Energias Renováveis III

Código:

M.EQ017

Sigla:

ENRIII

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Ciências Tecnológicas

Ocorrência: 2023/2024 - 1S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Engenharia Química
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.EA	9	Plano de estudos oficial	2	-	6	52	162
M.EQ	11	Plano Oficial do ano letivo	2	-	6	52	162

Língua de trabalho

Português e inglês

Objetivos

O objetivo da UC é promover a aprendizagem e aquisição de competências dos estudantes na área da conversão de energia de fontes renováveis. É dado ênfase à produção, armazenamento e transporte de hidrogénio verde e de combustíveis sintéticos, à produção de eletricidade a partir da energia eólica, hídrica (barragens, barregens reversíveis e marés) e das ondas. São discutidos a eficiência atual das principais tecnologias existentes e seu potencial desenvolvimento e são indicados os custos de investimento versus eficiência energética – custos nivelados de energia

Resultados de aprendizagem e competências

Saber avaliar a eficiência energética nos processos de produção de energia apresentados. Avaliar custos de investimento versus eficiência energética.

Modo de trabalho

Presencial

Programa

Módulo 1 - Hidrogénio verde e combustíveis sintéticos

Características principais do hidrogénio. Tecnologia de produção de hidrogénio verde e turquesa. Transporte e armazenamento do hidrogénio. Aplicações do hidrogénio nas áreas dos combustíveis verdes e como matéria-prima. Principais combustíveis sintéticos, síntese, características principais e aplicações. Contribuição da cadeia de valor do hidrogénio verde e turquesa na descarbonização da energia

Módulo 2 - Energia Eólica

INTRODUÇÃO

Generalidades sobre energia (revisão). Origens e caraterísticas das fontes renováveis. Maturidade e desenvolvimento comparativos das tecnologias de conversão. Crescimento da utilização das FER e contribuição presente para a satisfação da procura de energia. As energias renováveis no setor elétrico.

ENERGIA EÓLICA

A relevância da Energia Eólica no atual contexto do setor elétrico; caso português. Evolução e aplicações da tecnologia. Maturidade e novos desafios; temas e tendências de I&D. Origem do vento, principais caraterísticas e sua avaliação. A energia do vento. Medição das caraterísticas do vento visando o seu aproveitamento energético. Princípio e limites de conversão da energia do vento; limite de Betz e teoria de Glauert. Conceitos de limitação e regulação da potência. Curva de potência de um aerogerador e energia convertida. Aspetos gerais do desenvolvimento do projeto de um parque eólico. Seleção de um modelo de aerogerador; adequação às caraterísticas de um local. Estimativas de produção, perdas e Incertezas. Avaliação económica sumária do projeto de um parque eólico.

Módulo 3 - Energia das Marés e das Ondas

 

INTRODUÇÃO

Introdução às energias renováveis do mar: ondas, correntes oceânicas, correntes de maré, amplitude de maré, diferencial térmico (OTEC), gradiente de salinidade. Roteiro para as energias renováveis do mar. Importância para Portugal e perspetivas futuras.

 

ENERGIA DAS MARÉS

Origem e características. Componente astronómica e componente meteorológica. Medição e previsão. Níveis de água de referência. Noção de zero Hidrográfico. Importância para o planeamento de trabalhos no mar. Principais tipos de conversores de energia de marés: limitações e vantagens. Melhores locais para o aproveitamento do recurso das marés. Funcionamento de uma barragem de maré e pré-avaliação da energia produzida. Impactos - correntes de maré versus barragens de maré. Comparação de uma turbina eólica offshore com uma turbina de correntes de maré para a mesma potência instalada. Exercícios de aplicação.

 

ENERGIA DAS ONDAS

Geração e propagação de ondas. Principais parâmetros caracterizadores das ondas. Métodos de previsão das características das ondas. Principais fenómenos de transformação das ondas na sua propagação até à costa (e.g., empolamento, refração, difração, reflexão, rebentação, espraiamento e galgamento). Ondas regulares e irregulares. Análise de registos de agitação marítima no domínio do tempo e da frequência (análise espectral). Caracterização do recurso a nível europeu e mundial. Classificação e apresentação de algumas das tecnologias para o aproveitamento da energia das ondas: principais desafios. Marine growth. Corrosão. Armazenamento da energia. Energia das ondas versus energia eólica. Planeamento e estudo de projetos para exploração de Energias Marinhas: técnicas em uso. Fases de desenvolvimento dessas tecnologias. Semelhança hidráulica e modelação física. Zonas de teste piloto. Análise Económica: avaliação do LCOE. Exercícios de aplicação.

