Escola Superior de Tecnologia e Gestão
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Percorrer Escola Superior de Tecnologia e Gestão por Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) "07:Energias Renováveis e Acessíveis"
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- Accessible power for medical equipment in remote healthcare: a solution for single-phase power generation using three-phase induction machinesPublication . Romeiro, Bruno; Oliveira, Carlos; Hildenberg, Cicero; Ferreira, Ângela P.; Filho, FranciscoThis work was motivated by the urgent need for reliable electricity in remote areas where conventional power distribution, and consequently access to healthcare, remains impractical. The proposed system is a practical alternative to conventional synchronous generators commonly used in off-grid applications, which have high implementation and maintenance costs and potential risks in healthcare applications due to the spark generated by the brushes. We propose the use of a self-excited single-phase generator, derived from a three-phase induction machine, as a robust, low-cost, highly reliable and safe solution for supplying electrical power to medical applications in remote locations. The work presents a mathematical model based on the theory of symmetrical components, which incorporates frequency variation and unbalanced system operation, along with an analytical methodology to determine the capacitance values required for this application and all system elements, including the definition of the sizing factors KE and KM. The proposed approach allows for rigorous design without relying on empirical procedures as commonly presented in the literature, and is experimentally validated using real medical loads. Our experimental setup incorporates current medical devices, including three infusion pumps, a cardioverter-defibrillator, and a patient monitoring device. Despite modest voltage imbalances observed during steady-state operation, all medical devices maintained adequate functionality during testing. The transient response during load switching showed damped oscillations before returning to steady-state operation, demonstrating stable voltage and frequency behavior without the use of active electronic control. The generator demonstrated satisfactory voltage regulation and short-circuit self-protection capabilities without the need for complex systems, making it economically viable for deployment in resource-constrained environments. These results suggest that the proposed configuration offers a practical solution for the electrification of medical facilities in regions where grid extension remains challenging or prohibitively expensive.
- Acorn pre-drying: implications for the food industryPublication . Farrero, Bernardo; Ribeiro, Luís Frölén; Famiglietti, Antonio; Babo, PedroIn industry, 74% of the energy consumed is used in the form of heat. The food sector is characterised by a high share of processes that rely on industrial heat [1]. However, 90% of this thermal energy currently comes from fossil fuels, and only 9% is supplied by renewable sources [2]. The adoption of solar thermal technologies in the food industry offers multiple benefits that support its viability as an energy alternative to overcome this caveat. Firstly, by relying on a renewable and stable source. Manufacturers can reduce production costs and limit their exposure to the volatility of fossil fuel prices, thereby ensuring greater long-term price stability and predictability [3]. These reductions in energy costs may also be reflected in lower prices for the end consumer. Solar-assisted dehydration enables a decrease in moisture content, thereby limiting microbial growth and food spoilage [3]. In this regard, Solar Heat for Industrial Processes (SHIP) may also address food security concerns as storage losses are estimated to reach up to 20%, posing a critical challenge to food security [4]. The installation of in-situ pre-dehydration systems near harvesting zones provides clear benefits for energy efficiency and product quality. The Iberian Peninsula, notably, benefits from very high solar radiation, with many clear-sky days and extended sunlight periods, making it particularly suitable for solar-based pre-dehydration systems. By lowering produce weight and moisture before transportation, these systems decrease fossil energy demand during both industrial drying and large-scale transport [5]. This approach reduces the final product cost, as demonstrated by an in-situ solar dryer used for acorns in Alentejo holm oak groves. The passive, indirect mobile dryer, fitted with hanging bags, reduces acorn moisture content by 15% after 72 hours of drying, delays fruit spoilage, and cuts large-scale industrial heat input [6,4]. Thermal energy data from a factory case at Landratech, an acorn food producer involved in the MEDACORNET project, indicate that 15% in-situ pre-dehydration cuts thermal energy use by 52% during both initial and final drying stages of acorn flour manufacture [3]. This combined method lowers fossil fuel use, reduces losses, improves energy efficiency, and supports sustainability in the food processing sector.
- Analysis of DC-DC converters for integrated photovoltaic solar-powered electric bus charging systemsPublication . Forigo, Paula Wassao; Soares, Orlando; Tiepolo, GersonThis dissertation aims to conduct a theoretical study and corresponding validation of the feasibility of using integrated photovoltaic systems for charging electric vehicles, specifically focusing on an electric bus as the model of study. The work begins with a theoretical analysis of photovoltaic systems, selecting the most suitable solar cells for application in an electric vehicle, considering performance, technical, and physical characteristics. This study includes the development of a mathematical model of the photovoltaic cells and their numerical simulation. Next, the design of an energy conversion system is addressed, using DC-DC converters. Different types of converters and their combinations are studied to maximize charging efficiency. The most appropriate topologies and control methods for the converters are discussed, aiming to optimize system performance. Finally, the proposed models are validated through simulations in Matlab/Simulink software, using lithium-ion batteries as the storage system. The dissertation seeks to demonstrate how the integration of photovoltaic solar energy can serve as a complementary and eco-friendly solution for charging electric buses, contributing to sustainability in transportation.
