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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 conceito Internet of Things, que é a ligação entre objetos do dia-a-dia através de tecnologias inteligentes, tem ganho bastante atenção nos últimos anos. Esta tecnologia apresenta diversas vantagens, tanto a nível social como económico, e visa resolver problemas de uma forma automatizada com recursos a dispositivos inteligentes. Um dos problemas atuais dos países desenvolvidos é o seu consumo de energias de origem fóssil, havendo uma corrida entre os países para cada vez depender menos dessas energias. As nações mais organizadas têm como objetivo tanto reduzir o consumo de energia, como as emissões atmosféricas de gases de efeito de estufa, isto através de eficiência energética e energias renováveis. A União Europeia afirmou que um dos maiores consumos de energia são os edifícios, atingindo por vezes 40% do consumo total. Este valor é de grande parte representativo do domínio termal, ou seja, aquecedores, ventilação e sistemas de ar condicionado. O projeto em que esta dissertação se enquadra visa ajudar neste problema. O projeto tem como objetivo desenvolver um chuveiro inteligente de forma a reduzir tantos os consumos de água como os consumos de energia. Esta dissertação é relativa a uma parte deste projeto, tendo como objetivo criar uma plataforma IoT capaz de receber mensagens de um conjunto de sensores, guardar e tratar os dados lidos, e por fim criar uma API capaz de ter uma ligação com uma APP mobile, externa a este relatório, de forma a haver interação dos dados com o utilizador do produto. Será então apresentado uma revisão de literatura com o fundamento teórico essencial para o desenvolvimento do trabalho desenvolvido, bem como a sua implementação, através da demonstração e explicação da arquitetura da plataforma em detalhe e o código desenvolvido desde a criação da base de dados necessária para o armazenamento dos dados até à criação da API e as suas rotas.

O conceito Internet of Things, que é a ligação entre objetos do dia-a-dia através de tecnologias inteligentes, tem ganho bastante atenção nos últimos anos. Esta tecnologia apresenta diversas vantagens, tanto a nível social como económico, e visa resolver problemas de uma forma automatizada com recursos a dispositivos inteligentes. Um dos problemas atuais dos países desenvolvidos é o seu consumo de energias de origem fóssil, havendo uma corrida entre os países para cada vez depender menos dessas energias. As nações mais organizadas têm como objetivo tanto reduzir o consumo de energia, como as emissões atmosféricas de gases de efeito de estufa, isto através de eficiência energética e energias renováveis. A União Europeia afirmou que um dos maiores consumos de energia são os edifícios, atingindo por vezes 40% do consumo total. Este valor é de grande parte representativo do domínio termal, ou seja, aquecedores, ventilação e sistemas de ar condicionado. O projeto em que esta dissertação se enquadra visa ajudar neste problema. O projeto tem como objetivo desenvolver um chuveiro inteligente de forma a reduzir tantos os consumos de água como os consumos de energia. Esta dissertação é relativa a uma parte deste projeto, tendo como objetivo criar uma plataforma IoT capaz de receber mensagens de um conjunto de sensores, guardar e tratar os dados lidos, e por fim criar uma API capaz de ter uma ligação com uma APP mobile, externa a este relatório, de forma a haver interação dos dados com o utilizador do produto. Será então apresentado uma revisão de literatura com o fundamento teórico essencial para o desenvolvimento do trabalho desenvolvido, bem como a sua implementação, através da demonstração e explicação da arquitetura da plataforma em detalhe e o código desenvolvido desde a criação da base de dados necessária para o armazenamento dos dados até à criação da API e as suas rotas.

