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Atualização do Relatório publicado em janeiro de 2023 com a apresentação "Áreas menos sensíveis com vista à potencial instalação de unidades de geração de eletricidade solar e eólica", em julho de 2023. RESUMO: Este documento descreve o trabalho desenvolvido pelo LNEG com vista à futura identificação de “Go-To Areas” para a localização de unidades de produção de energia de fonte renovável em Portugal Continental. O trabalho decorreu no âmbito de um Grupo de Trabalho informal, coordenado pelo LNEG e envolvendo as seguintes entidades: a Agência Portuguesa do Ambiente (APA), a Direção Geral de Energia e Geologia (DGEG), a Direção Geral do Território (DGT), o Instituto da Conservação da Natureza e das Florestas (ICNF) e a Direção-Geral do Património Cultural (DGPC). Neste âmbito, pretendeu-se identificar no país as áreas com menor sensibilidade (ambiental e patrimonial) que possam vir a ser elegíveis para um processo de licenciamento mais simplificado para unidades de produção de energia de fonte renovável solar e eólica, permitindo deste modo acelerar a implementação sem comprometer outros valores ambientais e territoriais. As áreas resultantes serão áreas preferenciais do ponto de vista de simplificação do processo de licenciamento, mas não são exclusivas. Ou seja, as áreas aqui identificadas e as futuras “Go-To Areas” que possam vir a surgir não representam os únicos locais do país onde é possível implementar unidades renováveis. No resto do território a implementação é possível, de acordo com o normal processo de licenciamento. Este trabalho não delimita “Go-To Areas” renovável. Trata-se de um documento técnico que apresenta áreas sem condicionantes de exclusão que podem vir a ser consideradas para a definição formal de “Go-To Areas”. Deve notar-se que os resultados apresentados traduzem a situação à data de novembro / dezembro 2022, sendo que muita da informação utilizada tem um caráter dinâmico pelo que este trabalho deverá ser atualizado periodicamente.Este documento é complementado com vários ficheiros eletrónicos do Sistema de Informação Geográfica (SIG) contendo os dados de suporte produzidos/compilados. Por fim e não menos importante, este primeiro trabalho foca exclusivamente as áreas não artificializadas. Embora seja fundamental para o país a implementação de renováveis de forma distribuída em ambiente construído/artificializado, a análise desse universo necessita de mais tempo e recursos do que os disponíveis neste âmbito. SUMMARY: This document describes the work carried out by LNEG with a view to the future identification of “Go-To Areas” for the deployment of renewable energy power plants in mainland Portugal. The work took place within the scope of an informal Working Group, coordinated by LNEG and involving the following entities: the Portuguese Environment Agency (APA), the General Directorate of Energy and Geology (DGEG), the General Directorate of the Territory (DGT), the Institute for Nature Conservation and Forests (ICNF) and the Directorate-General for Cultural Heritage (DGPC). The aim was to identify the areas in the country with less sensitivity (regarding environment and heritage aspects) that could be eligible for a more simplified permitting process for solar and wind power plants, thus allowing to accelerate their implementation without compromising other environmental and territorial values. The resulting areas will potentially be candidates for power plants simplified permitting processes, although they are not exclusive. That is, the areas identified here and the future “Go-To Areas” that may arise are not the only places in the country where it is possible to implement renewable power plants. In the rest of the territory deployment is possible, following the normal permitting process. This work does not delimit renewable “Go-To Areas”. This is a technical document that presents areas without exclusion conditions that may be considered for the formal definition of future “Go-To Areas”. It should be noted that the results here presented reflect the situation as of November / December 2022. Since much of the information used is dynamic in nature this work should be periodically updated. This document is complemented with several electronic files from a Geographical Information System (GIS) containing the supporting data produced/compiled. Finally, this first work focuses exclusively on non-artificialized areas. Although it is essential for the country to implement distributed renewable power plants in the built/artificial environment, analyzing this universe requires more time and resources than are available in this stage. N/A

Brazil adopted the simplification of environmental licensing for energy production, in order to meet its goal in international agreements for energy transition. Ceará was one of the states that developed specific standards related to activities. Thus, the objectives of this article were to present the quantitative of environmental licenses related to wind and solar sources between 2011 and 2021, map the licensed enterprises in Ceará, Brazil, and Describe the related regulations and present the challenges and measures taken within the state environmental agency (SEMACE). The number of processes and licenses issued was raised through SEMACE’s digital systems, in addition to the regulations published in the period. The challenges and the proposition of management measures were presented from the experience of environmental analysts, who followed the actions and procedures over the years. As verified, most of the environmental permits issued referred to wind energy, totaling 348 approved projects, located mainly in the coastal zone. On the other hand, 128 licenses were issued, only in 2021, for solar photovoltaic projects, located in different meso-regions of Ceará. It is concluded that the revision of the standards and regulations for the state environmental licensing collaborated for a better planning and management of the licensing. However, there is a need to implement some improvements in digital systems, in addition to conducting studies that can support the establishment of public policies and environmental control measures that are effective in the implementation of energy projects. Brasil adoptó la simplificación del licenciamiento ambiental para la producción de energía, con vistas a cumplir su meta en los acuerdos internacionales para la transición energética. Ceará desarrolló normas específicas relacionadas con las actividades. Así, los objetivos de este artículo fueron presentar el cuantitativo de licencias ambientales relacionadas a las fuentes eólica y solar entre 2011 y 2021, mapear esos resultados, describir las normativas relacionadas y presentar los desafíos y las medidas tomadas en el ámbito del órgano ambiental estatal (SEMACE). El cuantitativo fue levantado a través de los sistemas digitales de SEMACE, además de las normativas publicadas en el período. Los desafíos y la proposición de medidas de gestión fueron presentados a partir de la experiencia de los analistas, que acompañaron las acciones y procedimientos a lo largo de los años. Como se ha comprobado, la mayoría de las licencias ambientales emitidas se referían a la energía eólica, totalizando 348 proyectos aprobados, situados principalmente en la zona costera. Por otro lado, se emitieron 128 licencias, solo en el año 2021, para emprendimientos de energía solar fotovoltaica, situados en diferentes mesorregiones del Ceará. Se concluye que la revisión de las normas y regulaciones para el licenciamiento ambiental estatal colaboró para una mejor planificación y gestión. Sin embargo, existe la necesidad de implementar algunas mejoras en los sistemas digitales, además de la realización de estudios, que puedan subsidiar el establecimiento de políticas públicas y medidas de control ambiental, que sean efectivas en el marco de la implantación de emprendimientos de energia. O Brasil adotou a simplificação do licenciamento ambiental para a produção de energia, com vistas a cumprir a sua meta nos acordos internacionais para a transição energética. O Ceará foi um dos estados que desenvolveu normas específicas relacionadas às atividades. Assim, os objetivos deste artigo foram apresentar o quantitativo de licenças ambientais relacionadas às fontes eólica e solar entre 2011 e 2021, mapear os empreendimentos licenciados no Ceará, descrever as normativas relacionadas e apresentar os desafios e as medidas tomadas no âmbito do órgão ambiental estadual (SEMACE). O quantitativo de processos e licenças emitidas foi levantado através dos sistemas digitais da SEMACE, além das normativas publicadas no período. Os desafios e a proposição de medidas de gestão foram apresentados a partir da experiência dos analistas ambientais, que acompanharam as ações e procedimentos ao longo dos anos. Conforme verificado, a maioria das licenças ambientais emitidas referiam-se à energia eólica, totalizando 348 projetos aprovados, situados principalmente na zona costeira. Por outro lado, foram emitidas 128 licenças, somente no ano de 2021, para empreendimentos de energia solar fotovoltaica, situados em diferentes mesorregiões do Ceará. Conclui-se que a revisão das normas e regulamentações para o licenciamento ambiental estadual colaborou para um melhor planejamento e gestão do licenciamento. Contudo, ocorre a necessidade de implementação de algumas melhorias nos sistemas digitais, além da realização de estudos, que possam subsidiar o estabelecimento de políticas públicas e medidas de controle ambiental, que sejam efetivas no âmbito da implantação de empreendimentos de energia.

Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia As alterações climáticas que o mundo tem sentido têm sido alvo de grande alarme e preocupação. Várias são as metas a atingir para que se evitem danos irreversíveis no meio ambiente, que interfiram com a sua estabilidade. A necessidade de diminuição das emissões, principalmente através da descontinuação da utilização dos combustíveis fósseis como fonte de energia para produção de eletricidade, revela-se fulcral, tanto que Portugal estabeleceu como objetivo atingir a neutralidade carbónica em 2050. Para tal é necessário garantir uma transição energética 100% renovável que assegure a despachabilidade, flexibilidade, segurança e fiabilidade da rede de distribuição elétrica.O principal objetivo da presente dissertação é avaliar o potencial de utilização da energia solar através da tecnologia Concentrated Solar Power (CSP) de pequena escala que possibilite diversificar as aplicações do Organic Rankine Cycle (ORC) presente no Departamento de Engenharia Mecânica (DEM), já especificado em trabalhos anteriores.Com vista no objetivo acima descrito, foi utilizado o System Advisor Model (SAM), uma das principais ferramentas de avaliação de projetos de energias renováveis, para estudo de um sistema CSP de pequena escala e análise paramétrica. O sistema CSP implementado tem uma potência instalada de 50kWe com 6 horas de armazenamento e apresentou uma produção de145529 kWh no primeiro ano de funcionamento, com um custo de investimento total de $559416,15 e um Levelized Cost of Electricity (LCOE) de $0,3009/kWh. Posteriormente foram feitas análises paramétricas de alguns parâmetros, com o objetivo de otimizar o sistema e visualizar a influência que os mesmos têm na sua performance.Da análise dos resultados obtidos pode-se constatar o efeito das economias de escala refletidas no valor do LCOE, sendo que o mesmo vai de encontro aos valores expectáveis da redução de escala do sistema.Ficou ainda demonstrada a grande influência que as políticas governamentais, tais como incentivos e modelos de tarifas de eletricidade, a evolução dos preços de mercado e a saturação da rede de distribuição por tecnologias não-despacháveis podem ter no crescimento e desenvolvimento da tecnologia CSP, dado que a mesma, apesar de mais cara, poderá ser uma peça fundamental no processo de transição energética, tal como se prevê. The climate change that the world has been experiencing has been the subject of great alarm and concern. There are several goals to be achieved to avoid irreversible damages to the environment that interfere with its stability. The need to reduce emissions, mainly through the discontinuation of the use of fossil fuels as a source of energy to produce electricity, is crucial, so much so that Portugal has set itself the objective of achieving carbon neutrality in 2050. To this end, it is necessary to guarantee a 100% renewable energy transition that ensures dispatchability, flexibility, safety, and reliability of the electrical distribution grid.The main objective of this dissertation is to evaluate the potential of using solar energy through the small-scale Concentrated Solar Power (CSP) technology that makes it possible to diversify the applications of the Organic Rankine Cycle (ORC) present in the Department of Mechanical Engineering (DEM), already specified in previous works.In view of the objective described above, the System Advisor Model (SAM), one of the main tools for evaluating renewable energy projects, was used to study a small-scale CSP system and parametric analysis. The implemented CSP system has an installed power of 50kWe with 6 hours of storage and presented a production of 145529 kWh in the first year of operations, with a total investment cost of $559416.15 and a Levelized Cost of Electricity (LCOE) of $0.3009/kWh. Subsequently, parametric analyzes of some parameters were carried out to optimize the system and analyze the influence they have on its performance.From the analysis of the results obtained, it can be seen the effect of economies of scale reflected in the LCOE value, which is in line with the expected values of the reduction of scale of the system.It was also demonstrated the great influence that government policies, such as incentives and electricity tariff models, the evolution of market prices and the saturation of the distribution grid by non-dispatchable technologies can have on the growth and development of CSP technology. Despite being more expensive, it could be a fundamental part of the energy transition process, as expected.

Submitted by Neusa Fagundes (neusa.fagundes@unioeste.br) on 2022-12-08T16:19:24Z No. of bitstreams: 2 Leonardo_Reis2022.pdf: 2948636 bytes, checksum: ea176002b3223d5ca578a72d59e36b67 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Made available in DSpace on 2022-12-08T16:19:24Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Leonardo_Reis2022.pdf: 2948636 bytes, checksum: ea176002b3223d5ca578a72d59e36b67 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2022-08-29 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES The continuous use of petroleum derivatives appears as one of the great polluting agents of the environment. The exponential increase in population and technological advances increasingly demand renewable energy sources. Biodiesel, from an environmental point of view, is a biodegradable, non-toxic, carbon neutral product used worldwide. Thus, the present work aimed to improve the continuous mechanical pressing process in a mechanical press, evaluating the effect of the independent variables of extraction temperature and the moisture content added to the crambe grains on the crude oil extraction yield. The completely randomized design (DIC) will be carried out with three replications, thus, each mechanical extraction of the oil was divided into four relative moisture contents of water added to the samples at the temperature ranges for the extraction of oil and crambe cake. Crambe oil will be evaluated through viscosity, specific mass and flash point. It will also be evaluated the quality of mixtures of biodiesel from crambe with diesel oil, in different proportions, through the physical-chemical parameters, engine-generator performance, together with the analysis of emissions generated in the process. The tests took place under a completely randomized design, with four demands of resistive electrical loads of powers 500W, 1500W, 4500W and 6000W and eight concentrations of B0 fuels as control B5, B10, B15, B20, B50, B70 and B90. Biodiesel was produced through the transesterification of oil. The physicochemical properties of the blends were analyzed in a specialized laboratory. According to the results, the viscosity, the specific mass and the flash point increased, with the addition of biodiesel to diesel, there was a reduction in CO₂, NO₂ and CO. It can be said that the B20 blend had a better result of the Biodiesel oil compared to the other blends, the research showed that the burning of the B20 showed more efficiency. O uso contínuo dos derivados de petróleo aparece como um dos grandes agentes poluidores do meio ambiente. O aumento exponencial da população e os avanços tecnológicos demandam, cada vez mais, fontes de energia renováveis. O biodiesel, do ponto de vista ambiental, é um produto biodegradável, não tóxico, de carbono neutro e utilizado mundialmente. Assim, o presente trabalho visou aperfeiçoar o processo de prensagem mecânica contínua em prensa mecânica, sendo avaliado o efeito das variáveis independentes de temperatura de extração e o teor de umidade adicionado aos grãos de crambe no rendimento de extração de óleo bruto. O delineamento inteiramente casualizado (DIC) será realizado com três repetições, sendo assim, cada extração mecânica do óleo foi dividida em quatro teores de umidade relativos de água adicionada as amostras as faixas de temperatura para a extração de óleo e torta de crambe. Será avaliado o óleo de crambe através de viscosidade, massa específica e ponto de fulgor. Será avaliada também a qualidade de misturas de biodiesel de crambe com óleo diesel, em diferentes proporções, através dos parâmetros físico-químicos, desempenho em motor-gerador, juntamente à análise de emissões geradas no processo. Os ensaios ocorreram sob um delineamento inteiramente casualizado, com quatro demandas de cargas elétricas resistivas de potencias 500W,1500W, 4500W e 6000W e oito concentrações de combustíveis B0 como testemunha B5, B10, B15, B20, B50, B70 e B90. O biodiesel foi produzido através da transesterificação do óleo. As propriedades físico-químicas das blendas foram analisadas em laboratório especializado. Conforme resultados, a viscosidade, a massa específica e o ponto de fulgor aumentaram com acréscimo de biodiesel e, ao diesel, teve redução de CO₂, NO₂ e CO. Pode-se afirmar que a blenda B20 teve um melhor resultado do óleo de Biodiesel em comparação com as outras blendas, a pesquisa mostrou que a queima do B20 mostrou-se mais eficiência.

Dissertação de Mestrado em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia The evolution of society, its demographic growth, and its technological and economic development made electricity an essential good, causing the consumption of electricity to increase over the years, to guarantee these supply fossil fuels were used in its production an unsustainable option that has generated high levels of pollution and a climate crisis. To address these problems, the European Union established the European Directive 2018/2001. This directive allows renewable energy self-consumers to produce, consume, share, store and sell electricity, promoting various sustainable behaviors such as reducing energy bills, reducing CO2 emissions, combating energy poverty, and reducing the cost of energy—initial investment. This dissertation aims to develop different methodologies for defining the sharing coefficients of energy produced in a CER and to establish comparisons of their performance in the CER. The CER used as a case study in this dissertation is composed of two schools in Coimbra and the DEEC building. In a preliminary analysis of the consumption of each building, several simulations were carried out to find out which would be the best location of production in the CER, having that choice fell on school 1. Five methods were developed to define the coefficients of sharing the surplus energy produced by the CER by its members. In key 1, fixed coefficient, a fixed percentage of energy sharing is assigned, in key 2 the sharing coefficients are proportional to the consumption of each user, that is, members who have higher consumption receive a greater percentage of energy. Keys 3, 4, and 5 all have the same energy sharing philosophy, they follow a list of priorities, with energy sharing being done by serving the highest priorities until they run out of energy or all members of the list see their consumption needs. satisfied. According to the results obtained, it was possible to conclude that the best key or the most beneficial key for this particular CER would be key 3, as it generates less unused surplus energy and still has good equity, that is, it is energy effectively used annually by CER members, one member, in this case, uses 58% and another 42%.In short, to choose the distribution key that optimizes the sharing of surplus energy in a community, we must consider the community, since each key has its advantages and disadvantages, and its use varies according to the CER. A evolução da sociedade, o seu crescimento demográfico e o seu desenvolvimento tecnológico e económico, tornou a eletricidade um bem essencial, fazendo com que o consumo de energia elétrica aumentasse ao longo dos anos, para garantir esta oferta foram utilizados combustíveis fósseis na sua produção, uma opção não sustentável que gerou elevados níveis de poluição e uma crise climática. Para colmatar esses problemas a União Europeia estabeleceu a Diretiva Europeia 2018/2001. Essa diretiva permite aos autoconsumidores de energia renovável produzir, consumir, partilhar, armazenar e vender eletricidade, promovendo diversos comportamentos sustentáveis como redução na fatura energética, a redução das emissões de CO2, combate à pobreza energética e consequentemente a redução no custo do investimento inicial. A presente dissertação tem como objetivo desenvolver diversas metodologias de definição dos coeficientes de partilha de energia produzida numa CER e estabelecer comparações do seu desempenho na CER. A CER usada como estudo de caso nesta dissertação é composta por dois estabelecimentos escolares de Coimbra e pelo edifício do DEEC. Numa análise preliminar dos consumos de cada edifício, realizou-se várias simulações para descobrir qual seria a melhor localização da produção na CER, tendo essa escolha recaído na escola 1. Foram desenvolvidos cinco métodos para definição dos coeficientes de partilha da energia excedentária produzida pela CER pelos membros da mesma. Na chave 1, coeficiente fixo, é atribuída uma percentagem fixa de partilha de energia, na chave 2 os coeficientes de partilha são proporcionais ao consumo de cada utilizador, ou seja, membros que tenham maior consumo recebem uma maior percentagem de energia. Já as chaves 3, 4, 5 têm todas a mesma filosofia de partilha de energia, seguem uma lista de prioridades, sendo a partilha de energia feita servindo os mais prioritários até esgotar a energia ou todos os membros da lista vejam as suas necessidades de consumo satisfeitas. De acordo com os resultados obtidos foi possível concluir que a melhor chave ou a chave mais benéfica para esta a CER em particular seria a chave 3, por gerar menos energia excedentária não utilizada e mesmo assim ter uma boa equidade, ou seja, é a energia efetivamente utilizada anualmente pelos membros da CER, um membro, neste caso, utiliza 58% e outro 42%. Em suma, para se escolher a chave de repartição que otimiza a partilha da energia excedentária duma comunidade, devemos ter em consideração a comunidade, visto que, cada chave tem as suas vantagens e desvantagens e a sua utilização varia de acordo com a CER.

