Ficha de Unidade Curricular Introdução às Energias Renováveis (1534C1138)

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1 SIPA - Sistema de Informação Pedagógica e Avaliação Versão Universidade do Algarve Ficha de Unidade Curricular Introdução às Energias Renováveis (1534C1138) Ficha submetida em 28/05/2013 Ano Lectivo: 2012/2013 Curso: Engenharia do Ambiente (mestrado Integrado) Ano Curricular: 4 Período de Lecionação: 1º semestre Área CNAEF: Engenharia e Técnicas Afins - outros Área Científica: Engineering, Technology ECTS: 6 Idioma de Lecionação: Horas de Contacto: T ; TP ; SE Horas de Trabalho: 168 Resumo Descritivo Aquisição de conhecimentos básicos sobre a utilização dos recursos energéticos e a sua relação com o ambiente. Conhecer as tecnologias envolvidas na utilização das fontes renováveis de energia. Identificação de sistemas térmicos, utilizando as energias renováveis, que poderão ser utilizados na produção de energia. Objetivos de Aprendizagem (conhecimentos, aptidões e competências a desenvolver) Aquisição de conhecimentos básicos sobre a utilização dos recursos energéticos e a sua relação com o ambiente. Conhecer as tecnologias envolvidas na utilização das fontes renováveis de energia. Identificação de sistemas térmicos, utilizando as energias renováveis, que poderão ser utilizados na produção de energia. Página 1/5

2 1. Energia Solar 1.1. Modelos empíricos sobre a radiação solar: - Relações trigonométricas; - Radiação extraterrestre; - Radiação solar directa em superfícies horizontais e inclinadas; - Radiação solar difusa em superfícies horizontais e inclinadas; 1.2. Energia solar térmica passiva: Sistemas de aquecimento passivo; - Sistema de ganho directo; - Sistema de ganho indirecto (parede de trombe e paredes e colunas de água); - Sistemas de ganho isolado (estufas e colectores a ar); Sistemas passivos de arrefecimento; - Ventilação natural; - Arrefecimento pelo solo; - Arrefecimento evaporativo; - Arrefecimento radiativo; 1.3. Energia solar térmica activa: - Colectores planos; - CPC ou colectores concentradores parabólicos; - Colectores de tubo de vácuo; - Centrais solares térmicas para produção de calor e electricidade; - Desenho de perfis parabólicos; 1.4. Energia solar fotovoltaica: - Materiais utilizados; - Princípio de funcionamento; - Aplicações. Conteúdos Programáticos 2. Biomassa 2.1. Biomassa sólida - Queima directa; 2.2. Biocombustíveis liquidos: - Biodiesel; - Etanol; - Metanol; 2.3. Biocombustíveis gasosos Biogás: - Efluentes; - Lamas de ETARs; - Digestão anaeróbia; - Biodigestores; 2.4. Resíduos Sólidos Urbanos: - Incineração; - Compostagem e digestão anaeróbia; - Aterros controlados. 3. Energia Eólica 3.1. Características do vento; - Variação com o tempo; - Representação espectral; - Modelos do vento; - Regime laminar e turbulento; 3.2. Caracterização dos locais: - Identificação do local; - Monitorização do vento; - Perfil dos ventos; 3.3 Moinhos de Vento, aeromotores e aerogeradores 3.4. Aerogeradores: - eixo Vertical; - eixo Horizontal; 3.5. Potência eólica e aerodinâmica. 4. Energia Hídrica Mecânica dos fluidos; 4.2. Tipo de Turbina: - Axial; - Francis; - Pelton; - Kaplan; - Hélice; 4.3. Geradores; 4.4. Potência nominal de centrais hídricas; 4.5. Energia produzida em centrais hídricas; 4.6. Centrais hídricas com baixa, média e alta queda de água; 4.7. Centrais hídricas com pequena, mini e micro potência; 4.8. Centrais hídricas com grande, médio e pequeno caudal; 4.9. Aproveitamento de fio de água, de albufeira e com bombagem; Tipo de barragens: - Gravidade Maciça e com Contrafortes; - Arco cúpula, simples e duplo; Tipo de comportas: - Plana com e sem rodas; - De segmento; 5. Geotérmica Utilização directa da energia geotérmica; 5.2. Utilização da energia geotérmica através de bombas de calor: - Arrefecimento; - Aquecimento; 5.3. Utilização da energia geotérmica através de centrais geotérmicas: 6. Energia das Ondas 6.1. Geração e propagação de ondas Energia de uma onda Métodos actuais de exploração de energia de ondas e marés Potencial em Portugal 7. Edificação 7.1. Psicrometria; 7.2. Conforto térmico; 7.3. Climatização: - Sistemas de ventilação; - Ar condicionado; - Aquecimento; - Radiativo; 7.4. Regulamentação: - Decreto-Lei nº 78/2006 de 4 de Abril de 2006; - Decreto-Lei nº 79/2006 de 4 de Abril de 2006; - Decreto-Lei nº 80/2006 de 4 de Abril de 2006; - ISO 7730; - ASHRAE 62.1; 7.1. Qualidade do ar: - Método da concentração decrescente, crescente, impulsão e da concentração constante; - Taxa de renovação do ar; - Idade do ar; - Eficiência do sistema de ventilação; - Macro e micro-modelos. 8. Cogeração - Produção de calor; - Produção de energia eléctrica. 9. Trigeração. - Produção de calor; - Produção de energia eléctrica; - Produção de frio. 10. Hidrogénio. 11. Outras energias. 12. Trabalhos e Exercícios Práticos. Tanto nos trabalhos, como nos exercícios práticos, será utilizado, para além da meteria teórica, um conjunto de conhecimentos adquiridos anteriormente. Entre outros, serão aplicadas as seguintes temáticas: - Equação integral de conservação de massa em condições de regime permanente e transitório; - Equação integral de conservação da quantidade de movimento em condições de regime permanente; - Equação integral de conservação de energia em condições de regime permanente e transitório; - Fluxos de calor e massa utilizados nas equações anteriores; - Resolução de sistemas de equações aplicando um método directo, em condições permanentes, ou o método diferenças finitas, em condições de regime transitório; - Perdas de carga em sistemas industriais; - Rede de escoamentos; - Entre outros. Página 2/5

