores de tensão, para utilização da mesma, já que a maioria do equipamentos que utilizam energia elétrica são construídos em forma a serem abastecidos com energia elétrica em corrente alternada. Como este trabalho foca na injeção da energia produzida pelos painéis FV na rede de distribuição de baixa tensão, faz se necessário o uso de um PLL para garantir que o sistema inversor esteja em sincronismo com a rede de distribuição e possa garantir a entrega de energia ativa. Por fim mas não menos importante, é utilizado neste projeto técnicas de MPPT para garantir um maior aproveitamento da energia proveniente dos painéis FV, ajudando assim a melhorar a eficácia deste tipo de energia, sendo mais fiável e viável.

Desenvolvimento de ferramenta de apoio ao dimensionamento de sistemas de autoconsumo fotovoltaico em ambiente doméstico

Nos últimos anos, tem-se assistido a uma maior preocupação com o meio ambiente, a atual conjuntura mundial está cada vez mais direcionada para a eficiência energética e para a utilização de fontes de energias renováveis. Os principais governos mundiais, incluindo o português, já perceberam a necessidade de enveredar por esse caminho e nesse sentido aplicam medidas que direcionam e consciencializam a população para a eficiência energética e para as energias renováveis. Em Portugal, o setor das energias renováveis assume atualmente uma posição de extrema importância, resultante da expressão que governo português tem vindo a implementar no panorama energético nacional, da qual resulta uma importante contribuição para o desenvolvimento económico, na criação de riqueza e geração de emprego. Neste contexto, e no caso particular da energia fotovoltaica têm sido implementadas medidas que incentivam a aposta nesta tecnologia, prova disso é o Decreto-Lei n.º 153/2014 aprovado em conselho de ministros em Setembro de 2014, que promove essencialmente o autoconsumo. O autoconsumo consiste na utilização de painéis fotovoltaicos para produção de energia elétrica para consumo próprio com ou sem recurso a equipamentos de acumulação. Em termos práticos, este sistema permite que os consumidores produzam a sua própria energia através de uma fonte renovável ao invés de adquirir essa energia na rede elétrica de serviço público. As políticas de incentivo ao autoconsumo proporcionam uma oportunidade para os consumidores interessados em investir na produção da própria energia elétrica, neste sentido e de forma a ajudar no dimensionamento de unidades de produção de autoconsumo foi desenvolvida, no âmbito desta tese, uma ferramenta de apoio ao dimensionamento de sistemas de autoconsumo fotovoltaico sem acumulação em ambiente doméstico, com o objetivo de estimar as necessidades de potência fotovoltaica a instalar em habitações de baixa tensão normal. Na base da construção desta ferramenta estiveram essencialmente os perfis de consumo, aprovados pela Entidade Reguladora dos Serviços Energéticos, de todos os clientes finais que não dispõem de equipamento de medição com registo de consumos e também a estimativa de produção fotovoltaica desenvolvida pelo Centro Comum de Investigação da Comissão Europeia. A aplicação desenvolvida tem como principal funcionalidade proporcionar ao utilizador o dimensionamento de unidades de produção de autoconsumo fotovoltaico, mediante a introdução de alguns dados tais como o distrito, a potência contratada, a tarifa e o consumo energético anual. Esta aplicação apresenta resultados relativos ao dimensionamento do sistema, como é o caso da potência a instalar e da estimativa de produção fotovoltaica anual, e resultados relativos à análise económica do sistema como é o caso do valor atual líquido, da taxa interna de rentabilidade e do payback do investimento.

Evaluation of neuroprotective potential of plyphenols derived from Portuguese native plants: Juniperus sp. and Rubus sp.

Dissertation presented to obtain the Ph.D degree in Biochemistry

Plants used in the treatment of leishmanial ulcers due to Leishmania (Viannia) braziliensis in an endemic area of Bahia, Brazil

This paper records the plants used in the treatment of cutaneous leishmaniasis due to Leishmania (Viannia) braziliensis (L(V)b) among the rural population of a cocoa- producing coastal area of Bahia state, Brazil. An enquiry conducted among a hundred patients identified 49 plant species used to treat skin ulceration caused by this Leishmania species. The principal plants used are caju-branco (Anacardium occidentale - Anacardiaceae), used by 65% of the population, folha-fogo (Clidemia hirta - Melastomataceae) 39%, alfavaca-grossa (Plectranthus amboinicus - Lamiaceae) 33%, mastruz (Chenopodium ambrosioides - Chenopodiaceae) 31%, erva-de-santa-maria (Solatium americanum - Solanaceae) (25%) and transagem (Plantago major - Plantaginaceae.) 2%.

