Hydric behavior of earth materials and the effects of their stabilization with cement or lime: study on repair mortars for historical rammed earth structures

Earthen building materials bear interesting environmental advantages and are the most appropriate to conserve historical earth constructions. To improve mechanical properties, these materials are often stabilized with cement or lime, but the impact of the stabilizers on the water transport properties, which are also critical, has been very rarely evaluated. We have tested four earth-based repair mortars applied on three distinct and representative rammed earth surfaces. Three mortars are based on earth collected from rammed earth buildings in south of Portugal and the fourth mortar is based on a commercial clayish earth. The main objective of the work was over the commercial earth mortar, applied stabilized and not stabilized on the three rammed earth surfaces to repair, to assess the influence of the stabilizers. The other three earth mortars (not stabilized) were applied on each type of rammed earth, representing the repair only made with local materials. The four unstabilized earth materials depicted nonlinear dependence on t1/2 during capillary suction. This behaviour was probably due to clay swelling. Stabilization with any of the four tested binders enabled the linear dependence of t1/2 expected from Washburn's equation, probably because the swelling did not take place in this case. However, the stabilizers also increased significantly the capillary suction and the capillary porosity of the materials. This means that, in addition to increasing the carbon footprint, stabilizers like cement and lime have functional disadvantages that discourage its use in repair mortars for raw earth construction.

Parallel Cyclostationarity-Exploiting Algorithm for Energy-Efficient Spectrum Sensing

The evolution of wireless communication systems leads to Dynamic Spectrum Allocation for Cognitive Radio, which requires reliable spectrum sensing techniques. Among the spectrum sensing methods proposed in the literature, those that exploit cyclostationary characteristics of radio signals are particularly suitable for communication environments with low signal-to-noise ratios, or with non-stationary noise. However, such methods have high computational complexity that directly raises the power consumption of devices which often have very stringent low-power requirements. We propose a strategy for cyclostationary spectrum sensing with reduced energy consumption. This strategy is based on the principle that p processors working at slower frequencies consume less power than a single processor for the same execution time. We devise a strict relation between the energy savings and common parallel system metrics. The results of simulations show that our strategy promises very significant savings in actual devices.

Sustainability of protein production by bioreactor processes using wind and solar power as energy sources

Food production account for significant share of global environmental impacts. Impacts are global warming, fresh water use, land use and some non-renewable substance consumption like phosphorous fertilizers. Because of non-sustainable food production, the world is heading to different crises. Both food- and freshwater crises and also land area and phosphorous fertilizer shortages are one of many challenges to overcome in near future. The major protein sources production amounts, their impacts on environment and uses are show in this thesis. In this thesis, a more sustainable than conventional way of biomass production for food use is introduced. These alternative production methods are photobioreactor process and syngas-based bioreactor process. The processes’ energy consumption and major inputs are viewed. Their environmental impacts are estimated. These estimations are the compared to conventional protein production’s impacts. The outcome of the research is that, the alternative methods can be more sustainable solutions for food production than conventional production. However, more research is needed to verify the exact impacts. Photobioreactor is more sustainable process than syngas-based bioreactor process, but it is more location depended and uses more land area than syngas-based process. In addition, the technology behind syngas-based application is still developing and it can be more efficient in the future.

Auditoria Energética à Escola Secundária Padre Benjamim Salgado - Vila Nova de Famalicão

