Energia Eólica e Solar
Áreas Científicas |
Classificação |
Área Científica |
OFICIAL |
Energia |
Ocorrência: 2012/2013 - 1S
Ciclos de Estudo/Cursos
Língua de trabalho
Português
Objetivos
Conhecer as diversas tecnologia de sistemas fotovoltaicos bem como os princípios físicos e tecnológicos do seu funcionamento. Conhecer os materiais usados e técnicas usadas no fabrico de sistemas FV. Conhecer em detalhe a engenharia eléctrica de sistemas FV e seus componentes. Estas ao corrente das aplicações e da actualidade do mercado e perspectivas de evolução dos sistemas FV. Dominar os procedimentos de cálculo de geometria solar e radiação no plano dos painéis. Dominar os procedimentos de dimensionamento de sistemas FV e seus componentes. Saber calcular o ponto de operação de um sistema FV.
Disponibilizar conhecimento e informação que permitam compreender a especificidade da exploração da energia eólica para a produção de electricidade, envolvendo o projecto de parques eólicos e seus equipamentos. Identificar os impactos decorrentes da integração da produção de electricidade de base eólica nos sistemas eléctricos relativamente à sua exploração e planeamento.
Programa
• Avaliação de recursos solares: Aspectos de cálculo da geometria solar. Estimativa da radiação Solar. Calculo de sombreamento. Calculo da inclinação óptima.
• Conceitos gerais sobre sistemas FV: Fundamentos da conversão energética fotovoltaica. O presente e futura da energia solar fotovoltaica.
• Células FV: características de funcionamento, modelos matemáticos, parâmetros e equações das células fotovoltaicas.
• Módulos FV: Aspectos de assemblagem das células FV num modulo FV. características de funcionamento, modelos matemáticos e equações de funcionamento.
• Tipo de células fotovoltaicas e técnicas de fabrico: silício monocristalino, silicio policristalino, silicio amorfo, GaAs, CIS, CdTe, multigap, etc.. Comparação das diversas tecnologias, referindo vantagens e desvantagens, campo de aplicação, estado actual de desenvolvimento. Técnicas de fabrico.
• O sistemas Fotovoltaico: constituição de um sistema FV (componentes de sistemas isolados e sistemas ligados à rede), sistema de acumulação de energia, sistema de regulação de carga, conversores e inversores, cablagem, sistema de protecção.
• Características de sistemas ligados à rede e de sistemas BIPV: Aspectos legislativos e tarifário para a ligação de sistemas FV ligados à rede; Características dos sistemas ligados à rede (tensões de trabalho, dimensão do inversor, protecções, terras, sistema de medida e contagem); Características dos sistemas BIPV.
• Centrais termoelectricas de concentração: princípios de funcionamento e composição das diversas tecnologias de central solar térmica. Viabilidade económica e impactos das centrais solares térmicas.
• Dimensionamento de sistemas FV: princípios do dimensionamento; custos e aspectos económicos dos diferentes componentes da instalação; estimativa da energia produzida; cálculo do custo da energia produzida; indicadores da viabilidade económica (VAL, TIR, TR). Utilização de software de dimensionamento de sistemas FV.
O vento como fonte de energia. Limites de conversão (limite de Betz).
Velocidade específica e coeficiente de potência. Aerodinâmica de um rotor de eixo horizontal. Influência do ângulo de ataque e da velocidade de rotação.
O descolamento aerodinâmico. Desempenho de um aerogerador – curva de potência. Conceitos de regulação da potência.
Tipos de sistemas de conversão de energia eólica e suas características.
O gerador de indução simples – princípio de funcionamento, formas de controlo e limitações. Gerador de indução duplamente alimentado (modelo eléctrico e formas de controlo). Gerador de síncrono de velocidade variável (modelo eléctrico e formas de controlo).
Topologia das redes eléctricas de parques eólicos, seu dimensionamento e controlo de produção de potência activa e reactiva. Sobre-equipamento. Protecções intrínsecas dos geradores e de interligação. Coordenação de protecções.
Impacto da integração da geração eólicas nas redes eléctricas – regime estacionário, transitório e qualidade da onda (referência à norma IEC 61400-21). Critérios de aceitação.
Problemas de estabilidade global da rede. Redes isoladas e interligadas. Requisito de “Sobrevivência a cavas de tensão”. Impacto na operação e comportamento do sistema. Utilização de FACTS. Requisitos de Grid Codes.
Gestão de reservas e utilização de soluções de armazenamento (bombagem).
Bibliografia Obrigatória
Patel, Mukund R.;
Wind and solar power systems. ISBN: 0-8493-1605-7
Solar Energy International;
Photovoltaics. ISBN: 0-86571-520-3
Deutsche Gesellshaft Fur Sonnenenergie (DGS) ; Planning and Installing Photovoltaic Systems - A Guide for Installers, Architects and Engineers - 2ª, EARTHSCAN , 2007. ISBN: 9781844074426 (http://www.engebook.com/)
Tomás Perales Benito; Guía Instalador Energía Eólica, COPYRIGHT, 2010 . ISBN: 978849630097 (http://www.engebook.com/)
Bibliografia Complementar
Markvart, T.;
Practical handbook of photovoltaics :. ISBN: 1856173909
Manwell, J. F.;
Wind energy explained. ISBN: 0-471-49972-2
Métodos de ensino e atividades de aprendizagem
Nas aulas teóricas é feita uma exposição oral e multimédia sobre os temas da disciplina.
Nas aulas práticas serão resolvidos exercícios de dimensionamento de sistema FV e eólicos, sendo utilizado software computacional apropriado, e utilizando sempre que possível casos de estudo realistas.
Tipo de avaliação
Avaliação distribuída com exame final
Componentes de Avaliação
Descrição |
Tipo |
Tempo (Horas) |
Peso (%) |
Data Conclusão |
Participação presencial (estimativa) |
Participação presencial |
56,00 |
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Total: |
- |
0,00 |
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Obtenção de frequência
Será necessário o cumprimento das regras de assiduidade em vigor.
Fórmula de cálculo da classificação final
Aval Final: Exame*0,5 + Trabalho1*0,25+ Trabalho2*0,25
Os alunos devem obter classificação mínima de 9 valores no exame para obter aprovação.
Provas e trabalhos especiais
Trabalho 1: projeto de uma central FV
Trabalho 2: projeto de um parque eólico.
Avaliação especial (TE, DA, ...)
A forma de avaliação é a mesma da dos alunos ordinarios.
Melhoria de classificação
Melhoria da nota de exame.