Sistemas de Energia Renovável

Código:

M.EEC028

Sigla:

SER

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Automação e Controlo

Ocorrência: 2021/2022 - 1S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Engenharia Eletrotécnica e de Computadores
Curso/CE Responsável:	Mestrado em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
M.EEC	9	Plano de Estudos Oficial	2	-	6	39

Língua de trabalho

Inglês

Objetivos

Explicar os princípios de funcionamento das principais fontes de energia renovável (solar fotovoltaica, eólica, biomassa, hídrica, ondas marítimas e marés) e identificar as principais topologias de conversão das diferentes energias primárias em energia eléctrica.
Explicar e saber aplicar os métodos fundamentais de controlo da potência produzida.
Analisar e comparar diferentes topologias de condicionamento de fontes de energia renovável.
Identificar e compreender os diferentes sistemas de armazenamento de energia e a sua aplicação em microredes.
Identificar, aplicar e verificar os aspectos normativos fundamentais da interface de energias renováveis para a rede eléctrica.
Projectar e integrar os diferentes subsistemas, electrónicos e de controlo, da cadeia de conversão de energia para as energias renováveis mais significativas: solar fotovoltaica e eólica.

Resultados de aprendizagem e competências

A unidade curricular de Sistemas de Energia Renovável contribuirá para o enriquecimento, por parte dos estudantes, das seguintes competências:

1. Conhecer os componentes, os modelos matemáticos, as tecnologias e os métodos de controlo dos sistemas de conversão de energia solar PV e eólica;

2. Analisar e avaliar criticamente as soluções tecnológicas existentes no domínio dos sistemas de conversão de energia, ao nível dos circuitos de potência, dos métodos de controlo e das características de funcionamento;

3. Exercitar as ferramentas de simulação computacional que permitem modelar, projetar, analisar e avaliar os desempenhos dos controladores dos sistemas de conversão de energia de base eletrónica;

4. Trabalho de grupo;

5. Elaborar relatórios técnicos e fazer apresentações orais.

Em suma, o estudante saberá discutir e avaliar alternativas para a implementação de sistemas de controlo de energia renovável que sejam mais sustentáveis e fiáveis e que cumpram os regulamentos da rede.

Modo de trabalho

Presencial

Pré-requisitos (conhecimentos prévios) e co-requisitos (conhecimentos simultâneos)

Conhecimentos fundamentais de máquinas eléctricas e de electrónica de potência.

Programa

Caracterização das energias renováveis: solar fotovoltaica, eólica, biomassa, hídrica, ondas marítimas e marés.
Caracterização dos sistemas de armazenagem de energia: baterias, hídrica, volante de inércia, ar comprimido, pilhas de combustível e hidrogénio verde.
Energia solar fotovoltaica. Controlo baseado em seguimento do ponto de potência máxima (MPPT). Métodos de condicionamento. Topologias de ligação à rede eléctrica.
Turbinas eólicas: características mecânicas e métodos de controlo passivos e activos. Geradores eléctricos, assíncronos e síncronos: gama de funcionamento em velocidade e métodos de controlo de potência. Optimização da conversão de energia eólica.
Topologias de conversão baseadas em sistemas electrónicos de potência e métodos de controlo para sistemas de conversão de energia eólica e de energia solar.
Interface para a rede eléctrica de fontes de energia renováveis. Aspectos normativos.

Bibliografia Obrigatória

Mukund R. Patel; Wind and solar power systems. ISBN: 9780849315701
Bent Sorensen; Renewable Energy. ISBN: 0-12-656153-2
A. Khaligh, O. G. Onar; Energy harvesting. Solar, wind, and ocean energy conversion systems, CRC Press, 2010. ISBN: 978-1-4398-1508-3
Remus Teodorescu; Grid converters for photovoltaic and wind power systems. ISBN: 978-0-470-05751-3
Slobodan N. Vukosavic; Grid-side converters controls and design. ISBN: 978-3-319-73278-7

