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Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia A utilização de fontes renováveis para a obtenção de energia elétrica tem sido um tema com cada vez mais adesão por parte de utilizadores de instalação de consumos. A descentralização dos grandes centros de produção e as atualizações legislativas contribuíram para o aumento do interesse em sistemas autónomos para autoconsumo.Os objetivos traçados para a realização desta dissertação são a análise do funcionamento da instalação fotovoltaica do Departamento de Engenharia Eletrotécnica e de Computadores (DEEC) da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra (FCTUC). A instalação em causa entrou em funcionamento no dia 14 de fevereiro de 2017 e, passados dois anos de funcionamento, torna-se importante fazer um estudo-diagnóstico para identificar quais as melhorias possíveis de ser feitas e quais os problemas que necessitam de ser solucionados.Através da recolha dos dados da produção dos três grupos de inversores instalados e dos dados de compra de energia à rede em 2017 e 2018, com uma resolução temporal de 15 minutos, foi calculado o consumo anual do edifício do DEEC. Com os dados recolhidos foi feita também uma análise semanal dos valores de energia bem como uma análise económica relativa tanto ao consumo como à energia de autoconsumo. Os resultados e conclusões presentes nesta dissertação foram obtidos através da exploração dos dados recolhidos numa plataforma em Microsoft Excel, que foi desenvolvida em simultâneo com a dissertação de mestrado.Da análise dos resultados obtidos podemos concluir que o dimensionamento do sistema não é o mais apropriado e devido a isso não temos a solução ótima do sistema. Paralelamente a esta situação obtivemos também problemas de funcionamento de um dos grupos de inversores durante o segundo ano de funcionamento. The use of renewable sources to obtain electricity has been a topic with increasing adherence by users of installation of consuptions. The decentralisation of large production centers and legislative updates have contributed to an increased interest in autonomous systems for self-consumption.The goals of this dissertation is the analysis of the performance of a photovoltaic system installated in the Department of Electrotechnical and Computer Engineering (DEEC) of the Faculty of Science and Technology of the University of Coimbra (FCTUC). The system in question went into operation on February 14th, 2017 and, after two years of operation, it is important to conduct a diagnostic study to identify potencial upgrades as well as any problems which may need to be solved. By collecting data from the three groups of installed inverters and data from purchased in 2017 and 2018, with a resolution of 15 minutes, was calculated the annual DEEC’s consumption. With the data collected we also made an economic analysis regarding both consuption and self-consuption energy. The results and conclusions present in this dissertation were obtained through the examination of the collected data on Microsoft Excel platform, which was developed simultaneously with this master’s dissertation. By analyzing the obtained results we can conclude that the system’s dimensions are not the most appropriate and as a result we have not achieved its optimum performance. Concurrently, we also obtained problems in one of the inverter group’s activity during the second year of operation.

Tese de doutoramento em Engenharia Civil, ramo de Construções, apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra O desenvolvimento sustentável implica o equilíbrio entre a exploração dos recursos naturais, de maneira a satisfazer atuais necessidades do ser humano, e a garantia de renovação destes recursos, preservando a capacidade de suprimento às gerações futuras. Todavia, é quase um consenso na comunidade científica de que as alterações climáticas vêm sendo causadas pela nossa sociedade e que a manutenção do cenário atual de uso de fontes esgotáveis de energia e de altos índices de emissões de gases com efeito estufa ocasionará um aumento das temperaturas globais. A eficiência energética e o uso de fontes de energia renováveis têm potencial para mudar este cenário e irão revelar-se uma parte muito significativa na resolução deste problema. Comparando-se os custos e benefícios, demonstra-se claramente as vantagens de uma ação rápida e forte que consiga integrar o crescimento económico com o equilíbrio ambiental e com a equidade social. Esta ação deve concentrar esforços nos setores mais intensivos no uso de energia. A indústria da construção e o uso de edifícios têm grande impacto no consumo de energia, constituindo-se importantes fontes de emissões de dióxido de carbono. Este trabalho de investigação evidencia o compromisso inequívoco da União