- Aproveitamento de energia excedente em usinas fotovoltaicas causada por clipping: comparação de eficiência entre soluções de armazenamento em bateria e hidrogênio verdePublication . Horn, Beatriz Souza; Brito, Paulo Sérgio; Soares, OrlandoEm dimensionamentos de usinas fotovoltaicas, é possível realizar um sobredimensionamento, adicionando uma potência pico instalada de módulos fotovoltaicos DC (Corrente Contínua) superior à potência nominal AC (Corrente Alternada) do inversor. Com isso, em momentos de baixa irradiância, os módulos fotovoltaicos adicionais vão minimizar esse impacto, maximizando a energia total produzida. Contudo, em momentos de alta irradiância, como os inversores não são capazes de transformar toda energia DC em AC pela limitação da potência nominal instalada, essa energia é perdida. Esse fenômeno pode ser chamado de clipping, já que há um corte na curva de geração. Para contornar essa questão, os agentes geradores e comercializadores de energia solar fotovoltaica buscam soluções de mercado para aproveitamento da energia excedente gerada. Uma das soluções mais procuradas é a de armazenamento de energia, para posterior injeção na rede, em momentos de baixa irradiância. Convencionalmente, são utilizadas baterias. Porém, há outros métodos de armazenamento existentes, como o do hidrogênio. Em específico, o hidrogênio verde, que é o hidrogênio produzido por eletrólise da água, através de uma fonte renovável, em corrente contínua. Nesse sentido, o hidrogênio torna-se uma opção para análise do processo de carga e descarga em sua cadeia de produção e transformação até o armazenamento, pois apresenta características aplicáveis para usinas fotovoltaicas. Portanto, o objetivo desse trabalho é comparar, ao longo de 25 anos de vida útil de uma usina fotovoltaica, a eficiência dos sistemas de armazenamento em bateria em relação ao sistema de armazenamento em hidrogênio verde, como opções de solução de contorno para evitar perdas de energia excedente ocasionadas pelo clipping.
- Aproveitamento de energia excedente em usinas fotovoltaicas: comparação de eficiência entre soluções de armazenamento em bateria e hidrogênio verdePublication . Horn, Beatriz Souza; Brito, Paulo Sérgio; Soares, OrlandoNo dimensionamento de usinas fotovoltaicas, é comum o sobredimensionamento de módulos DC em relação à potência nominal AC do inversor, o que pode gerar perdas por clipping em alta irradiância. Para aproveitar a energia excedente, soluções de armazenamento são buscadas, sendo as baterias as mais utilizadas. Entretanto, o hidrogênio verde, produzido por eletrólise da água a partir de fontes renováveis, surge como alternativa viável. O objetivo do trabalho é comparar a eficiência de baterias e do hidrogênio verde, ao longo de 25 anos, no armazenamento da energia excedente.
- Armazenamento de energia excedente: bateria ou hidrogeneo verde?Publication . Horn, Beatriz Souza; Soares, Orlando; Brito, Paulo SérgioNo projeto de uma usina fotovoltaica, pode-se sobredimensionar a potência dos módulos para maior aproveitamento da curva de geração. Porém, em momentos de pico de irradiância a curva de geração é cortada (clipping), o que resulta em energia não aproveitada. Este artigo compara a eficiência das soluções de baterias e de hidrogênio verde para o armazenamento desse excedente e sua posterior injeção na rede.
- Caraterização dos consumos energéticos por edifício do IPB e dimensionamento do fornecimento de energia ao campusPublication . Teixeira, Zuleica Soraia Conceição; Barbosa, JoséO consumo de energia tem apresentado um crescimento significativo nos últimos anos, impulsionado pelo aumento da demanda industrial, residencial e pela eletrificação dos transportes. Este cenário exige novas estratégias para garantir a sustentabilidade e a eficiência energéticas. Esse trabalho tem por objetivo o estudo e caracterização dos diagramas de carga dos edifícios do IPB, dimensionamento da produção solar fotovoltaica a instalar em cada edifício, considerando ainda o armazenamento de energia caso existam muitos excedentes que visam suprimir os consumos noturnos do campus. Pretende-se utilizar os softwares PVsyst (especializado para simulação, dimensionamento e análise de desempenho de sistemas de energia solar fotovoltaica) e Sunny Design (software da SMA usado para planejar e dimensionar sistemas fotovoltaicos, otimizando o desempenho com base em dados técnicos e condições locais) para facilitar o dimensionamento e a realização deste projeto. A análise do consumo energético foi baseada uma folha de Excel contendo dados de consumo dos edifícios adquiridos em períodos de 15 em 15 minutos ao longo de um ano.