Study on the valorization routes of ashes from thermoelectric power plants working under mono-and co-combustion regimes

Thesis submitted to obtain the Doctoral degree in Energy and Bioenergy

Preliminary assessment of medicinal plants used as antimalarials in the southeastern Venezuelan Amazon

Eighteen species of medicinal plants used in the treatment of malaria in Bolívar State, Venezuela were recorded and they belonged to Compositae, Meliaceae, Anacardiaceae, Bixaceae, Boraginaceae, Caricaceae, Cucurbitaceae, Euphorbiaceae, Leguminosae, Myrtaceae, Phytolaccaceae, Plantaginaceae, Scrophulariaceae, Solanaceae and Verbenaceae families. Antimalarial plant activities have been linked to a range of compounds including anthroquinones, berberine, flavonoids, limonoids, naphthquinones, sesquiterpenes, quassinoids, indol and quinoline alkaloids.

Context-based identification of energy consumption in industrial plants

Nowadays, reducing energy consumption is one of the highest priorities and biggest challenges faced worldwide and in particular in the industrial sector. Given the increasing trend of consumption and the current economical crisis, identifying cost reductions on the most energy-intensive sectors has become one of the main concerns among companies and researchers. Particularly in industrial environments, energy consumption is affected by several factors, namely production factors(e.g. equipments), human (e.g. operators experience), environmental (e.g. temperature), among others, which influence the way of how energy is used across the plant. Therefore, several approaches for identifying consumption causes have been suggested and discussed. However, the existing methods only provide guidelines for energy consumption and have shown difficulties in explaining certain energy consumption patterns due to the lack of structure to incorporate context influence, hence are not able to track down the causes of consumption to a process level, where optimization measures can actually take place. This dissertation proposes a new approach to tackle this issue, by on-line estimation of context-based energy consumption models, which are able to map operating context to consumption patterns. Context identification is performed by regression tree algorithms. Energy consumption estimation is achieved by means of a multi-model architecture using multiple RLS algorithms, locally estimated for each operating context. Lastly, the proposed approach is applied to a real cement plant grinding circuit. Experimental results prove the viability of the overall system, regarding both automatic context identification and energy consumption estimation.

Produção de eletricidade a partir de energia solar fotovoltaica de larga escala PV e CPV na zona rural do município de Évora: área disponível e potencial técnico

No sentido de diminuir a dependência externa de energia nomeadamente de combustíveis fósseis, combater as alterações climáticas e colmatar o défice potencial de energia associada à dependência de energia hídrica, Portugal necessita aumentar o investimento noutras fontes de energia renovável (FER) para produção de eletricidade, nomeadamente na energia solar. Sendo uma das zonas com maior radiação solar da Europa (1 900 kWh/m2), Portugal não aproveita este recurso como poderia. O presente estudo avalia o potencial técnico de produção de energia solar fotovoltaica centralizado de larga escala (> 1 MW), no Concelho de Évora. Recorrendo ao sistema de informação geográfica ArcGIS, foram estimadas as áreas disponíveis e as áreas úteis potenciais para implementação de projetos de aproveitamento de energia solar fotovoltaica, por forma a calcular o potencial de potência instalada (MW) e de produção de energia elétrica (GWh/ano). Foram considerados diferentes cenários relativos ao uso do solo, no contexto do Plano Diretor Municipal, e ao tipo de projeto, tendo sido consideradas as tecnologias de sistema fotovoltaico sem concentração (PV) e de sistema fotovoltaico concentrado (CPV). No cenário mais restritivo sobre a ocupação do solo foi estimada uma área útil de 4 978 ha (cerca de 4% da área total do Município) que corresponde a um potencial técnico de produção de energia de 2 357 GWh/ano, se se considerar um sistema CPV com 1 MW de potência instalada. Para efeitos de comparação, esta produção corresponde a 9 vezes o valor do consumo de eletricidade anual do Concelho de Évora e a cerca de 5% do consumo anual de eletricidade em Portugal continental em 2012. O potencial muito significativo de produção de eletricidade solar é justificada pela disponibilidade de ocupação do solo, pelo declive suave do terreno e pelo excelente nível de radiação solar incidente. Da análise dos diversos cenários avaliados, concluiu-se que o sistema mais vantajoso, em termos de produção de energia por unidade de área, independentemente do cenário de ocupação do solo, é o sistema CPV de larga escala (20 a 30 MW) que apresenta valores de produção da ordem de 0,64 GWh/ha.