Europeia (UE) com a sustentabilidade. Nele são apresentadas diretivas para a promoção do uso de fontes de energia renováveis e para a melhoria do desempenho energético dos edifícios, as quais demonstram uma ação coordenada de políticas e estratégias que têm impacto direto no setor da construção e no uso de edificações. Contudo, um dos aspetos essenciais que tem de ser considerado de forma mais contundente nestas estratégias é a baixa taxa de renovação do estoque. A participação dos edifícios novos é bastante reduzida, de 1 a 2% do parque edificado europeu. Logo, ainda que as grandes renovações consistam em intervenções complexas, devem ser privilegiados instrumentos para promover o cumprimento de critérios fundamentais de sustentabilidade nos edifícios existentes para que se possa alcançar os objetivos estabelecidos. Entre os proprietários de edifícios, predomina o sentimento de que as grandes renovações de edifícios são uma oportunidade para tomar medidas rentáveis de melhoria do desempenho energético. No entanto, a sua consciencialização em relação aos benefícios da reabilitação energética de edifícios está principalmente relacionada com a expectativa de retorno mensurável do investimento em cada medida de eficiência energética. Na ausência de dados e orientações, as decisões tendem a ser adiadas ou tomadas no plano subjetivo. Assim, o setor da reabilitação de edifícios continua a sofrer com investimentos insuficientes. As políticas para promoção da reabilitação energética têm falhado no incentivo ao investimento e no convencimento do setor privado e dos proprietários de edifícios em geral. Para além da escassez de recursos em todos os setores da economia, o capital que estaria disponível para investimento em reabilitação energética sofre a concorrência de outras opções com retorno mais tangível. Na falta de informações concretas, o investimento em reabilitação energética só ocorre por imposição regulamentar. O Regulamento Delegado (UE) n.º 244/2012 especifica regras para comparação da rentabilidade de medidas de eficiência energética e do uso de fontes de energias renováveis em edifícios novos e existentes. Subentende-se, portanto, uma preocupação da União Europeia em garantir que o investimento em medidas de eficiência energética seja rentável e que, ao mesmo tempo, os requisitos mínimos de desempenho energético dos edifícios não se afastem demasiadamente dos denominados níveis ótimos de rentabilidade. Ocorre que a metodologia apresentada neste regulamento é dirigida a autoridades nacionais e não a investidores, e os níveis ótimos de rentabilidade são somente calculados para desenvolver disposições regulamentares aplicáveis a nível nacional. O regulamento salvaguarda que os níveis ótimos de rentabilidade calculados não serão necessariamente os níveis ótimos para cada combinação edifício/investidor. O presente trabalho concentra-se no estudo da rentabilidade dos investimentos em reabilitação energética de edifícios. Pretende-se obter uma visão abrangente acerca desta temática e identificar oportunidades de melhoria na metodologia determinada pela Comissão Europeia, para que se aplique também a investidores. Para este efeito, identificam-se os parâmetros mais importantes nos cálculos e a interação entre eles, propõe-se um método de seleção e critérios de avaliação de rentabilidade de medidas, além de ferramentas de otimização que podem auxiliar o trabalho dos vários intervenientes. O método é aplicado ao caso de Portugal, sendo selecionados três casos de estudo contendo cenários para reabilitação energética de edifícios. Os casos de estudo contemplam o setor mais relevante de edifícios no contexto português (residencial), as épocas de construção com maior potencial de redução de consumo de energia e uma classe de edifícios com restrições arquitetónicas para implementação de medidas. Adicionalmente ao método proposto, é aplicada a metodologia de análise de ciclo de vida (ACV) e são realizados cálculos pelo método da simulação dinâmica. São utilizados ainda dois métodos multicritério para obter-se uma pequena amostra da perceção de moradores em relação ao valor e à utilidade da reabilitação energética de edifícios. Os resultados apresentados são confrontados com os atuais requisitos mínimos de desempenho energético, aos quais os proprietários de edifícios estão sujeitos. Como conclusão, são apresentadas recomendações para a promoção da reabilitação energética de edifícios. Sustainable development means striking a balance between exploiting natural resources to meet the current needs of human beings and ensuring the renewal of these resources so as to safeguard the ability to supply future generations. However, it is almost a consensus in the scientific community that climate change has been caused by our society and that if the current scenario of using depletable