A dependência energética das grandes economias mundiais alertou o mundo para a necessidade de mudar o comportamento relativo ao consumo de energia. O aumento dos custos energéticos tem induzido ao uso racional da energia por parte das organizações, implicando uma monitorização permanente nas instalações. A eficiência energética é um tema que tem vindo a assumir grande importância nos dias de hoje na nossa sociedade, não só pelos compromissos internacionais assumidos, como também pelo combate ao desperdício energético. Esta dissertação relata o estágio curricular na Agência de Energia do Ave, que inclui uma auditoria energética à escola Padre Benjamim Salgado. O estágio visou essencialmente a contribuição para um modelo de desenvolvimento sustentável, na procura de alternativas com menor impacto ambiental, introduzindo conceitos de eficiência energética e ambiental nos processos de planeamento. Acções de sensibilização e auditorias energéticas foram os projetos que, durante o período curricular, tiveram maior intervenção por parte do autor desta dissertação, tendo em vista a mudança de hábitos de consumo energético na sociedade. A auditoria energética à escola Padre Benjamim Salgado, Joane Vila Nova de Famalicão, apresenta uma abordagem para a determinação da redução dos custos de energia, mantendo o conforto para os seus ocupantes. A escola em análise configura um Grande Edifício de Serviços (GES) à luz de uma análise térmica feita ao edifício escolar, com os valores de eferência atualizados, com entrada em vigor a 31 de dezembro de 2015, ao abrigo da nova regulamentação (decreto-lei n.º118/2013, 20 de Agosto) verificando-se o cumprimento dos requisitos mínimos definidos na Portaria n.º 349/2013 do atual decreto. Foi ainda efetuada, após um levantamento exaustivo, uma análise detalhada das faturas de energia, gás e água, e de todos os equipamentos consumidores de energia que se encontram instalados na instituição.

Design and construction of a two dimensional duct equipped with a wave generator and a variable coastal slope and an ocean wave energy conversion system (OWC)

The aims of this thesis were evaluation the type of wave channel, wave current, and effect of some parameters on them and identification and comparison between types of wave maker in laboratory situations. In this study, designing and making of two dimension channels (flume) and wave maker for experiment son the marine buoy, marine building and energy conversion systems were also investigated. In current research, the physical relation between pump and pumpage and the designing of current making in flume were evaluated. The related calculation for steel building, channels beside glasses and also equations of wave maker plate movement, power of motor and absorb wave(co astal slope) were calculated. In continue of this study, the servo motor was designed and applied for moving of wave maker’s plate. One Ball Screw Leaner was used for having better movement mechanisms of equipment and convert of the around movement to linear movement. The Programmable Logic Controller (PLC) was also used for control of wave maker system. The studies were explained type of ocean energies and energy conversion systems. In another part of this research, the systems of energy resistance in special way of Oscillating Water Column (OWC) were explained and one sample model was designed and applied in hydrolic channel at the Sheikh Bahaii building in Azad University, Science and Research Branch. The dimensions of designed flume was considered at 16 1.98 0. 57 m which had ability to provide regular waves as well as irregular waves with little changing on the control system. The ability of making waves was evaluated in our designed channel and the results were showed that all of the calculation in designed flume was correct. The mean of error between our results and theory calculation was conducted 7%, which was showed the well result in this situation. With evaluating of designed OWC model and considering of changes in the some part of system, one bigger sample of this model can be used for designing the energy conversion system model. The obtained results showed that the best form for chamber in exit position of system, were zero degree (0) in angle for moving below part, forty and five (45) degree in front wall of system and the moving forward of front wall keep in two times of height of wave.

Alueellinen sähkökuormien kehitysennuste Rovaniemen Verkko Oy:n jakelualueella

Tämän työn tavoitteena on skenaarioiden avulla luoda pitkän aikavälin alueellinen sähkökuormien kehitysennuste Rovaniemen Verkko Oy:lle. Pitkän aikavälin kuormitusennusteet ovat välttämättömiä verkon kehittämisen pohjalle, jotta verkko voidaan mitoittaa vastaamaan kuormitusta pitkälle tulevaisuuteen tekniset ja taloudelliset vaatimukset huomioiden. Kuormitusennusteen onkin jatkossa tarkoitus toimia apuvälineenä verkon strategisessa kehittämisessä. Pohjana kuormitusennusteissa on tilastokeskuksen ja Rovaniemen kaupungin väestö- ja työpaikkaennusteet. Väestöennusteiden ja erilaisten rakentamistilastoiden avulla arvioidaan uudisrakentamisen määrä tulevaisuudessa. Uudisrakentamisen kuormitusvaikutuksiin päästään työssä määritettyjen paikallisten ja rakennustyyppikohtaisten sähkön ominaiskulutuksien avulla. Kuormituksien alueellinen sijoittautuminen arvioidaan kaavoituksen ja kaupungin maankäytön toteuttamisohjelman avulla. Työssä tutkitaan myös tulevaisuudessa sähkönkäytössä tapahtuvien useiden muutosten vaikutusta alueelliseen kuormitukseen. Näitä muutoksia ovat muun muassa sähköautojen, hajautetun tuotannon, lämpöpumppujen ja kysynnän jouston lisääntyminen. Myös rakennusten jatkuvasti parantuva energiatehokkuus aiheuttaa muutoksia sähkön kulutukseen.

