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Esta dissertação oferece contribuições para o campo da energia eólica, e fornece um roteiro claro para a tomada de decisão baseada em dados, bem como orientações práticas para otimizar a operação e manutenção. No contexto atual da transformação digital e crescente demanda energética surge a necessidade de soluções inovadores e sustentáveis em larga escala, como a energia eólica offshore. A energia eólica é uma fonte de energia renovável que tem o potencial de contribuir significativamente para a matriz energética global. A implementação e operação de projetos eólicos offshore são desafiadores devido aos custos elevados e à natureza intrínseca dos riscos no ambiente marítimo, por isso necessitam operar em sua máxima eficiência e desempenho, tendo em vista a viabilidade económica. Este trabalho tem como objetivo a compreensão dos fatores principais que influenciam o desempenho energético dos aerogeradores através dos dados que revelam as interrupções e falhas de sistemas. Os resultados obtidos nesta pesquisa destacam a necessidade de uma abordagem integrada, buscando o conhecimento técnico especializado com a aplicação de tecnologias de monitoramento em tempo real e análise de dados. Ao reconhecer os padrões de falhas e as lacunas de eficiência, os gestores podem direcionar seus esforços para aprimorar a fiabilidade, a disponibilidade e a performance geral dessas unidades geradoras de energia elétrica. Através da implementação das recomendações resultantes deste estudo, espera-se que as instituições possam alcançar uma expressiva rentabilidade e sustentabilidade, alinhando-se de forma eficaz com as demandas atuais, garantindo uma posição sólida no ambiente empresarial e contribuindo para um futuro energético mais equilibrado.

Esta dissertação oferece contribuições para o campo da energia eólica, e fornece um roteiro claro para a tomada de decisão baseada em dados, bem como orientações práticas para otimizar a operação e manutenção. No contexto atual da transformação digital e crescente demanda energética surge a necessidade de soluções inovadores e sustentáveis em larga escala, como a energia eólica offshore. A energia eólica é uma fonte de energia renovável que tem o potencial de contribuir significativamente para a matriz energética global. A implementação e operação de projetos eólicos offshore são desafiadores devido aos custos elevados e à natureza intrínseca dos riscos no ambiente marítimo, por isso necessitam operar em sua máxima eficiência e desempenho, tendo em vista a viabilidade económica. Este trabalho tem como objetivo a compreensão dos fatores principais que influenciam o desempenho energético dos aerogeradores através dos dados que revelam as interrupções e falhas de sistemas. Os resultados obtidos nesta pesquisa destacam a necessidade de uma abordagem integrada, buscando o conhecimento técnico especializado com a aplicação de tecnologias de monitoramento em tempo real e análise de dados. Ao reconhecer os padrões de falhas e as lacunas de eficiência, os gestores podem direcionar seus esforços para aprimorar a fiabilidade, a disponibilidade e a performance geral dessas unidades geradoras de energia elétrica. Através da implementação das recomendações resultantes deste estudo, espera-se que as instituições possam alcançar uma expressiva rentabilidade e sustentabilidade, alinhando-se de forma eficaz com as demandas atuais, garantindo uma posição sólida no ambiente empresarial e contribuindo para um futuro energético mais equilibrado.

