Materiais para a Conversão e Conservação de Energia

Objectivos

Pretende-se com esta unidade curricular dar formação aos alunos sobre:

- introdução aos desafios energéticos globais;

- sistemas utilizados na conversão de energia solar em energia eléctrica: funcionamento de células solares, processos de fabrico, materiais que podem ser utilizados referindo também as vantagens e desvantagens de cada um em termos económicos e ambientais;

- sistemas utilizados na conversão de energia solar em energia térmica: importância dos revestimentos/materiais absorsores de radiação; materiais utilizados e outros que são actualmente desenvolvidos;

- sistemas para a conversão de energia térmica em energia eléctrica através do efeito termoeléctrico: modo de funcionamento, materiais utilizados, processos de fabrico; materiais utilizados na poupança de energia;

- sistemas para a conversão de energia mecânica em electricidade: piezoeléctricos e nano-geradores;

- sistemas utilizados no armazenamento de energia: funcionamento das baterias e supercondensadores, electroquímica e pilhas de combustível.

Caracterização geral

Código

7492

Créditos

6.0

Professor responsável

Manuel João Dias Mendes, Rodrigo Ferrão de Paiva Martins

Horas

Semanais - 5

Totais - 84

Idioma de ensino

Português

Pré-requisitos

Físicas I, II, III.

Propriedades Físicas dos Materiais, Materiais Semicondutores (ou conhecimentos de Física de Estado Sólido).

Bibliografia

- Website sobre tecnologia fotovoltaica: www.pveducation.org

- Livros:

Energia Fotovoltaica: Materiais e Aplicações, Volumes I e II. R. Martins, H. Aguas, E. Fortunado. Nova Editorial, 2020.

Pratical Handbook of Photovoltaics – Fundamentals and applications. T. Markvark and L. Castner. Elsevier, 2003.

Handbook of Photovoltaic Science and Engineering, 2nd Ed. A. Luque and S. Hegedus. Wiley, 2010.

Solar Cells and Light Management. Enrich, Righini. Elsevier, 2020

Electrochemical Power sources, primary and secondary batteries. M. BaraK, P. Perecrinus ltd, 1980

Handbook of batteries and fuel cells. David Linden. McGraw-Hill, 1984

Método de ensino

A disciplina tem duas horas de aulas teóricas semanais e 3 horas de aulas teórico-práticas e práticas de laboratório.

Nas aulas teóricas a matéria é exposta em sala de aula, com a ajuda de "powerpoint" quando necessário.

Nas aulas de teórico-práticas são resolvidos excercícios em sala de aula sobre a matéria leccionada nas aulas teóricas

Nas aulas de laboratório são realizados trabalhos relacionados com a matéria teórico-práctica.

 

 

 

Método de avaliação

Métodos de avaliação:

- Média dos 2 Testes de avaliação contínua (sem classificação mínima para ir a exame) ou Nota do Exame (60%);

- Relatório do trabalho de grupo sobre caracterização de dispositivos fotovoltaicos (25%);

- Relatório do trabalho de grupo sobre dimensionamento de sistemas FV e baterias (15%).


Nota mínima para aprovação: 9.5

Os projectos práticos serão explicados aos alunos e fornecidos os resultados experimentais para que estes possam ser trabalhados pelos alunos. 

Conteúdo

Módulos das aulas teóricas e práticas/laboratoriais:

- Introdução aos desafios energéticos mundiais;

- Tecnologias de conversão de energia solar em eléctrica: príncipios de funcionamento de células solares, processos de fabrico, materiais que podem ser utilizados e suas vantagens/desvantagens em termos económicos e ambientais, novos conceitos para melhoria da eficiência fotovoltaica através de gestão de luz com estratégias fotónicas;

- Tecnologias de conversão de energia solar em térmica: importância dos revestimentos/materiais absorsores de radiação, materiais actualmente utilizados e outros em desenvolvimento;

- Tecnologias de conversão de energia térmica em eléctrica através do efeito termoeléctrico (de Peltier): modo de funcionamento, materiais utilizados, processos de fabrico;

- Tecnologias de armazenamento de energia: funcionamento electroquímico de baterias e pilhas de combustível, supercondensadores e outros sistemas de armazenamento, materiais utilizados e respectivas vantagens/desvantagens, problemas ecológicos;

- Tecnologias de conversão de energia mecânica em eléctrica: princípios da piezoelectricidade, nano-geradores, gestão de potência em sistemas de captura da energia do movimento.

 

Projectos de grupo relacionados com as práticas laboratoriais:

- Caracterização opto-electrónica de células e módulos solares;

- Projecto de dimensionamento de um sistema fotovoltaico;

- Caracterização eléctrica de baterias/supercondensadores.