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The worldwide scarcity of fossil fuels regarding primary energy demand together with growing environmental concerns have raised new challenges to the world economy, and led to changes in the energy paradigm. Industry, services, researchers, and the Academy are challenged to envisage new solutions through setting up new conversion processes, designing new power systems, and investigating and developing new energy sources and vectors. A broad and up-to-date views on flow systems, energy vectors, together with fuel cells, biomass, and energy recovery issues are covered in this collection. The Guest Editors are grateful to the authors who contributed to this special issue and to all colleagues who participated in the review process.

Um nearly zero-energy building (nzeb) é um edifício que produz tanta ou mais energia quanto a que consome num ano típico. As medidas de eficiência assumem um papel de tal forma preponderante na redução das necessidades de consumo que, através da captação de energias renováveis, se torna possível alcançar um balanço de energia zero. Actualmente, a abordagem mais comum é usar a rede pública como fonte e dissipador dessa energia eléctrica. O conceito tem-se expandido de forma notória, dentro ou fora do território nacional, sendo hoje possível aprendermos os conceitos inerentes aos edifícios de energia zero a partir de importantes projectos, como é exemplo disso o edifício Solar XXI em Lisboa. Este documento procura abordar o tema de forma prática e acessível, do ponto de vista das preocupações da arquitectura. Para isso, contribui um caso de estudo que pretende compor uma lógica integradora de várias estratégias determinantes no comportamento térmico do edifício, com intenções de arquitetura contemporânea que se querem fiéis aos seus princípios. A nearly zero-energy building (nzeb) is a sort of building that produces as much or more energy than it consumes in an average year. The efficiency measures play an important role to reduce energy consumption such that the balance of energy needs can be supplied with renewable technologies in order to reach a zero energy result. Today’s approach is usually to use the public grid as a source and a way to dissipate this electric energy. This concept has been spreading in a notorious way in and outside our national territory. With this intention, it is possible today to learn the underlying concepts of the energy zero buildings through several projects, such as the Solar XXI building in Lisbon. This Document approaches this subject in a practical and accessible way, from the point of view of architecture concerns. Additionally it contributes with a case study that develops a set of several strategies that are determinant in the building’s thermal behaviour alongside with contemporary architecture intentions that are supposed to follow their own principles.

Currently there is a growing concern about climate change resulting from increased CO2 emissions, leading to an increasing demand of buildings that are more sustainable and energy efficient. The AEC industry have been acquiring more demanding standards of sustainability and energy efficiency, requiring analysis processes to be more complex and integrated with each other. Therefore, it has become vital to implement BIM, enabling greater efficiency in the collaborative process between actors. Thus, the use of BIM can contribute to sustainability through forecasting energy consumption and their usage costs with credibility, reliability and consistency of results. The study of the benefits and barriers to the introduction of BIM in energy analysis of buildings and the analysis of the interoperability between BIM tools and specialized software for energy analysis becomes relevant, as well as the study of workflows that provide good efficiency, which will boost its correct implementation in the AEC industry Currently there is a growing concern about climate change resulting from increased CO2 emissions, leading to an increasing demand of buildings that are more sustainable and energy efficient. The AEC industry have been acquiring more demanding standards of sustainability and energy efficiency, requiring analysis processes to be more complex and integrated with each other. Therefore, it has become vital to implement BIM, enabling greater efficiency in the collaborative process between actors. Thus, the use of BIM can contribute to sustainability through forecasting energy consumption and their usage costs with credibility, reliability and consistency of results. The study of the benefits and barriers to the introduction of BIM in energy analysis of buildings and the analysis of the interoperability between BIM tools and specialized software for energy analysis becomes relevant, as well as the study of workflows that provide good efficiency, which will boost its correct implementation in the AEC industry

Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia O conforto térmico é algo cada vez mais valorizado pelo ser humano, sendo fundamental para a sua produtividade e o seu bem-estar. Porém, assegurar condições de conforto térmico tem consequências energéticas, económicas e ambientais. Os órgãos de governo da União Europeia consideram que o aumento da eficiência energética dos edifícios é algo de extrema importância, devido a estes serem grandes consumidores de energia. Logo, um método eficaz de reduzir custos energéticos e económicos e impactos ambientais passa por tornar os edifícios muito eficientes energeticamente. A eficiência energética de um edifício está diretamente relacionada com a qualidade das suas soluções construtivas. Uma forma de melhorar as características das soluções construtivas é o uso de isolamento térmico, de modo a diminuir as trocas de calor entre o exterior e o interior de um edifício. O presente estudo tinha como objetivo a realização de uma análise económica, energética e ambiental da aplicação do isolamento térmico aos edifícios do continente europeu. Esta análise permitiu compreender a influência da aplicação de isolamento térmico na eficiência energética dos edifícios e assim perceber a influência desta medida nos custos energéticos, económicos e ambientais do ciclo de vida completo dos edifícios localizados no continente europeu. Adicionalmente, fez-se uma verificação de qual o material isolante térmico mais adequado. A análise foi efetuada segundo as perspetivas económica, energética e ambiental. Os custos do conforto térmico dependem da tipologia de uso do edifício e do tipo de clima. Assim, de forma a representar as tipologias do edificado europeu foram selecionados seis edifícios diferentes, sendo estes: um apartamento e uma moradia (edifícios residenciais), uma clínica (edifício de serviços com funcionamento permanente), uma escola e uma agência bancária (edifícios de serviços com funcionamento intermitente) e um supermercado (edifício de comércio com funcionamento intermitente. Para representar o clima do continente europeu foram selecionadas 5 localizações, em função do número de graus-dia de aquecimento e de arrefecimento, envolvendo assim 5 tipos de clima: Málaga (quente), Lisboa (moderado), Valladolid (frio), Varsóvia (muito frio), Reykjavik (extremamente frio). Recorreu-se à folha de cálculo CalProTerm para a obtenção das propriedades termofísicas das soluções construtivas opacas e ao software SEnergEd para a realização da simulação do comportamento energético, económico e ambiental do ciclo de vida dos edifícios. A versão do software SEnergEd disponibilizada não realizava a análise ambiental do ciclo de vida do edifício, pelo que foi necessário proceder à implementação desta vertente, munindo este software com os algoritmos necessários à realização do cálculo de impactos ambientais.Os resultados obtidos mostram, em termos muito genéricos, que a aplicação de isolamento térmico à envolvente opaca dos edifícios do continente europeu é mais benéfica em termos energéticos e em termos ambientais do que sob a perspetiva económica. Adicionalmente, a espessura ótima de isolamento térmico depende da tipologia de edifício, do tipo de clima e da perspetiva com que foi efetuada a análise (energética, ambiental ou económica). Thermal comfort is something increasingly valued by the human being, being fundamental for their productivity and well-being. However, ensuring thermal comfort conditions has energy, economic and environmental consequences. The Governing Bodies of the European Union consider that increasing the energy efficiency of buildings is extremely important, especially due to being one of the major energy consumers. Therefore, an effective method of reducing energy and economic costs and environmental impacts is to make buildings very energy efficient. The energy efficiency of a building is directly related to the quality of its constructive solutions. One way to improve the characteristics of constructive solutions is the use of thermal insulation, so as to decrease heat exchanges between the outside and the interior of a building.The present study aimed to carry out an economic, energy and environmental analysis of the application of thermal insulation to buildings on the European continent. This analysis made it possible to understand the influence of the application of thermal insulation on the energy efficiency of buildings and thus to understand the influence of this measure on the energy, economic and environmental costs of the complete life cycle of buildings located on the European continent. Additionally, a verification was made of which is the most suitable thermal insulating material. The analysis was carried out according to the economic, energy and environmental perspectives. Thermal comfort costs depend on the type of use of the building and the type of climate. Thus, to represent the typologies of European buildings, six different buildings were selected, namely: an apartment and a house (residential buildings), a clinic (service building with permanent operation), a school and a bank branch (buildings of services with intermittent operation) and a supermarket (commercial building with intermittent operation. To represent the climate of the European continent, 5 locations were selected, depending on the number of degree-days of heating and cooling, thus involving 5 types of climate: Malaga (hot), Lisbon (moderate), Valladolid (cold), Warsaw (very cold), Reykjavik (extremely cold).The CalProTerm spreadsheet was used to obtain the thermophysical properties of the opaque constructive solutions, the SEnergEd software was used to simulate the energy, economic and environmental behavior of the buildings' life cycle. The version of the SEnergEd software initially available did not carry out the environmental analysis of the building's life cycle, therefore it was necessary to implement this aspect, providing this software with the algorithms necessary to carry out the calculation of environmental impacts.The results obtained showed, in very general terms, that the application of thermal insulation to the opaque envelope of buildings on the European continent is more beneficial in energy and environmental terms than from an economic perspective. Additionally, the optimal thickness of thermal insulation depends on the type of building, the type of climate and the perspective from which the analysis was carried out (energy, environmental or economic).

Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia In photovoltaic solar systems in buildings, the mismatch between the energy generation and consumption leads to the need to inject energy into the grid, with a negative economic impact. To avoid it, the use of energy storage systems is increasingly important in order to store the surplus energy generation to be used in periods where the generation is lower than the consumption. Therefore, arises the need of intelligent control algorithms which, according to a predefined objective, ensure the correct management not only of the energy storage system, but also of the available solar resource.The main objective of this thesis was to analyse the impact of photovoltaic solar energy generation together with an energy storage system with lithium ion batteries in buildings of the services sector. For that, the building of the Department of Electrical and Computer Engineering of the University of Coimbra, which already has a photovoltaic solar system installed, was used as case study. The sizing of a possible expansion of the current photovoltaic system was done, as well as the sizing of a storage system with the aim to ensure reduction of costs with the purchased electricity. Thus, an intelligent control algorithm was implemented in MATLAB environment with the objective of managing and controlling the storage system to ensure the objectives of maximizing the self-consumption and minimizing costs with energy imported from the grid.Different scenarios were simulated and analysed, and through the analysis of the technical and economic availability it was possible to verify that the developed control strategies were successful, allowing to achieve good results regarding the reduction of the costs with the imported energy from the grid and the maximization of the self-consumption, as well as making the investment in the storage system cost-effective. Nos sistemas solares fotovoltaicos em edifícios o desajuste entre a produção de energia elétrica e o consumo leva à necessidade de injeção de energia na rede, com um impacto económico negativo. Para o evitar, é cada vez mais importante o uso de sistemas de armazenamento, com vista a armazenar a energia gerada em excesso de modo a esta ser utilizada em períodos onde a produção seja inferior ao consumo. Surge assim a necessidade de algoritmos de controlo inteligentes que, de acordo com um objetivo predefinido, assegurem a gestão correta não só do sistema de armazenamento, mas também do recurso solar disponível.O objetivo primordial desta dissertação foi analisar o impacto da geração de energia elétrica solar fotovoltaica em conjunto com um sistema de armazenamento de energia elétrica com baterias de iões de lítio em edifícios do setor dos serviços. Para tal, foi utilizado como objeto de estudo o edifício do Departamento de Engenharia Eletrotécnica e de Computadores da Universidade de Coimbra que conta já com um sistema solar fotovoltaico instalado. Foi realizado o dimensionamento de uma possível expansão do sistema atual, assim como o dimensionamento de um sistema de armazenamento que permita reduzir os custos com a compra de energia elétrica da rede. Assim, foi também implementado em ambiente MATLAB um algoritmo de controlo inteligente com o objetivo de fazer a gestão e controlo do sistema de armazenamento para assegurar os objetivos de maximização do autoconsumo e de minimização dos custos com a energia importada da rede.Foram simulados e analisados diferentes cenários e através da análise da viabilidade técnica e económica realizada foi possível constatar que as estratégias de controlo desenvolvidas foram bem-sucedidas, permitindo alcançar bons resultados relativos à redução dos custos com a importação de energia da rede e maximização do autoconsumo, assim como tornar rentável o investimento no sistema de armazenamento.

