Effect of Pavement-Vehicle Interaction on Highway Fuel Consumption and Emission

Vehicle fuel consumption and emission are two important effectiveness measurements of sustainable transportation development. Pavement plays an essential role in goals of fuel economy improvement and greenhouse gas (GHG) emission reduction. The main objective of this dissertation study is to experimentally investigate the effect of pavement-vehicle interaction (PVI) on vehicle fuel consumption under highway driving conditions. The goal is to provide a better understanding on the role of pavement in the green transportation initiates. Four study phases are carried out. The first phase involves a preliminary field investigation to detect the fuel consumption differences between paired flexible-rigid pavement sections with repeat measurements. The second phase continues the field investigation by a more detailed and comprehensive experimental design and independently investigates the effect of pavement type on vehicle fuel consumption. The third study phase calibrates the HDM-IV fuel consumption model with data collected in the second field phase. The purpose is to understand how pavement deflection affects vehicle fuel consumption from a mechanistic approach. The last phase applies the calibrated HDM-IV model to Florida’s interstate network and estimates the total annual fuel consumption and CO2 emissions on different scenarios. The potential annual fuel savings and emission reductions are derived based on the estimation results. Statistical results from the two field studies both show fuel savings on rigid pavement compared to flexible pavement with the test conditions specified. The savings derived from the first phase are 2.50% for the passenger car at 112km/h, and 4.04% for 18-wheel tractor-trailer at 93km/h. The savings resulted from the second phase are 2.25% and 2.22% for passenger car at 93km/h and 112km/h, and 3.57% and 3.15% for the 6-wheel medium-duty truck at 89km/h and 105km/h. All savings are statistically significant at 95% Confidence Level (C.L.). From the calibrated HDM-IV model, one unit of pavement deflection (1mm) on flexible pavement can cause an excess fuel consumption by 0.234-0.311 L/100km for the passenger car and by 1.123-1.277 L/100km for the truck. The effect is more evident at lower highway speed than at higher highway speed. From the network level estimation, approximately 40 million gallons of fuel (combined gasoline and diesel) and 0.39 million tons of CO2 emission can be saved/reduced annually if all Florida’s interstate flexible pavement are converted to rigid pavement with the same roughness levels. Moreover, each 1-mile of flexible-rigid conversion can result in a reduction of 29 thousand gallons of fuel and 258 tons of CO2 emission yearly.

Roteiro Tecnológico (roadmap) da Captação, Utilização e Armazenamento de Dióxido de Carbono (CCUS) em Portugal

