Inversor fotovoltaico para utilização em ambiente doméstico

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

Análise da Qualidade de Energia em Instalações Eléctricas com MiniProdução

Com a alteração da legislação energética em Portugal, nomeadamente a implementação da legislação de Micro e Minigeração, a produção distribuída cresceu de forma exponencial na rede elétrica nacional, diminuindo por um lado as perdas no transporte e distribuição, e por outro aumentando a complexidade na gestão do trânsito de potência ao Distribuidor. No entanto a motivação desta dissertação prende-se com o facto de que as centrais de produção distribuída, em particular as de tecnologia fotovoltaica, pela sua dimensão, serem instaladas nos pontos de consumo, em paralelo com a instalação elétrica de utilização do cliente e como tal, têm sido verificadas diversas anomalias no funcionamento e exploração das mesmas, por influência da má qualidade de energia resultante das más condições de funcionamento e exploração em que se encontram as instalações de consumo. A presente dissertação pretende apresentar uma descrição das anomalias mais frequentes verificadas nas centrais fotovoltaicas de minigeração com origem na qualidade da energia que transita das instalações elétricas de consumo ligadas ao mesmo ponto de interligação com a rede elétrica nacional. Como base de fundamento, foram demonstradas através de três casos práticos reais, algumas das mais frequentes e prejudiciais anomalias descritas na presente dissertação. Foram escolhidos 3 casos reais com diferentes tipos de instalação de consumo sendo que um deles não apresenta qualquer anomalia de forma a comprovar o bom funcionamento em condições normais de ambas as instalações. Foram encontradas e demonstradas várias soluções paras os diferentes tipos de anomalias, no entanto esta dissertação vai permitir não só a resolução deste tipo de anomalias em centrais fotovoltaicas em exploração e já com prejuízos avultados mas também introduzir em futuras instalações a análise da qualidade da energia nas instalações de consumo em fase preliminar de estudo de implementação de centrais fotovoltaicas de minigeração e de autoconsumo, precavendo futuros problemas de rentabilidade técnico-económica. Este estudo, irá certamente servir de motor de impulsão para a preocupação com a Qualidade da Energia essencialmente dentro das instalações elétricas de consumo sensibilizando os seus gestores energéticos. Poderá ainda impulsionar a reformulação do Regulamento de Qualidade de Serviço para exigências ainda mais apertadas de forma a incorporar algumas das anomalias aqui descritas, sendo por isso um elemento de alerta para todos os “Players” do Sistema Elétrico Nacional tendo como limite a melhoria continua da Segurança e da Qualidade da energia na rede elétrica beneficiando da sensibilização de todos os intervenientes.

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.

Contributos para a avaliação do potencial de produção de energia em contexto urbano – Caso de Beja, Portugal

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil – Perfil de Construção

Optimização do despacho e reserva girante em sistemas eléctricos híbridos. Estudo de caso: sistema eléctrico da Ilha de Santiago em Cabo Verde

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Energias Renováveis – Conversão Eléctrica e Utilização Sustentáveis

Metodologia de implementação e avaliação de sistemas solar térmico e fotovoltaico: estudo de caso

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Mestrado de Energias Renováveis - Conservação e Utilização Sustentáveis

Impacto de cenários de alterações climáticas nos recursos energéticos renováveis: sistema elétrico português até 2070

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

Optimização de células fotovoltaicas

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Microelectrónica e Nanotecnologias

Indicadores para o estudo da segurança energética em Portugal

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

Implementação de uma ferramenta de simulação e gestão de uma microrede de energia

