Energias Renováveis

Código:

EA0066

Sigla:

ER

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Ciências Tecnológicas

Ocorrência: 2009/2010 - 1S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Engenharia Química
Curso/CE Responsável:	Mestrado Integrado em Engenharia do Ambiente

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
MIEA	9	Plano de estudos oficial a partir de 2006/07	5	-	3	28	81

Língua de trabalho

Português

Objetivos

A disciplina de Energias Renováveis tem como objectivo a preparação dos alunos para seleccionar, adquirir, operar e desenvolver tecnologias e soluções na área das Energias Renováveis.
Mais especificamente, a disciplina visa o estudo dos fundamentos científicos e das tecnologias de: 1) produção de hidrogénio; 2) células de combustível 3) energia fotovoltaica; 4) concentradores solares de potência; 5) painéis solares.

Programa

Parte 1- Hidrogénio (Produção e armazenamento) e Células de combustível
Introdução – A importância das Energias Renováveis
1-Processos de Produção de hidrogénio
. Electrólise
. Reformação
. Decomposição termoquímica da água
. Fotoconversão
. Gasificação de carvão
. Produção a partir de biomassa

2-Armazenamento
. Sob a forma de gás
. Sob a forma de líquido
. Hidretos metálicos
. Hidretos químicos

3- Distribuição
. Pipelines
.Transporte móvel
. Produção local

4- Hidretos químicos
. Sessão laboratorial
– Produção e armazenamento de H2 a apartir de hidrólise catalítica de soluções aquosas de Borohidreto de sódio; alimentação do gás produzido como combustível a um protótipo demonstrativo (autocarro com pilha de combustível)

5- A Economia do Hidrogénio: Principais barreiras a ultrapassar
. Debate

6-Introdução à Tecnologia das pilhas de combustível:
. Príncípios básicos
. Tipos de Pilhas de combustível
. Aplicações

7- Pilhas de combustível tipo PEM
. Termodinãmica das PEM: potencial de circuito aberto e eficiência
. Cinética das reacções electroquímicas no ânodo e no cátodo
. Transferência de calor e massa: gestão do calor e da água

8- Pilhas de combustível com injecção directa de metanol
. Sessão laboratorial
– Determinação experimental de uma curva de polarização de uma pilha DMFC operando à temperatura e pressão ambiente. Interpretação dos resultados.

9- Pilha de combustível com injecção directa de metanol – exemplo de aplicação de conceitos de termodinâmica, mecânica de fluidos, transferência de calor, transferência de massa, oxidação-redução, catálise e processos de separação

10-Hidrogénio e pilhas de combustível: segurança e normalização


Parte 2 - Energia Solar Térmica e Células Fotovoltaicas
Tópicos
1.Fundamentos das tecnologias de energias renováveis
. Unidades e constantes
. Taxa de utilização da energia; o balanço energético do planeta Terra

2. Energia solar térmica
. Introdução: natureza e disponibilidade da radiação solar
. O espectro solar; radiação directa e difusa, corpo negro, absortividade, emissividade.
. Aquecimento solar activo e passivo
. Colectores solares
. Concentradores solares de potência: estado actual, tendências e desafios da tecnologia

3. Energia fotovoltaica
. A física dos sistemas fotovoltaicos
. Propriedades fundamentais dos semicondutores
. Noções básicas de fotoelectroquímica
. Limite teórico de conversão energética
. Tecnologia actual e emergente:
-Células de silício (“wafers”, a-Si:H, μ-Si)
- Células de CdTe, Cu(InGa)Se2
- Células poliméricas
- Células de Gräztel
1. Estrutura e materiais
2. Modo de funcionamento
3. Desenvolvimentos recentes da tecnologia
4. Estabilidade e eficiência: perspectivas de comercialização
. Aplicações: produção “off-grid” e “grid-connected”

4. Produção de hidrogénio por via solar
. Fotoelectrólise da água
. Células fotoeletroquímicas
. Aplicações e principais desafios: armazenamento e transporte
. Estado actual da tecnologia e perspectivas de desenvolvimento

5. Análise económica e ambiental dos sistemas térmicos e fotovoltaicos
. Regras básicas e legislação actual
. Integração arquitectónica
. O fotovoltaico como parte integrante do “Green design”
. Casos de estudo: ambientes urbanos e rurais

6. Algumas técnicas experimentais de caracterização
. Espectroscopia de impedância electroquímica
. Espectroscopia com modulação de corrente/tensão
. Curvas características de corrente/tensão: determinação de parâmetros para o cálculo da eficiência da célula
. Exemplos de aplicação

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

As aulas serão constituídas por um período de exposição, seguido de um período de discussão. Os alunos serão chamados a realizar, apresentar e discutir trabalhos de investigação bibliográfica bem como trabalhos laboratoriais; para tal deverão organizar-se em grupos de 2 ou 3 alunos.

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída sem exame final

Obtenção de frequência

Os estudantes deverão participar em pelo menos 75 % das aulas ou ter frequentado a disciplina no ano lectivo anterior.

Fórmula de cálculo da classificação final

Os estudantes deverão realizar quatro trabalhos (dois versando a primeira parte dos conteúdos e dois a segunda) cada um com a ponderação de 25% da nota. A aprovação será conseguida para avaliacões iguais ou superiores a 9,5 valores.

Avaliação especial (TE, DA, ...)

Estudantes que tenham impedimentos legais para discutirem oralmente os trabalhos solicitados, poderão realizar apenas a prova final que constituirá 100 % da avaliação à disciplina.

Melhoria de classificação

A melhoria deverá ser feita por prova final.