Energy is a matter of strategic importance to countries around the world. The world economy is strongly linked to the oil industry as a source of energy production. However, ambitious initiatives have already been launched in order to take the world away from its preponderant dependence on oil. Such initiatives are motivated by several factors: population growth and environmental impacts are the most influential. The present work aims to approach, in the form of an overview, a situational portrait of the issues involved with the issue of climate change and energy transition. As a result, it appears that there are concerns and attempts to mitigate or even cancel the effects on the global climate due to industrial activities. Brazil, not being exempt from these problems, already shows itself with a posture of political alignment and adjustment of conducts in order to meet global goals of reduction of environmental impacts, mainly reduction of the emission of greenhouse gases. La energía es un asunto de importancia estratégica para los países de todo el mundo. La economía mundial está fuertemente ligada a la industria petrolera como fuente de producción de energía. Sin embargo, ya se han lanzado iniciativas ambiciosas para sacar al mundo de su dependencia preponderante del petróleo. Tales iniciativas están motivadas por varios factores: el crecimiento de la población y los impactos ambientales son los más influyentes. El presente trabajo pretende abordar, a modo de reseña, un retrato situacional de las problemáticas involucradas con el tema del cambio climático y la transición energética. Como resultado, parece que hay preocupaciones e intentos de mitigar o incluso cancelar los efectos sobre el clima global debido a las actividades industriales. Brasil, no estando exento de estos problemas, ya se muestra con una postura de alineamiento político y ajuste de conductas para cumplir metas globales de reducción de impactos ambientales, principalmente reducción de la emisión de gases de efecto invernadero. A energia é um assunto de importância estratégica para os países de todo o mundo. A economia mundial está fortemente atrelada à indústria do petróleo como fonte de produção de energia. No entanto, iniciativas ambiciosas já foram deflagradas no sentido de tirar o mundo da dependência preponderante do petróleo. Tais iniciativas são motivadas por diversos fatores: crescimento populacional e impactos ambientais se constituem nos de maiores influência. O presente trabalho tem como objetivo abordar, na forma de um panorama geral, um retrato situacional das questões envolvidas com a problemática das mudanças climáticas e da transição energética. Como resultado, verifica-se que são presentes as preocupações e tentativas de se mitigar ou até anular os efeitos sobre o clima global devido as atividades industriais. O Brasil, não estando isento a essas problemáticas, já se mostra com uma postura de alinhamento político e ajustamento de condutas no sentido de atender metas globais de redução de impactos ambientais, principalmente redução de emissão de gases de efeito estufa.

No que diz respeito ao consumo de energia elétrica, a Polícia de Segurança Pública tem-se sustentado, maioritariamente, através dos tradicionais combustíveis fósseis, cujo consumo acarreta vários problemas ambientais, sociais e económicos. Logo, decorrente da crescente preocupação da sociedade com as questões ambientais e económicas, a Polícia de Segurança Pública, enquanto Força de Segurança ao serviço do cidadão, deve procurar investir em estratégias energéticas eficientes, tais como as energias renováveis, a fim de não só obter uma redução de custos a médio/longo prazo, mas também de cuidar da sua imagem e ser um exemplo a seguir. Neste sentido, tornou-se pertinente estudar a viabilidade económico financeira do investimento e da utilização de energias renováveis nas infraestruturas desta Polícia, com recurso a quatro indicadores financeiros: payback, retorno sobre o investimento, valor atual líquido e taxa interna de rendibilidade. Dentro das diversas fontes de energias renováveis existentes, a que melhor se adequou a este estudo foi a energia solar fotovoltaica, em regime de unidades de produção para autoconsumo, visto ser a que apresenta mais vantagens em termos de investimento a médio/longo prazo. Após a análise dos resultados obtidos, designadamente em dez edifícios de diferentes dimensões e regiões de Portugal Continental, de forma a permitir a generalização dos resultados, concluiu-se que todos os investimentos estimados são viáveis económico-financeiramente, apresentando, no caso de um investimento conjunto, um payback inferior a 6 anos, um retorno sobre o investimento superior a 340%, um valor atual líquido superior a 200 000,00€ e uma taxa interna de rendibilidade superior a 17%. When it comes to the consumption of electricity, the Polícia de Segurança Pública has mostly supported itself through traditional fossil fuels, whose consumption causes various environmental, social, and economic problems. Therefore, because of society's growing concern with environmental and economic issues, the Polícia de Segurança Pública, as a Security Force at the service of the citizen, must seek to invest in efficient energy strategies, such as renewable energies, in order not only to obtain a cost reduction in the medium/long term, but also to take care of their image and be an example to follow. In this sense, it became relevant to study the economic and financial viability of investing and using renewable energies in the infrastructures of this Police, using four financial indicators: payback, return on investment, net present value and internal rate of return. Among the various existing renewable energy sources, the one that best suited this study was photovoltaic solar energy, in production units for self-consumption regime, since it presents the most advantages in terms of medium/long term investment. After analysing the results obtained, namely in ten buildings of different dimensions and regions of mainland Portugal, in order to allow the generalization of results, it was concluded that all the estimated investments are economically and financially viable, presenting, in the case of a joint investment, a payback period of less than 6 years, a return on investment of more than 340%, a net present value of more than €200,000.00 and an internal rate of return greater than 17%.

RESUMO: A ALER e a AMER , em parceria com a EDM - Electricidade de Moçambique e com o apoio do GET.invest Mozambique - financiado pela União Europeia e Alemanha, e integrado no programa europeu GET.invest organizaram o evento híbrido "Armazenamento e Integração de Renováveis na Rede em Moçambique" que decorreu no dia 25 de Maio, no Indy Congress Hotel em Maputo, com transmissão online. Neste evento foi apresentado o estado atual e os desenvolvimentos futuros dos projetos de energias renováveis e da rede elétrica em Moçambique, foram debatidas as soluções de armazenamento e integração da produção de origem renovável na rede e foi discutido o quadro técnico e regulamentar existente. N/A

As alterações climáticas são dos problemas mais graves da atualidade. É de extrema importância priorizar a sua resolução em prol da sobrevivência da raça humana e outras inúmeras formas de vida. A dependente utilização de combustíveis fósseis representa uma das principais causas das alterações climáticas e, por isso, é necessário encontrar uma alternativa. Nesta dissertação explora-se a descarbonização de um dos setores mais dependentes de combustíveis fósseis, o setor dos transportes, mais especificamente veículos ligeiros, em Portugal. Por ser um dos principais contribuidores para as emissões de gases com efeito de estufa, que por sua vez potenciam as alterações climáticas, este setor necessita de uma reformulação no âmbito da sustentabilidade ambiental. Como opção à situação atual de veículos a combustão interna decidiu-se analisar o contributo dos veículos elétricos a bateria de modo a averiguar se são ou poderão ser uma opção viável para uma transição sustentável, visando princípios de eficiência energética e de economia circular. Com isto em mente, avaliaram-se fatores associados à praticidade e economia dos veículos elétricos a bateria averiguando a sua viabilidade de substituição dos veículos convencionais para os condutores portugueses. Depois, investigou-se o impacto ambiental dos vários processos associados à produção e utilização dos veículos, comparando-se com os veículos a combustão interna, e as melhorias expectáveis no setor que propõem caminhos para um futuro mais sustentável. Com os resultados obtidos estimou-se o contributo dos veículos elétricos a bateria para a descarbonização do setor dos transportes, especificamente para o território português, averiguando se são uma boa opção de investimento para um futuro sustentável. Climate change is one of the most serious problems nowadays. It’s extremely important to prioritize its resolution for the survival of the human race and other countless forms of life. The dependent use of fossil fuels represents one of the main causes of climate change, it is necessary to find an alternative.This dissertation explores the decarbonisation of one of the most dependent sectors on fossil fuels, the transport sector, more specifically light vehicles, in Portugal. As one of the main contributors to greenhouse gas emissions, which in turn potentiate climate change, this sector needs a reformulation within the scope of environmental sustainability. As an option to the current situation of internal combustion vehicles, we decided to analyze the contribution of battery electric vehicles in order to find out if they are or could be a viable option for a sustainable transition, aiming at principles of energy efficiency and circular economy. With this in mind, factors associated with the practicality and economy of battery electric vehicles were evaluated, verifying their feasibility of replacing conventional vehicles. Then, we investigated the environmental impact of the various processes associated with the production and use of vehicles, comparing them with internal combustion engine vehicles, and the expected improvements in the sector that propose paths for a more sustainable future.With the results, the contribution of battery electric vehicles to the transport sector’s descarbonisation was estimated, specifically for the Portuguese territory, to check if they are a good investment option for a sustainable future.

