Controlo da velocidade e posição de um tapete rolante

A utilização eficiente da energia é essencial para a competitividade económica de um país. Sendo a intensidade energética de Portugal elevada, onde a utilização de motores elétricos, absorve cerca de metade da energia elétrica consumida na indústria, a utilização de conversores eletrónicos de potência permite obter economias de energia. Nesta tese pretende-se controlar a velocidade e o posicionamento de um tapete rolante através da utilização de um conversor eletrónico de potência. Na fundamentação teórica são referidos os conceitos de variação da tensão e frequência, controle escalar e vetorial, modelação por largura de pulso (PWM) assim como a retificação e ondulação da tensão de um variador de velocidades. Na parte prática será utilizado um servo motor, controlado por um variador eletrónico de velocidades, para efetuar o referido projeto. É ainda objeto desta tese o estudo dos parâmetros fundamentais assim como a pesquisa dos parâmetros a utilizar para o desempenho pretendido.

Intra-Task Device Scheduling for Real-Time Embedded Systems

An ever increasing need for extra functionality in a single embedded system demands for extra Input/Output (I/O) devices, which are usually connected externally and are expensive in terms of energy consumption. To reduce their energy consumption, these devices are equipped with power saving mechanisms. While I/O device scheduling for real-time (RT) systems with such power saving features has been studied in the past, the use of energy resources by these scheduling algorithms may be improved. Technology enhancements in the semiconductor industry have allowed the hardware vendors to reduce the device transition and energy overheads. The decrease in overhead of sleep transitions has opened new opportunities to further reduce the device energy consumption. In this research effort, we propose an intra-task device scheduling algorithm for real-time systems that wakes up a device on demand and reduces its active time while ensuring system schedulability. This intra-task device scheduling algorithm is extended for devices with multiple sleep states to further minimise the overall device energy consumption of the system. The proposed algorithms have less complexity when compared to the conservative inter-task device scheduling algorithms. The system model used relaxes some of the assumptions commonly made in the state-of-the-art that restrict their practical relevance. Apart from the aforementioned advantages, the proposed algorithms are shown to demonstrate the substantial energy savings.

CANDi: context-aware node discovery for short-range cooperation

Multi-standard mobile devices are allowing users to enjoy higher data rates with ubiquitous connectivity. However, the benefits gained from multiple interfaces come at an expense—that being higher energy consumption in an era where mobile devices need to be energy compliant. One promising solution is the usage of short-range cooperative communication as an overlay for infrastructure-based networks taking advantage of its context information. However, the node discovery mechanism, which is pivotal to the bearer establishment process, still represents a major burden in terms of the total energy budget. In this paper, we propose a technology agnostic approach towards enhancing the MAC energy ratings by presenting a context-aware node discovery (CANDi) algorithm, which provides a priori knowledge towards the node discovery mechanism by allowing it to search nodes in the near vicinity at the ‘right time and at the right place’. We describe the different beacons required for establishing the cooperation, as well as the context information required, including battery level, modes, location and so on. CANDi uses the long-range network (WiMAX and WiFi) to distribute the context information about cooperative clusters (Ultra-wideband-based) in the vicinity. The searching nodes can use this context in locating the cooperative clusters/nodes, which facilitates the establishing of short-range connections. Analytical and simulation results are obtained, and the energy saving gains are further demonstrated in the laboratory using a customised testbed. CANDi saves up to 50% energy during the node discovery process, while the demonstrative testbed shows up to 75% savings in the total energy budget, thus validating the algorithm, as well as providing viable evidence to support the usage of short-range cooperative communications for energy savings.

Monitorização e Avaliação Dinâmica do Potencial para a Eficiência Energética de Lares de Idosos

Atualmente a situação económica do país é delicada, como tal, a redução dos consumos energéticos é uma mais-valia tanto para os consumidores como para o meio ambiente. A evolução tecnológica nos últimos anos possibilita a realização de soluções para resolver esse problema. A monitorização constante dos consumos de energia elétrica pode fazer com que esta redução seja concretizada. Relativamente ao caso concreto do edificado, o consumo de energia nos edifícios Europeus é muito significativo, quer ao nível das soluções construtivas, dos sistemas e dos equipamentos. Como tal, podem ser tomadas medidas que podem ter um impacto significativo para a redução dos consumos. O presente trabalho passa pelo estudo do potencial para a eficiência energética de três lares de idosos situados no Porto. A auditoria efetuada revelou um enorme potencial de poupança energética, nomeadamente de energia elétrica e gás natural. As medidas a adotar para reduzir os consumos energéticos do edifício passam pela substituição da iluminação existente por uma mais eficiente e de menor potência, a instalação de painéis solares para reduzir o consumo destinado às águas quentes sanitárias (nos dois lares que ainda não possuem este tipo de sistema), a substituição das caldeiras a gás natural por biomassa, a instalação de equipamentos para monitorização de consumos, entre outros. Através da recolha e tratamento de dados com um analisador de energia foi possível verificar que a implementação de uma solução de monitorização de consumos energéticos nos lares poderá permitir baixar os custos da fatura energética.

