ESTG - Mestrado em Engenharia da Energia e do Ambiente
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Browsing ESTG - Mestrado em Engenharia da Energia e do Ambiente by advisor "Bernardo, Hermano Joaquim dos Santos"
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- Avaliação do Desempenho de um Edifício Pedagógico do Ensino Superior para Promoção da Sustentabilidade e da Qualidade do Ambiente InteriorPublication . Marques, Catarina de Jesus Antunes; Sousa, João Miguel Charrua de; Bernardo, Hermano Joaquim dos Santos; Ribeiro, Eliseu Manuel ArtilheiroAs instituições de ensino superior são responsáveis pela gestão e operação de um grande conjunto de edifícios, impondo-se a existência de condições ambientais adequadas, designadamente quanto à qualidade do ambiente interior. O presente relatório apresenta o estudo do desempenho do edifício D do Campus 2, do Politécnico de Leiria, para promoção da sua sustentabilidade e da melhoria da qualidade do ambiente interior. Para este propósito, realizou-se uma avaliação da satisfação do ocupante através da aplicação de questionários, de acordo com a metodologia BUS, foram efetuadas medições de alguns parâmetros indicadores da qualidade do ambiente interior, como a concentração interior de dióxido de carbono, a temperatura do ar interior e exterior, a humidade relativa e os níveis de iluminância. Paralelamente, foi ainda realizada a caraterização dos consumos energéticos do campus 2. Os resultados obtidos sugerem que a qualidade do ambiente interior do edifício nem sempre é a adequada, em que se verifica um aumento significativo da concentração dos parâmetros amostrados (dióxido de carbono, temperatura e humidade relativa do ar), e em que os níveis de iluminância nas salas são inferiores aos níveis recomendados, principalmente nos pontos de medição realizados junto à parede oposta aos vãos envidraçados. Os resultados dos questionários (n=539), demonstraram que os ocupantes consideram que existe desconforto térmico nomeadamente num dos períodos do ano (verão), e que isso tem uma influência negativa na sua produtividade. Constatou-se ainda que no ano de 2018 o consumo total de energia final foi de 4 495 452 kWh, com um maior consumo e concomitantemente com maiores encargos energéticos no período de inverno. A abordagem seguida contribuiu para identificar aspetos que funcionam bem, mas também aqueles que podem ser aprimorados, permitindo que os gestores e operadores dos edifícios retirem as conclusões pertinentes e tomem as ações necessárias para melhorar as condições dos ambientes interiores disponibilizados aos ocupantes, com um potencial considerável não calculado para economia de energia.
- Avaliação do potencial de flexibilidade da procura de energia em cenários de elevada variabilidade na geraçãoPublication . Moreira, Lucio Flavio Nunes; Sousa, João Miguel Charrua de; Bernardo, Hermano Joaquim dos SantosCom o aumento do uso de energia de fontes renováveis e o desejado aumento de oferta de energia elétrica em Portugal, há que se procurar alternativas de um melhor aproveitamento das energias cuja geração seja intermitente e variável, nomeadamente a energia eólica. Esta dissertação pretendeu avaliar o potencial de flexibilização da procura de energia em cenários de variabilidade da geração de energias intermitentes e dos excessos na geração de energia. O que se desejou foi diminuir a diferença entre a geração e a procura de energia através da gestão temporal das cargas, implementando algumas ações de gestão do lado da procura ao consumo residencial. Neste trabalho foi apresentada uma proposta de elaboração de diagrama de carga do consumo residencial utilizando-se uma metodologia que se situa entre as duas metodologias tradicionais “bottom-up” e “top-down”. Para tal foi utilizado o diagrama de carga médio do setor residencial obtido através do perfil do consumidor tipo BTN C definido pela Entidade Reguladora dos Serviços Energéticos de Portugal e desagregando-o utilizando as percentagens de utilização dos equipamentos domésticos apresentadas no documento Eficiência Energética em Equipamentos e Sistemas Elétricos no Sector Residencial, elaborado pela Direção Geral de Geologia e Energia. A este diagrama obtido foram aplicadas ações de gestão do lado da procura cujo objetivo principal não foi a redução do consumo de cargas no sector residencial, mas sim o desvio de parte das cargas do horário fora do vazio para o horário do vazio. Deste modo a proposta de elaboração do diagrama de carga residencial apresentada e as ações de gestão do lado da procura constituíram-se como alternativas para flexibilizar a procura de energia face à variabilidade de geração de energias intermitentes e dos eventuais excessos na geração de energia.