energy sources and emitting high levels of greenhouse gases continues it will cause an increase in global temperature. Energy efficiency and the use of renewable energy sources have the potential to change this scenario and they will prove to be very significant in solving this problem. Comparing the costs and benefits clearly exposes the advantages of strong rapid action that can combine economic growth with environmental balance and social equity. This action should concentrate on the most intensive users of energy. The construction industry and the use of buildings have a major impact on energy consumption and have become important sources of carbon dioxide emissions. This research demonstrates the clear commitment of the European Union (EU) to sustainability. Directives that promote the use of renewable energy sources and improve the energy performance of buildings are presented to demonstrate the coordinated action of policies and strategies that have a direct impact on the construction sector and the use of buildings. However, one of the fundamental aspects that must be considered more forcefully in these strategies is the low rate of stock turnover. The share of new buildings is very small, 1-2% of the European building stock. Thus, although major renovations consist of complex interventions, they should be powerful tools to promote compliance with the core criteria of sustainability in existing buildings so that we can achieve the established objectives. A feeling prevails among building owners that the major renovation of a building offers an opportunity to take effective measures to enhance energy performance. However, their awareness of the benefits of energy retrofitting of buildings is mainly related to the measurable expected return on investment in each energy efficiency measure. In the absence of data and guidelines, decisions tend to be postponed or taken at a subjective level. Thus, the sector of building rehabilitation continues to suffer from insufficient investment. Policies to promote energy retrofit have failed to encourage investment and have not persuaded the private sector and building owners in general. In addition to the scarcity of resources in all sectors of the economy, the capital that could be available for investment in energy rehabilitation faces competition from other options with a more tangible return. In the absence of solid information, investment in energy rehabilitation only occurs by regulatory imposition. Delegated Regulation (EU) No. 244/2012 specifies rules for comparing the profitability of energy efficiency measures and the use of renewable energy sources in new and existing buildings. The European Union is therefore concerned to ensure that investment in energy efficiency measures should be profitable and, at the same time, that the minimum energy performance requirements for buildings does not differ too much from what are regarded as cost-optimal levels. In fact, the approach presented in this Regulation is addressed to national authorities rather than investors, and the optimum levels of profitability are only calculated to develop national regulation. The regulation underlines that the calculated cost-optimal levels does not necessarily secure the optimum levels of profitability for each building/investor combination. This work examines the profitability of investments in the energy retrofit of buildings. It sets out to obtain a comprehensive view of this issue and identify opportunities for improving the methodology imposed by the European Commission so that it also applies to investors. For this purpose, the most important parameters in the calculations and the interaction between them are identified and a method to select and evaluate the criteria of profitability measures is proposed. Optimization tools that can assist the work of the various stakeholders are also suggested. The method is applied to Portugal, with three case studies containing scenarios for the energy retrofit of buildings being selected. The case studies include residential buildings, which is the most important sector of buildings in the Portuguese context, construction ages with higher potential for energy consumption reduction and a class of buildings with architectural constraints for implementing measures. Life-cycle assessment (LCA) is applied in addition to the proposed method, and calculations are performed using dynamic simulation. Two multi-criteria decision-aid methods were also used to obtain a small sample of the preferences of residents regarding the value and benefits of the energy retrofit of buildings. The results are compared with the current minimum energy performance requirements with which building owners must comply. In conclusion, recommendations to promote the energy retrofit of buildings are put forward.