Estudo da gasificação do glicerol em reator de leito fixo

As metas da União Europeia para 2020 em termos de biocombustíveis e biolíquidos traduziram-se, na última década, num destaque da indústria de biodiesel em Portugal. Inerente ao processo de produção biodiesel está um subproduto, o glicerol bruto, cujo estudo tem vindo a ser alvo de interesse na comunidade científica. O objetivo principal deste trabalho consistiu no estudo da gasificação do glicerol técnico e do glicerol bruto, usando vapor como agente oxidante. Pretendeu-se avaliar a composição do gás de produção obtido e os parâmetros de gasificação, como a percentagem de conversão de carbono e de hidrogénio, o rendimento de gás seco, a eficiência de gás frio e o poder calorífico do gás produzido. No estudo da gasificação do glicerol técnico avaliou-se o efeito da temperatura na performance do processo, entre 750 – 1000 ºC, e estudou-se ainda o efeito do caudal de alimentação ao reator (3,8 mL/min, 6,5 mL/min e 10,0 mL/min). Para o caudal mais baixo, estudou-se o efeito da razão de mistura glicerol/água (25/75, 40/60, 60/40 e 75/25) e para a razão de mistura 60/40 foi avaliada a influência da adição de ar como agente gasificante. O estudo da gasificação do glicerol bruto foi feito realizando ensaios de gasificação numa gama de temperaturas de 750 ºC a 1000 ºC, para uma razão de mistura glicerol/água (60/40) com o caudal de 3,8 mL/min e usando apenas vapor de água como agente de gasificação. Os ensaios foram realizados num reator de leito fixo de 500 mm de comprimento e 90 mm de diâmetro interno, composto por um leito de alumina com partículas de 5 mm de diâmetro. O aquecimento foi realizado com um forno elétrico de 4 kW. A amostra de gás de produção recolhida foi analisada por cromatografia gasosa com detector de termocondutividade. Os resultados obtidos na gasificação do glicerol técnico, revelaram que a temperatura é uma variável preponderante no desempenho do processo de gasificação. À exceção do poder calorífico superior, para o qual se obteve uma ligeira diminuição de valores com o aumento da temperatura, os valores mais elevados dos parâmetros de gasificação foram obtidos para temperaturas superiores a 900 ºC. Esta temperatura parece ser determinante no modelo cinético de gasificação do glicerol, condicionando a composição do gás de produção obtido. Concluiu-se ainda que, na gama de caudais testada, o caudal de alimentação ao reator não teve influência no processo de gasificação. Os ensaios realizados para avaliar o efeito da razão de mistura permitiram verificar que, o aumento da adição de água à alimentação se traduz na redução do teor de CO e de CH4 e no aumento do teor de H2 e CO2, no gás de produção. Para a razão de mistura 25/75 foram obtidos valores de 1,3 para o rácio H2/CO para temperaturas superiores a 900 ºC. A influência da adição de água tornou-se mais evidente nos ensaios de gasificação realizados a temperaturas superiores a 900 ºC. Verificou-se um aumento da conversão de carbono, do rendimento de gás seco e da eficiência do gás frio e uma ligeira diminuição do poder calorífico e da potência disponível, no gás de produção. Para as razões de misturas 60/40 e 40/60 obtiveram-se resultados, para os parâmetros de gasificação, da mesma ordem de grandeza e com valores intermédios entre os obtidos para as razões de mistura 25/75 e 75/25. Porém, quanto maior o teor de água alimentado maior o consumo de energia associado à vaporização da água. Assim, o aumento do teor de água na mistura só apresentará interesse industrial se o objetivo passar pela produção de hidrogénio. Quanto ao efeito da adição de ar como agente de gasificação, os resultados obtidos dão indicação que se poderão potenciar algumas reações exotérmicas que contribuirão para a redução do consumo energético global do processo. Por outro lado, o gás de produção apresentou um rácio H2/CO interessante do ponto de vista da sua aplicação industrial, superior em 35 % ao verificado para a gasificação efetuada apenas na presença de vapor. À exceção do decréscimo no valor do poder calorífico superior do gás de produção, os restantes parâmetros estudados apresentaram a mesma ordem de grandeza, dos obtidos para o estudo da mesma razão de mistura na ausência de ar. Relativamente ao estudo da gasificação do glicerol bruto, obtiveram-se valores de rácio H2/CO e eficiência de gás frio mais elevados que os valores obtidos para a mesma razão de mistura usando glicerol técnico. Os demais parâmetros de gasificação avaliados mostraram-se semelhantes entre as duas matérias-primas, verificando-se apenas uma ligeira diminuição no valor do poder calorífico superior do gás produzido com glicerol bruto. Os resultados obtidos demonstram a possibilidade de valorização energética do glicerol bruto resultante da produção de biodiesel.