- Contributo para a Implementação de Edifícios com Balanço Energético Quase Nulo em Cabo VerdePublication . Afonso, Eurídice José Mendes; Bernardo, Hermano Joaquim dos Santos; Ramos, João António EstevesDesenvolver soluções eficientes para resolução do problema de acesso a energia de forma segura e acessível a todos os cabo-verdianos é uma responsabilidade do governo, mas que exige ações coletivas de todos os cidadãos. O principal objetivo desta dissertação é apresentar alternativas que contribuem para alcançar a meta, através da análise de um caso de estudo, visando trazer contributos para a implementação dos edifícios com balanço energético quase nulo e estudar também a viabilidade da construção de tais edifícios em Cabo Verde. Os edifícios com balanço energético quase nulo têm na natureza e no seu meio envolvente a sua principal fonte de energia, quer através de sistemas construtivos, sistemas de aquecimento e ventilação natural eficientes, quer através de abastecimento de energia através de fontes renováveis, sempre visando a eficiência energética.
- Contributo para a melhoria do Sistema de Gestão de Energia numa Indústria de CelulosePublication . Silva, Bárbara Gonçalves; Bernardo, Hermano Joaquim dos Santos; Sousa, João Miguel Charrua deO presente projeto de mestrado foi realizado numa indústria de celulose que produz pasta solúvel e energia elétrica. O principal objetivo deste estudo foi contribuir para a melhoria do seu Sistema de Gestão de Energia (SGE). Para isso, foi realizada uma Lista de verificação de auditoria interna, avaliada a implementação das melhores técnicas disponíveis (MTD) e, finalmente, tendo-se analisado os consumos energéticos. Como este tipo de indústria é caracterizada por consumos intensivos de energia, é importante que exista uma preocupação acrescida com a redução dos consumos energéticos, para que resulte não só numa redução da fatura energética, mas também numa redução de emissões de gases com efeito de estufa. Os resultados da lista de verificação de auditoria interna mostraram que ainda há possibilidade de melhorar o SGE em vários pontos, como por exemplo, a nível de formação de pessoal, ou até a nível de aquisição de equipamentos/serviços. Numa fase posterior, foi avaliado o estado da implementação das MTD aplicáveis à indústria de celulose em termos energéticos, concluindo-se que todas as que são aplicáveis estão implementadas. Adicionalmente, analisaram-se os consumos energéticos nos anos de 2019 e 2020 em comparação com os valores obtidos na avaliação energética realizada em 2017, tendo-se verificado que os consumos energéticos não vão ao encontro dos objetivos propostos. Visto o SGE apresentar uma componente a nível ambiental, realizaram-se comparações das emissões dos diferentes anos, onde se observou uma redução de 1,3% entre 2017 e 2020. Tal indica que existe uma constante preocupação, e consequente, melhoria contínua da organização. Em suma, o estudo desenvolvido alertou para algumas lacunas ainda existentes no SGE atual. Foram propostas algumas oportunidades de melhoria que, através da sua concretização poderão contribuir para um SGE mais robusto, como por exemplo a instalação de instrumentos de medição em equipamentos com elevados consumos de energia (que requer um investimento), ou optar por ferramentas sem investimento inicial, como é o caso das ferramentas Lean, nomeadamente a gestão visual e o trabalho normalizado.