Ecological aspects of the sandfly fauna (Diptera, Psychodidae) in an American cutaneous leishmaniasis endemic area under the influence of hydroelectric plants in Paranapanema river, State of Paraná, Brazil

INTRODUCTION: An epidemiological study was undertaken to identify determinant factors in the occurrence of American cutaneous leishmaniasis in areas under the influence of hydroelectric plants in Paranapanema river, State of Paraná, Brazil. The ecological aspects of the phlebotomine fauna were investigated. METHODS: Sandflies were sampled with automatic light traps from February 2004 to June 2006 at 25 sites in the urban and rural areas of Itambaracá, and in Porto Almeida and São Joaquim do Pontal. RESULTS: A total of 3,187 sandflies of 15 species were captured. Nyssomyia neivai predominated (34.4%), followed by Pintomyia pessoai (32.6%), Migonemyia migonei (11.6%), Nyssomyia whitmani (8.8%), and Pintomyia fischeri (2.7%), all implicated in the transmission of Leishmania. Males predominated for Ny. neivai, and females for the other vector species, with significant statistical differences (p < 0.001). Nyssomyia neivai, Pi. pessoai, Ny. whitmani, Brumptomyia brumpti, Mg. migonei, and Pi. fischeri presented the highest values for the Standardized Species Abundance Index (SSAI). The highest frequencies and diversities were found in the preserved forest in Porto Almeida, followed by forests with degradation in São Joaquim do Pontal and Vila Rural. CONCLUSIONS: Sandflies were captured in all localities, with the five vectors predominating. Ny. neivai had its highest frequencies in nearby peridomestic environments and Pi. pessoai in areas of preserved forests. The highest SSAI values of Ny. neivai and Pi. pessoai reflect their wider dispersion and higher frequencies compared with other species, which seems to indicate that these two species may be transmitting leishmaniasis in the area.

Polymerase chain reaction and nested-PCR approaches for detecting Cryptosporidium in water catchments of water treatment plants in Curitiba, State of Paraná, Brazil

Introduction Cryptosporidium is an important protozoan cause of waterborne disease worldwide of concern to public health authorities. To prevent outbreaks of cryptosporidiosis, the monitoring of this parasite in drinking water is necessary. In the present work, the polymerase chain reaction (PCR) and nested-PCR techniques were used to detect Cryptosporidium in raw water from catchment points of four water treatment plants (WTP) in Curitiba, Paraná, Brazil. Methods First, DNA extraction techniques were tested in samples containing decreasing amount of oocysts in reagent water, and PCR and nested-PCR with specific primers for 18SSU rDNA of Cryptosporidium were conducted to determine their sensitivity. In reagent water, a commercial extraction kit provided the best analytical sensitivity, and PCR and nested-PCR allowed the detection of five and two oocysts, respectively, with the primers XIAOR/XIAOF and XIAO1F/XIAO2R. Results In the spiking experiments, only the PCR with the primers AWA995F/AWA1206R was successful at detecting concentrations of 0.1 oocysts/mL. Two catchments samples of raw water and/or water sludge from four WTPs were contaminated with Cryptosporidium. Conclusions The application of the techniques to monitor Cryptosporidium in water and detect contamination in water catchments of WTPs in Curitiba are discussed in the present work.

Historic and potential technology transition paths of grid battery storage: Co-evolution of energy grid, electric mobility and batteries

Scarcity of fuels, changes in environmental policy and in society increased the interest in generating electric energy from renewable energy sources (RES) for a sustainable energy supply in the future. The main problem of RES as solar and wind energy, which represent a main pillar of this transition, is that they cannot supply constant power output. This results inter alia in an increased demand of backup technologies as batteries to assure electricity system safety. The diffusion of energy storage technologies is highly dependent on the energy system and transport transition pathways which might lead to a replacement or reconfiguration of embedded socio-technical practices and regimes (by creating new standards or dominant designs, changing regulations, infrastructure and user patterns). The success of this technology is dependent on hardly predictable future technical advances, actor preferences, development of competing technologies and designs, diverging interests of actors, future cost efficiencies, environmental performance, the evolution of market demand and design and evolution of our society.