Dissertação de Mestrado em Engenharia do Ambiente apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra. Pelo seu carácter renovável, abundância, baixo custo e risco de incêndio, a biomassa florestal é vista pelos especialistas como uma das alternativas mais promissoras para um futuro energético sustentável, através do aproveitamento energético. De entre as tecnologias que proporcionam um aproveitamento energético eficiente e de baixo impacte ambiental encontra-se a gaseificação, que consiste num processo de conversão da matéria orgânica por oxidação parcial num gás combustível, constituído fundamentalmente por hidrogénio (H2) e monóxido de carbono (CO), e em percentagens menores, por dióxido de carbono (CO2), água (H2O), metano (CH4), hidrocarbonetos (C2+) e azoto (N2). Entre outros fatores a produção de gás é afetada pela temperatura, pressão, teor de oxigénio no reator e o tipo e humidade do combustível. Neste trabalho é apresentado um resumo bibliográfico dos sistemas de gaseificação, descrevendo a sua evolução histórica, os tipos de gaseificadores, as etapas do processo de conversão, os poluentes e as formas de limpeza do gás. É feita a caracterização físico-química da biomassa florestal (pinheiro bravo e eucalipto), tendo em conta a sua composição; é avaliado o processo de decomposição térmica e são estimados os parâmetros cinéticos da reação de decomposição, admitindo uma reação de decomposição de 1ª ordem, sendo obtido para a madeira de eucalipto uma energia de ativação de 198 kJ/mol e um fator pré-exponencial de 2,87x1014 s-1. O potencial energético da biomassa foi medido para diferentes graus de humidade, tendo-se obtido para a madeira de eucalipto (seca) um PCS de 19,43 kJ/kg e para madeira de pinho bravo (seca) um PCS de 20,25 kJ/kg. The abundance, renewable classification, low price and high risk of fire makes forest biomass as one of the most promising options for a sustainable energy future. Among the technologies that allows high energy efficient and low environmental impact using forest biomass appears gasification. Biomass gasification allows the conversion of organic matter into syngas by partial oxidation. The composition is mainly hydrogen (H2) and carbon monoxide (CO), and in lower percentage carbon dioxide (CO2), water (H2O), methane (CH4), hydrocarbons (C2+) and nitrogen (N2). Syngas production is dependent on the temperature, pressure, oxygen content in the reactor and fuel type and moisture. This paper presents an overview of the gasification systems, describes their historical development, types of gasifiers, the conversion process and the gas cleaning systems. Physical and chemical characterization of forest biomass (pine and eucalyptus) is described and the thermal analysis is carried out to estimate the kinetic parameters. The thermal decomposition of eucalyptus described by a 1st order reaction provides an activation energy of 198 kJ/mol and a pre-exponential constant of 2.87x1014 s-1. The high heat value (HHV) of eucalyptus and pine were measured as a function of the moisture. Under dry basis a HHV of 19.43 kJ/kg for eucalyptus and a HHV of 20.25 kJ/kg for pine is obtained.

Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia Existem inúmeras razões para a crescente preponderância da Energia Eólica como processo energético. É uma energia sustentável e faz aproveitamento de uma matéria inesgotável sem a necessidade de combustível, mas requer planificação precisa e diferentes estratégias de manutenção e monitorização de forma que exista um rendimento otimizado dos parques.É através da turbina eólica que é possibilitado a recolha e transformação das forças do vento em energia tornando-se então imperativo estender o seu tempo de vida útil e dos seus componentes, nomeadamente do rolamento principal.Este rolamento é um dos componentes principais da turbina e a sua substituição em caso de avaria é um processo corretivo dispendioso. A sua prevenção começa no estudo dos mecanismos de falha associados ao componente, de forma a identificar causas e possíveis soluções ao problema.Procura-se maximizar a longevidade dos rolamentos do um Parque, com base no histórico de falhas e as suas causas. É proposta a implementação de acelerómetros e o consequente estudo da vibração do rolamento com o intuito de antecipar a falha com maior margem de manobra.Um estudo financeiro quanto à viabilidade das alterações avocadas é realizado e utilizado como fundamento principal à aplicabilidade das medidas onde é utilizado a análise de ciclo de vida que contempla 10000 iterações através de um simulador que atesta e reforça a fiabilidade dos resultados.O trabalho visa em auxiliar o ramo da Operação e Manutenção na rentabilização dos componentes e na redução do tempo de paragem por medidas corretivas. There are many reasons for the growing preponderance of wind energy as an energy process. It’s a sustainable energy and it makes use of an inexhaustible material without the need for fuel, but it requires precise planning and different maintenance and monitoring strategies so that there is an optimized efficiency of the parks.It’s through the wind turbine that it’s possible to collect and transform wind forces into energy, making it imperative to extend the life of the turbine and its components, particularly the main bearing.This bearing is one of the main components of the turbine and its replacement in case of failure is an expensive corrective process. Its prevention begins with the study of the failure mechanisms associated with the component, in order to identify causes and possible solutions to the problem.It is sought to maximize the longevity of the bearings of a Park, based on the failure history and its causes. It is proposed the implementation of accelerometers and the consequent study of the bearing vibration in order to anticipate the failure with a greater margin of maneuver.A financial study regarding the feasibility of the proposed changes is performed and used as the main basis for the applicability of the measures, where the life cycle analysis is used, which contemplates 10000 iterations through a simulator that attests and reinforces the reliability of the results.The work aims to assist the Operation and Maintenance branch in the profitability of the components and the reduction of downtime for corrective measures.