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

Acção do vento em seguidores solares

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil – Perfil de Estruturas

Net metering: definição de metodologia e estudo de caso

Face à crise económica e financeira, o setor fotovoltaico português tem sofrido diversas condicionantes, na sua maioria políticas, assistindo-se a uma alteração nos regimes de micro e minigeração. Com as tarifas de referência a sofrerem reduções drásticas nos últimos dois anos, os regimes bonificados deixaram de ser economicamente viáveis e interessantes do ponto de vista do consumidor. Esta situação está a pôr em causa as empresas que atuam no setor, assim como o desenvolvimento do próprio mercado fotovoltaico português. Torna-se assim necessário encontrar alternativas aos regimes bonificados, que relancem o setor e que permitam às empresas continuar a trabalhar. Uma dessas alternativas passa pela regulamentação da instalação de unidades de autoconsumo, nomeadamente com soluções de net metering. Dada a região privilegiada onde se encontra Portugal, e ao facto de já ter atingido a paridade de rede solar, o país depara-se com uma oportunidade única para o desenvolvimento da tecnologia fotovoltaica através da implementação de regimes de autoconsumo que interessa avaliar. Neste contexto, desenvolveu-se uma ferramenta informática, que permite, face a um determinado consumidor, avaliar a viabilidade económica e técnica de implementação de soluções de net metering. Uma vez que os resultados são fortemente dependentes da aplicação visada, este trabalho é baseado em dois estudos de caso – setor comercial e residencial – compreendendo a análise de dados reais já existentes e a recolha de dados no terreno. Nesta dissertação, é ainda feito um levantamento sobre os quadros legislativos atualmente vigentes a nível internacional, que regulam o mecanismo de net metering.

Auto-consumo directo: definição de metodologia e estudo de caso

Actualmente uma das preocupações da Comissão Europeia passa pela maneira como a energia é convertida e o modo como esta é aproveitada. Surgiu assim a estratégia Europa 2020, onde é claramente expressa a preocupação relativamente ao Ambiente e a diminuição da pegada ecológica. No campo relativo ao Ambiente e Energia existem metas tais como a redução das emissões de gases de efeito de estufa em 20%, o aumento da eficiência energética em 20% e a obtenção de 20% da energia consumida via energias renováveis. De maneira a que seja possível atingir as metas propostas, têm de surgir novos regimes para as energias renováveis uma vez que se tem verificado uma diminuição de apoios às tarifas feed-in. Estes factos levaram ao surgimento de um novo regime, o auto-consumo directo, que em tudo se diferencia das tarifas feed-in, uma vez que neste regime o produtor vendia toda a energia que produzia à rede. Já no regime de auto-consumo directo, o produtor consome a energia que produz, passando a ser um prosumer. Nesta dissertação é feito o levantamento sobre o conceito de auto-consumo directo assim como a legislação e ponto de situação da Europa e de Portugal no que diz respeito à paridade de rede. Foram ainda definidas as metodologias a aplicar. Com o auxílio da ferramenta informática desenvolvida em ambiente Java foi feita a análise de dois estudos de caso, uma indústria e um comércio e foi estudada a viabilidade económica, de cada caso, segundo vários indicadores e parâmetros definidos.

Relatório de estágio

O presente relatório descreve as atividades desenvolvidas durante o estágio pedagógico, realizadas no âmbito do Mestrado em Ensino da Física e da Química na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa. As atividades descritas são referentes à Prática Profissional e à Investigação Educacional, que se realizaram no decorrer do ano letivo 2013/2014, na Escola Dom Manuel Martins, em Setúbal, sob orientação dos Professores Vítor Teodoro e Carlos Cunha. As atividades desenvolvidas no âmbito da Prática Profissional incluíram a realização de atividades letivas, no ensino de Ciências Físico-Químicas no 9.º ano do 3.º ciclo do ensino básico, e de Física e Química A no 10.º ano do ensino secundário, assim como a participação em atividades não letivas, como visitas de estudo, exposições, participação em reuniões e acompanhamento de funções referentes a uma Direção de Turma. Em simultâneo com a Prática Profissional foi realizado um estudo de Investigação Educacional. Este teve como objetivo a análise da capacidade de interpretação de dados necessários para a resolução de um problema de balanços energéticos, na produção de energia fotovoltaica. Além disso, tentou-se averiguar se a resolução do problema contribuiu para que ocorresse uma aprendizagem significativa nos alunos.