- Integração de energias renováveis e apoio à certificação energética em edifícios de comércio e serviçosPublication . Martins, Ana Filipa Correia; Bernardo, Hermano Joaquim dos SantosO estágio curricular do curso de mestrado em Engenharia da Energia e do Ambiente, da Escola Superior de Tecnologia e Gestão do Instituto Politécnico de Leiria foi realizado numa empresa sediada em Fátima, a CERTIGY e teve duração, de cerca de 6 meses. O estágio incidiu sobre a temática da certificação energética em edifícios. O trabalho desenvolvido vem de encontro a esta temática, com o objetivo de adquirir e aplicar a metodologia de cálculo e avaliação do desempenho energético de um grande edifício de comércio e serviços. A avaliação do desempenho energético e a análise da viabilidade técnico-económica da integração de um sistema de autoconsumo de energia renovável foi suportada pela utilização de uma ferramenta de simulação dinâmica de edifícios, o Design Builder, tendo-se desenvolvido, validado e usado um modelo energético simplificado do edifício em estudo. Este relatório apresenta um guia estruturado da metodologia de análise do desempenho energético de um grande edifício de comércio e serviços, assim como a aplicação prática a um caso de estudo. Esta metodologia permitiu perceber as etapas inerentes à avaliação energética de edifício de comércio e serviços, assim como toda a complexidade de um modelo de simulação dinâmica que representa energeticamente um edifício.
- Metodologia para implementação e acompanhamento de um sistema de gestão de energia num edifício escolarPublication . Benzinho, José Carlos Gomes; Sousa, João Miguel Charrua de; Bernardo, Hermano Joaquim dos SantosO crescimento da utilização de energia nas diversas organizações tem levado a uma maior preocupação com a gestão dessa energia. Sendo assim, têm sido desenvolvidas ferramentas que pretendem melhorar a gestão da energia, como o caso dos Sistemas de Gestão de Energia (SGE). Nesta dissertação, pretende-se estudar a metodologia para a implementação de um SGE num edifício escolar, com base na Norma ISO 50001. Para testar esta implementação utilizou-se como caso de estudo a Escola Secundária de Pombal. Para a implementação do SGE, foram seguidos todos os requisitos presentes na Norma ISO 50001, iniciando-se com uma análise energética ao edifício, através de uma análise dos dados energéticos desde o ano letivo 2012/2013 até ao ano letivo 2014/2015. Numa segunda fase, procurar-se-á explicar como cumprir todos os pontos da norma, explicando o que fazer em cada caso, as ações que se devem realizar, assim como os documentos que devem existir. Por fim será desenvolvida uma abordagem à forma como se deve auditar um SGE, segundo a mesma norma, com aplicação a esta escola mas com potencial de aplicação a todos os edifícios que se assemelhem a este.
- Previsão de consumos de energia associados à climatização em edifícios de serviços com base em estratégias de Machine LearningPublication . Godinho, Xavier Dinis Valeiro; Bernardo, Hermano Joaquim dos Santos; Sousa, João Miguel Charrua deA previsão de consumos energéticos tem vindo a ganhar uma grande notoriedade nos últimos anos pelo seu papel na gestão e monitorização de consumos dos edifícios. Além disso, através da análise do padrão de consumos energéticos, é possível estudar algumas potenciais medidas de poupança de consumos, bem como detetar algumas falhas operacionais, seja de consumos excessivos ou inferiores ao esperado. Com o aumento da tecnologia que tem sido desenvolvida e o número de sensores que têm sido instalados nos edifícios, a quantidade e qualidade da informação associada aos edifícios tem melhorado, o que permite uma melhor performance dos modelos associados ao machine learning. Com base nisso, foram desenvolvidos nesta dissertação modelos de previsão baseados em diferentes técnicas de machine learning para prever as necessidades de aquecimento e arrefecimento para o dia seguinte de um edifício de escritórios localizado no Parque das Nações, Lisboa. Os modelos selecionados para este fim foram as redes neuronais artificiais e os modelos baseados em máquinas de vetores de suporte. Além disso, foi ainda estudada uma variação dos modelos SVM aplicando o simulated annealing como meta-heurística para otimizar os parâmetros destes modelos. Os históricos de potência e algumas variáveis exógenas (tais como a temperatura exterior, o perfil de ocupação, a humidade relativa, entre outras…) foram utilizados como variáveis de entrada para alimentar os modelos de forma a perceber a sua influência na previsão das necessidades de aquecimento e arrefecimento. As métricas de erro utilizadas para comparar os valores previstos pelos modelos com os valores utilizados como referência foram o erro médio absoluto e o erro médio quadrático. As variáveis mais influentes nas previsões das necessidades de aquecimento foram os históricos de potência, a temperatura exterior e a radiação solar direta. Já no período de arrefecimento, além dos históricos de potência e da temperatura exterior, também o perfil de ocupação e a humidade relativa permitiram aos modelos prever com precisão as necessidades de arrefecimento do edifício.