 

Módulo 4 - Energia Hídrica

 

INTRODUÇÃO

Princípios gerais. Situação em Portugal. Complementaridade Hídrica/Eólica. Vantagens e desvantagens da energia hídrica. Regulamentação existente – breve referência.

 

HIDROLOGIA

Conceitos básicos: Bacia hidrográfica. Precipitação. Curva de caudais classificados. Caudais de cheia.

 

APROVEITAMENTOS HIDRÁULICOS

Classificação e tipologia dos aproveitamentos hidráulicos. Tipos de barragens. Albufeira. Desvio provisório de um rio. Descarregadores de Cheias: funções, tipos e classificação. Descargas de fundo: funções e tipos. Tomadas de água: características gerais. Conduta forçada: características e implantação. Tipos de turbinas.

 

CONCEPÇÃO E DIMENSIONAMENTO HIDRÁULICO

Descarregadores de cheia WES: carga de projeto e definição do descarregador.

Bacias de dissipação de energia por ressalto hidráulico: breve referência aos escoamentos em superfície livre, características do ressalto hidráulico (alturas conjugadas, comprimento, energia dissipada e quantidade de movimento total), lei de vazão do rio, posicionamento e comprimento da bacia.

 

AVALIAÇÃO DA ENERGIA PRODUZIDA

Noções gerais: queda bruta, queda útil, perdas de carga (contínua e localizadas). Potência. Energia. 

Estudo económico: escolha do diâmetro da conduta forçada.

Bibliografia Obrigatória

Boyle Godfrey 340; Renewable energy. ISBN: 0-19-926178-4
Tony Burton, David Sharpe, Nick Jenkins, Ervin Bossanyi; Wind Energy Handbook, John Wiley & Sons, Ltd., 2001. ISBN: 0 471 48997 2
A. Pecher, J. P. Kofoed; Handbook of Ocean Wave Energy. Ocean Engineering & Oceanography 7, 2016. ISBN: 978-3-319-39889-1.
Ramos, Helena; Guidelines for design of small hydropower plants
Vischer D. L.; Dam hydraulics. ISBN: 0-471-97289-4
Novak P. 070; Hydraulic structures. ISBN: 0-419-20070-3

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Aulas teórico-práticas: Exposição de conceitos e discussão de tópicos complementares, resolução de problemas tipo e esclarecimento das dúvidas dos alunos.

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída sem exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Teste	97,50
Participação presencial	2,50
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	114,00
Frequência das aulas	48,00
Total:	162,00

Obtenção de frequência

De acordo com as normas da FEUP.

Fórmula de cálculo da classificação final

Módulo 1 e Módulo 2 – Hidrogénio e Combustíveis Sintéticos e Energia Eólica (50% de peso na classificação da UC):

Quiz#1 - Um teste a realizar a meio do semestre, com uma parte teórica (sem consulta, 60 minutos, 2/3 da classificação) e uma parte prática (consulta limitada, 60 minutos, 1/3 da classificação). Este teste tem um peso na avaliação de 95 % dos Módulos 1 e 2.
FT - Visita de estudo cuja participação corresponde a 5 % da avaliação dos Módulos 1 e 2.

Prova de recurso, com uma parte teórica e outra prática, nas mesmas condições e com os mesmos pesos do teste.

Módulos 3 e 4 - Energia Hídrica, das Marés e das Ondas (50% do peso na classificação da UC – CAD2):

Um teste a realizar na época normal de exames, com uma parte teórica (sem consulta, 60 minutos, 2/3 da classificação) e uma parte prática (consulta limitada, 60 minutos, 1/3 da classificação).

Prova de recurso, com uma parte teórica e outra prática, nas mesmas condições e com os mesmos pesos do teste.

 

CF = 0,5 x (0,95 x Quiz#1 + 0,05 x FT) + 0,5 CAD2

Provas e trabalhos especiais

Não estão previstos.

Trabalho de estágio/projeto

Não aplicável.

Avaliação especial (TE, DA, ...)

De acordo com as normas da FEUP e em prova idêntica à da época de recurso.

Melhoria de classificação

De acordo com as normas da FEUP, em simultâneo e com as mesmas regras da prova de recurso.

Observações

Link for attending the ZOOM classes by Adelio Mendes:

https://videoconf-colibri.zoom.us/j/2630137985


Link for attending the ZOOM Classes by Álvaro Rodrigues (Wind Energy module)
https://videoconf-colibri.zoom.us /j/82988796728?pwd=dkVRZ0k5WTJZTlhPNVJlWW1RczQ3QT09