Energia e Sustentabilidade
Desenvolvimento
Sustentável
Conversão
de energia
Desenvolvimento
de produtos e
serviços
Processos de
Transferência
de energia
Aplicações
emergentes
Visão
Holística
Desenho
de Sistemas
Complexos
Desafios do
futuro ?
Gestão de Energia
Projecto
Conversão de Energia
Otimização de sistemas de combustão
Caldeiras ...
Conversão de Energia
Diagnóstico laser e modelação de sistemas de combustão
Conversão de Energia
... sistemas de queima domésticos
r/R
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4
2.2
Tmed (K)
2.0
1.8
2100
1.6
1800
[ U,V ]
z/R
1.4
1500
1.2
1.0
1200
0.8
900
0.6
600
0.4
0.2
300
0.0
Up Uj
Uj U p
... Turbinas a gás
Swirl generator
100
110
50
100
r
Air
d = 50
Atomizer
P0
Gaseous fuel
(6 x 1.5 mm)
Liquid fuel
D = 110
40
PW
Duran
glass
Quartz
glass
z
100
Conversão de Energia
Modelação Matemática/Experimental de Sistemas
Reactivos
Queimador típico
Identificação da mistura Ar/Fuel e do tipo de
combustível através da análise espectral de
imagens fotográficas
(Técnica Espectral desenvolvida no IST)
Escoamento de gases em
torno de
uma chama de metano
(Diagnóstico Laser)
Contributo IST:
Diagnóstico laser,
espectral,sonoro e
Processos de transferência
... Motores de combustão interna alternativos
Primary Droplets
Evaporation of droplets
Liquid Fuel
Fuel Injector
Intake Manifold
Intake Valve
Wall Film Evaporation
Air Flow
Super Critical
Film Flow
Elsaer, Samenfink,
Hallman and Wittig (1994)
Secondary Breakup
Airblast
Wall Film
Spray/Wall Interaction mechanisms
Wind Tunnel
Injector
Control
Driver
Working Section
Air
NI5411
Function
Generator
Aplicações emergentes
Análise do desempenho dos sistemas de arrefecimento
TSup
IGBT (Integrated Gate Bipolar Transistor)
Transitor Bipolar de Porta Integrada
TFluido
Q
 h  TSup  TFluido 
A
Aplicações emergentes
Arrefecimento directo com fluidos
dieléctricos
Mecanismos de transferência
de energia :
Entalpia de vaporização
Temperatura de saturação
Tensão superficial
Temperatura de Nukiyama
Natureza da superfície
Topografia da superfície
Molhabilidade
Weber das gotas no impacto: menor do que o limite de
splash mas maior do que o de reflexão
Gestão da energia
O primeiro passo consiste na capacidade de modelar sistemas
energéticos complexos
Contributo IST:
Modelação do impacto da barragem com bombagem da EDP Baixo Sabor, no sistema energético
nacional em 2035
Mas a batalha decisiva está nas cidades, os
nós de uma rede que, consome cerca de 2/3
da energia e alberga 50% da humanidade.
Nas cidades consome-se mais electricidade,
carvão e gás do que a média mundial, mas
menos combustíveis liquidos.
World Energy Outlook 2008
Gestão da energia
O Exemplo vem de dentro: a gestão inteligente de energia no IST
– Tagus Park
44 equipamentos de medição de energia elétrica
19 equipamentos de medição de consumo de gás
72 equipamentos de medição de entalpia em água
quente e fria
Deteção da atividade humana (Tagus sensor
network)
– WSN
– Bluetooth
– Wi-Fi (em curso)
– GSM (em curso)
Contributo IST:
Desenvolvimento de metodologias para gestão inteligente de campus universitários – Projeto IST
Smart Campus
Gestão da energia
Do edifício ao Bairro, OPORTUNIDADES
Micro Geração e distribuido
Virtual Power Plant
Integração de previsões meteorológicas
com previsão e gestão da procura
Redes
inteligentes
Iluminação pública
inteligente
Mobilidade
suave e modos
partilhados
Veículos Eléctricos
Sistemas de transporte
inteligentes
Segurança
Contributo IST:
Modelos de modelação integrada de mobilidade e sistemas energéticos. Modelação e otimização de
“smart grids”
Gestão da energia
Otimizar o uso de energia em edifícios existentes, o primeiro passo
em cidade “maduras”
Otimização de sistemas de
conversão descentralizada de
energia em edificios existentes
Reabilitação de edifícios em
Lisboa
Contributo IST:
Desenvolvimento de metodologias para otimizar o uso de energia em edifícios existentes
Gestão da energia
Integrar energias renováveis na cidade e promover “microgrids”,
que contribuam para gerir a dinâmica dos sistemas energéticos
Space Heating Week
250
January
200
February
Residential
March
April
150
kWh
May
Gas engines
June
July
100
August
September
October
50
November
December
Absorption
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Necessidades energéticas
complementares e armazenamento”
PCC
Office
Photovoltaics
"Electricity only" Week
250.00
January
200.00
February
March
April
kWh
150.00
May
June
100.00
July
August
September
50.00
October
November
December
0.00
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Contributo IST:
Modelos de optimização do uso de sistemas energéticos isolados e “smart grids”
Gestão da energia
Visão mais global: a energia está em todas as entradas e saídas,
que há que quantificar
Contributo IST:
Desenvolvimento de metodologias para a quantificação do metabolismo urbano
Gestão da energia
Metabolismo Urbano - caracterização do “DNA de uma cidade”,
que codifica os consumos de materiais associados às suas
funções (actividades económicas)
Seoul
221 Million tonnes
B – Biomass
C – Chemicals
F – Fossil fuels
M – Metallic minerals
N – Non-metallic minerals
O – Other
S01 – Agriculture, hunting, forestry and fishing
S02 – Mining and quarrying
S03 – Food products, beverages and tobacco
S04 – Textiles, textile products, leather and footwear
S05 – Wood and products of wood and cork
S06 – Pulp, paper, paper products, printing and publishing
S07 – Coke, refined petroleum products and nuclear fuel
S08 – Chemicals and chemical products
S09 – Rubber and plastics products
S10 – Other non-metallic mineral products
S11 – Basic metals
S12 – Fabricated metal products except machinery and
equipment
S13 – Machinery and equipment n.e.c
S14 – Office, accounting and computing machinery
S15 – Electrical machinery, radio, television and
communication equipment
S16 – Medical, precision and optical instruments
S17 – Motor vehicles, trailers and semi-trailers
S18 – Other transport equipment
S19 – Manufacturing n.e.c; recycling
S20 – Electricity, gas and water supply
S21 – Construction
S22 – Wholesale and retail trade; repairs
S23 – Hotels and restaurants
S24 – Transport and storage
S25 – Post and telecommunications
S26 – Finance and insurance
S27 – Real estate activities
S28 – Renting of machinery and equipment
S29 – Computer and related activities
S30 – Research and development
S31 – Other Business Activities
S32 – Public admin. and defense; compulsory social
security
S33 – Education
S34 – Health and social work
S35 – Other community, social and personal services
Contributo IST:
Caracterização do metabolismo urbano de cidades asiáticas, benchmarking. Aqui representa-se
Seoul