The development of new energy technologies is crucial for climate stability and planet security. The growing energy demand has driven several researches aiming increase the supply of electricity, nationally and globally. The depletion of some energy resources makes it necessary to expand the forms of energy generation, materials and technologies used. Given this scenario, polymeric photovoltaic solar cells offer a potential route for implantation of large-scale solar energy once they enable cost reduction, using materials abundant in nature and low-cost production technologies. Polymeric solar cells, composed of organic materials, can be used both as an alternative in energy production. In this research work, a study was carried out on the production process and working mechanisms of polymeric solar cells. The studied devices were produced by a blade coating method, with active layer composed of hybrid films polymer:fulerene based on poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl) (P3HT):[6,6]-phenyl-C61- butyric acid methyl ester (PCBM). The evaluated photovoltaic parameters presented small dispersion values, suggesting that the employed method proved to be efficient in the fabrication of the devices. The energy conversion efficiency of the photovoltaic device with the best performance was estimated to be around 3.12%. El desarrollo de nuevas tecnologías energéticas es crucial para la estabilidad del clima y la seguridad del planeta. La creciente demanda de energía ha impulsado varias investigaciones encaminadas a incrementar la oferta de energía eléctrica, tanto a nivel nacional como mundial. El agotamiento de algunos recursos energéticos hace necesaria la ampliación de las formas de generación de energía, materiales y tecnologías utilizadas. Dado este escenario, las células solares fotovoltaicas poliméricas ofrecen una ruta potencial para el despliegue de energía solar a gran escala porque permiten la reducción de costos, utilizando materiales abundantes en la naturaleza y tecnologías de producción de bajo costo. Las células solares poliméricas, compuestas de materiales orgánicos, pueden utilizarse tanto como una alternativa en la producción de energía. En este trabajo de investigación se realizó un estudio sobre el proceso de producción y los mecanismos de trabajo de las celdas solares poliméricas. Los dispositivos estudiados fueron producidos por un método de revestimiento de láminas, con una capa activa compuesta de polímero híbrido:películas de fullereno a base de poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl) (P3HT):[6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester (PCBM). Los parámetros fotovoltaicos evaluados mostraron valores pequeños de dispersión, lo que sugiere que el método empleado demostró ser eficiente en la fabricación de dispositivos. La eficiencia de conversión de energía del dispositivo fotovoltaico de mejor rendimiento se estimó en alrededor del 3,12 %. O desenvolvimento de novas tecnologias energéticas é crucial para a estabilidade do clima e segurança do planeta. A crescente demanda energética tem impulsionado diversas pesquisas visando aumentar a oferta de energia elétrica, tanto em nível nacional quanto global. O esgotamento de alguns recursos energéticos torna necessário a expansão das formas de geração de energia, dos materiais e tecnologias empregados. Diante deste cenário, as células solares fotovoltaicas poliméricas oferecem uma rota potencial para implantação de energia solar em grande escala, uma vez que elas possibilitam a redução de custos, utilizando materiais abundantes na natureza e tecnologias de produção de baixo custo. As células solares poliméricas, compostas por materiais orgânicos podem ser utilizadas, tanto como uma alternativa na produção de energia. Neste trabalho de pesquisa, realizou-se um estudo sobre o processo de produção e os mecanismos de funcionamento de células solares poliméricas. Os dispositivos estudados foram produzidos por um método blade coating, com camada ativa composta por filmes híbridos polímero:fulereno a base de poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl) (P3HT):[6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester (PCBM). Os parâmetros fotovoltaicos avaliados apresentaram pequenos valores de dispersões, sugerindo que o método empregado se mostrou eficiente na fabricação dos dispositivos. A eficiência de conversão de energia do dispositivo fotovoltaico com melhor desempenho foi estimada em torno de 3,12 %.

Submitted by Maria Aparecida (cidazen@gmail.com) on 2022-03-23T15:23:39Z No. of bitstreams: 1 Rafael_Veras.pdf: 22186804 bytes, checksum: 3e3a4127ee761c8b7c36073cbf3cf021 (MD5) Made available in DSpace on 2022-03-23T15:23:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rafael_Veras.pdf: 22186804 bytes, checksum: 3e3a4127ee761c8b7c36073cbf3cf021 (MD5) Previous issue date: 2022-02-25 CAPES INEOF P&D ANEEL The growing concern with climate change coupled with the depletion of non-renewable energy sources has led to increased penetration of power generation through renewable and non-dispatchable sources in the global electricity mix. As these sources have intermittent and stochastic behavior, they inject complexity into the utilization and contracting of access to the transmission systems. One way to mitigate these undesirable characteristics of renewable sources is the hybridization of power plants through the joint generation between energy resources with intermittent characteristics that complement each other in time. In this work is proposed a methodology to evaluate the benefits brought to the efficient use of the for teh access contracts to transmission systems in Brazil by hybrid plants with solar, wind and tidal current generation in the region of Alcântara and São Luís, Maranhão. For the modeling of the plants were used wind speed and solar irradiance measurement data, added to a hydrodynamic simulation of the Boqueirão channel for the acquisition of tidal current speed data. Through the methodology developed, the performance of the modeled plants was evaluated in several parameters, such as transmission contract efficiency, overrun portion, firm power and fluctuation ratio. The results obtained lead to conclusions that confirm the benefits of diversifying renewable sources in the same power plant. A crescente preocupação com o as mudanças climáticas aliadas ao esgotamento das fontes de energia não renováveis têm ocasionado o aumento da penetração da geração de energia elétrica por meio de fontes renováveis e não despacháveis na matriz eletroenergética global. Como essas fontes tem comportamento intermitente e estocástico, geram complexidade na utilização e contratação do acesso aos sistemas de transmissão. Uma das formas de mitigar essas características indesejáveis das fontes renováveis é a hibridização das plantas por meio da geração conjunta entre recursos energéticos com características intermitentes que se complementam no tempo. Neste trabalho é proposta uma metodologia de avaliação dos benefícios trazidos ao uso eficiente dos contratos de acesso aos sistemas de transmissão no Brasil por empreendimentos híbridos com geração de energia por fonte solar, eólica e de correntes de maré na região de Alcântara e São Luís, Maranhão. Para modelagem das usinas utilizou-se dados de medição de velocidade do vento e irradiância solar, somados a uma simulação hidrodinâmica do canal do Boqueirão para aquisição dos dados de velocidade das correntes de maré. Por meio da metodologia desenvolvida, foi avaliado o desempenho das usinas modeladas em diversos parâmetros, como eficiência do contrato de transmissão, parcela de ultrapassagem, garantia física e taxa de flutuação. Os resultados obtidos levaram a conclusões que asseguram os benefícios da diversificação de fontes renováveis em uma mesma planta de produção de energia elétrica.

Submitted by Maria Aparecida (cidazen@gmail.com) on 2022-06-28T16:33:37Z No. of bitstreams: 1 Aline Mayara S. Costa.pdf: 23987770 bytes, checksum: 71ba4db0201a1692252213085b68de8e (MD5) Made available in DSpace on 2022-06-28T16:33:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Aline Mayara S. Costa.pdf: 23987770 bytes, checksum: 71ba4db0201a1692252213085b68de8e (MD5) Previous issue date: 2022-02-25 Programa de Recursos Humanos da Agência Nacional de Petróleo Tidal energy is an alternative source for generating electricity. Hence, the utilization of the energy potential of the oceans represents an approach to produce clean energy without impacting the environment. Brazil presents a notable tidal potential, mainly on the coast of the North Region, which comprises the states of Amapá and Pará, and the coast of the Northeast Region, covering only the state of Maranhão. The Boqueirão Channel, located in the São Marcos Bay, in Maranhão, is recognized for its major sea level variation and strong tidal currents, which denotes a large potential of tidal currents. Thus, this work proposes a computational modeling for preliminary assessment of the potential tidal currents in the Channel. In loco measurements were also carried out, and the data collected were used for model calibration, characterization of the study area, and analysis of the results, which compared measured and simulated data. A result, it was possible to obtain curves to estimate the annual energy potential. The estimate of the energy potential by the hydrodynamic model in the Boqueirão Channel region was 1.7992 GWh/year. A energia das marés é uma fonte alternativa para a geração de energia elétrica. O apro- veitamento do comprovado potencial energético dos oceanos configura uma possibilidade promissora para produzir energia limpa e sem impactos ao meio ambiente. O Brasil apre- senta um potencial maremotriz significativo, principalmente na Costa da Região Norte, que abrange os Estados do Amapá e Pará, e Costa da Região Nordeste, abrangendo apenas o Estado do Maranhão. O Canal do Boqueirão, localizado na Baía de São Marcos, no Maranhão, é reconhecido por sua grande variação do nível do mar e as fortes correntes de maré, o que evidencia um grande potencial maremotriz. Este trabalho propõe uma modelagem computacional para avaliação preliminar do potencial destas correntes no Canal. Foram realizadas também medições in loco, e os dados coletados foram utilizados para calibração do modelo, caracterização da área de estudo e análises de resultados, que compararam dados medidos e dados simulados. Como resultado foi possível obter curvas de velocidades capazes de estimar o potencial energético anual. A estimativa do potencial energético obtida pelo do modelo hidrodinâmico na região do Canal do Boqueirão foi de 1,7992 GWh/ano.