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.

Diagnóstico energético da indústria de pneus e sugestões de melhoria

Cada vez mais a indústria tem vindo a sofrer algumas mudanças no seu processo produtivo. Hoje, mais que nunca, é preciso garantir que as instalações produtivas sejam as mais eficientes possíveis, procurando a racionalização da energia com um decrescimento dos custos. Deste modo o objectivo desta dissertação é o diagnóstico energético na fábrica de pneus e sugestões de melhoria na empresa CNB/CAMAC. A realização de um diagnóstico energético, para a detecção de desperdícios de energia tem sido amplamente utilizada. A optimização irá prospectar potenciais de mudanças e aplicação de tecnologias de eficiência energética. Pretende-se deste modo travar o consumo energético sem que seja afectada a produção, já que a empresa é considerada consumidora intensiva de energia. Na empresa CNB/CAMAC há consumo de fuelóleo, gasóleo, vapor e energia eléctrica, sendo o vapor a forma de energia mais consumida (36,1%) seguido da energia eléctrica (33,8%), fuelóleo (29,9) e gasóleo (0,3%). O levantamento energético permitiu estudar a influência de algumas variáveis, nos consumos anuais da energia, e assim apresentar propostas de melhoria. Uma das propostas analisadas foi a possibilidade de efectuar um isolamento térmico a algumas válvulas no equipamento de produção e distribuição de vapor. Este isolamento conduziria a uma poupança de 33.540 kWh/ano. Também se propôs o isolamento dos tubos de transporte de vapor no sector da vulcanização o que geraria uma poupança de 549.826 kWh/ano. Sugere-se a implementação de um economizador na caldeira nº1 uma vez que a temperatura média dos gases de chaminé se situa á volta dos 311ºC. Uma vez que existe a pré instalação de um sistema de cogeração, sugere-se que este seja finalizado. Propôs-se a implementação de balastros electrónicos, que conduziria a uma diminuição em energia eléctrica de 33.5877 kWh/ano. Também se propõe a eliminação das fugas de ar na rede de distribuição do ar comprimido poupando assim 12,96kW/h.

Context-aware personalization environment for mobile computing

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Informática

Potential for ORC application in the Portuguese manufacturing industry

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia do Ambiente, perfil Gestão e Sistemas Ambientais

Different module placements in a modular façade system for natural ventilation

Nowadays natural ventilation has gained prominence because its correct use can reduce energy consumption for cooling systems and improve thermal comfort among users. In this paper, we report on the modelling initiative, based on the wind tunnel tests that were carried out for the determination of the influence of natural ventilation in buildings. Indeed, the renewal of air in a closed environment without using an air conditioning system with mechanical elements can lead to energy savings and, in addition, provide air quality.The wind tunnel tests were carried out by varying the positioning of six ventilation modules in the façade system configuration. The modules were positioned below the window-sill (ventilated window-sill) as well as separately above and below the façade. The wind speed measurements were taken inside and outside the model for the different façades configurations to evaluate the best performance in relation to natural ventilation. The results supported the positioning of the six ventilation modules below the window-sill, forming a â ventilated window-sillâ as the most effective natural ventilation solution.

Shining examples analysed within the EBC Annex 56 project

The International Energy Agency established an Implementing Agreement within the Energy in Buildings and Communities Program to undertake research and provide an international focus on Cost Effective Energy and Carbon Emissions Optimization in Building Renovation (EBC Annex 56). The project aims at developing a new methodology to enable cost effective renovation of existing buildings while optimizing energy consumption and carbon emissions reduction. Gathering of case studies is one of the activities undertaken to reach the overall project. Of the case studies a selection of â Shining Examplesâ is made to encourage decision makers to promote efficient and cost effective renovations. This paper presents the results of the analyses made on the Shining Examples.

The financial sustainability of passive house construction in Ireland.

In Ireland the average energy cost for a household in 2006 was estimated to be €1,767, an increase of 4% on 2005 figures. With the state o f the current economic climate, home owners are beginning to realise the potential of energy efficient construction methods. The Passive House Standard offers a cost efficient and sustainable construction solution compared to the Traditional Irish construction methods. This report focuses on the Cost comparison between Passive House construction and traditional construction methods. The report also focuses on barriers that are slowing market penetration of the Passive House standard in the Irish Market. It also identifies potential energy savings that passive house occupants would benefit from. The report also highlights professional opinions on the future development o f the Passive House Standard in Ireland. The conclusions of this report are that the Passive House Standard is a more financially suitable construction solution compared to that o f a traditional dwelling complying with the Irish Building Regulations. The report also concludes that the Passive House Standard won’t be introduced as an Irish Building Regulation in the future but that it will have a big impact on future building regulations. The hypothesis o f this report is supported by data obtained from a literature review, qualitative data analysis and a case study. The report recommends that in order for the Passive House Standard to penetrate further into the Irish construction market, various barriers must be rectified. Local manufactures must start producing suitable components that suit the Passive House specification. The Building Energy Rating system must be altered in order for the Passive House to achieve its potential BER rating.

