Energias Renováveis II

Código:

M.EQ016

Sigla:

ENRII

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Ciências Tecnológicas

Ocorrência: 2022/2023 - 2S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Engenharia Química e Biológica
Curso/CE Responsável:	Mestrado em Engenharia Química

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
M.EQ	27	Plano Oficial do ano letivo	1	-	6	52	162

Língua de trabalho

Português - Suitable for English-speaking students

Objetivos

OBJECTIVOS • Promover o desenvolvimento e interiorização de procedimentos metódicos para organizar informação. • Incrementar o desempenho na comunicação escrita, oral e no trabalho em grupo • Estimular a inovação, a intervenção e a abertura ao espírito de mudança. • Proporcionar informação para que seja garantida a qualidade ambiental, através da sua gestão com base no conceito de desenvolvimento sustentável. .

Resultados de aprendizagem e competências

COMPETÊNCIAS Pessoais, interpessoais e profissionais: • Identificação dos objectivos dos projectos a desenvolver; • Autonomia na recolha da informação necessária para o desenvolvimento dos projectos, interpretando a informação recolhida à luz do conhecimento existente; • Trabalho em equipa com bom desempenho na comunicação escrita e oral, em ambientes multiculturais e multidisciplinares; Técnicas: • Aplicação do conceito de sustentabilidade e de renovação dos recursos energéticos; • Aplicação dos mecanismos e sistemas para racionalização da utilização da energia; • Identificação das tendências e estratégias futuras para investigação e desenvolvimento sobre produção de Hidrogénio e de biocombustíveis a partir da biomassa.

RESULTADOS DE APRENDIZAGEM Os estudantes aprovados estarão aptos a desenvolver a sua actividade profissional em sistemas energéticos e bioenergéticos, adquirindo conhecimentos para: • Perceber os conceitos fundamentais relacionados com as energias renováveis; • Perceber os conceitos fundamentais relacionados com a Tecnologia das pilhas de Combustível, Electrólise e do Hidrogénio; • .Descrever os principais subsistemas das unidade de produçção de H2 verde •Ter opinião sobre a controvérsia em torno do conceito »Economia do Hidrogénio» • Reconhecer as pilhas de combustível tipo PEM como um exemplo da integração do conhecimento adquirido nos estudos do primeiro ciclo em Engenhria Química; • Identificar as características físico-químicas de diferentes tipos de biomassa, avaliando a sua disponibilidade e potencial para produção de energia; • Identificar e descrever os processos usados na conversão da biomassa nas diversas formas de bioenergia, integrando-os nas diferentes gerações de produção; • Avaliar a relevância da utilização de resíduos como matéria-prima para produção de biocombustíveis; • Identificar e interpretar as relações entre energia, ambiente e economia, avaliando os impactes ambientais associados à produção de bioenergia; •Ter opinião sobre a controvérsia bioenergia/alimentos na competição para o uso da terra.

Modo de trabalho

Presencial

Programa

• Introdução – A importância das Energias Renováveis
• Introdução à Tecnologia das pilhas de combustível: . Príncípios básicos . Tipos de Pilhas de combustível . Aplicações -Pilhas de combustível tipo PEM - Caso particular das Pilhas de metanol direto(DMFC). Termodinãmica das DMFC: 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 - Pilhas de combustível com injecção directa de metanol (DMDC) . Sessão laboratorial Determinação experimental de uma curva de polarização de uma pilha DMFC operando à temperatura e pressão ambiente. Interpretação dos resultados. -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; 
•Processos de Produção de hidrogénio: breve descrição . Electrólise . Reformação . Decomposição termoquímica da água . Fotoconversão . Gasificação de carvão . Produção a partir de biomassa; •Armazenamento e Distribuição de H2 & "Carriers" de Hidrogénio. Armazenamento sob a forma de gás . Armazenamento sob a forma de líquido . Hidretos metálicos . Hidretos químicos . Distribuição em Pipelines .Transporte móvel . Produção local -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) . Amónia  verde e LOHC (liquidos otgânicos transportadores de H2);
• A tecnologia das pilhas de combustível, ellectrolisadores e Hidrogénio como sistema de back-up em sistemas eólicos de produção de Energia Renovável;
• Produção de H2 a partir da Eletrólise. Eletrolisadores alcalinos, tipo PEM,  tipo AEM e de alta temperatura - SOEC, Principais desafios da tecnologia para a produção de H2 em alta escala;
 • Caracterização dos recursos da biomassa: O que é a biomassa; Relevância da biomassa para a produção de energia: opções de utilização; vantagens e desvantagens; substituição de petróleo para redução da emissão de gases com efeito de estufa; controvérsia bioenergia/alimentos na competição para o uso da terra; biocombustíveis de diferentes gerações.
• Conversão térmica da biomassa Produção de electricidade; pirólise da biomassa. • Bioconversão da biomassa Produção de biogás; produção de bioetanol; produção de biodiesel (tecnologias de produção, controlo de qualidade, o papel determinante da matéria-prima).
• Desafios e perspectivas futuras Matérias-primas alternativas, desenvolvimento das tecnologias de produção, o conceito de biorefinaria, protecção ambiental.

Bibliografia Obrigatória

Alexandra M.F.R. Pinto, Vânia B. Oliveira and Daniela S. Falcão; Direct Alcohol Fuel Cells for Portable Applications Fundamentals, Engineering and Advances, Elsevier, 2018. ISBN: 978-0-12-811849-8
Tester, Jefferson W. 340; Sustainable energy. ISBN: 0-262-20153-4
Petrou, E. C.; Pappis, C. P.; Biofuels: A Survey on Pros and Cons, Energy & Fuels, 23, 1055–1066, 2009 (bibliografia disponibilizada aos alunos)
Rittmann, B. E.; Opportunities for Renewable Bioenergy Using Microorganisms, Biotechnology and Bioengineering, 100, 203-211, 2008 (bibliografia disponibilizada aos alunos)

Bibliografia Complementar

ed. by Alain A. Vertès [et al.]; Biomass to biofuels. ISBN: 978-0-470-51312-5
McGowan, Thomas F. 1950- 340; Biomass and alternate fuel systems. ISBN: 978-0-470-41028-8
Parente, E. J. S. ; Biodiesel & Alimentos , Tecbio, Fortaleza, 2008 (bibliografia disponibilizada aos alunos)

Observações Bibliográficas

Serão usados diferentes suportes bibliográficos para os diferentes assuntos que constituem o programa, pelo que serão indicados os suportes específicos de cada assunto.

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

As aulas serão constituídas por um período de exposição com recurso a meios audiovisuais (diapositivos, fotografias, vídeos e informação disponível na internet), seguido de um período de discussão/debate. Os alunos serão chamados a realizar trabalhos de pesquisa bibliográfica. Serão igualmente realizadas algumas sessões laboratoriais com a elaboração dos relatórios correspondentes.

Palavras Chave

Ciências Tecnológicas

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Exame	60,00
Prova oral	15,00
Trabalho laboratorial	25,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Frequência das aulas	0,00
Total:	0,00

Obtenção de frequência

Não excedência do limite de faltas: 25% do número de aulas previstas.

Fórmula de cálculo da classificação final

CF= 0,40 x AD + 0,60 x EF AD- avaliação distribuída A avaliação distribuída consiste na elaboração de quatro trabalhos EF - exame final Os alunos terão que obter uma classificação minima no exame final (EF) de 8 valores

Provas e trabalhos especiais

Não aplicável.

Avaliação especial (TE, DA, ...)

Exame único sem ponderação da avaliação distribuída

Melhoria de classificação

Exame único sem ponderação da avaliação distribuída