A indústria petrolífera, que tem como um dos produtos o plástico, e a do ferro e aço são das maiores emissoras mundiais de Gases com Efeito de Estufa (GEE). Assim, atualmente, com as crescentes preocupações ambientas da população, torna-se urgente estudar o impacte ambiental das fábricas produtoras de embalagens de plástico e metal. Desse modo, a presente dissertação foi realizada na Colep Packaging Portugal e teve como objetivo calcular a pegada de carbono da fábrica referente ao ano de 2022. A avaliação da pegada de carbono foi realizada tendo como linhas orientadoras a metodologia Greenhouse Gas Protocol e sempre que possível, foram utilizados os fatores de emissão de origem primária. A pegada de carbono é dividida em três âmbitos: o primeiro é referente às emissões diretas da empresa relatora; o segundo são emissões indiretas para a produção de energia; o terceiro refere-se a emissões que ocorrem como consequência da atividade da empresa relatora. É possível afirmar que este mesmo objetivo foi atingido, obtendo-se como resultado 7 408,235 t CO2 eq de âmbito 1 (7,03%), 2 846,705 t CO2 eq de âmbito 2 (2,70%) e 95 075,239 t CO2 eq de âmbito 3 (90,27%). Globalmente, o valor calculado foi 105 330,179 t CO2 eq. As categorias que mais contribuíram para este valor da pegada de carbono são os bens e serviços adquiridos, o fim de vida dos produtos vendidos e o consumo de gás natural. Estas três categorias emitiram, em 2022, 87 732,707 t CO2 eq, o que corresponde a 83,29% das emissões totais da Colep Packaging Portugal. Para calcular a pegada de carbono foi necessário realizar um inventário, em primeiro lugar, aos tipos de energia consumida. Nestes parâmetros estão incluídos o gás natural, propano, gasóleo, gasolina e líquidos refrigerantes para o âmbito 1 e a eletricidade para o âmbito 2. Foi também realizado um inventário para o âmbito 3 a todas as matérias-primas, serviços e bens capitais adquiridos, ao transporte a montante (de matérias-primas) e a jusante (de produtos vendidos), aos resíduos gerados no processo produtivo, às viagens de negócios e diárias dos colaboradores, aos bens alugados a montante (veículos de leasing e paletes) e a jusante (edifícios), ao processamento dos produtos vendidos e ao fim de vida destes. Também se analisou o uso dos produtos vendidos, os franchises da empresa e os investimentos, porém, estas categorias não registaram valores. De maneira a reduzir o valor da pegada de carbono sugere-se a realização de algumas medidas. Ao todo são 16 de onde se destacam a substituição dos veículos a combustão por elétricos, a utilização de camiões elétricos, a utilização de energia 100% renovável, a utilização de comboios para transporte superior a 250 km, a instalação de painéis solares, o aumento da eficiência energética e a incorporação de reciclado nas embalagens metálicas. Ao serem implementadas, as 16 medidas permitem reduzir em 54 262,702 t CO2 eq, o que corresponde a 51,52% do atual valor global.

A indústria petrolífera, que tem como um dos produtos o plástico, e a do ferro e aço são das maiores emissoras mundiais de Gases com Efeito de Estufa (GEE). Assim, atualmente, com as crescentes preocupações ambientas da população, torna-se urgente estudar o impacte ambiental das fábricas produtoras de embalagens de plástico e metal. Desse modo, a presente dissertação foi realizada na Colep Packaging Portugal e teve como objetivo calcular a pegada de carbono da fábrica referente ao ano de 2022. A avaliação da pegada de carbono foi realizada tendo como linhas orientadoras a metodologia Greenhouse Gas Protocol e sempre que possível, foram utilizados os fatores de emissão de origem primária. A pegada de carbono é dividida em três âmbitos: o primeiro é referente às emissões diretas da empresa relatora; o segundo são emissões indiretas para a produção de energia; o terceiro refere-se a emissões que ocorrem como consequência da atividade da empresa relatora. É possível afirmar que este mesmo objetivo foi atingido, obtendo-se como resultado 7 408,235 t CO2 eq de âmbito 1 (7,03%), 2 846,705 t CO2 eq de âmbito 2 (2,70%) e 95 075,239 t CO2 eq de âmbito 3 (90,27%). Globalmente, o valor calculado foi 105 330,179 t CO2 eq. As categorias que mais contribuíram para este valor da pegada de carbono são os bens e serviços adquiridos, o fim de vida dos produtos vendidos e o consumo de gás natural. Estas três categorias emitiram, em 2022, 87 732,707 t CO2 eq, o que corresponde a 83,29% das emissões totais da Colep Packaging Portugal. Para calcular a pegada de carbono foi necessário realizar um inventário, em primeiro lugar, aos tipos de energia consumida. Nestes parâmetros estão incluídos o gás natural, propano, gasóleo, gasolina e líquidos refrigerantes para o âmbito 1 e a eletricidade para o âmbito 2. Foi também realizado um inventário para o âmbito 3 a todas as matérias-primas, serviços e bens capitais adquiridos, ao transporte a montante (de matérias-primas) e a jusante (de produtos vendidos), aos resíduos gerados no processo produtivo, às viagens de negócios e diárias dos colaboradores, aos bens alugados a montante (veículos de leasing e paletes) e a jusante (edifícios), ao processamento dos produtos vendidos e ao fim de vida destes. Também se analisou o uso dos produtos vendidos, os franchises da empresa e os investimentos, porém, estas categorias não registaram valores. De maneira a reduzir o valor da pegada de carbono sugere-se a realização de algumas medidas. Ao todo são 16 de onde se destacam a substituição dos veículos a combustão por elétricos, a utilização de camiões elétricos, a utilização de energia 100% renovável, a utilização de comboios para transporte superior a 250 km, a instalação de painéis solares, o aumento da eficiência energética e a incorporação de reciclado nas embalagens metálicas. Ao serem implementadas, as 16 medidas permitem reduzir em 54 262,702 t CO2 eq, o que corresponde a 51,52% do atual valor global.