O objetivo primordial deste trabalho foi estabelecer um roteiro tecnológico para aplicação das tecnologias de “Captação, Utilização e Sequestração de Carbono - CCUS” em Portugal. Para o efeito procedeu-se à identificação da origem das maiores fontes emissoras estacionárias industriais de CO2, adotando como critério o valor mínimo de 1×105 ton CO2/ano e limitado apenas ao território continental. Com base na informação recolhida e referente aos dados oficiais mais recentes (ano de 2013), estimou-se que o volume de emissões industriais de CO2 possível de captar em Portugal, corresponde a cerca de 47 % do valor global das emissões industriais, sendo oriundo de três setores de atividade industrial: produção de cimento, de pasta de papel e centrais termoelétricas a carvão. A maioria das grandes fontes emissoras industriais localiza-se no litoral do país, concentrando-se entre Aveiro e Sines. Pelas condicionantes geográficas do país e, sobretudo pela vantagem de já existir uma rede de gasodutos para o transporte de gás natural, com as respetivas infraestruturas de apoio associadas, admitiu-se que o cenário mais favorável para o transporte do CO2 captado será a criação de um sistema de transporte por gasoduto específico para o CO2. Como critério de compatibilização da proximidade das fontes emissoras de CO2 com potenciais locais para o armazenamento geológico das correntes captadas, adotou-se a distância máxima de 100 km, considerada adequada perante a dimensão do território nacional e as características do tecido industrial nacional. Efetuou-se a revisão das tecnologias de captação de CO2 disponíveis, quer comercialmente, quer em níveis avançados de demonstração e procedeu-se à análise exploratória da adequação desses diferentes métodos de captação a cada um dos setores de atividade industrial previamente identificados com emissões de CO2 suscetíveis de serem captadas. Na perspetiva da melhor integração dos processos, esta análise preliminar tomou em consideração as características das misturas gasosas, assim como o contexto industrial correspondente e o processo produtivo que lhe dá origem. As possibilidades de utilização industrial do CO2 sujeito à captação no país foram tratadas neste trabalho de forma genérica dado que a identificação de oportunidades reais para a utilização de correntes de CO2 captadas exige uma análise de compatibilização das necessidades efetivas de utilização de CO2 por parte de potenciais utilizadores industriais que carece da caracterização prévia das propriedades dessas correntes. Este é um tipo de análise muito específico que pressupõe o interesse mútuo de diferentes intervenientes: agentes emissores de CO2, operadores de transporte e, principalmente, potenciais utilizadores de CO2 como: matéria-prima para a síntese de compostos, solvente de extração supercrítica na indústria alimentar ou farmacêutica, agente corretor de pH em tratamento de efluentes, biofixação por fotossíntese, ou outra das aplicações possíveis identificadas para o CO2 captado. A última etapa deste estudo consistiu na avaliação das possibilidades de armazenamento geológico do CO2 captado e envolveu a identificação, nas bacias sedimentares nacionais, de formações geológicas com características reconhecidas como sendo boas indicações para o armazenamento de CO2 de forma permanente e em segurança. Seguiu-se a metodologia preconizada por organizações internacionais aplicando à situação nacional, critérios de seleção e de segurança que se encontram reconhecidamente definidos. A adequação para o armazenamento de CO2 das formações geológicas pré-selecionadas terá que ser comprovada por estudos adicionais que complementem os dados já existentes sobre as características geológicas destas formações e, mais importante ainda, por testes laboratoriais e ensaios de injeção de CO2 que possam fornecer informação concreta para estimar a capacidade de sequestração e de retenção de CO2 nestas formações e estabelecer os modelos geológicos armazenamento que permitam identificar e estimar, de forma concreta e objetiva, os riscos associados à injeção e armazenamento de CO2.

Avaliação da qualidade do serviço e da satisfação dos clientes da EDP D com o fornecimento de energia elétrica

Relatório apresentado à Universidade Fernando Pessoa como parte dos requisitos para obtenção do título de pós-doutorado Ciências Empresariais, ramo de Marketing