O desenvolvimento sustentável, como conceito fulcral para a sobrevivência do nosso planeta, engloba um conjunto de fatores dos quais a energia constitui uma parte vital. Esta ideia aparece inclusivamente vertida em diversos Objetivos do Desenvolvimentos Sustentável (ODS), tais como os Objetivos N.º 9, 11, 12 e 13. Os edifícios representam cerca de 50% do fenómeno de poluição ambiental, fruto do consumo energético inerente à sua utilização, que ascende a 41% de toda a energia primária produzida. Estes dados podem ser explicados pelo aumento da população mundial, a pouca reabilitação de edifícios a nível global e o exponencial aumento do consumo energético para suprir necessidades de aquecimento e arrefecimento de edifícios. Neste âmbito, considerou-se importante verificar a viabilidade de novas soluções que permitam criar estabilidade térmica dentro dos edifícios, como é o caso da aplicação de Materiais de Mudança de Fase (Phase Change Materials – PCM) em soluções construtivas. Os PCM apresentam uma comprovada capacidade de armazenamento térmico em comparação com as soluções tradicionais. Contudo, uma das grandes vantagens destes materiais reside na não necessidade de armazenamento de energia elétrica, mas sim o armazenamento da energia térmica do ambiente envolvente. A modelação da aplicação dos materiais num edifício-tipo e num edifício real, permitiu obter diferenças nas temperaturas de pico interiores de até 1 °C, bem como uma redução global de consumos energéticos entre 12% e 23%, para a espessura mínima dos PCM comerciais analisados. A introdução dos PCM permitiu, de igual forma, a redução da amplitude térmica interior, observando-se reduções até 83%. A adoção deste tipo de soluções leva a que seja possível obter reduções de emissões entre os 3,3% e os 33%, no edifício de mais baixa eficiência energética e entre os 2% e os 8%, para o caso de um edifício de maior eficiência energética. O período de retorno do investimento nestes materiais mostrou-se elevando, sendo um desafio ao vetor social da sustentabilidade. Sustainable development, as a key concept for the survival of our planet, includes a set of factors of which energy is a vital part. This idea also appears in several Sustainable Development Objectives (SDO), such as Objectives Nos. 9, 11, 12 and 13. Buildings represent about 50% of the environmental pollution phenomenon, resulting from the energy consumption inherent to its use, which amounts to 41% of all primary energy produced. This can be explained by the increase of the world population, the limited rehabilitation of buildings worldwide and the exponential increase in energy consumption, to meet heating and cooling needs of buildings. In this context it will be important to verify the viability of new solutions that allow thermal stability in buildings, such as the application of Phase Change Materials (PCM) in constructive solutions. PCM have proven thermal storage capacity compared to traditional coating solutions. However, one of the great advantages of these materials lies in the fact that they do not need to store electrical energy, but the storage of thermal energy from the surrounding environment. The application of the materials, in a simulated context, in a model building and in a real building, allowed to obtain differences in interior peak temperatures of up to 1 °C, as well as an overall reduction in energy consumption between 12% and 23%, for the minimum commercial thickness of the PCM used. The introduction of PCM also made it possible to reduce the interior temperature range, with reductions of up to 83% observed. About the environmental sustainability themes, the adoption of this type of solution led to emission reductions between 3.3% and 33%, in the low-efficiency building, and between 2% and 8%, for the most efficient building. The payback period for the investment in these materials need to be increased, representing a challenge to the social vector of sustainability.

Este trabalho tem como principal objectivo analisar a política externa da Turquia e o relacionamento deste país com a União Europeia, o qual tem uma longa tradição histórica. Pela sua relevância para este relacionamento, é dada uma especial ênfase aos aspectos de política externa ligados com a segurança energética europeia. Desta forma, os particularismos da posição geoestratégica da Turquia e as suas relações com as regiões do Médio Oriente, Cáucaso e Ásia Central ocupam um lugar significativo na análise. Por último, procura-se ainda avaliar os eventuais benefícios que poderão resultar de uma adesão da Turquia à União Europeia, em especial no caso da segurança energética. Our main objective is to study Turkey´s foreign policy and its historical relationship with the European Union. Throughout this work, we emphasize aspects of foreign policy related to energy security. Thus, the special nature of Turkey's geostrategic position and its relations with the regions of the Middle East, Caucasus and Central Asia occupies a central place in this analysis. Finally, we seek to evaluate possible benefits that may result from Turkey´s accession to the European Union, especially regarding energy security.