Developing strategies to mitigate the energy consumed by network infrastructures

The energy consumption by ICT (Information and Communication Technology) equipment is rapidly increasing which causes a significant economic and environmental problem. At present, the network infrastructure is becoming a large portion of the energy footprint in ICT. Thus the concept of energy efficient or green networking has been introduced. Now one of the main concerns of network industry is to minimize energy consumption of network infrastructure because of the potential economic benefits, ethical responsibility, and its environmental impact. In this paper, the energy management strategies to reduce the energy consumed by network switches in LAN (Local Area Network) have been developed. According to the lifecycle assessment of network switches, during usage phase, the highest amount of energy consumed. The study considers bandwidth, link load and traffic matrixes as input parameters which have the highest contribution in energy footprint of network switches during usage phase and energy consumption as output. Then with the objective of reducing energy usage of network infrastructure, the feasibility of putting Ethernet switches hibernate or sleep mode was investigated. After that, the network topology was reorganized using clustering method based on the spectral approach for putting network switches to hibernate or switched off mode considering the time and communications among them. Experimental results show the interest of this approach in terms of energy consumption

Caracterização da tecnologia de frio comercial e profissional

Hoje em dia a preocupação ambiental e a economia são fatores de sustentabilidade que são tidos em conta em países desenvolvidos, especialmente no seio da União Europeia. Reduzir os consumos de energia é, portanto, um ponto-chave para a redução das emissões de gases com efeito de estufa e aumentar a dependência das energias renováveis. Consequentemente surge então a necessidade de aumentar a eficiência dos equipamentos, em particular no presente caso, equipamentos de refrigeração. Para isso foi adotado pela Comissão Europeia uma rotulagem nos produtos consumidores de energia, em particular na refrigeração, os frigoríficos e congeladores domésticos permitindo informar o consumidor para os equipamentos mais eficientes. Mais recentemente, frigoríficos comerciais e profissionais também terão obrigatoriedade de incluir um rótulo energético na parte externa dos mesmos. Nesses rótulos estão incluídas várias informações técnicas do aparelho representadas de uma forma compreensível e lúdica aos olhos do consumidor mais leigo, entre as quais as classes de eficiência energética. As classes de eficiência energética caracterizam-se pela componente tecnológica dos frigoríficos. Perceber quais os componentes e materiais em particular que promovem uma melhor eficiência, quantificar a sua influência e avaliar os seus custos de integração torna-se assim essencial para toda a cadeia envolvida na produção destes equipamentos. Os fluídos frigorigénios e compressores aparentam ser os que mais exercem influência na eficiência de frigoríficos de baixa potência. Tubos capilares com trocador de calor são uma escolha mais eficiente comparado com o tubo capilar padrão que é utilizado nestes frigoríficos. Por forma a obter informação adicional e relevante do ponto de vista da análise energética realizaram-se simulações para determinação do consumo elétrico anual com recurso ao software Pack Calculation Pro. Entre os fluídos frigorigénios R-134a, R-22 e R-410a, os compressores scroll apresentaram consumos mais reduzidos (no máximo de 16%) do que os compressores alternativos. No caso do amoníaco (R-717) os compressores alternativos consumiram em média 14% menos do que os compressores parafuso. O recurso a velocidade variável em compressores permite reduzir o consumo na ordem dos 25%. Válvulas de expansão eletrónicas trazem reduções no consumo de 1,5% quando comparadas com válvulas de expansão termostáticas em compressores de velocidade variável. O propano (R-290) é um gás que mostra ter um melhor desempenho do que o R-134a e R404a em vários compressores, consumindo 16% menos do que o R-404a. Em função da temperatura exterior, o R-290 também apresentou um bom desempenho consumindo em climas quentes (Belém, Brasil) 24% menos do que o R-404a.