Perspetivas de utilização do potencial eólico em Timor-Leste

A exigência energética global está mais orientada para a utilização das fontes de Energias Renováveis (FERs), comprometendo e garantindo um desenvolvimento sustentável. Este trabalho tem como objetivo contribuir para o atingir das metas do PED 2011-2030, no que refere à utilização das FER, em particular do potencial eólico em Timor-Leste. Timor-Leste tem apresentado um grande interesse na política de aproveitamento de FER para alcançar a meta de longo prazo de PED 2030, comprometendo-se com o desenvolvimento sustentável através de ERs. Este trabalho pretende contribuir em particular com o estudo do aproveitamento de energia eólica. Com base no clima do vento de longo termo entre 2004 – 2012, da estação meteorológica (EM) de Díli e conjugando estes com os dados da campanha experimental de Martifer cedidos, de Dezembro 2008 - Novembro 2009, obteve-se o coeficiente de variabilidade (Cvariab.) inter-anual. Foi assim possível construir o mapa médio do vento de longo termo, com modelo atmosférico de mesoscala, numa resolução refinada de 3×3 km. Para a identificação dos locais mais favoráveis do vento, foi utilizado o modelo ArcGIS para georreferenciação do recurso. A filtragem das restrições e os constrangimentos do terreno permitiu construir o mapa do vento sustentável de Timor-Leste, por distritos, subdistritos, sucos, do enclave de Oecússi e a ilha de Atauro, o que conduziu à hierarquização de cinco zonas favoráveis (zona 1 - 5). A contribuição para o plano energético de Timor-Leste consiste em duas fases: - a 1ª fase o aproveitamento eólico em três PEs nas zonas monitorizadas (3 e 5) oriundo de dados cedidos pela Martifer, contabilizou-se um total de 424.694 MWh de produção de energia anual, tendo-se verificado o custo normalizado de energia (LCOE) no valor médio calculado de 0,046 €/kWh; - na 2ª fase a construção de acesso e o desenvolvimento de PEs nas zonas 1, 2 e 4 para o Cenário de Max-Renovável. Assim sendo, viabilizam a "Perspetiva de Utilização da Energia Eólica" no quadro do PED 2011 - 2030 de Timor-Leste, que viria reduzir o custo de produção de energia atual, e a emissão de CO2; Abstract: Prospects of Using Wind Energy in Timor-Leste The demand for global energy is more focused on the use of Reneweable Energy sources (REs), ensuring and committing itself to sustainable development. This study was prompted by the wish to contribute to the achievement the goals of the Strategic Development Plan (PED 2011-2030) regarding the use of REs, particularly the wind energy in Timor-Leste. Timor-Leste has presented a great interest in the use of renewable energy sources policy to achieve the long term goal of the PED 2030, committing to a sustainable development through renewable energy. This thesis intends to contribute in particular with the study of the use of wind energy. Based on the long term wind climate between 2004 and 2012 of the Díli weather station and combining these data with the Martifer campaign experimental data of December 2008 - November 2009, the interannual variation coefficient (Cv) was obtained. Thus, it was possible to build the map of long term average wind with atmospheric mesoscale model in a refined resolution of 3×3 km. The ArcGIS model was used for the identification of the most favorable locations of the wind for its georeferencing. The constraining of filtering and the constraints of the terrain allowed to construe the sustainable wind map of Timor-Leste in distritos, subdistritos, sucos, and also of the enclave of Oecussi and Atauro island, which led to the ranking of five favorable areas (zone 1-5) for an immediate experimental campaign of wind characterization and utilization of this resource in wind parks. The contribution to Timor-Leste's energy plan consists of two phases: - the first phase of three wind farms in zone (3 and 5) from data provided by Martifer, a total of 424,694 MWh, and levelyzed cost of electricity (LCOE) in the calculated average value of 0.046 €/kWh; - in the second phase the construction of access and development of wind farms in zones 1, 2 and 4 for the Max-Renewable Scenario. As such, they make possible the "Perspective of Wind Energy Use" in Timor Leste’s PED 2011 - 2030, which would reduce current energy production costs and CO2 emissions.

Carbon Stocks in Compartments of Soil Organic Matter 31 Years after Substitution of Native Cerrado Vegetation by Agroecosystems.

ABSTRACT: Changes in carbon stocks in different compartments of soil organic matter of a clayey Latossolo Vermelho Distrófico (Typic Haplustox), caused by the substitution of native savanna vegetation (cerrado sensu stricto) by agroecosystems, were assessed after 31 years of cultivation. Under native vegetation, a stock of 164.5 Mg ha-1 C was estimated in the 0.00-1.00 m layer. After 31 years of cultivation, these changes in soil C stocks were detected to a depth of 0.60 m. In the case of substitution of cerrado sensu stricto by no-tillage soybean-corn rotation, a reduction of at least 11 % of the soil C pools was observed. However, the adoption of no-tillage as an alternative to tillage with a moldboard plow (conventional system) reduced CO2 emissions by up to 12 %.

A study of environmental and management drivers of non-co2 greenhouse gas emissions in Australian agro-ecosystems

Australian climate, soils and agricultural management practices are significantly different from those of the northern hemisphere nations. Consequently, experimental data on greenhouse gas production from European and North American agricultural soils and its interpretation are unlikely to be directly applicable to Australian systems.