O mercado grossista de eletricidade de Portugal e Ibérico (MIBEL) tem registado um aumento da penetração das energias renováveis, especialmente da energia eólica e solar, que contribuem para a descarbonização do setor elétrico e para a redução da dependência energética externa. No entanto, as fontes renováveis são intermitentes e variáveis, o que cria desafios para a gestão da rede elétrica e para a garantia da qualidade e da continuidade do serviço. Neste contexto, os serviços de sistema são essenciais para assegurar o equilíbrio entre a oferta e a procura de eletricidade em tempo real, bem como para manter os parâmetros técnicos da rede, como a frequência e a tensão. Os serviços de sistema são prestados por agentes que dispõem de capacidade de geração ou de consumo flexível, e podem ser ativados pelo operador do sistema, para responder às necessidades do sistema elétrico.A The Navigator Company tem uma postura de liderança e inovação no mercado de eletricidade, procurando otimizar a sua eficiência energética, reduzir as suas emissões de CO2 e diversificar as suas fontes de energia. A empresa investe também na mobilidade elétrica, tendo instalado vários postos de carregamento para veículos elétricos nas suas instalações. Possui uma forte aposta na eletricidade verde, através da produção de energia elétrica a partir de fontes renováveis e com baixas emissões de gases de efeito estufa. Para isso tem vários projetos em curso para aumentar a sua capacidade de produção de eletricidade verde, como a instalação de painéis fotovoltaicos nas suas fábricas e a participação em consórcios para o desenvolvimento de hidrogénio verde. A empresa pretende assim contribuir para a transição energética em Portugal e na Europa, reduzindo a sua pegada ambiental e reforçando a sua competitividade no mercado global.Perante estes cenários surgiu a necessidade de explorar as oportunidades de negócio associadas ao desenvolvimento da tecnologia de armazenamento de energia em baterias. The wholesale electricity market in Portugal and the Iberian Peninsula (MIBEL) has seen an increase in the penetration of renewable energies, especially wind and solar energy, which contribute to the decarbonization of the electricity sector and the reduction of external energy dependence. However, renewable sources are intermittent and variable, creating challenges for managing the power grid and ensuring the quality and continuity of service. In this context, system services are essential to ensure the balance between electricity supply and demand in real time, as well as to maintain technical parameters of the grid, such as frequency and voltage. System services are provided by agents that have flexible generation or consumption capacity and can be activated by the system operator to meet the needs of the power system.The Navigator Company has a leadership and innovation stance in the electricity market, seeking to optimize its energy efficiency, reduce its CO2 emissions, and diversify its energy sources. The company also invests in electric mobility, having installed several electric vehicle charging stations at its facilities. It has a strong commitment to green electricity, through the production of electricity from renewable sources and with low greenhouse gas emissions. To this end, it has several projects underway to increase its green electricity production capacity, such as installing photovoltaic panels in its factories and participating in consortia for the development of green hydrogen. The company aims to contribute to the energy transition in Portugal and Europe, reducing its environmental footprint and strengthening its competitiveness in the global market.Considering these scenarios, there has been a need to explore business opportunities associated with the development of battery energy storage technology. Trabalho de Projeto do Mestrado em Engenharia Física apresentado à Faculdade de Ciências e Tecnologia

O mercado grossista de eletricidade de Portugal e Ibérico (MIBEL) tem registado um aumento da penetração das energias renováveis, especialmente da energia eólica e solar, que contribuem para a descarbonização do setor elétrico e para a redução da dependência energética externa. No entanto, as fontes renováveis são intermitentes e variáveis, o que cria desafios para a gestão da rede elétrica e para a garantia da qualidade e da continuidade do serviço. Neste contexto, os serviços de sistema são essenciais para assegurar o equilíbrio entre a oferta e a procura de eletricidade em tempo real, bem como para manter os parâmetros técnicos da rede, como a frequência e a tensão. Os serviços de sistema são prestados por agentes que dispõem de capacidade de geração ou de consumo flexível, e podem ser ativados pelo operador do sistema, para responder às necessidades do sistema elétrico.A The Navigator Company tem uma postura de liderança e inovação no mercado de eletricidade, procurando otimizar a sua eficiência energética, reduzir as suas emissões de CO2 e diversificar as suas fontes de energia. A empresa investe também na mobilidade elétrica, tendo instalado vários postos de carregamento para veículos elétricos nas suas instalações. Possui uma forte aposta na eletricidade verde, através da produção de energia elétrica a partir de fontes renováveis e com baixas emissões de gases de efeito estufa. Para isso tem vários projetos em curso para aumentar a sua capacidade de produção de eletricidade verde, como a instalação de painéis fotovoltaicos nas suas fábricas e a