- Projeto Integrado de Eficiência Energética do Sistema de Iluminação Pública de um MunicípioPublication . Clemente, Paulo de Sousa; Bernardo, Hermano Joaquim dos Santos; Sousa, João Miguel Charrua deEm Portugal a iluminação pública, tem tecnologia desatualizadas na maioria dos sistemas utilizados, pouco eficientes energeticamente e com despesas consideráveis para os municípios. Portanto é imperativo mudar os sistemas de IP desatualizados, com vista a alcançar as metas do Roteiro para a Neutralidade Carbónica 2050 (RNC 2050) e do Plano Nacional Energia e Clima 2021-2030 (PNEC 2030) e consequentemente melhorar a tesouraria dos municípios. O projeto está dividido em duas partes. A primeira parte sumariza os consumos registados em Portugal, em vários setores de atividade, no ano de 2020. Realiza-se uma comparação da evolução do consumo total de energia com o consumo de energia da iluminação pública e também a evolução do preço da tarifa na iluminação pública. Também aborda a legislação em vigor sobre a iluminação pública e são analisadas as tecnologias utilizadas para o controlo da IP, com o objetivo de aumentar a eficiência energética. Na segunda parte, o estudo de caso é sobre um município de Portugal, onde é feita a sua caracterização socioeconómica, e identificada a tipologia da iluminação presente no sistema de iluminação pública. Seguidamente é realizada uma proposta de melhoria para a iluminação pública, com a finalidade de aumentar a eficiência energética e reduzir o consumo e consequentemente a fatura energética. Por fim, são propostos dois cenários para implementação do projeto, o primeiro com capitais próprios e o segundo utilizando capitais de terceiros, e finalmente é feita uma análise comparativa entre os dois cenários propostos.
- Utilização de simulação dinâmica para estudar o efeito de ações de Demand Response num edifício de escritóriosPublication . Tiago, João José Gomes; Sousa, João Miguel Charrua de; Bernardo, Hermano Joaquim dos SantosEste trabalho surge com o intuito de permitir a utilização de simulação dinâmica no estudo de ações de Demand Response num edifício de escritórios, através do software DesignBuilder. O trabalho foi realizado em quatro fases. A primeira fase consistiu na análise da documentação, com o objetivo de familiarização com o edifício a estudar e para caracterizar parâmetros referentes a ocupação, cargas térmicas, temperaturas de referência, perfis de utilização, entre outros e para ambientação ao software de simulação. Na segunda fase foram adaptados e atualizados os parâmetros anteriormente identificados, com vista à calibração do modelo do edifício. Na terceira fase foram definidas as estratégias de Demand Response a simular. Finalmente, procedeu-se à análise dos resultados obtidos nas diversas simulações e foram tecidas algumas considerações sobre o potencial de flexibilidade do diagrama de carga elétrico face às estratégias analisadas.