A study of environmental and management drivers of non-CO2 greenhouse gas emissions in Australian agro-ecosystems

Australian climate, soils and agricultural management practices are significantly different from those of the northern hemisphere nations. Consequently, experimental data on greenhouse gas production from European and North American agricultural soils and its interpretation are unlikely to be directly applicable to Australian systems. A programme of studies of non-CO2 greenhouse gas emissions from agriculture has been established that is designed to reduce uncertainty of non-CO2 greenhouse gas emissions in the Australian National Greenhouse Gas Inventory and provide outputs that will enable better on-farm management practices for reducing non-CO2 greenhouse gas emissions, particularly nitrous oxide. The systems being examined and their locations are irrigated pasture (Kyabram Victoria), irrigated cotton (Narrabri, NSW), irrigated maize (Griffith, NSW), rain-fed wheat (Rutherglen, Victoria) and rain-fed wheat (Cunderdin, WA). The field studies include treatments with and without fertilizer addition, stubble burning versus stubble retention, conventional cultivation versus direct drilling and crop rotation to determine emission factors and treatment possibilities for best management options. The data to date suggest that nitrous oxide emissions from nitrogen fertilizer, applied to irrigated dairy pastures and rain-fed winter wheat, appear much lower than the average of northern hemisphere grain and pasture studies. More variable emissions have been found in studies of irrigated cotton/vetch/wheat rotation and substantially higher emissions from irrigated maize.

Biomass consumption and CO2, CO and main hydrocarbon gas emissions in an Amazonian forest clearing fire

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

CO2 and N2O emissions in a soil chronosequence at a glacier retreat zone in Maritime Antarctica

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Do cover crops enhance N2O, CO2 or CH4 emissions from soil in Mediterranean arable systems?

This study evaluates the effect of planting three cover crops (CCs) (barley, Hordeum vulgare L.; vetch, Vicia villosa L.; rape, Brassica napus L.) on the direct emission of N2O, CO2 and CH4 in the intercrop period and the impact of incorporating these CCs on the emission of greenhouse gas (GHG) from the forthcoming irrigated maize (Zea mays L.) crop. Vetch and barley were the CCs with the highest N2O and CO2 losses (75 and 47% increase compared with the control, respectively) in the fallow period. In all cases, fluxes of N2O were increased through N fertilization and the incorporation of barley and rape residues (40 and 17% increase, respectively). The combination of a high C:N ratio with the addition of an external source of mineral N increased the fluxes of N2O compared with − Ba and − Rp. The direct emissions of N2O were lower than expected for a fertilized crop (0.10% emission factor, EF) compared with other studies and the IPCC EF. These results are believed to be associated with a decreased NO3− pool due to highly denitrifying conditions and increased drainage. The fluxes of CO2 were in the range of other fertilized crops (i.e., 1118.71–1736.52 kg CO2–C ha− 1). The incorporation of CC residues enhanced soil respiration in the range of 21–28% for barley and rape although no significant differences between treatments were detected. Negative CH4 fluxes were measured and displayed an overall sink effect for all incorporated CC (mean values of − 0.12 and − 0.10 kg CH4–C ha− 1 for plots with and without incorporated CCs, respectively).

Downstream emissions of CH4 and CO2 from hydroelectric reservoirs (Tucuruí, Samuel, and Curuá-Una) in the Amazon basin.

Carbon dioxide (CO2) and methane (CH4) generated in reservoirs are released downstream of dams, and few studies have considered these downstream emissions. Fluxes downstream of 3 Amazon hydroelectric reservoirs (Tucuruí, Samuel, and Curuá-Una) are reported here. Degassing through turbines was calculated as the difference between intake and outflow concentrations. Additional releases along the Tocantins, Jamari, and Curuá rivers were measured at were liberated at the turbine outflow. The total downstream emissions are sufficiently large to require consideration in assessments of greenhouse gas emissions from hydroelectric reservoirs.