Síntese e caracterização de NiO-CGO para anodo e eletrólitos sólidos e base de Céria para SOFC

The direct use of natural gas makes the Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) potentially more competitive with the current energy conversions technologies. The Intermediate Temperature SOFC (IT-SOFC) offer several advantages over the High Temperature SOFC (HT-SOFC), which includes better thermal compatibility among components, fast start with lower energy consumption, manufacture and operation cost reduction. The CeO2 based materials are alternatives to the Yttria Stabilized Zirconia (YSZ) to application in SOFC, as they have higher ionic conductivity and less ohmic losses comparing to YSZ, and they can operate at lower temperatures (500-800°C). Ceria has been doped with a variety of cations, although, the Gd3+ has the ionic radius closest to the ideal one to form solid solution. These electrolytes based in ceria require special electrodes with a higher performance and chemical and termomechanical compatibility. In this work compounds of gadolinia-doped ceria, Ce1-xGdxO2-δ (x = 0,1; 0,2 and 0,3), used as electrolytes, were synthesized by polymeric precursors method, Pechini, as well as the composite material NiO - Ce0,9Gd0,1O1,95, used as anode, also attained by oxide mixture method, mixturing the powders of the both phases calcinated already. The materials were characterized by X ray diffraction, dilatometry and scanning electronic microscopy. The refinement of the diffraction data indicated that all the Ce1-xGdxO2-δ powders were crystallized in a unique cubic phase with fluorite structure, and the composite synthesized by Pechini method produced smaller crystallite size in comparison with the same material attained by oxide mixture method. All the produced powders had nanometric characteristics. The composite produced by Pechini method has microstructural characteristics that can increase the triple phase boundaries (TPB) in the anode, improving the cell efficiency, as well as reducing the mass transport mechanism effect that provokes anode degradation

A new plant growth system rig based on thermodynamic solar energy: a study for energy efficiency assessment

At the present there is a high pressure toward the improvement of all production processes. Those improvements can target distinct factors along the production chain. In particular, and due to recent tight energy efficiency policies, those that involve energy efficiency. As can be expected, agricultural processes are not immune to this tendency. Even more when dealing with indoor productions. In this context, this work presents an innovative system that aims to improve the energy efficiency of a trees growing platform. This improvement in energy consumption is accomplished by replacing an electric heating system by one based on thermodynamic panels. The assessment of the heating fluid caudal and its temperature was experimentally obtained by means of a custom made scaled prototype whose actuators status are commanded by a Fuzzy-based controller. The obtained results suggest that the change in the heating paradigm will lead to overall savings that can easily reach 60% on the energy bill.