No município do Seixal, pretende-se estudar a implementação de um projeto para a produção de hidrogénio verde. Este projeto nasceu pela necessidade de responder às metas da descarbonização em Portugal, como sendo uma forte ferramenta para alcançarmos a desejada neutralidade carbónica. O projeto piloto tem como base a obtenção de hidrogénio verde para descarbonizar setores e eletrificar os mesmos de uma maneira “verde”. Neste âmbito, o município do Seixal está empenhado na criação de uma comunidade de energias renováveis para fornecimento de energia ao parque industrial do Seixal e dessa mesma energia verde, fazer uso por meio de um sistema eletrolisador para a obtenção de hidrogénio verde para várias finalidades. Desta forma, no presente projeto, após uma parte teórica acerca dos métodos de obtenção de hidrogénio, modos de utilização do mesmo, e contextualização do hidrogénio em Portugal, é proposto um estudo para aferir a forma mais rentável de utilização do hidrogénio resultante desse projeto piloto do município. Serão apresentados diferentes cenários, tais como a utilização do hidrogénio em três cadeias de valor, sendo estas power-to-mobility, power-to-gas e power-to-power e ainda dois contextos onde a energia utilizada na produção de hidrogénio tem proveniências distintas, um sistema fotovoltaico privado e outro comunitário. Todos os cenários apresentados por meio de uma análise financeira, resultam em valores que na atualidade permitem ser minimamente aceitáveis sem recurso a quaisquer incentivos monetários. No futuro, com o amadurecimento das tecnologias poderá ser possível obter resultados mais favoráveis, na medida em que os períodos de retorno do investimento nos vários cenários será inferior, conseguindo-se assim uma introdução do hidrogénio mais acessível nos vários setores económicos e uma economia cada vez mais neutra em carbono, indo de encontro às perspetivas europeias. This project was born from the necessity of achieving the decarbonization targets set in Portugal in order to reach the so desired carbon neutrality and as so, it is going to be investigated the implementation of a green hydrogen production project under Seixal’s municipality. The pilot project basis is established in the obtention of green hydrogen in order to decarbonize sectors and start the process of electrification in a green way. Additionally Seixal’s municipality is invested in the creation of a renewable energies community mainly focused to supply its own industrial complex, and use that same green energy through an electrolyser system in order to obtain green hydrogen for multiple purposes. Firstly, this project will introduce the process of hydrogen obtention, utilization and contextualization in Portugal, followed by a study to assess the best way, rate of return wise, to use the hydrogen sourced from the municipality’s pilot project. Several scenarios will be presented, such as the use of hydrogen in three chain values: power-to-mobility, power-to-gas and power-to-power. There are also two additional contexts where the energy used in the hydrogen production came from two distinct sources: a private photovoltaic system and a communitary one. All of the scenarios are presented through a financial analysis that result in actual minimal acceptable values with no financial incentives needed. However, futuristically, and technologically speaking, given the technological improvement on the equipment used, it is possible to obtain favourable results in such a way that the payback period on every scenario will be lower, hence making it an accessible insertion of hydrogen energy for all the economic sectors involved, contributing overall towards a more carbon neutral economy and therefore meeting the European set targets.

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.

Nos nossos dias, a segurança energética europeia depende muito das dinâmicas regionais das suas fronteiras a norte e a sul, bem como das dimensões de segurança compreendidas pelos seus vizinhos e parceiros. Nesta dissertação é analisada a hipótese de que a segurança energética europeia não é possível de ser alcançada unicamente através da diversificação de fornecedores e rotas de abastecimento, mas que também é necessário atribuir-lhe uma dimensão de segurança regional. Neste contexto, é apresentada a região do mar Mediterrâneo como sendo detentora dos recursos necessários para complementar as linhas de abastecimento energético europeu, analisando a capacidade de desenvolvimento das energias alternativas nesta região capazes de responderem aos elevados consumos energéticos da União Europeia. Nowadays, European energy security largely depends on the regional dynamics of its borders to the North and South, as well as the dimensions of security understood by its neighbours and partners. In this dissertation it’s examined the hypothesis that European energy security cannot be achieved solely through the diversification of suppliers and supply routes, but that it is also necessary to attribute it with a dimension of regional security. In this context, the Mediterranean Sea region is presented as being the holder of the resources needed to complement the European energy supply lines, analyzing the ability of the development of alternative energies in the region able to respond to the high energy consumption of the European Union.