Energia Eólica e Solar

Código:

M.EEC065

Sigla:

EES

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Energia

Ocorrência: 2023/2024 - 1S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Engenharia Eletrotécnica e de Computadores
Curso/CE Responsável:	Mestrado em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
M.EEC	24	Plano de Estudos Oficial	2	-	6	45,5

Língua de trabalho

Português

Objetivos

Conhecer as diversas tecnologia de sistemas fotovoltaicos bem como os princípios físicos e tecnológicos do seu funcionamento. Conhecer os materiais usados e técnicas usadas no fabrico de sistemas FV. Conhecer em detalhe a engenharia eléctrica de sistemas FV e seus componentes. Estas ao corrente das aplicações e da actualidade do mercado e perspectivas de evolução dos sistemas FV. Dominar os procedimentos de cálculo de geometria solar e radiação no plano dos painéis. Dominar os procedimentos de dimensionamento de sistemas FV e seus componentes. Saber calcular o ponto de operação de um sistema FV. Disponibilizar conhecimento e informação que permitam compreender a especificidade da exploração da energia eólica para a produção de electricidade, envolvendo o projecto de parques eólicos e seus equipamentos. Identificar os impactos decorrentes da integração da produção de electricidade de base eólica nos sistemas eléctricos relativamente à sua exploração e planeamento.

Resultados de aprendizagem e competências

Conhecer as tecnologias, os componentes, modelos matemáticos e os princípios de controlo dos sistemas de conversão de energia solar PV e eólica.

Identificar os impactos decorrentes da integração da produção de electricidade de base eólica nos sistemas eléctricos relativamente à sua exploração e planeamento.

Modo de trabalho

Presencial

Programa

• Avaliação de recursos solares: Aspectos de cálculo da geometria solar. Estimativa da radiação Solar. Calculo de sombreamento. Calculo da inclinação óptima. • Conceitos gerais sobre sistemas FV: Fundamentos da conversão energética fotovoltaica. O presente e futura da energia solar fotovoltaica. • Células FV: características de funcionamento, modelos matemáticos, parâmetros e equações das células fotovoltaicas. • Módulos FV: Aspectos de assemblagem das células FV num modulo FV. características de funcionamento, modelos matemáticos e equações de funcionamento. • Tipo de células fotovoltaicas e técnicas de fabrico: silício monocristalino, silicio policristalino, silicio amorfo, GaAs, CIS, CdTe, multigap, etc.. Comparação das diversas tecnologias, referindo vantagens e desvantagens, campo de aplicação, estado actual de desenvolvimento. Técnicas de fabrico. • O sistemas Fotovoltaico: constituição de um sistema FV (componentes de sistemas isolados e sistemas ligados à rede), sistema de acumulação de energia, sistema de regulação de carga, conversores e inversores, cablagem, sistema de protecção. • Características de sistemas ligados à rede e de sistemas BIPV: Aspectos legislativos e tarifário para a ligação de sistemas FV ligados à rede; Características dos sistemas ligados à rede (tensões de trabalho, dimensão do inversor, protecções, terras, sistema de medida e contagem); Características dos sistemas BIPV. • Centrais termoelectricas de concentração: princípios de funcionamento e composição das diversas tecnologias de central solar térmica. Viabilidade económica e impactos das centrais solares térmicas. • Dimensionamento de sistemas FV: princípios do dimensionamento; custos e aspectos económicos dos diferentes componentes da instalação; estimativa da energia produzida; cálculo do custo da energia produzida; indicadores da viabilidade económica (VAL, TIR, TR). Utilização de software de dimensionamento de sistemas FV. O vento como fonte de energia. Limites de conversão (limite de Betz). Velocidade específica e coeficiente de potência. Aerodinâmica de um rotor de eixo horizontal. Influência do ângulo de ataque e da velocidade de rotação. O descolamento aerodinâmico. Desempenho de um aerogerador – curva de potência. Conceitos de regulação da potência. Tipos de sistemas de conversão de energia eólica e suas características. O gerador de indução simples – princípio de funcionamento, formas de controlo e limitações. Gerador de indução duplamente alimentado (modelo eléctrico e formas de controlo). Gerador de síncrono de velocidade variável (modelo eléctrico e formas de controlo). Topologia das redes eléctricas de parques eólicos, seu dimensionamento e controlo de produção de potência activa e reactiva. Sobre-equipamento. Protecções intrínsecas dos geradores e de interligação. Coordenação de protecções. Impacto da integração da geração eólicas nas redes eléctricas – regime estacionário, transitório e qualidade da onda (referência à norma IEC 61400-21). Critérios de aceitação. Problemas de estabilidade global da rede. Redes isoladas e interligadas. Requisito de “Sobrevivência a cavas de tensão”. Impacto na operação e comportamento do sistema. Utilização de FACTS. Requisitos de Grid Codes. Gestão de reservas e utilização de soluções de armazenamento (bombagem).

Bibliografia Obrigatória

Patel, Mukund R.; Wind and solar power systems. ISBN: 0-8493-1605-7
Solar Energy International; Photovoltaics. ISBN: 0-86571-520-3
Deutsche Gesellshaft Fur Sonnenenergie (DGS) ; Planning and Installing Photovoltaic Systems - A Guide for Installers, Architects and Engineers - 2ª, EARTHSCAN , 2007. ISBN: 9781844074426 (http://www.engebook.com/)
Tomás Perales Benito; Guía Instalador Energía Eólica, COPYRIGHT, 2010 . ISBN: 978849630097 (http://www.engebook.com/)

Bibliografia Complementar

Markvart, T.; Practical handbook of photovoltaics :. ISBN: 1856173909
Manwell, J. F.; Wind energy explained. ISBN: 0-471-49972-2

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Nas aulas teóricas é feita uma exposição oral e multimédia sobre os temas da disciplina.
Nas aulas práticas serão resolvidos exercícios de dimensionamento de sistema FV e eólicos, sendo utilizado software computacional apropriado, e utilizando sempre que possível casos de estudo realistas.

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Teste	50,00
Trabalho escrito	50,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Elaboração de projeto	36,50
Estudo autónomo	80,00
Frequência das aulas	45,50
Total:	162,00

Obtenção de frequência

Será necessário o cumprimento das regras de assiduidade em vigor.

Fórmula de cálculo da classificação final

Aval Final: Exame*0,5 + Trabalho1*0,25+ Trabalho2*0,25 Os alunos devem obter classificação mínima de 9 valores no exame para obter aprovação.

Provas e trabalhos especiais

Trabalho 1: projeto de uma central FV
Trabalho 2: projeto de um parque eólico.

Avaliação especial (TE, DA, ...)

A forma de avaliação é a mesma da dos alunos ordinarios.

Melhoria de classificação

Melhoria da nota de exame.