3 Aulas e trabalhos Métodos de Ensino, incluindo de Avaliação 1. Exame Normal A avaliação é efectuada a partir de um exame e de um trabalho prático. A classificação final, CF, é dada por: CF =0.7 CE CTP (arredondada às unidades), em que: CTP - classificação do trabalho prático, CE - classificação do exame, A aprovação verifica-se quando: - trabalho prático (com a validade máxima de 1 Ano) tenha apreciação favorável, - nota mínima de 10 valores no exame (CE), - presença obrigatória em pelo menos ¾ das aulas práticas, - CF maior ou igual 10 valores. 2. Exame de Recurso A avaliação é efectuada a partir de um exame e de um trabalho prático. A classificação final, arredondada às unidades, é dada por: CF =0.7 CE CTP (arredondada às unidades) A aprovação verifica-se quando: - trabalho prático (com a validade máxima de 1 Ano) tenha apreciação favorável, - nota mínima de 10 valores no exame de recurso (CE), - presença obrigatória em pelo menos ¾ das aulas práticas, - CF maior ou igual 10 valores. Página 3/5

4 1. Energia Solar Conteúdos Programáticos Desenvolvidos 2. Biomassa 3. Energia Eólica 4. Energia Hídrica. 5. Geotérmica. 6. Energia das Ondas 7. Edificação 8. Cogeração 9. Trigeração. 10. Hidrogénio. 11. Outras energias. 12. Trabalhos e Exercícios Práticos. Página 4/5