Dissertação de mestrado em Ciências e Tecnologias do Ambiente (especialização em Energia), A crescente procura energética a nível mundial, aliada à importância do tratamento das águas residuais, acentua a necessidade de se aumentar a auto-suficiência energética e económica das estações de tratamento de águas residuais (ETAR), aproveitando as suas potencialidades de produção energética. A presente dissertação empreende uma avaliação dos consumos energéticos de uma ETAR portuguesa de lamas ativadas de tamanho médio (ETAR Paço de Sousa) e propõe o dimensionamento de um sistema fotovoltaico, o seu contributo energético e a sua viabilidade económica. No estudo preliminar dos consumos energéticos construiu-se o diagrama de carga horária. Os parafusos de Arquimedes e os arejadores (reatores SBR) da digestão aeróbia foram identificados como sendo os maiores consumidores, correspondendo a 60,1% dos gastos energéticos. Nesta avaliação foram elaborados alguns indicadores de desempenho energético (IDEs), que se mostraram bastante positivos. O dimensionamento do sistema fotovoltaico (FV) foi realizado em parceria com a MEGAJOULE II, SA. Como a ETAR Paço de Sousa integra um sistema de cogeração de biogás, com venda do excedente à rede, foram considerados 2 cenários para o sistema FV. O cenário 1 previa cobrir por completo as necessidades energéticas da ETAR, não contabilizando o contributo do sistema de cogeração, mas devido às limitações impostas pela área, este teve por base a cobertura de toda a área disponível, prevendo a instalação de 420 kW. O cenário 2 considera o contributo de 70% da cogeração, sendo dimensionado para cobrir as necessidades do mês de maior consumo energético, estimando-se uma instalação de 377 kW. No estudo, foram detalhadas todas as perdas de produção de origem ótica, as perdas relativas ao módulo, as perdas elétricas e as perdas por sujidade. Obteve-se uma razão de desempenho anual médio de 0,805 para o cenário 1 e de 0,789 para o cenário 2. A produção energética estimada para o ano de instalação foi de 548 233 kWh para o cenário 1 e de 493 362 kWh para o cenário 2. Foram registadas perdas de 97,281 kWh para o cenário 1, valor inferior aos 133,681 kWh obtidos para o cenário 2. É previsto um lucro final de 836 665,59 € após os 25 anos para o cenário 1, valor que excede os 789 883,05 € referentes ao rendimento total para o cenário 2. O retorno do investimento inicial foi obtido no 8ºano para o cenário 1 e 7ºano para o cenário 2. Recomendou-se a escolha do cenário 1, pois apresenta um maior lucro final, assegurando, em média, 32,4% dos gastos económicos da ETAR, visando uma auto-suficiência económica média total de 94,3%. No futuro, a auto-suficiência económica total poderá ser atingida, caso haja uma alocação da intensidade dos consumos para um regime diurno de forma a evitar excedentes de energia, aliada à instalação de sobrepressores mais eficientes, para a digestão aeróbia., The growing energy demand worldwide, combined with the importance of wastewater treatment, emphasizes the need to increase the energy and economic self-sufficiency of wastewater treatment plants (WWTP), taking advantage of their energy production potentialities. The present dissertation undertakes an assessment of the energy consumption of a medium-sized Portuguese WWTP of activated sludge (WWTP Paço de Sousa) and proposes the sizing of a photovoltaic system, its energy contribution and its economic viability. In the preliminary study of energy consumption, the hourly load diagram was constructed. Archimedes' screws and aerators (SBR reactors) of aerobic digestion were identified as the largest consumers, matching 60.1% of the energy expenditure. In this evaluation, some energy performance indicators (IDEs) were elaborated, proving to be very positive. The design of the PVSystem was carried out in partnership with MEGAJOULE II, SA. As the WWTP Paço de Sousa integrates a biogas cogeneration system, with the sale of surplus to the grid, 2 scenarios were considered for the PVSystem. Scenario 1 intended to fully cover the energy needs of the WWTP, not accounting for the contribution of the cogeneration system, but due to the limitations imposed by the area, it was based on covering the entire available area, foreseeing the installation of 420 kW. Scenario 2 considers the contribution of 70% from the cogeneration system, being dimensioned to cover the needs of the month with the highest energy consumption, estimating an installation of 377 kW. In the study, all production losses, such as optical, losses related to the module, electrical losses and soiling losses were detailed. An average annual performance ratio of 0,805 for scenario 1 and 0,789 for scenario 2 was obtained. The estimated energy production for the year of installation was 548 233 kWh for scenario 1 and 493 362 kWh for scenario 2, decreasing over the 25 year-life of the PVSystem. Losses of 97,281 kWh were recorded for scenario 1, surprisingly lower than the 133,681 kWh obtained for scenario 2. A final profit of 836 665,59 € after 25 years is predicted for scenario 1, a value that exceeds the 789 883,05 € referring to the total income for scenario 2. The return on the initial investment was obtained in the 8th year for scenario 1 and 7th year for scenario 2. The choosing of scenario 1 was recommended, as it presents a higher final profit, ensuring, on average, 32.4% of the WWTP's economic expenses, aiming at a total average economic self-sufficiency of 94.3%. In the future, total economic self-sufficiency may be achieved if there is an allocation of the intensity of consumption to a daytime regime, avoiding energy surpluses, combined with the installation of more efficient superpressors for aerobic digestion.

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Biológica (ramo Tecnologia Ambiental), Nos dias de hoje a eletricidade é um bem essencial na vida das populações. Grande parte da produção de energia é gerada por processos que apresentam impactos negativos no meio ambiente, como a queima de combustíveis fósseis que leva à emissão de poluentes, ao consumo de recursos naturais, às alterações climáticas, ao aquecimento global, entre outros problemas graves. Desde o século XX, a procura por formas menos nocivas de produzir eletricidade tem crescido e, desde então, surgem as energias renováveis que começam a ganhar poder no mercado elétrico. Os benefícios ambientais e económicos destas formas de produção de energia impulsionaram o desenvolvimento das mesmas. Em Portugal, a primeira energia renovável a ser explorada em grande escala foi a energia hídrica, seguida da energia eólica. A energia solar tem vindo a conquistar posição no mercado elétrico mundial. A presente dissertação foi realizada com o objetivo de estudar a viabilidade de implementar formas de produção de energia por meios renováveis num atelier de componentes têxteis, de modo a garantir que o seu consumo energético seja 100 % renovável, focando-se no dimensionamento de uma central fotovoltaica, como primeiro passo para atingir este objetivo. Inicialmente, foi feita uma revisão bibliográfica sobre as energias renováveis, analisando o papel destas no mercado português e o enquadramento da legislação aplicável. De seguida, focou-se a investigação na energia fotovoltaica, onde foram abordados os tipos de sistemas, os equipamentos, como dimensionar um projeto e alguns conceitos importantes. Posteriormente, foi realizada uma avaliação ao recurso solar e ao recurso eólico da área envolvente. De seguida, avaliaram-se os consumos energéticos dos edifícios em estudo. Após identificar o local e estudar os consumos energéticos e a exposição solar, foram dimensionadas as centrais fotovoltaicas sem armazenamento e conectadas à rede pública. Para terminar, foi feita uma análise em termos económicos e foram apresentadas propostas futuras para atingir o objetivo. Foi também realizada uma matriz de aspetos e impactos ambientais associada à elaboração dos projetos em questão. Através do estudo económico, verificou-se que é necessário um investimento de 246700 € e 320815 € para Ponte de Lima e Penafiel, respetivamente. Quanto aos indicadores económicos, foi possível concluir que os projetos são economicamente viáveis, pois apresentam um payback inferior a 7 anos, VAL positivo e TIR superior à taxa mínima de atratividade., Nowadays, electricity is an essential asset in the population’s lives. A large part of energy production become of processes that impact the environment negatively, such as the burning of fossil fuels that lead to the emission of pollutants, consumption of natural resources, climate changes, global warming, among other serious problems. Since the XX century, the demand for less dangerous ways to produce electricity has grown and, since then, renewable energies have started to grow in the electricity market. The environmental and economic benefits of these forms of energy production led the renewable energies to develop. In Portugal, the first renewable energy to expand on a large scale was hydropower, pursued by wind energy. Solar energy has been gaining emphasis in the world electricity market. This dissertation was made with the objective of studying the feasibility of implementing forms of energy production by renewable ways, in order to guarantee that the energy consumption of the company is 100% renewable. This dissertation focuses on the dimensioning of a photovoltaic plant, as the first step to achieve the goal. Initially, a bibliographic search was carried out on renewable energies, as well as their role in the Portuguese market and a framework of the applicable legislation. Then, the research focused on the photovoltaic energy, where some important concepts were analyzed, such as the types of solar systems, photovoltaics equipment’s, how to dimension the project, among others. Afterwards, was performed an analysis of the solar and wind resource for the projects. Then was carried out a study about the energy consumption of the buildings for the photovoltaic installations. After identifying the location and studying energy consumption and sun exposure, the photovoltaic power plants were dimensioned. The project was scaled without storage and connected to the public grid. Finally, an analysis was carried out in economic terms and future proposals were made to achieve the main goal. A matrix of environmental aspects and impacts associated with the elaboration of the projects in question was also carried out. Through the economic evaluation, it was found necessary an investment of 246700 € and 320815 € for Ponte de Lima and Penafiel, respectively. As for the economic indicators, it was possible to conclude that the projects are economically viable, because the payback occur in less than 7 years, VAL is positive and TIR is higher than the minimum attractiveness rate.