O estágio curricular desenvolvido como requisito parcial para a obtenção de grau de mestre foi realizado na SIMDOURO – Estação de Tratamento de Águas Residuais (ETAR) de Paço de Sousa. O tema desenvolvido foi o estudo da otimização da digestão anaeróbia na referida ETAR. Os ensaios tiveram como objetivo estudar a influência de diversos fatores na produção de biogás: diferentes pré-tratamentos enzimáticos (simples e combinados) e térmicos nas lamas mistas; temperatura do processo; codigestão de lamas mistas com microalgas e com efluente rico em óleos e gorduras provenientes de uma indústria de produção de biodiesel. Foram realizados testes em sistema fechado para avaliação do potencial de produção de metano, BMP (biochemical methane potential) com uma duração aproximada de 14 dias. O pré-tratamento enzimático com apenas uma enzima causou uma redução na produção de biogás, sugerindo uma possível inibição do processo de digestão anaeróbia. A produção de biogás na amostra pré-tratada enzimática e termicamente foi maior do que na amostra submetida apenas ao pré-tratamento enzimático. Quanto ao grupo de ensaios com enzimas combinadas, o uso simultâneo de 3 grupos de enzimas (proteases, lípases e celulases) deu origem a maior produção de biogás, correspondente a 0,128 Nml/mg sólidos voláteis iniciais (SVi). O uso de enzimas celulolíticas originou menor produção específica, sendo esta de 0,121 Nml/mg SVi. Verificou-se que a codigestão de lamas mistas com até 4,5 % de microalga Chlorella vulgaris não teve efeito inibidor. Para as temperaturas testadas (43 e 48 ºC), a maior produção de biogás deu-se a 43 ºC. A codigestão com 0,94%v/v de um efluente rico em óleos e gorduras resultou na produção de um volume adicional de biogás de 18,4%. O estudo desenvolvido levou ainda a perceber que 24% do biogás produzido pela ETAR é desperdiçado devido à baixa potência elétrica do cogerador (170 kW). Verificou-se que o uso de um cogerador com uma maior potência (226 kW) eliminaria essas perdas, produzindo energia elétrica equivalente a 1 976 764 kWh anual e gerando assim uma receita bruta correspondente a 151% das vendas atuais, que após a liquidação da fatura de energia injetada na rede resultaria num saldo extra de +28 325 € anuais

O estágio curricular desenvolvido como requisito parcial para a obtenção de grau de mestre foi realizado na SIMDOURO – Estação de Tratamento de Águas Residuais (ETAR) de Paço de Sousa. O tema desenvolvido foi o estudo da otimização da digestão anaeróbia na referida ETAR. Os ensaios tiveram como objetivo estudar a influência de diversos fatores na produção de biogás: diferentes pré-tratamentos enzimáticos (simples e combinados) e térmicos nas lamas mistas; temperatura do processo; codigestão de lamas mistas com microalgas e com efluente rico em óleos e gorduras provenientes de uma indústria de produção de biodiesel. Foram realizados testes em sistema fechado para avaliação do potencial de produção de metano, BMP (biochemical methane potential) com uma duração aproximada de 14 dias. O pré-tratamento enzimático com apenas uma enzima causou uma redução na produção de biogás, sugerindo uma possível inibição do processo de digestão anaeróbia. A produção de biogás na amostra pré-tratada enzimática e termicamente foi maior do que na amostra submetida apenas ao pré-tratamento enzimático. Quanto ao grupo de ensaios com enzimas combinadas, o uso simultâneo de 3 grupos de enzimas (proteases, lípases e celulases) deu origem a maior produção de biogás, correspondente a 0,128 Nml/mg sólidos voláteis iniciais (SVi). O uso de enzimas celulolíticas originou menor produção específica, sendo esta de 0,121 Nml/mg SVi. Verificou-se que a codigestão de lamas mistas com até 4,5 % de microalga Chlorella vulgaris não teve efeito inibidor. Para as temperaturas testadas (43 e 48 ºC), a maior produção de biogás deu-se a 43 ºC. A codigestão com 0,94%v/v de um efluente rico em óleos e gorduras resultou na produção de um volume adicional de biogás de 18,4%. O estudo desenvolvido levou ainda a perceber que 24% do biogás produzido pela ETAR é desperdiçado devido à baixa potência elétrica do cogerador (170 kW). Verificou-se que o uso de um cogerador com uma maior potência (226 kW) eliminaria essas perdas, produzindo energia elétrica equivalente a 1 976 764 kWh anual e gerando assim uma receita bruta correspondente a 151% das vendas atuais, que após a liquidação da fatura de energia injetada na rede resultaria num saldo extra de +28 325 € anuais