participação em consórcios para o desenvolvimento de hidrogénio verde. A empresa pretende assim contribuir para a transição energética em Portugal e na Europa, reduzindo a sua pegada ambiental e reforçando a sua competitividade no mercado global.Perante estes cenários surgiu a necessidade de explorar as oportunidades de negócio associadas ao desenvolvimento da tecnologia de armazenamento de energia em baterias. The wholesale electricity market in Portugal and the Iberian Peninsula (MIBEL) has seen an increase in the penetration of renewable energies, especially wind and solar energy, which contribute to the decarbonization of the electricity sector and the reduction of external energy dependence. However, renewable sources are intermittent and variable, creating challenges for managing the power grid and ensuring the quality and continuity of service. In this context, system services are essential to ensure the balance between electricity supply and demand in real time, as well as to maintain technical parameters of the grid, such as frequency and voltage. System services are provided by agents that have flexible generation or consumption capacity and can be activated by the system operator to meet the needs of the power system.The Navigator Company has a leadership and innovation stance in the electricity market, seeking to optimize its energy efficiency, reduce its CO2 emissions, and diversify its energy sources. The company also invests in electric mobility, having installed several electric vehicle charging stations at its facilities. It has a strong commitment to green electricity, through the production of electricity from renewable sources and with low greenhouse gas emissions. To this end, it has several projects underway to increase its green electricity production capacity, such as installing photovoltaic panels in its factories and participating in consortia for the development of green hydrogen. The company aims to contribute to the energy transition in Portugal and Europe, reducing its environmental footprint and strengthening its competitiveness in the global market.Considering these scenarios, there has been a need to explore business opportunities associated with the development of battery energy storage technology. Trabalho de Projeto do Mestrado em Engenharia Física apresentado à Faculdade de Ciências e Tecnologia

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

A aposta na mobilidade elétrica, principalmente em veículos elétricos (VEs), representa um novo paradigma de transporte tendo por base a mobilidade eficiente e sustentável. Como consequência, é também uma mais-valia para a independência dos custos do petróleo e para a redução das emissões de gases com efeito de estufa. Para que este novo paradigma de transporte seja uma alternativa viável face aos atuais veículos com motor de combustão interna, é espectável que os VEs tenham custos reduzidos, tanto ao nível da utilização como da produção e manutenção. Além disso, com a sua integração nas redes elétricas, é também espectável que a qualidade da energia elétrica não seja descurada. Assim, o projeto de investigação apresentado nesta tese enquadra-se na conjuntura atual de desenvolvimento científico e tecnológico da mobilidade elétrica. Neste contexto, são propostos novos modos de operação que permitem a integração dinâmica dos VEs na rede elétrica visando as smart grids, assim como novas topologias on-board e off-board para sistemas de carregamento de baterias de VEs. Hoje em dia, tipicamente, os VEs disponíveis comercialmente apenas permitem carregar as baterias através do modo de operação grid-to-vehicle (G2V). Nesta tese, os sistemas de carregamento de baterias de VEs desenvolvidos permitem operar em modo bidirecional, viabilizando o modo de operação vehicle-to-grid (V2G). Através dos modos de operação G2V e V2G, o VE pode atuar contextualizado com cenários colaborativos com a rede elétrica, i.e., como elemento consumidor, armazenador e fornecedor de energia, dando especial contributo à área de sistemas de armazenamento de energia das smart grids. Além disso, tendo em conta a evolução das smart homes e smart grids, nesta tese são propostos e validados experimentalmente novos modos de operação que representam novos desafios e oportunidades para a utilização do VE. Nesta tese é proposto o modo de operação home-to-vehicle (H2V), que é referente ao controlo dos modos de operação G2V e V2G em função das cargas da casa onde o VE está conectado. É proposto o modo de operação vehicle-for-grid (V4G), que está relacionado com a evolução das smart homes nas smart grids, e é referente à utilização do VE para mitigar problemas de qualidade da energia elétrica (fator de potência e harmónicas de corrente), durante os modos de operação G2V e V2G, ou mesmo fora dos períodos de operação nestes modos. É também proposto o modo de operação vehicle-to-home (V2H), que está relacionado com a evolução das smart homes nas smart grids, e é referente à utilização do VE como fonte de tensão independente ou como fonte de tensão ininterrupta, semelhante a uma uninterruptible power supply (UPS) do tipo off-line. Além da contextualização com estes modos de operação, os sistemas de carregamento de baterias propostos podem também operar em colaboração com fontes de energia renováveis, contribuindo para a integração ativa destes veículos na rede elétrica. Além dos modos de operação, nesta tese estão também propostas novas topologias para sistemas de carregamento de baterias de VEs