Aplicación de residuos en la fabricación de morteros industriales

La presente Tesis Doctoral estudia el uso de la fracción fina de los residuos de construcción y demolición (RCD) en la fabricación de morteros de albañilería. El principal uso de los áridos reciclados de RCD es la construcción de rellenos o firmes de carreteras, aunque su uso como áridos para la fabricación de hormigones o morteros le daría un mayor valor añadido. A nivel internacional existen numerosos estudios sobre la utilización de la fracción gruesa de los áridos reciclados de RCD en la fabricación de hormigones. Sin embargo son escasos los trabajos llevados a cabo para valorizar la fracción fina. Actualmente en España la fracción fina de los áridos reciclados de RCD está infrautilizada y en la mayoría de los casos depositada sin uso en los vertederos de las Plantas de reciclaje. En este trabajo se han utilizado dos tipos de áridos reciclados, uno procedente de residuos de hormigón (FRCA) y otro de residuos mixtos de tabiquería con un alto porcentaje de ladrillo rojo cerámico (FMRA). Todos los materiales han sido caracterizados desde un punto de vista físico, químico y mineralógico para justificar el efecto de su incorporación a la fabricación de morteros industriales de albañilería. En una primera fase se estudiaron las propiedades del mortero fresco y endurecido fabricado con FRCA y cinco niveles de sustitución volumétrica de arena natural y FRCA: 0%, 5%, 10%, 20% y 40%.Se utilizó un cemento puzolánico tipo CEM-IV y se evaluaron las propiedades a corto y largo plazo de morteros de baja resistencia (M5) En una segunda fase, se utilizó un cemento tipo CEM-II y se fabricaron morteros de mayor resistencia (M-10) utilizando FRMA. En esta etapa se llevaron a cabo sustituciones de arena natural por arena reciclada de 0%, 25%, 50%, 75% y 100%. El residuo fue evaluado medioambientalmente mediante el test de conformidad antes y después de ser ligado con cemento (lixiviación). Los resultados fueron completados con estudios de durabilidad. Con el objetivo de completar los estudios anteriores, se llevó a cabo una tercera fase, donde se sustituyó hasta un 100% de arena natural por FRCA, utilizando un cemento tipo CEM-II para fabricar un mortero tipo M-10, dosificado de manera similar al empleado en la segunda fase de este trabajo. Como conclusión general de esta tesis, se puede decir que pueden admitirse tasas de sustitución de hasta un 50% de arena natural por árido reciclado en morteros industriales de albañilería para usos de interior sin que sus propiedades puedan verse afectadas significativamente. Los resultados obtenidos contribuyen a reducir la extracción de arena natural de canteras y ríos, minimizar el consumo de energía y emisiones de CO2, mitigar el calentamiento global y evitar el depósito en vertedero de la fracción fina de RCD.

Your energy connection

Your energy connection is a South Carolina Energy Office publication on topics related to energy conservation and renewable energy in the state.

Estudo da incorporação da cal em composições binárias de solo-cimento para produção de tijolos maciços

The use of binders in the soil for the production of solid bricks is an old construction technique that has been used by several civilizations over time. At the same time, the need for environmental preservation and the tendency of scarcity of natural resources make the construction invest in researching new concepts, methods and materials for building systems for the sustainability of their economic activities. Thus arises the need to obtain building materials with low power consumption, capable of reducing the growing housing shortage of rural and urban population. Currently, research has been conducted on this topic to better understand the cementitious and pozzolanic reactions that occur in the formation of the microstructure of the soil-cement when added to other materials such as, for example, lime, and the relationship between microstructure and formed interfaces with the physical, mechanical and chemical analysis in compounds made from these ternary compositions. In this context, this study aimed to analyze the results of the influence of the incorporation of lime to the soil-cement to form a ternary mixture to produce soil-cement bricks and mortar without structural purposes. From the inclusion of contents of 6 %, 8 %, 10% and 12% lime to the soil, and soil-cement mixes in amounts of 2 %, 3 %, 4 % and 5 % were shaped-bodies of -cylindrical specimens to determine the optimum moisture content and maximum dry apparent specific weight. Then they were cured, and subjected to the tests of compressive strength, absorption and durability modified. Compositions obtained the best results in the tests performed on the bodies-of-proof cylindrical served as a parameter for molding of solid bricks, which underwent the same experimental methodology previously cited. The raw materials used, as well as compositions in which the bricks were molded solid, were characterized by physical and chemical tests, X-ray diffraction and scanning electron microscopy. The results obtained in the study indicate that the compositions studied, that showed the best results in terms of compressive strength, water absorption and durability ternary composition was soil, 10 % cement and 2 % lime