Dissertação de Mestrado em Engenharia e Gestão Industrial apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia A crescente preocupação com os fatores ambientais fez com que existisse uma maior consciencialização por parte das organizações. Contudo, apesar dos protocolos que têm vindo a ser assinados, continuam a ser emitidas grandes quantidades de gases efeito estufa sendo que o setor dos transportes é um dos principais contribuidores.Com o intuito de auxiliar as empresas num planeamento de rotas mais verde, e tendo em consideração as emissões de gases de efeito de estufa, foi implementado um sistema de apoio à decisão que elabora o planeamento das rotas com janelas temporais em frota heterogénea. Nesse sentido, foi feita uma adaptação do problema denominado na literatura por Pollution-Routing Problem. Foram utilizados métodos de solução existentes na literatura, nomeadamente heurísticas para permitirem a obtenção de relativamente boas soluções num curto período de tempo.Para a obtenção de resultados utilizaram-se dados relativos a um problema real de uma organização de distribuição retalhista e procedeu-se à comparação do problema clássico de planeamento de rotas com o Pollution-Routing Problem, através de duas funções de cariz ambiental que pretendem minimizar os custos totais e a energia despendida. Os resultados obtidos estimam uma redução de cerca de 14% da quantidade de CO2 com a função desenvolvida que pretende minimizar os custos totais, comprometendo ligeiramente a distância total percorrida. Relativamente à comparação entre as duas adaptações do Pollution-Routing Problem, foi possível verificar que a função de cariz ambiental que pretende minimizar a energia despendida apresenta uma quantidade de CO2 libertado menor em cerca de 5%, não comprometendo a distância a percorrer. The growing concern with environmental factors has led to a greater awareness on the part of organizations. However, despite the protocols that have been signed, large quantities of greenhouse gases continue to be emitted and the transport sector is a major contributor.In the interests of endorsing companies in a greener route planning, and taking into account greenhouse gas emissions, a decision support system has been implemented that elaborates the planning of routes with heterogeneous fleet time windows. In this sense, an adaptation of the problem called in the literature by Pollution-Routing Problem was made. Existing solution methods in the literature have been used, in particular heuristics, to allow relatively good solutions to be obtained in a short period of time.In order to obtain results, data on a real problem of a retail distribution organisation was used and the classic Vehicle Routing Problem was compared with the Pollution-Routing Problem, through two enmvironmental functions that aim at minimizing total costs and energy expended. The results obtained estimate a reduction of about 14% of the amount of CO2 with the function developed that aims to minimize total costs, slightly compromising the total distance travelled. Regarding the comparison between the two Pollution-Routing Problem adaptations, it was possible to verify that the environmental function that intends to minimize the energy spent presents an amount of released CO2 lower by about 5%, not compromising the distance to be travelled.

Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra

Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia A integração de fontes renováveis no sector elétrico é uma realidade na maioria dos países europeus. O tema assume uma grande importância no sentido em que permite o aproveitamento dos próprios recursos energéticos, diminuindo a necessidade de matérias primas importadas, cuja utilização é responsável por problemas ambientais. No entanto, a intermitência das fontes renováveis obriga a um planeamento da sua implementação, de forma a avaliar o seu potencial, mas também as alternativas para os períodos de geração mais reduzida. A presente dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores, na área de especialização de Energia, tem como objetivo o estudo do planeamento de Sistemas de Energia Elétrica 100% renováveis. Para tal, foi realizada uma simulação fiel do Sistema Elétrico de Portugal Continental no ano de 2016. Tal serviu de base para a elaboração de cenários futuros, até ao ano de 2040, tendo em conta previsões relacionadas com o aumento da produção de origem renovável e da diminuição da produção proveniente de combustíveis fósseis. Os cenários elaborados tiveram em conta as características específicas do Sistema Elétrico Português, tanto no que diz respeito à aposta em tecnologias renováveis especificas e vistas com maior potencial de desenvolvimento, mas também às limitações impostas pelas condições geográficas do país e pela inviabilidade do investimento em outras tecnologias que já estão a atingir o seu potencial máximo aproveitável. A ferramenta utilizada durante o desenvolvimento deste trabalho foi o EnergyPLAN, um software de simulação de sistemas de energia que assegura a sua avaliação com base na distribuição do consumo e da disponibilidade das fontes renováveis intermitentes, permitindo avaliar com detalhe as evoluções dos sistemas simulados. O trabalho visa sobretudo uma análise técnica a longo prazo com base nos problemas que resultam da intermitência das fontes renováveis consideradas, que originam períodos de escassa geração e outros de geração em excesso, e na forma como o Sistema Elétrico será capaz de lidar com os mesmos para a garantir a sua fiabilidade. É avaliada a possibilidade da operação de um Sistema Elétrico 100% renovável recorrendo a soluções de armazenamento de energia, nomeadamente a baterias de iões de lítio, de forma a assegurar a fiabilidade do sistema. Concluiu-se que tal é tecnicamente possível, mas que não é economicamente viável. The integration of renewable energy sources in the electricity sector is a reality in most European countries. The subject becomes very important since it allows the use of internal energy resources, reducing the need of imported fuels that are responsible for environmental problems. However, the intermittence of renewable energy sources requires the planning of its implementation in order to evaluate its potential, as well as alternatives for periods with low generation levels. This Master thesis in Electrical and Computer Engineering in the specialization of Energy aims to study the planning of 100% renewable energy systems. For this purpose, a simulation for the mainland Portuguese electricity system in 2016 was developed. Such simulation was used as starting point for the development of future scenarios, until 2040, considering forecasts related with the increase of renewable energy generation and decrease of fossil fuels based generation. The developed scenarios take into consideration the specific characteristics of the Portuguese Electric System, considering not only the focus on specific renewable technologies with larger potential for development, but also the limitations imposed by the geographical conditions of the country and the inviability of the investment in technologies already reaching its maximum usable potential. The tool used during the development of this work was EnergyPLAN, a software for the simulation of energy systems that ensures its assessment based on the distribution of the consumption and the availability of the intermittent renewable sources, allowing to observe in detail the evolutions of the simulated systems. The work mainly aims to present a long-term technical analysis based on the problems created by the intermittency of the considered renewable generation sources, that result in periods with lack or surplus generation, and in the way how the Electrical System will be able to deal with such problems to ensure its reliability. The possibility of operating a 100% Renewable Electric system is evaluated using energy storage solutions, in particular lithium ion batteries. It was concluded that such option is technically possible, but not cost-effective.

Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra Este trabalho tem como objetivo o aumento da eficiência energética de um veículo automóvel de elevado desempenho energético, tendo como objeto de estudo o protótipo EV03i do Eco Veículo. O aumento da eficiência energética é conseguido com o projeto e a construção das rodas da frente e da roda traseira com menor massa, menor atrito aerodinâmico, menor atrito de rolamento, menor excentricidade, menor oscilação lateral e melhor equilíbrio dinâmico. Este projeto foi desenvolvido ao longo de quatro fases. Numa primeira fase, foram determinadas as solicitações nas rodas e desenvolvido um conjunto de casos limite de esforços a que cada roda estaria sujeita. Na segunda fase, foi realizado um desenho conceptual de todos os elementos presentes na roda. A terceira fase foi dedicada ao desenho detalhado de todos os elementos presentes na roda, com as devidas alterações e melhoramentos. A quarta fase, consistiu na análise estrutural por elementos finitos dos componentes do sistema e na otimização da sua geometria. A análise de resultados permitiu concluir que a melhoria dos componentes foi bem sucedida, conseguindo diminuir os principais parâmetros em estudo nesta dissertação: a massa e o atrito de rolamento. The main goal of this work is to increase the energy efficiency of a high energy efficiency vehicle, having as object of study the prototype Eco Veículo EV03i. The increase of energy efficiency is achieved with the design and construction of the front wheels and the rear wheel with lower mass, lower aerodynamic drag, lower rolling resistance, lower eccentricity, lower lateral oscillation and better dynamic balance. This project was developed in four phases. The first one was dedicated to developed a set of limit cases to determine the efforts on the wheels. In the second stage was performed a conceptual design of all elements present in the wheels. The third phase was devoted to the detailed design of all elements present in the wheel, with the necessary changes and improvements. The last phase consisted of performing structural finite element analysis of the system components and on the optimization of its geometry. The analysis results showed that the optimization of the components was successful, managing to reduce the main parameters studied in this thesis: the mass and rolling resistance.

Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia Renewable energies are the obvious option to ensure a sustainable future. The wide availability and diversity of natural energy resources allows the development of flexible generation technologies adapted to the needs of electric power systems. In Portugal, the potential of wind, solar and hydro power enable an energy future mainly based on renewable energy. However, changing from predictable and easily controllable fossil energy systems, to systems that use natural energy sources has a strong impact on the generated energy profile. Inconstant levels of generation, difficulties to match the consumption levels, and difficulty in ensuring a correct management of the systems are only some of the problems inherent to this type of renewable intermittent energy. Among the different solutions that reduce these problems, the use of an operating reserve by large-scale storage systems produce the best results. By storing excess energy and discharging when necessary, these grid-connected systems can smooth the load diagrams, reduce imported energy values, and avoid the use of environmentally harmful energy sources. Following an analysis of the technical specifications of the currently known systems, were chosen the 4 most suitable systems for use with intermittent power generation were selected. The systems selected were compress air energy storage (CAES), conventional lithium ion batteries (Li-ion), sodium-sulfur (NaS) batteries and Vanadium redox (VRB) flow batteries.In this dissertation, an algorithm was created in Matlab® able to simulate the impact caused by each of the storage system on the load diagrams of the preselected case studies. After obtaining the results using the algorithm, a technical and economic analysis of the energy exchanges and energy costs for each of the systems was done. At the end, an analysis of the systems that provide energy at a lower cost and with greater efficiency to solve problems related to intermittent power generation is done. As energias renováveis são a melhor opção para garantir um futuro sustentável. A grande disponibilidade e diversidade de fontes de energias naturais levou ao desenvolvimento de tecnologias de geração flexíveis adaptadas às necessidades dos sistemas de energia elétrica. Em Portugal, o potencial da energia eólica, solar e hídrica permitem um futuro energético maioritariamente baseado em energias renováveis.No entanto, a mudança de sistemas de geração fóssil previsível e facilmente controlável para sistemas de geração dependentes de fontes de energia naturais variáveis tem um forte impacto no perfil da energia gerada. Níveis de geração inconstantes, incapacidade de garantir os níveis de energia consumida, e dificuldade em realizar uma correta gestão dos sistemas são apenas alguns dos problemas inerentes a este tipo de energia renovável intermitente. De entre as diferentes soluções existentes que permitem atenuar os problemas referidos, a utilização de reserva operacional baseada em sistemas de armazenamento de larga escala é a que apresenta melhores resultados. Armazenando energia em excesso e descarregando quando necessário, estes sistemas interligados com a rede elétrica permitem suavizar os diagramas de carga, reduzir os valores de energia importada e evitar a utilização de fontes de energia nocivas para o ambiente. Após uma análise das especificações técnicas dos sistemas atualmente conhecidos, foram selecionados os 4 sistemas mais adequados para a utilização com geração de energia intermitente, nomeadamente sistemas de armazenamento de comprimido, de baterias convencionais de iões de lítio, de baterias de sódio-enxofre e de baterias de fluxo de redox de vanádio.Para esta dissertação foi criado um algoritmo em Matlab® capaz de simular as variações causadas por cada um do sistema de armazenamento nos diagramas de carga de casos de estudo selecionados. Após obtenção dos resultados através do algoritmo, foi realizada uma análise técnica e económica das trocas de energia e dos custos de energia de cada um dos sistemas com a rede ao longo de um ano. No final foram apresentados quais os sistemas que fornecem energia a um custo mais reduzido e mais adequados para a resolução dos problemas relacionados com a geração de energia intermitência.