- Contributo para a valorização energética e ambiental dos resíduos sólidos urbanos de São Tomé e PríncipePublication . Batista, Liliã da Fonseca e Silva Fernandes; Castro, João Paulo; Gonçalves, ArturA gestão dos resíduos sólidos urbanos em São Tomé e Príncipe configura-se como um desafio estrutural de elevada complexidade, refletindo fragilidades institucionais, técnicas e infraestruturais que comprometem a eficiência dos sistemas de saneamento e o equilíbrio ambiental. Entre as principais limitações identificadas destacam-se a proliferação de lixeiras a céu aberto, a ausência de mecanismos de separação na origem, e a insuficiência de infraestruturas especializadas para o tratamento, valorização e disposição final dos resíduos. Estas deficiências resultam na intensificação de impactes ambientais e sociais, nomeadamente na degradação dos ecossistemas urbanos e na exposição das populações a riscos sanitários significativos. Não obstante, o contexto nacional revela um potencial considerável para a valorização energética e ambiental dos resíduos sólidos urbanos, em virtude da elevada fração orgânica que caracteriza a sua composição. O presente estudo tem como objetivo analisar criticamente o estado atual da gestão dos resíduos sólidos urbanos em São Tomé e Príncipe e propor um modelo de valorização sustentável, que baseia se no aproveitamento de subprodutos agrícolas, mas priorize recursos energéticos renováveis e de origem local. Estima-se que em São Tomé e Príncipe, os resíduos orgânicos dominam a composição dos RSU, mas apresentam baixo potencial energético face ao seu volume. Apesar de o plástico possuir um poder calorífico superior mais elevado, a elevada proporção de matéria orgânica faz com que ambas as frações apresentem contributos energéticos semelhantes no total anual produzido. Neste estudo apresentam-se várias propostas que visam contribuir para o desenvolvimento de estratégias integradas de gestão, promotoras de uma transição para a economia circular e da redução dos impactes ambientais, reforçando, assim, a resiliência dos sistemas urbanos insulares face às dinâmicas contemporâneas de sustentabilidade.
- Data Engineering Roadmap for Implementing Business Intelligence in Higher EducationPublication . Sequeira, Romeu; Reis, Arsénio; Branco, Frederico; Alves, PauloThis article addresses the implementation of Business Intelligence (BI) systems in Higher Education Institutions (HEIs), focusing on developing an appropriate data architecture that meets the specificities and requirements of this sector. With the rapid advance of information technologies, HEIs face the growing challenge of managing a considerable volume of data, making it essential to implement BI systems that support informed and efficient decision-making. Using the Design Science Research methodology, this study proposes a BI architecture model that aligns technologies with HEIs' academic and administrative needs and facilitates their integration and ongoing maintenance. The model is designed to be flexible and scalable, allowing adaptations as institutional needs evolve. The article describes the architecture development process, from initial planning to implementation, and discusses how this framework can significantly improve data management and the quality of decision-making processes in educational institutions. The research offers practical and theoretical insights for academics and managers seeking to optimize the use of BI in educational contexts.
- Dry purification of ethanolic biodiesel through adsorption using almond shells based materialsPublication . Mezzalira, Melissa Giacomet; Queiroz, Ana Maria; Ribeiro, António; Brito, Paulo; Gomes, Maria Carolina SérgiThe growing demand for renewable energy sources has driven the development of sustainable alternatives to fossil fuels, among which biodiesel stands out. Biodiesel can be produced from various types of oils, including waste cooking oil (WCO), contributing to the sustainability of the process. An important step in its production process is purification, which is usually carried out through wet washing. Although effective, this method generates large volumes of effluent. Thus, the use of adsorbent materials emerges as a more sustainable alternative for removing impurities such as glycerol. Biodiesel was produced through a transesterification reaction using WCO with an oil:alcohol molar ratio of 1:7.5 and 0.5 wt% catalyst, resulting in a biodiesel with an ester yield of 83.5%. Three adsorbents were prepared from almond shell waste: the first was carbonized at 500°C for 1 hour, the second chemically activated using zinc chloride and the third chemically activated with phosphoric acid. After preliminary adsorption experiments, the adsorbent activated with phosphoric acid was selected for full characterization and further adsorption studies. Kinetic adsorption studies were carried out in batch mode at three different temperatures (25, 35, and 45°C), revealing that equilibrium was reached in approximately 2 hours, with a removal percentage of 73.4% at 25°C. Pseudo-first-order and pseudo-second-order models were fitted to the experimental data. Equilibrium studies were performed at the optimal temperature identified in the kinetics (25°C), and the Langmuir, Freundlich, and Sips models were adjusted to the experimental data, with the Sips model the one that best describe the adsorption behavior of the system. The highest glycerol removal was achieved using 10 wt% of the adsorbent, reaching a maximum of 81.1% removal and a minimum glycerol content of 0.041 wt%, which is still above the limit established by the EN14214:2012 standard. Continuous adsorption experiments were performed in a fixed-bed column, with adsorption–desorption cycles operated at flow rates below 1 mL/min. The highest adsorption capacity (41.64 mg/g) was observed at a flow rate of 0.68 mL/min. The adsorption/desorption cycles indicated the regeneration potential of the adsorbent. Finally, the effect of other contaminants in biodiesel on glycerol adsorption was evaluated using a glycerol solution in ethyl acetate. The results showed a reduction in adsorption capacity (31.55 mg/mL), possibly due to the faster adsorption process, which hindered the complete use of the column bed. When comparing batch and continuous modes, the continuous process generally showed higher adsorption capacities, reinforcing its potential for industrial applications.
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