Orientador: Prof. Dr. Federico Bernardino Morante Trigoso Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Energia, Santo André, 2022. O armazenamento de energia elétrica proveniente de fontes hídricas abastecidas por bombeamento é a tecnologia em escala mais difundida e tecnologicamente consolidada. Provavelmente continuará sendo uma solução competitiva para sistemas de energia modernos baseados na alta penetração de energias renováveis intermitentes, como solar fotovoltaica e eólica. O objetivo geral deste trabalho foi analisar a possibilidade de implementar usinas hidrelétricas por bombeamento com água do mar (UHBAM) no litoral brasileiro. Para isto, foram avaliados quais os melhores locais para construção de uma UHBAM na costa brasileira considerando os impactos ambientais relacionados a este tipo de empreendimento. Para realização do estudo de caso, apresenta se a relação ideal no dimensionamento do reservatório, das bombas e turbinas contendo simulações do fluxo diário de energia e água. Por fim, foi analisada a viabilidade técnica e regulatória relacionadas ao sistema híbrido proposto. Devido ao interesse em aproveitar as águas do oceano, foi adotada a topologia T4 que considera o próprio mar como reservatório inferior. Os resultados do estudo de caso mostram que existem 44 locais na costa litoral de São Paulo que atendem os requisitos de altitude e distância para implementação deste tipo de tecnologia. Hydropower storage (HPS) is the most widespread and mature technology available to store energy. It will probably remain a competitive solution for modern power systems based on high penetration of renewable energies such as photovoltaic and wind power. The main objective of this study is to analyze the possibility for deploying seawater pumped hydro on the Brazilian coast. To achieve this objective, the best suitable locations were analyzed considering the main environmental impacts related to this type of technology. A case study was conducted in order to present the ideal sizing of the reservoir, pumps and turbines, considering daily simulations of water and energy flow. To conclude, the technical and regulatory feasibility related to the proposed hybrid system were analyzed. Due to the interest of utilizing seawater, the T4 topology was adopted, which uses the sea itself as the lower reservoir. The results showed that there are 44 locations on the coast of São Paulo that meet the altitude and distance requirements for the implementation of this technology.

A produção de energia limpa vem recebendo atenção especial da comunidade científica nas últimas décadas. Uma alternativa é produzir o H2 pela quebra de moléculas de água, em um processo conhecido como water splitting, utilizando nanoestruturas de dióxido de titânio (TiO2). O TiO2 apresenta vantagens como alta estabilidade química, não-toxicidade, abundância e custo relativamente baixo. Em contrapartida, apresenta atividade fotocatalítica limitada devido ao alto band gap (3,2 eV) e rápida recombinação dos pares elétron-lacuna. Essas questões podem ser contornadas com a dopagem do TiO2 com zinco, que aumenta o número de portadores de carga, melhorando a atividade fotocatalítica do material. Nesta dissertação, é apresentada a síntese de nanotubos de TiO2 puros e dopados com Zn pelo processo de anodização eletroquímica. A síntese foi realizada a 60 V por 1 h. As amostras obtidas foram tratadas termicamente a 400, 500 e 600 ºC. As nanoestruturas sintetizadas foram caracterizadas por difração de raios X (DRX), espectroscopia raman, microscopia eletrônica de varredura (MEV), refletância difusa e energia de band gap. A densidade de fotocorrente gerada foi medida por Voltametria Linear. Os resultados de DRX e espectroscopia raman indicaram a dopagem do TiO2 com Zn. As imagens de MEV mostraram que foi possível obter nanotubos ordenados, porém para o Zn-TiO2 foi observado o colapso de alguns nanotubos. Houve um decréscimo significativo da energia de band gap para as amostras de Zn-TiO2 (Eg entre 2,58 e 2,65 eV) em comparação com as amostras de TiO2 puro (Eg entre 2,58 e 2,65 eV), assim como um aumento da absorção de luz visível, indicando a melhora da capacidade de fotoconversão para as amostras dopadas com zinco. As amostras de Zn-TiO2 desenvolveram uma densidade de corrente comparável ao material puro (1,32 X10-3 A.cm-2 para o TiO2 puro e 1,08X10-3 A.cm-2 para o Zn-TiO2, a 400 °C e 1,07 X10- 3 A.cm-2 para o TiO2 puro e 8,9X10-4 A.cm-2 para o Zn-TiO2 a 500°C), porém a adição de zinco resultou em uma melhor recombinação de cargas. Esses resultados apontam para uma melhor conversão de energia eletromagnética em energia química, indicando grande potencial das amostras de Zn-TiO2 para aplicação como catalisadores para a produção de H2 por water splitting. The production of clean energy has received special attention from the scientific community in recent years due to the increased use of natural resources and environmental problems generated by non-renewable fuels. Hydrogen gas can be synthesized by breaking water molecules, in a process known as water splitting, using titanium dioxide nanostructures. TiO2 has numerous advantages such as high chemical stability, non-toxicity, abundance and relatively low cost. On the other hand, it has limited photocatalytic activity due to the high band gap (3.2 eV) and rapid recombination of electron-hole pairs. These issues can be overcome by doping TiO2 with zinc, which increases the number of charge carriers, improving the material's photocatalytic activity. In this dissertation, the synthesis of pure and Zn-doped TiO2 nanotubes by the electrochemical anodization process is presented. The synthesis was carried out at 60 V for 1 h. The samples obtained were heat treated at 400, 500 and 600 ºC. The synthesized nanostructures were characterized by X-Ray Diffraction (XRD), Raman Spectroscopy, Scanning Electron Microscopy (SEM), Diffuse Reflectance and band gap Energy. The generated photocurrent density was measured by linear voltammetry. The XRD and Raman Spectroscopy results indicated the doping of TiO2 with Zn. The SEM images showed that it was possible to obtain ordered nanotubes, but for Zn-TiO2, the collapse of some nanotubes was observed. There was a significant decrease in band gap energy for the Zn-TiO2 samples (Eg between 2.58 and 2.65 eV) compared to the pure TiO2 samples (Eg between 2.58 and 2.65 eV), as well as an increase of the visible light absorption, indicating improved photoconversion capacity for zinc-doped samples. The Zn-TiO2 samples developed a current density comparable to the pure material (1.32 X10-3 A.cm-2 for pure TiO2 and 1.08X10-3 A.cm- 2 for Zn-TiO2, at 400 °C; and 1.07 X10-3 A.cm-2 for pure TiO2 and 8.9X10-4 A.cm-2 for Zn-TiO2 at 500°C), however the addition of zinc resulted in a better charge recombination. These results point to a better conversion of electromagnetic energy into chemical energy, indicating great potential of the Zn-TiO2 samples for application as catalysts for H2 production by water splitting.