Do Productivity Improvements Move Us Along the Environmental Kuznets Curve?

The Environmental Kuznets Curve (EKC) hypothesis focuses on the argument that rising prosperity will eventually be accompanied by falling pollution levels as a result of one or more of three factors: (1) structural change in the economy; (2) demand for environmental quality increasing at a more-than-proportional rate; (3) technological progress. Here, we focus on the third of these. In particular, energy efficiency is commonly regarded as a key element of climate policy in terms of achieving reductions in economy-wide CO2 emissions over time. However, a growing literature suggests that improvements in energy efficiency will lead to rebound (or backfire) effects that partially (or wholly) offset energy savings from efficiency improvements. Where efficiency improvements are aimed at the production side of the economy, the net impact of increased efficiency in any input to production will depend on the combination and relative strength of substitution, output/competitiveness, composition and income effects that occur in response to changes in effective and actual factor prices, as well as on the structure of the economy in question, including which sectors are targeted with the efficiency improvement. In this paper we consider whether increasing labour productivity will have a more beneficial, or more predictable, impact on CO2/GDP ratios than improvements in energy efficiency. We do this by using CGE models of the Scottish regional and UK national economies to analyse the impacts of a simple 5% exogenous (and costless) increase in energy or labour augmenting technological progress.

Rethinking economy-wide rebound measures: an unbiased proposal

In spite of having been first introduced in the last half of the ninetieth century, the debate about the possible rebound effects from energy efficiency improvements is still an open question in the economic literature. This paper contributes to the existing research on this issue proposing an unbiased measure for economy-wide rebound effects. The novelty of this economy-wide rebound measure stems from the fact that not only actual energy savings but also potential energy savings are quantified under general equilibrium conditions. Our findings indicate that the use of engineering savings instead of general equilibrium potential savings downward biases economy-wide rebound effects and upward-biases backfire effects. The discrepancies between the traditional indicator and our proposed measure are analysed in the context of the Spanish economy.

Pla d'acció d'energia sostenible al monestir tibetà Sakya Tashi Ling

El Monestir Budista del Garraf presenta un Pla Executiu per a l’ampliació del monestir. Amb la finalitat de millorar l’eficiència energètica en el futur monestir, s’estima el consum en compliment amb alguns criteris del Decret d’Ecoeficiència. Posteriorment, es realitza una comparació del consum actual del sistema amb l’estimat, analitzant les dades de manera global i per subsistemes. Mitjançant la realització d’un inventari del consum actual, l’estimació del consum futur, l’eficiència energètica i els potencials de captació d’energies renovables, es realitza un estudi per la implantació d’energies renovables al monestir. Es realitzen i s’avaluen les propostes per tal d’augmentar l’estalvi energètic del monestir i disminuir l’impacte ambiental. Es realitza l’estudi de dos escenaris energètics: el cobriment del 20% de la demanda energètica amb energies renovables (Pacte d’Alcaldes) i l’abastiment complet del consum amb energies renovables. Valorant diferents criteris ambientals, socials i econòmics es recomanen propostes per la seva aplicació.

Exploring Cross-layer power management for PGAS applications on the SCC platform

Technological limitations and power constraints are resulting in high-performance parallel computing architectures that are based on large numbers of high-core-count processors. Commercially available processors are now at 8 and 16 cores and experimental platforms, such as the many-core Intel Single-chip Cloud Computer (SCC) platform, provide much higher core counts. These trends are presenting new sets of challenges to HPC applications including programming complexity and the need for extreme energy efficiency.In this work, we first investigate the power behavior of scientific PGAS application kernels on the SCC platform, and explore opportunities and challenges for power management within the PGAS framework. Results obtained via empirical evaluation of Unified Parallel C (UPC) applications on the SCC platform under different constraints, show that, for specific operations, the potential for energy savings in PGAS is large; and power/performance trade-offs can be effectively managed using a cross-layerapproach. We investigate cross-layer power management using PGAS language extensions and runtime mechanisms that manipulate power/performance tradeoffs. Specifically, we present the design, implementation and evaluation of such a middleware for application-aware cross-layer power management of UPC applications on the SCC platform. Finally, based on our observations, we provide a set of recommendations and insights that can be used to support similar power management for PGAS applications on other many-core platforms.