Abstract While it is generally accepted that our fossil fuel-dominated energy systems must undergo a sustainable transition, researchers have often neglected the potential impacts of this on water and land systems. However, if unintended environmental impacts from this process are to be avoided, understanding its implications for land use and water demand is of crucial importance. Moreover, developed countries may induce environmental stress beyond their own borders, for instance through extensive imports of bioenergy. In this paper, Germany serves as an example of a developed country with ambitious energy transformation targets. Results show that in particular, the politically-driven aspiration for more organic farming in Germany results in a higher import quota of biomass, especially biofuels. These imports translate into land demand, which will exceed the area available in Germany for bioenergy by a factor of 3–6.5 by 2050. As this will likely bring about land stress in the respective exporting countries, this effect of the German energy transformation ought to be limited as much as possible. In contrast, domestic water demand for the German energy system is expected to decrease by over 80% through 2050 due to declining numbers of fossil-fuelled power plants. However, possible future irrigation needs for bioenergy may reduce or even counterbalance this decreasing effect. In addition, energy policy targets specific to the transport sector show a high sensitivity to biomass imports. In particular, the sector-specific target for greenhouse gas reductions will seemingly promote biomass imports, leading to the above-described challenges in the pursuit of sustainability.

Abstract While it is generally accepted that our fossil fuel-dominated energy systems must undergo a sustainable transition, researchers have often neglected the potential impacts of this on water and land systems. However, if unintended environmental impacts from this process are to be avoided, understanding its implications for land use and water demand is of crucial importance. Moreover, developed countries may induce environmental stress beyond their own borders, for instance through extensive imports of bioenergy. In this paper, Germany serves as an example of a developed country with ambitious energy transformation targets. Results show that in particular, the politically-driven aspiration for more organic farming in Germany results in a higher import quota of biomass, especially biofuels. These imports translate into land demand, which will exceed the area available in Germany for bioenergy by a factor of 3–6.5 by 2050. As this will likely bring about land stress in the respective exporting countries, this effect of the German energy transformation ought to be limited as much as possible. In contrast, domestic water demand for the German energy system is expected to decrease by over 80% through 2050 due to declining numbers of fossil-fuelled power plants. However, possible future irrigation needs for bioenergy may reduce or even counterbalance this decreasing effect. In addition, energy policy targets specific to the transport sector show a high sensitivity to biomass imports. In particular, the sector-specific target for greenhouse gas reductions will seemingly promote biomass imports, leading to the above-described challenges in the pursuit of sustainability.

Moisture availability is a strong determinant of decomposition rates in forests worldwide. Climate models suggest that many terrestrial ecosystems are at risk from future droughts, suggesting moisture limiting conditions will develop across a range of forests worldwide. The impacts of increasing drought conditions on forest carbon (C) fluxes due to shifts in organic matter decay rates may be poorly characterised due to limited experimental research. To appraise this question, we conducted a meta-analysis of forest drought experiment studies worldwide, examining spatial limits, knowledge gaps and potential biases. To identify limits to experimental knowledge, we projected the global distribution of forest drought experiments against spatially modelled estimates of (i) future precipitation change, (ii) ecosystem total above-ground C and (iii) soil C storage. Our assessment, involving 115 individual experimental study locations, found a mismatch between the distribution of forest drought experiments and regions with higher levels of future drought risk and C storage, such as Central America, Amazonia, the Atlantic Forest of Brazil, equatorial Africa and Indonesia. Decomposition rate responses in litter and soil were also relatively under-studied, with only 30 experiments specifically examining the potential experimental impacts of drought on C fluxes from soil or litter. We propose new approaches for engaging experimentally with forest drought research, utilising standardised protocols to appraise the impacts of drought on the C cycle, while targeting the most vulnerable and relevant forests.