Dissertação de Mestrado em Direito apresentada à Faculdade de Direito The purpose of this work is to present a study about energy performance contracting, mainly in the public sector, as an instrument that dedicates itself to the prosecution of targets related to the reduction of external energy dependence.The energy savings performance contract can be defined as a contractual agreement between the beneficiary and the provider of an energy efficiency improvement measure, verified and monitored during the whole term of the contract, where investments in that measure are paid for in relation to a contractually agreed level of energy efficiency improvement or other agreed energy performance criterion, such as financial savings. The regulation of these contracts was introduced, in Portugal, by the Decreto-Lei n.º 29/2011 of 28 February, and developed through the Portaria n.º 60/2013 of 5 February, whose analysis fills a significant part of this study. Firstly, we have made a generic approach to Energy Efficiency Law, beginning with initial and historical considerations, through which we introduced the subject of energy performance contracts as an economic opportunity and also as an instrument for the implementation of a policy. Furthermore, we have dedicated a chapter to the analysis of energy performance contracts in private law - for historical and context reasons -, which, mainly, aims for the search of solutions that allow the overcome of a legal loophole in this matter. In greater detail we developed a study of public procurement of energy efficiency services, namely of the questions related with its framework, its legal nature, the qualification of energy services companies, the procurement procedures of energy savings performance contracts, and the multiple aspects connected with the execution phase of the contract, also mentioning some supervisory mechanisms. O presente trabalho tem por objectivo a realização de um estudo em torno da contratualização da eficiência energética, sobretudo, na Administração Pública, enquanto instrumento tendente à prossecução das metas de redução da dependência energética do exterior.O contrato de gestão de eficiência energética pode ser definido como um acordo contratual celebrado entre o beneficiário e a parte que aplica uma medida de melhoria da eficiência energética, verificada e acompanhada durante todo o período do contrato, nos termos do qual os investimentos nessa medida são pagos por contrapartida de um nível de melhoria da eficiência energética definido contratualmente ou de outro critério de desempenho energético que tenha sido acordado, nomeadamente economias financeiras.A disciplina destes contratos foi introduzida, em Portugal, pelo Decreto-Lei n.º 29/2011, de 28 de Fevereiro, e desenvolvida através da Portaria n.º 60/2013, de 5 de Fevereiro, cuja análise ocupa grande parte do estudo.Num primeiro momento, é feita uma abordagem genérica ao direito da eficiência energética, com considerações iniciais e históricas, onde se introduz o tema dos contratos de desempenho energético enquanto oportunidade económica e, bem assim, enquanto instrumento de implementação de uma política.Dedica-se, também, um capítulo à análise dos contratos de desempenho energético no direito privado, por razões históricas e de contextualização, que visa, principalmente, a busca de soluções que permitam preencher a lacuna legislativa nesta matéria.De um modo mais aprofundado, procede-se ao estudo da contratação pública de serviços energéticos, designadamente das questões relacionadas com o seu enquadramento, a sua natureza jurídica, a qualificação das empresas de serviços energéticos, o procedimento de formação do contrato de gestão de eficiência energética, e os vários aspectos ligados à fase de execução do contrato, aludindo-se ainda a alguns mecanismos de supervisão.