on-board e off-board. O sistema de carregamento de baterias de VEs on-board é composto por um conversor CA-CC front-end do tipo multinível para interface com a rede elétrica, e por um conversor CC-CC back-end do tipo interleaved para interface com as baterias do VE. Por outro lado, o sistema de carregamento de baterias de VEs off-board é composto por um conversor CA-CC front-end do tipo interleaved para interface com a rede elétrica, e por um conversor CC-CC back-end bidirecional de três níveis para interface com as baterias do VE. Além dos sistemas de carregamento de baterias de VE on-board e off-board, nesta tese é também proposto um sistema integrado de carregamento de baterias e de interface com fonte de energia renovável. Este sistema integrado é composto por um conversor CA-CC front-end full-bridge para interface com a rede elétrica e por dois conversores CC-CC back-end half-bridge para interface com as baterias do VE e com a fonte de energia renovável. As topologias dos sistemas de carregamento de baterias de VE on-board e off-board, assim como do sistema integrado, estão validadas através de resultados de simulação e através de resultados experimentais, obtidos com os protótipos desenvolvidos no âmbito desta tese. The focus on electric mobility, especially in electric vehicles (EVs) represents a new transport paradigm based on the efficient and sustainable mobility. As consequence, it is also an asset for the independence of oil costs and for the reduction of emissions of greenhouse gases. In order to obtain real benefits from this new transportation paradigm in counterpart of the traditional vehicles with internal combustion engine, it is expected that the EVs will have reduced costs, both in terms of usage as production and maintenance. Moreover, with the EVs integration in the power grids, it is also expected that the power quality is not neglected. Thus, the research project presented in this thesis is framed with the current situation of scientific and technological development for electric mobility applications. In this context, are proposed new operating modes that enable the dynamic integration of EVs into the power grids targeting smart grids, as well as new topologies of on-board and off-board EV battery charging systems. Nowadays, typically, the available EVs only allow charge the batteries through the grid-to-vehicle (G2V) operation mode. In this thesis, the developed EVs battery charging systems admit the bidirectional operation, also enabling the vehicle-to-grid (V2G) operation mode. Through the G2V and V2G, the EV can operate contextualized with collaborative scenarios with the power grid, i.e., capable of consuming, storing, and providing energy, representing a special contribution for the area of energy storage systems in the smart grids. Besides, taking into account the evolution of smart homes and smart grids, in the scope of this thesis are proposed, and experimentally validated, new operation modes that represent new challenges and opportunities for the EV usage. In this thesis is proposed the home-to-vehicle (H2V) operation mode, which is related with the dynamic control of the G2V and V2G modes according with the electrical appliances connected in the same installation. It is proposed the vehicle-for-grid (V4G) operation mode, which is related with the evolution of smart homes in the smart grids, and consists in the use of the EV battery charger to mitigate some power quality problems (power factor and current harmonics) during the G2V and V2G operation modes. It is also proposed the vehicle-to-home (V2H) operation mode, which is related with the evolution of smart homes in the smart grids, and consists in the use of the EV battery charger as voltage source in isolated systems or as an off-line uninterruptible power supply (UPS). Besides the contextualization with these operation modes, the proposed topologies for the EV battery charging systems can also operate in collaboration with renewable energy sources, contributing to their active integration into the power grid. Besides the aforementioned operation modes, in this thesis are also proposed new topologies of on-board and off-board EV battery charging systems. The on-board EV battery charging system is composed by a multilevel AC-DC front-end converter used to interface the power grid, and by an interleaved DC-DC back-end converter used to interface the EV batteries. On the other hand, the off-board EV battery charging system is composed by a three-phase interleaved AC-DC front-end converter used to interface the power grid, and by a bidirectional three-level DC-DC back-end converter used to interface the EV batteries. Besides the on-board and off-board EV battery charging systems, in this thesis is also proposed an integrated system to interface an EV and a renewable energy source with the power grid. This integrated system is composed by a full-bridge AC-DC front-end converter used to interface the power grid, and by two half-bridge DC-DC back-end converters used to interface the EV batteries and the renewable energy source. The topologies of the on-board and off-board EV battery chargers, as well as the integrated topology, are validated through simulations and experimental results obtained with the prototypes developed in the scope of this thesis. Parte dos trabalhos foram também suportados pelo COMPETE: POCI-01-0145-FEDER-007043 e pela FCT no âmbito do projeto: PEst-UID/CEC/00319/2013. Tese de Doutoramento Engenharia Eletrónica e de Computadores