Bibliografia Complementar

Frede Blaabjerg (Editor); Control of Power Electronic Converters and Systems, Academic Press, 2018. ISBN: 978-0-12-805245-7
John W. Twidell; Renewable energy resources. ISBN: 0-419-12010-6
Editors: Ahmed F. Zobaa; Paulo F. Ribeiro ; Shady H. Aleem; Sara N. Afifi; Energy Storage at Different Voltage Levels: Technology, integration, and market aspects, IET. ISBN: 9781785613494
Tony Burton... [et al.]; Wind energy. ISBN: 0-471-48997-2

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

As aulas teórico-práticas compreendem:
1. Exposição tutorial e interativa dos diversos tópicos dos conteúdos programáticos da unidade curricular;
2. Fornecimento aos estudantes de casos do mundo real para os estudantes estudarem, simularem e debaterem soluções;
3. Estudos e simulações de exemplos práticos realizadas de forma autónoma para apresentação e discussão em sala de aula;
4. Supervisão de trabalhos de simulação e experimentais;
5. Tutoria ao trabalho de projeto.

 

Software

Simulink
PSIM
Matlab

Palavras Chave

Ciências Tecnológicas > Engenharia > Engenharia electrotécnica

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Trabalho laboratorial	20,00
Exame	40,00
Participação presencial	10,00
Trabalho prático ou de projeto	30,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	60,00
Frequência das aulas	39,00
Trabalho laboratorial	50,00
Trabalho escrito	13,00
Total:	162,00

Obtenção de frequência

Não exceder o limite de faltas nas aulas práticas e obter um mínimo de 40% nos trabalhos práticos.

Fórmula de cálculo da classificação final

Critérios de avaliação são os seguintes:
1- Trabalhos laboratoriais (TL);
2- Participação nas aulas para apresentação oral de trabalho (AO);
3- Trabalho prático de simulaçãoe e/ou experimental (TP)
4- Exame (EX), sem consulta, com a duração de 2h.
 
Os trabalhos laboratoriais e de projeto serão em grupo e são objeto de relatório escrito e apresentação oral.
Os TLs avaliam a capacidade de estudo, de implementação e análise de soluções, bem como avaliam a capacidade de trabalho em grupo.
O TP mede a capacidade de analisar, modelar, projetar e simular sistemas de energias renováveis, bem como o processo de desenvolvimento do trabalho de projeto em equipa (organização e planeamento do trabalho, cumprimento de objetivos, qualidade da documentação e do relatório técnico) e a criatividade na formulação de possíveis soluções.
A participação nas aulas e apresentação oral do trabalho (AO) serve para avaliar o empenho no acompanhamento da unidade curricular e a capacidade de comunicar em público para uma audiência específica.
O exame (EX) avalia a capacidade de explicar e analisar o funcionamento dos sistemas de energias renováveis na presença de diferentes fontes e métodos de controlo, bem como o nível e robustez dos conhecimentos adquiridos, o mérito técnico-científico das diferentes soluções e rigor na proposta de soluções técnicas adequadas.

A classificação final (CF) é calculada da seguinte forma:
CF=0.2*TL+0.3*TP+0.1*AO+0.4*EX
Todas as avaliações parciais são classificadas de 0 a 20 valores.
A aprovação na unidade curricular está condicionada a um mínimo de 8,0 valores no exame final.

Provas e trabalhos especiais

Não há. Os trabalhos práticos podem ser realizados, sem quaisquer restrições, fora do horário das aulas, sendo obrigatórios para todos os alunos inscritos (ordinários, TEs, TIs, DAs, Mils, ...).

Trabalho de estágio/projeto

Não há.

Avaliação especial (TE, DA, ...)

Não há. Os trabalhos laboratoriais e de projeto podem ser realizados, sem quaisquer restrições, fora do horário das aulas teórico-práticas, sendo obrigatórios para todos os alunos inscritos (ordinários, TEs, TIs, DAs, Mils, ...).

Melhoria de classificação

As componentes TP e/ou EX é susceptível de melhoria, nas épocas a isso destinadas.

Observações

Terça-feira, 19 de outubro · 10:30am – 1:30pm
Informações de participação do Google Meet
Link da videochamada: https://meet.google.com/fyu-dasq-crr
Ou ligue: ‪(US) +1 478-419-0201‬ PIN: ‪539 649 147‬#