5 Bibliografia ANSI/ASHRAE Standard 62.1 (2004), ASHRAE Standard Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality, American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Inc., Atlanta. Carvalho, M. J. Pereira, M. C. e Mendes, J. F. (1995), Método para Cálculo da Energia Solar Incidente numa Superfície em Função da Orientação Curvas de Penalização Energética e Inclinações Óptimas. Castro, R. M. G. (2004), Energias Renováveis e Produção Descentralizada: Introdução à Energia Fotovoltaica, Universidade Técnica de Lisboa, Instituto Superior Técnico, DEEC / Área Científica de Energia. Castro, R. M. G. (2008), Energias Renováveis e Produção Descentralizada: Introdução à Energia Eólica, Universidade Técnica de Lisboa, Instituto Superior Técnico, DEEC / Área Científica de Energia. Castro, R. M. G. (2008), Energias Renováveis e Produção Descentralizada: Introdução à Energia Mini-Hídrica, Universidade Técnica de Lisboa, Instituto Superior Técnico, DEEC / Área Científica de Energia. Centro da Energia das Ondas (2006), Potencial e Estratégia de Desenvolvimento da Energia das Ondas em Portugal. Collares-Pereira, C. (1998), Energias Renováveis, a Opção Inadiável, Sociedade Portuguesa de Energia Solar. Conceição, E. Z. E. (1996), Estudo Aero-Térmico de Habitáculos de Veículos de Transporte de Passageiros, Tese de Doutoramento em Engenharia Mecânica na especialidade de Aerodinâmica, Departamento de Engenharia Mecânica da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, Novembro de Conceição, E. Z. E. (1997), Transferência de Calor e Massa por Convecção Natural, Forçada e Mista em Placas Planas Lisas, Texto de Apoio, Unidade de Ciências Exactas e Humanas da Universidade do Algarve, Março de Conceição, E. Z. E. (1998), Introdução à Modelação Integral e Diferencial de Fenómenos Térmicos em Regime Transitório, Texto de Apoio, Unidade de Ciências Exactas e Humanas da Universidade do Algarve, Setembro de Conceição, E. Z. E. (1999), Modelação Integral da Transferência de Massa, Texto de Apoio, Unidade de Ciências Exactas e Humanas da Universidade do Algarve, Setembro de Conceição, E. Z. E. (2000), Introdução aos Fenómenos de Transferência de Calor e Massa, Apontamentos das Disciplinas de Fenómenos de Transferência, Unidade de Ciências Exactas e Humanas da Universidade do Algarve, Janeiro de Conceição, E. Z. E., Fernandes, J. P. C. e Grosso, M. J. V. J. (2000), Integral Simulation of the Thermical Behaviour of Anaerobic Biodigester Used in Biogas Prodution, IX Congresso Ibérico de Energia Solar, Córdova, 27 a 29 de Março de Cruz, J e Sarmento, A. (2004), Energia das Ondas. Decreto-Lei nº 78/2006, Sistema Nacional de Certificação Energética e da Qualidade do Ar Interior dos Edifícios, de 4 de Abril de Decreto-Lei nº 79/2006, Regulamento dos Sistemas Energéticos de Climatização em Edifícios, de 4 de Abril de Decreto-Lei nº 80/2006, Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios, de 4 de Abril de Duffie J. e Beckman. W. (1980), Solar Engineering of Thermal Processes. John Wiley & Sons. Second Edition. New York. Gonçalves, H. e Graça, J. M. (2004), Conceitos Bioclimáticos para os Edifícios em Portugal, DGGE / IP-3E. Gonçalves, H; Cabrito, P.; Oliveira, M. e Patrício, A. (1997), Edifícios Solares Passivos em Portugal, Sociedade Portuguesa de Energia Solar. Guyer, E. (1999), Handbook of Applied Thermal Design. Taylor & Francis. USA. Iqbal, M. (1983), An Introduction to Solar Radiation. Academic Press. Canada. ISO 7730 (1994), Moderate Thermal Environments - Determination of the PMV and PPD Indexes and Specification of the Conditions for Thermal Comfort, International Standard Organization, Suiça, Genebra. Karl e Imhoff, K. R. (1996), Manual de Tratamento de águas Residuais, Editora Edgar Blucher LTDA. Lebeña, E. P. e Costa, J. C. (1996), Instaladores de equipamentos solares térmicos: Conversão térmica da Energia Solar, SPES. Mendes, J. F.; Urmal, L. e Pães, P. S. (1985), Estudo de um Colector Solar Plano. Metcalf e Eddy (1991), Wastewater Engeneering Treatment Disposal Resure, Terceira Edição, McGraw-Hill. Oliveira, M. E. (1986), Biomassa: um Recurso Energético Renovável. Ozisik, M. (1990), Transferência de Calor: um Texto Básico, Editora Guanabara. Pfleiderer, C e Petermann, H. (19??), Máquinas de Fluxo, Livros Técnicos e Científicos Editora S. A. Roriz, L. F. e Conceição, E. Z. E. (1997), Análise do Funcionamento de Biodigestores para a Produção de Biogás, VIII Congresso Ibérico de Energia Solar, Porto, 26 a 28 de Maio de Silva, F. M. (1985), Estudo Aerologico na Unidade Piloto de Sistemas de Aproveitamento de Energia Eólica, do D. E. R./LNETI em Lourel - Sintra, Setembro 1985 a Agosto Teodósio, A. L. R. (2006), Introdução às Energias Alternativas, FCMA, Universidade do Algarve. Página 5/5