O tratamento de esgotos é componente do saneamento básico e é essencial para a manutenção de qualidade adequada dos corpos hídricos e proteção da saúde humana. Para o desenvolvimento das atividades de do setor, um dos custos mais significativos é com energia elétrica, o que pode representar uma das barreiras para a universalização do acesso ao saneamento. A utilização do biogás gerado na digestão anaeróbia dos efluentes em estações de tratamento de esgotos (ETE) pode ser uma fonte alternativa de energia para o setor. O aproveitamento desse recurso pode resultar em uma diminuição nos gastos com compra de energia elétrica da rede pública e na quantidade de gases de efeito estufa emitidos na atmosfera, em comparação com as fontes convencionais de energia. O biogás pode ser utilizado em conjunto com outras fontes renováveis localmente disponíveis, compondo um sistema híbrido para atendimento da demanda da própria ETE. Sendo assim, neste trabalho o software HOMER é utilizado para análise de viabilidade econômica por simulação e determinação da configuração ótima de um sistema híbrido de energias renováveis com inclusão de geradores a biogás para atendimento da demanda de uma ETE. Quatro cenários são propostos e, para cada cenário, também são realizadas análises de sensibilidade de forma a antecipar possíveis mudanças necessárias na configuração do sistema híbrido decorrentes de variações nos custos dos componentes e na disponibilidade de recursos. Preliminarmente, analisa-se o cenário atual de abastecimento, em que os custos para o consumidor são referentes à compra de energia da rede convencional. Em seguida, três cenários são propostos: sistema híbrido de energias renováveis isolado da rede, sistema híbrido de energias renováveis conectado à rede com possibilidade de compra e venda de energia, e, por último, sistema híbrido isolado da rede com possibilidade de uso de um gerador a diesel de apoio. Todas as configurações propostas são viáveis, com custos por kWh inferiores à compra de energia da rede, especialmente em épocas de crise hídrica e consequente aumento nos custos de fornecimento de energia da rede convencional no Brasil. A integração dos sistemas híbridos de energias renováveis que utilizam o biogás com a rede apresentou os menores valores de kWh para o consumidor. Assim, esse tipo de sistema pode contribuir para tornar o fornecimento alternativo de energia para o setor de saneamento mais frequente no Brasil, com foco na sustentabilidade ambiental e econômica do setor. Sewage treatment is an essential component of sanitation and is therefore essential for the maintenance of an appropriate quality of hydric resources and protection of human health. To develop the sector's activities, one of the most significant costs is related to the electricity needed for the operation of the stations’ components. These costs can represent a barrier to providing universal access to sanitation. The use of biogas generated in anaerobic digestion of effluents in sewage treatment plants may be an alternative source of energy to the sector. Harvesting this resource could reflect in a decrease in expenses with purchase of electricity from the grid and in the amount of greenhouse gases emitted to the atmosphere, when comparing to using conventional sources of energy. Biogas can be used in combination with other renewable sources, composing a hybrid system to supply energy for the sewage treatment plant. Therefore, HOMER software is used to analyze financial viability through simulation and determination of the optimal configuration in a hybrid renewable energy system with the inclusion of biogas generators to meet the demand for sewage treatment plants. Four scenarios are proposed and, for each scenario, a sensitivity analysis is also performed in order to predict possible changes necessary to the configuration of the hybrid system because of variations in component costs and availability of resources. In first place, the current scenario of energy supply is analyzed, in which the costs for the consumer are related only to the purchase of energy from the conventional grid. Then, three scenarios are proposed: hybrid renewable energy system isolated from the grid, hybrid renewable energy system connected to the grid with possibility of buying and selling energy, and, finally, a hybrid system isolated from the grid with the possibility of using a backup diesel generator. All of the proposed configurations are viable, with costs per kWh lower than purchasing energy from the grid, especially when considering water scarcity crisis and the increase in energy supply costs from the conventional grid. The integration of hybrid renewable energy systems that use biogas with the grid obtained the lowest kWh values for the consumer. This type of system can thus contribute to make alternative energy supply to the sanitation sector more frequent in Brazil, focusing on the sector's environmental and economic sustainability.

The concept of sustainable development makes investments, in times of economic crisis, related to environmental aspects, especially those that include renewable energy sources. In this context, due to its highly favorable physical and climatic characteristics, Brazil has a high potential for exploring alternative natural energy sources. Along these lines, such issues justify the recent growth of projects dedicated to wind power generation in Brazil. Nevertheless, despite the broad benefits contemplated by projects in the sector, high levels of uncertainty can pose obstacles to investors. Thus, through a prior approach to the risks associated with investment projects in renewable sources of wind energy, it is possible to identify a critical structure that will contribute to the critical view of investors, providing greater levels of security for their intentions. Thus, we sought to identify the main risk factors associated with the generating source of wind energy, highlighted in the literature. Then, from the elaboration of a Survey, a questionnaire was applied in a non-probabilistic sample, characterized by professionals and specialists working in the sector. The data obtained were evaluated through multivariate analysis, whose objective was to develop a critical framework to assist investment, planning and management projects, where the results identified 34 risk factors associated with wind energy sources in Brazil, which were ranked according to the degrees of impact. In descending order, the following stand out: bureaucracy; country risk; environmental licenses; contractual risks and regulatory risks. El concepto de desarrollo sostenible realiza inversiones, en tiempos de crisis económica, relacionadas con aspectos ambientales, especialmente aquellos que incluyen fuentes de energía renovables. En este contexto, por sus características físicas y climáticas altamente favorables, Brasil tiene un alto potencial para explorar fuentes alternativas de energía natural. En esta línea, tales cuestiones justifican el reciente crecimiento de proyectos dedicados a la generación de energía eólica en Brasil. No obstante, a pesar de los amplios beneficios que contemplan los proyectos en el sector, los altos niveles de incertidumbre pueden representar obstáculos para los inversores. Así, mediante un abordaje previo de los riesgos asociados a los proyectos de inversión en fuentes renovables de energía eólica, es posible identificar una estructura crítica que contribuirá a la visión crítica de los inversores, aportando mayores niveles de seguridad a sus intenciones. Así, buscamos identificar los principales factores de riesgo asociados a la fuente generadora de energía eólica, resaltados en la literatura. Luego, a partir de la elaboración de una Encuesta, se aplicó un cuestionario en una muestra no probabilística, caracterizada por profesionales y especialistas que laboran en el sector. Los datos obtenidos fueron evaluados a través de análisis multivariante, cuyo objetivo fue desarrollar un marco crítico para ayudar a los proyectos de inversión, planificación y gestión, donde los resultados identificaron 34 factores de riesgo asociados a las fuentes de energía eólica en Brasil, los cuales fueron clasificados según los grados de impacto. En orden descendente destacan: burocracia; riesgo país; licencias ambientales; riesgos contractuales y riesgos regulatorios. O conceito de desenvolvimento sustentável faz com que os investimentos, em tempos de crise econômica, sejam relacionados a aspectos ambientais, sobretudo os que contemplam fontes de energia renováveis. Nesse contexto, por sua característica física e climática amplamente favorável, o Brasil apresenta elevado potencial para a exploração de fontes de energias naturais alternativas. Nessa linha, tais questões justifiquem o crescimento recente de projetos dedicados à geração de energia eólica no Brasil. Não obstante, apesar dos benefícios amplos contemplados por projetos no setor, os elevados níveis de incerteza podem representar obstáculos aos investidores. Assim, por meio de uma abordagem prévia dos riscos associados a projetos de investimento em fontes renováveis de energia eólica, pode-se identificar uma estrutura crítica que venha a contribuir com a visão crítica dos investidores, proporcionando maiores níveis de segurança às suas intenções. Dessa forma, buscou-se identificar os principais fatores de riscos associados à fonte geradora de energia eólica, destacados na literatura. Em seguida, a partir da elaboração de uma Survey, um questionário foi aplicado em uma amostragem não probabilística, caracterizada por profissionais e especialistas atuantes no setor. Os dados obtidos foram avaliados através da análise multivariada, cujo objetivo foi desenvolver um referencial crítico para auxiliar projetos de investimento, planejamento e gestão, onde os resultados identificaram 34 fatores de risco associados a fontes de energia eólica no Brasil, que foram hierarquizados, conforme os graus de impacto. Em ordem decrescente, destacam-se: burocracia; risco país; licenças ambientais; riscos contratuais e riscos regulatórios.

Marrocos é o único país do Norte de África sem recursos energéticos convencionais próprios, sendo o maior importador de energia da região. O país busca satisfazer a crescente procura local, mantendo a sua fatura de importação sob controle. Nesse contexto, Marrocos está buscando uma transição energética ambiciosa e econômica, com o objetivo de dotar o país de um setor energético seguro, competitivo e sustentável. Torna-se importante analisar a transição energética do Marrocos em razão da sua ambição na construção dessa política, que pretende explorar sua elevada capacidade de recursos eólicos e solares, tornando-o o primeiro país africano com o objetivo de atingir mais de 50% geração de eletricidade a partir de RE num continente onde o acesso a qualquer energia é um grande problema (Choukri, 2017), além do seu potencial papel como exportador de eletricidade verde para a Europa em virtude da sua posição geográfica única, o que faz do país um ator importante na área das políticas ambientais e de energia, com relevância não só para o mercado nacional como para o internacional(Vidican, 2013, pág.10). Morocco is the only North African country without its own conventional energy resources and is the region's largest energy importer. The country seeks to meet growing local demand while keeping its import bill under control. In this context, Morocco is pursuing an ambitious and cost-effective energy transition, with the aim of providing the country with a secure, competitive and sustainable energy sector. It becomes important to analyze Morocco's energy transition because of its ambition in building this policy, which aims to exploit its high capacity of wind and solar resources, This will make Morocco the first African country to aim to reach more than 50% electricity generation from RE in a continent where access to any energy is a big issue (Choukri, 2017), in addition to its potential role as an exporter of green electricity to Europe by virtue of its unique geographical position, which makes the country an important player in the area of environmental and energy policies, with relevance not only to the domestic but also to the international market (Vidican, 2013, p. 10).

