Energia e Ambiente

Código:

AMB240

Sigla:

AMB240

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Ambiente

Ocorrência: 2015/2016 - 2S

Ativa?	Sim
Página Web:	https://moodle.up.pt/course/view.php?id=2277
Unidade Responsável:	Departamento de Física e Astronomia
Curso/CE Responsável:	Licenciatura em Ciências e Tecnologia do Ambiente

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
L:CTA	57	Plano de estudos de 2008 até 2015/16	3	-	5	45	135

Língua de trabalho

Português - Suitable for English-speaking students

Objetivos

Esta unidade curricular pretende fornecer uma formação básica sobre as fontes energéticas existentes e sobre os impactes ambientais resultantes da sua utilização.

Resultados de aprendizagem e competências

Após aprovação nesta unidade curricular, o estudante deverá ser capaz de:

 - compreender os princípios físicos associados à produção, conversão, conservação e transferência de energia;

- compreender os aspetos físicos subjacentes às energias renováveis Solar Térmica, Solar Fotovoltaica, Eólica e Geotérmica e tecnologias associadas;

- compreender o funcionamento de máquinas térmicas, refrigeradores e bombas de calor;

- compreender os conceitos de eficiência térmica e coeficiente de desempenho;

- compreender os processos de transferência de calor por condução, convecção e radiação;

- compreender os conceitos de resistência térmica e resistência térmica equivalente;

- analisar e resolver problemas de Física na área de Energia e Ambiente;

- analisar quantitativamente processos geotérmicos a diferentes escalas e níveis de entalpia para geração de energia;

- compreender os princípios básicos da petrologia orgânica relacionados com os combustíveis fósseis convencionais e não convencionais e dos impactes ambientais da sua utilização.

 

Modo de trabalho

Presencial

Programa

MÓDULO I – ENERGIA. PRINCÍPIOS FÍSICOS E APLICAÇÕES

1. Energia no Universo.
    Princípio da conservação da energia.
    As diferentes formas de energia e suas aplicações.
2. Energias renováveis.
3. Transferência de calor.
    Condução térmica. Convecção. Radiação térmica.
    Características gerais da radiação térmica emitida por um corpo.
    Resistência térmica de condução, convecção e radiação.
    Aquecimento interior. Isolamento térmico.
4. Conversão de calor em trabalho,
    Rendimento térmico. Máquinas térmicas.
    Bomba de calor e refrigerador. Coeficiente de desempenho.
5. Energia solar.
    Espetro solar e constante solar.
    Efeito da inclinação do eixo de rotação da Terra na variação da insolação ao longo do ano.
    Cálculo da insolação em função do tempo e da latitude.
    Transporte de energia entre a região tropical e os polos.
    Energia solar térmica.
    Coletores solares: constituição, seletividade radiativa, potência calorífica captada e extraída. Eficiência de uma coletor solar.
    Princípio geral do aproveitamento térmico da energia solar.
    Termossifão. Sistemas de convecção forçada.
    Instalação doméstica integrada.
    O depósito solar.
    Aproveitamento elétrico da energia solar térmica.
    Espelhos concentradores.
6. Energia eólica.
    Potência mecânica do vento.
    Força de resistência de uma turbina.
    Potência mecânica extraída por uma turbina.
    Coeficiente de desempenho e limite de Betz.
    Curva de potência de uma turbina eólica e fatores de que depende.
    Efeito da altitude e do relevo.
    Constituição de uma turbina eólica.
7. Energia fotovoltaica.
    Princípio físico de funcionamento de uma célula fotovoltaica.
    Curva característica e ponto de potência máxima.
    Módulos e painéis fotovoltaicos. Eficiência fotovoltaica.

 

MÓDULO II – ENERGIA GEOTÉRMICA, COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS E BIOMASSA 
1. Energia Geotérmica
1.1 Situação económica a nível mundial
1.2. Energias renováveis
1.3. Energia geotérmica. Conceitos físicos
1.4. Classificação  dos sistemas geotermais
1.5. Tipos de sistemas com água 
1.5.1.  Campos geotérmicos dominados por água
1.5.2.  Campos geotérmicos dominados por vapor
1.6. Sistemas geotermais vs. entalpia
1.7. Utilização da energia geotermal
1.8. Produção da energia elétrica. Razões económicas
1.9. Impacte ambiental
1.10. Sustentabilidade
1.11. Energia geotérmica em São PEDRO DE SUL

2. Energia dos Combustíveis Fósseis 
2.1. Carvão, Petróleo e Gás Natural. Conceitos básicos 
2.2. Estatísticas de utilização mundial dos Combustíveis Fósseis e emissões associadas. 
2.2.1.Construção de cenários para um futuro sustentável. 
2.2.2. A situação de Portugal e Espanha no contexto europeu e mundial 
2.3. Utilização racional dos combustíveis fósseis 
2.3.1. Tecnologias avançadas de combustão do carvão 
2.3.2. Captura e sequestração de CO2 e suas consequências 
3. Energia da Biomassa 
3.1. Tipos de Biomassa e suas características 
3.2. Tecnologias de transformação da Biomassa.

Bibliografia Obrigatória

M. A. Salgueiro da Silva; Apontamentos das aulas do módulo de Física., 2015
Iuliu Bobos Radu, Bruno Renato Valério Valentim; Apontamentos das aulas do módulo de Geologia,, 2015
Godfrey Boyle; Renewable Energy – Power for a Sustainable Future, 2nd ed., Oxford University Press, 2004
Volker Quasching; Understanding Renewable Energy Systems , Earthscan, London , 2005
Egbert Boeker, Rienk van Grondelle; Environmental Physics , Willey & Sons , 1999
Marion Jerry B.; Energy in perspective. ISBN: 0-12-472275-X
Hélder Gonçalves, António Joyce, Luís Silva; Energias Renováveis em Portugal – FORUM, ADENE-Agência para a Energia
Yoichi Kaya and Keiichi Yokobori; Environment, Energy, and Economy – Strategies for Sustainability , United Nations University Press, 1997
Stober, I., Bucher, K. ; Geothermal Energy: From Theoretical Models to Exploration and Development, Springer Verlag, 2013
Taylor, G.H., Teichmüller, M., Davis, D., Diessel, C.F.K., Littke, R. & Robert, P.,; Organic Petrology, 704 pp, Gebrüder Borntraeger. Berlin, Stuttgart, 1998
Tissot B.p.; Petroleum Formation and Occurrence

Observações Bibliográficas

Bibliografia complementar pode ser dada durante os diferentes tópicos específicos.

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Aulas teóricas e teórico-práticas.

Módulo de Física:

Conteúdos didáticos, incluindo resoluções de problemas de aulas teórico-práticas e de provas de avaliação de anos anteriores, disponibilizados na plataforma Moodle.

Fóruns de discussão na plataforma Moodle para esclarecimento de dúvidas.

Módulo de Geologia:

Apresentação e discussão dos conteúdos recorrendo a estudos de caso. Como recurso didático da componente teórica, serão usadas apresentações em Powerpoint onde se incluem como agentes de motivação a análise e discussão de gráficos, esquemas e imagens. Os recursos didáticos da componente prática incluem amostras de mão de rochas carbonosas.

Sempre que possível, as aulas serão enriquecidas com palestras proferidas por especialistas convidados, saídas de campo e visitas de estudo a laboratórios e unidades industriais de transformação e/ou conversão de combustíveis fósseis.

Tipo de avaliação

Avaliação por exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Exame	100,00
Total:	100,00

Fórmula de cálculo da classificação final

Nota final = 0.6*Nota(Módulo I) + 0.4*Nota(Módulo II)