Doctoral Program in Industrial and Systems Engineering (PDEIS), The increasing search for energy pathways towards climate change and social wellbeing led to a shift of strategies and policies favoring renewable energy and energy efficiency as the main pillars of the energy transition. Shaping a secure and sustainable energy future may require long-term structural changes in the current energy planning strategies, including actions on the demand-side. The present study makes several noteworthy contributions to the literature. On the whole, this research provides valuable insights into how the integration between Demand Side Management (DSM) resources and clean energy supply options might affect long-term sustainable energy plans. The relevance and the innovative aspects are related to the proposed modeling approach, which is expected to be unique concerning the proposed enhancements in a co-optimization model for long-term decision-making, recognizing the impact of short-term variability of both demand and RES supply, well suited to systems with a high share of RES and under different demand flexibility conditions. The objectives are explored for the case of the Brazilian sector, which can be justified by the following factors: (i) continental dimensions; (ii) high-RES share; (iii) vulnerability to climate change and (iv) access to data. Therefore, the Integrated Brazilian Electricity System Model (IBESM) is proposed with the main goal of supporting the development of sustainable scenarios for the electricity sector. This approach aims to answer how cost-optimal pathways would change with the inclusion of DSM strategies within the optimization model. The contribution of this research also lies in the proposition of a step-by-step methodology to estimate the Long-term Average Cost of Saved Electricity (LACoSE). Findings of this study revealed a high Demand Response (DR) potential for delaying future investments in power capacity but a limited contribution for both renewables integration and load balancing purposes. Investments including energy efficiency, are projected to be more economically valuable than investing in DR strategies alone. The proposed modeling approach would also support the decision-making process in different energy systems. The research offers significant contributions to the scientific community beyond the cases addressed in this study, not only from the possible adaptation and extension of the proposed models but also by showing the importance of the integrated supply-demand management strategy for electricity systems., A crescente busca por soluções energéticas para as mudanças climáticas e o bem-estar social culminou em alterações significativas nas estratégias e políticas, favorecendo as energias renováveis e a eficiência energética como os principais pilares da transição energética. Um futuro energético sustentável requer mudanças nas estratégias de planeamento incluindo também ações do lado da procura. No seu conjunto, esta pesquisa fornece informações importantes sobre como a integração entre a gestão da procura e tecnologias de produção de energia elétrica poderão afetar os planos energéticos de longo prazo. A relevância e os aspetos inovadores deste trabalho derivam em grande parte da modelação proposta baseada num novo modelo de co-otimização para tomada de decisão de longo prazo. Este modelo permite reconhecer o impacto da variabilidade de curto prazo da oferta e procura sendo adequado para sistemas com um elevado índice de produção por fontes renováveis e com diferentes condições de flexibilidade da procura. Os objetivos são aplicados ao caso do setor elétrico brasileiro, sendo esta opção justificada, sobretudo, pelos seguintes fatores: (i) dimensão continental; (ii) alto índice de produção renovável; (iii) vulnerabilidade às mudanças climáticas e (iv) acesso aos dados. Desse modo, propõe-se o Modelo Integrado para o Sistema Elétrico Brasileiro (em inglês, IBESM) com o objetivo principal de apoiar o desenvolvimento de cenários sustentáveis para o setor de eletricidade. A abordagem apresentada pretende contribuir para verificar de que modo a inclusão de estratégias de gestão da procura no modelo de otimização poderá impactar os cenários de longo prazo. Esta pesquisa também propõe uma metodologia para estimar o Custo Médio de Longo Prazo de Energia Economizada (em inglês, LACoSE). Os resultados indicam grande potencial da utilização de estratégias de resposta à procura (em inglês, DR) para adiar futuros investimentos em nova potência instalada. Verifica-se, no entanto, um potencial de contribuição limitado para a integração de energias renováveis e balanceamento de cargas. Os investimentos que incluam também medidas de eficiência energética tendem a ser economicamente mais interessantes do que estratégias apenas baseadas em DR. A modelação proposta tem como objetivo apoiar a tomada de decisão em diferentes sistemas elétricos. Esta pesquisa oferece contribuições para a comunidade científica que vão para além do caso analisado, não só pelo potencial de adaptação e extensão dos modelos propostos mas também pelos resultados que mostram a importância da estratégia de gestão integrada da procura e oferta nos sistema elétricos.

Doctoral Program in Industrial and Systems Engineering (PDEIS)

De todas as energias renováveis existentes, a biomassa é o recurso com maior disponibilidade e versatilidade, podendo desempenhar um papel importante no desenvolvimento de um sistema energético sustentável. A gaseificação térmica de biomassa é um processo termoquímico amplamente utilizado para a obtenção de produtos de maior valor e potencial para aplicações energéticas e químicas. O objetivo do presente trabalho é comparar o desempenho de dois processos diferentes de gaseificação térmica, em escala piloto, um de leito fluidizado e outro de leito fixo, utilizando como matéria-prima peletes de bagaço de azeitona (resíduos agroindustriais), peletes de Miscanthus (plantação energética) e peletes de pinho (resíduos agroflorestais), a diferentes temperaturas. O desempenho dos processos de gaseificação foi avaliado através do poder calorífico inferior do syngas, relação ER (razão entre o ar que entra na reação e o ar estequiométrico, relativo à combustão total dos produtos) e génese de subprodutos relativamente ao volume de syngas. Os resultados obtidos demonstram a viabilidade das tecnologias estudadas no que respeita à elevada produção de energia utilizando resíduos biomássicos como combustível. Os testes realizados apresentaram as seguintes caraterísticas, para um consumo de 100 kg/h (0,17 m³/h), um LHV de syngas de 4,55 a 6,62 MJ/m³ para o leito fluidizado e de 5,12 a 5,84 MJ/m³ para o leito fixo, produção de material particulado (cinzas e carvões) e alcatrões de 0,013 a 0,016 m³ (material particulado) e 0,009 a 0,021 m³ (alcatrões) para o sistema de leito fluidizado e 0,008 a 0,015 m³ (material particulado) e 0,002 e 0,004 m³ (alcatrões) para o leito fixo, sendo que o volume de syngas produzido situa-se entre os 130,50 e 156,67 m³ e para leito fluidizado e para o leito fixo entre 230,91 e 330,68 m³. Com base nas premissas estudadas, foram propostas e comparadas duas instalações (leito fluidizado e leito fixo) para o mesmo consumo de matéria-prima (100 kg/h), localizadas junto a uma indústria de processamento florestal e/ou agroindustrial. A análise técnico-económica mostrou que o projeto de leito fluidizado não é economicamente viável nas atuais condições de mercado, para as biomassas estudadas, apresentando um VAL negativo de -75.790 € (bagaço de azeitona), -265.354 € (Miscanthus) e -279.928 € (pinho), uma TIR de -9,08 % (bagaço de azeitona) e não reproduzível para as restantes biomassas, e um PB de 14 anos para o bagaço de azeitona e não reproduzível para as restantes biomassas. No que respeita ao projeto de leito fixo mostrou-se economicamente viável para as biomassas bagaço de azeitona, Miscanthus e pinho, com um VAL positivo de 126.190 €, 10.119 € e 158.930 €, uma TIR de 47,23 %, 6,81 % e 45,32 %, e um PB de 2, 10 e 2 anos, respetivamente. Concluiu-se que a gaseificação térmica é uma tecnologia perfeitamente adequada para a valorização de matérias-primas de origem lenhocelulósicas, apresentando viabilidade económica, no que respeita à tecnologia de leito fixo Of all the existing renewable energies, biomass is the resource with the greatest availability and versatility, and it can play an important role in the development of a sustainable energy system. Biomass gasification is a thermochemical process widely used to obtain products of greater value and potential for energy and chemical applications. The objective of the present work is to compare the performance of two different thermal gasification processes, on a pilot scale, one of fluidized bed and one of fixed bed, using olive pomace pellets (agroindustrial residues), Miscanthus pellets as raw material (energetic crops) and pine pellets (agroforestry waste), at different temperatures. The performance of the gasification processes was evaluated through the lower calorific value of the syngas, the ER ratio (ratio between the air entering the reaction and the stoichiometric air, relative to the total combustion of the products) and the genesis of by-products in relation to the volume of syngas. The results obtained demonstrate the feasibility of the technologies studied with regard to high energy production using biomass residues as fuel. The tests performed revealed the following characteristics, for a consumption of 100 kg/h (0.17 m³/h), an LHV of syngas from 4.55 to 6.62 MJ/m³ for the fluidized bed and from 5.12 to 5.84 MJ/m³ for the fixed bed, production of particulate material (ash and chars) and tars, of 0.013 to 0.016 m³ (particulate material) and 0.009 to 0.021 m³ (tars) for the fluidized bed system and 0.008 to 0.015 m³ (particulate material) and 0.002 and 0.004 m³ (tar) for the fixed bed, the volume of syngas produced was between 130.50 and 156.67 m³ and for fluidized bed and for the fixed bed between 230.91 and 330.68 m³. Based on the assumptions studied, two facilities (fluidized bed and fixed bed) for the same consumption of raw material (100 kg/h) were proposed and compared, located next to a forestry and/or agroindustrial processing industry. The technical-economic analysis presented that the fluidized bed project is not economically viable in the current market conditions, for the studied biomasses, presenting a negative VAL of -75,790 € (olive pomace), -265,354 € (Miscanthus) and -279,928 € (pine), an IRR of -9.08% (olive pomace) and non-reproducible for the remaining biomasses, and a 14-year PB for olive pomace and non-reproducible for the remaining biomasses. Regarding the fixed bed project, it proved to be economically viable for olive pomace, Miscanthus and pine biomass, with a positive VAL of 126,190 €, 10,119 € and 158,930 €, an IRR of 47.23%, 6.81% and 45.32%, and a BP of 2, 10 and 2 years, respectively. It was concluded that thermal gasification is a perfectly suitable technology for the valorization of raw materials of lignocellulosic origin, presenting economic viability, with respect to the fixed bed technology